Ana sayfa Haberler Deniz Ticareti Geleceğin Yakıtı: Amonyak

Geleceğin Yakıtı: Amonyak

0
Küresel ısınmanın etkilerinin giderek artması ve buzulların her geçen sene rekor seviyede azalması tüm dünyayı çevreyi koruma adına alarma geçirmiş durumda. Global çaptaki karbon salınımlarının yüzde 2’sinden sorumlu denizcilik sektörü de karbonsuz bir gelecek adına çeşitli uygulamalarla harekete geçti. Bu kapsamda Uluslararası Denizcilik Örgütü (International Maritime Organization-IMO), IMO 2020 düzenlemelerini getirdi ve 2050 yılına kadar karbon salınımlarının yarı yarıya indirilmesi hedefini açıkladı. IMO 2020 gereği, yüksek karbon salınımına neden olan yakıtların (HLSFO) kullanımı yasaklandı veya şartlara bağlandı. Dünya çapında seyir yapan gemilerin 0,5 ve altında salınım yapan düşük sülfürlü yakıt (VLSFO) kullanmaları ya da HLSFO’yu tercih edenlerin gemilerini filtreleme yöntemi ile salınımı azaltacak olan scrubber’lar ile donatmaları zorunlu kılındı. Karbon salınımını azaltmaya yönelik alınan karalar ve uygulanan yaptırımların sonuçları olumlu olsa da temiz bir gelecek için yeterli gözükmüyor. Bu nedenle dünya genelinde alternatif yeşil yakıtlar araştırılıyor ve ciddi yatırımlar yapılıyor. Özellikle, yakıt olarak kullanıldığında CO2 salınımına neden olmayan amonyağı ticarileştirmek üzere pek çok çalışma da bulunuluyor.

Dünyanın önde gelen denizcilik ülkeleri ve uluslararası şirketler araştırmalarını amonyağın deniz yakıtı olarak kullanımını hızlandırmak üzere yoğunlaştırmış durumdalar. Teknoloji grubu Wärtsilä yakıt olarak kullanımı amacıyla amonyak üzerinde yanma denemelerine başlarken; MISC, Samsung Heavy Industries, Lloyd’s Register ve MAN Energy gibi şirketler amonyağın yakıt olarak kullanımının araştırılacağı bir projede bir araya geldiler. Singapur Limanı’nda ise şimdiden amonyak yakıt zinciri oluşturulmasının altyapısını araştırmak adına Japon Itochu Corporation ve Hollandalı terminal operatörü Vopak Terminals bir ortaklık anlaşması imzaladılar.

Fosil yakıtlardan üretilen amonyağın tamamen karbon salınımsız bir yakıt haline gelebilmesi için elektrik kullanılarak üretilmesi gerekiyor. Karbonsuz ve temiz bir gelecek adına yeşil bir yakıt olarak öne çıkan amonyağın gelