Dünya çapında elektrik üretiminde yenilenebilir enerjilerin artan kullanımı küresel karbondioksit emisyonlarının azaltılmasında kilit rol oynuyor. Ancak bu gelişme ve gelecekte bu enerji kaynaklarına ayak uydurmak için çok daha esnek hale gelme gerekliliği enerji nakil şebekeleri açısından büyük bir zorluğa neden oluyor.
Elektroliz gibi teknolojiler, bu zorluğun üstesinden gelinmesine yardımcı olabilir. Elektroliz suyu, bir depolama ortamı, enerji taşıyıcı, CO2-nötr bir yakıt veya birçok endüstriyel uygulama açısından besleyici olarak kullanılabilecek hidrojen ile oksijeni ayrıştırmak için elektrik enerjisi kullanıyor. Sonuç olarak hidrojen karbonsuzlaştırma sürecinin sürükleyicisi durumunda ve uygun maliyetli yenilenebilir elektriğin belirleyeceği yeni bir çağın yolunu açıyor.
Eğer 2100 yılı itibarıyla gezegenimizi sıfır karbon salımı yapan bir hale getirmek istiyorsak, en acil görevlerimizden birinin de sektörlerin tamamını elektriklendirmek olması gerekir. Elektriklendirme ile gelecekte ulaşımdan, endüstriyel kimyasallara ve enerji sistemlerine kadar her sektörde fosil yakıtların yerine daha fazla elektrik enerjisi kullanılması kastediliyor.
Elektrikli sürücüler ve alternatif yakıtlar OICA’ya göre 2015 yılında dünya genelinde yollarda yaklaşık 1,3 milyar araç vardı. Ancak onların sadece ufak bir kısmı fosil yakıtsız çalışabilmekteydi ve IEA elektrikli araçların sayısının sadece 2016 yılında ilk defa 2 milyona çıktığını tespit etmişti. Bilhassa son birkaç yıl içinde araba üreticileri halen çözülememiş menzil ve akü ağırlığı sorunlarına rağmen elektrikli sürüşlerde dikkate değer ilerlemeler kaydetti.
CO2-nötr ulaşımda iyi bir örnek de hem benzin hem de sıkıştırılmış doğal gaz ile çalışabilen Audi’nin g-tron serisi modelleri. Bu modeller mevcut oturmuş teknolojilerden faydalanılarak salımların hızlıca azaltılmasına yönelik en iyi yaklaşımlardan biri.
Burada hükümetler de aktif rol üsteniyor. Örneğin Çin, bu ülkede yılda 30 binden fazla araba satan üreticilere bir miktar elektrikli araba üretme mecburiyeti getiriyor. 2019 yılından başlayarak her 10 yeni arabadan 1’inde alternatif sürüş sistemi olma zorunluluğu da getirilecek.
Ancak elektrikli sürüşler tek başlarına karayolu trafiğinin CO2-nötr olmasını sağlamaya yetmeyecek. Sonuçta dekarbonizasyon yani karbondan arındırma için fosil yakıtsız bir dünya olması gerektiği çok açık. Bizim sentetik yakıtlar gibi benzin ve mazota alternatifler bulmamız şart. Uzmanlar işte bu yüzden elektrolitik teknolojisine odaklanan iki yöntem üstünde çalışıyor.
PEM elektrolizinde elektrik, suyu oksijen ve hidrojene ayrıştırabiliyor ve bu teknoloji yakıt piliyle çalışan araçlarda kullanılabiliyor. Bu araştırmacılar ayrıca karbondioksiti karbonmonoksite dönüştüren ve sonra onu özel kimyasallar veya CO2- nötr yakıtlar için ara ürün olarak kullanabilecek türden bir elektrolizin kullanımıyla da ilgileniyor.
Kamyonlarda ve uçaklarda CO2 azaltımı
Bireysel ulaşımın elektriklendirilmesinin dışında dekarbonizasyonun bir diğer önemli kaldıracı da kargo taşımacılığıdır. Bu alanda yılda 6 milyon metrik ton civarında CO2 tasarrufu yapılabilir; bu şekilde Almanya’da otobanlardaki kamyon trafiğinin yüzde 30’u elektriklendirilebilir ve bu kamyonlar yenilenebilir enerjiyle çalıştırılabilir.
Burada temel yaklaşım enerji tüketimini yarı yarıya düşürmek ve hava kirliliğini azaltmak için kamyonlara havai hatlardan elektrik sağlamaktan ibarettir. İsveç ve ABD’deki ilk pilot güzergahlar bu teknolojinin uygulanabilir olduğunu ispatladı. Aynı zamanda IEA da 2050 yılında dünyadaki ağır yük taşıyan araçların yüzde 36’sının havai hatları kullanabilir duruma getirilebileceğini tahmin ediyor.
Kara trafiğinde geçerli olan aynen hava trafiği için de geçerli. Fosil yakıtlardan uzak durmak için hava trafiğinin de elektriklendirilmesi kaçınılmaz. Bugün hava ulaşımı dünyadaki CO2 salımlarının yaklaşık yüzde 2’sinden sorumludur. Burada da tek çözüm ya elektrikli ya da hibrid elektrikli sürüşlerdir. Dev şirketler bu işin 100 koltuğa kadar taşıma kapasitesi olan yerel uçaklarda boş bir hayal olmadığını kanıtlamak için birlikte çalışıyor. Onlar 2020 yılına gelindiğinde dünyanın ilk elektrikli hibrid demo uçağını göklerde uçurmayı planlıyorlar.
Kimya endüstrisinin elektriklendirilmesi
Ancak tek değişmesi gereken ulaşım değil. Çok sayıda sanayi kolunun da CO2-nötr olması için kapsamlı bir elektrifikasyona tabi tutulması şart. Örneğin kimya endüstrisine bir bakalım. Bu endüstri Almanya’daki en enerji yoğun sektörlerden biridir ve bu ülkedeki enerji tüketiminin yaklaşık yüze 10’undan sorumludur. Ve karbondioksitten uzak durulmasının beklendiği bir ortamda bu endüstrinin acilen ihtiyaç duyduğu hidrokarbonları nasıl elde edeceği ucu açık bir soru olarak durmaktadır.
Doğal gazsız, kömürsüz ve petrolsüz bir dünyada bu ürünler sentezlenmek zorunda. Burada devreye tekrar elektroliz giriyor. PEM elektrolizi suyu hidrojene dönüştürebiliyor ve kimya endüstrisinin önemli bir hammaddesi olan ve büyük bir CO2 ayak izine sahip hidrojen bu şekilde karbondioksit salımı yaratmaksızın üretilebilir ve aynı anda hem bir enerji kaynağı hem de bir depolama aracı hizmeti görebilir.
Enerji sistemlerinin elektriklendirilmesi
Günümüz enerji sistemlerine bir göz attığımızda, “elektronikleştirilmiş” şebekelere yani başka bir ifadeyle enerji arzı sistemlerinde giderek artan elektronik bileşenlerin kullanılmasına doğru net bir trend yaşandığını gözlemliyoruz. Biz işte bu yüzden yeni güç dönüştürücüler geliştirmeye çalışıyoruz. Bu yeni dönüştürücülerde daha az miktarda özel şartnameler olacak, ancak daha standart ve daha ekonomik olacaklar. Fotovoltaik sistemler ve rüzgar türbinleri şebekeye güç elektroniği elemanları aracılığıyla bağlanabileceğinden enerji dönüşümünde ve dekarbonizasyonda kilit birer bileşen olacaklar. Yani güç elektroniği, yenilenebilir enerjinin yaygınlaşması ve elektrikli araçların sayısının artmasıyla birlikte giderek önemini artıracak.
Şurası çok net: Biz her bir sektörü elektriğe dönüştürmeden karbondan arınmayı başaramayacağız. Ancak sadece elektriklendirmenin gezegenimizi CO2- nötr yapmaya yetmeyeceği de çok net. İnsanoğlunun dekarbonizasyonu bir gerçeklik haline getirme görevinin diğer önemli kaldıraçları arasında ise enerji verimliliğinin artırılması ve enerji nakil şebekelerinin büyütülmesi gibi zorlu meydan okumalar var.
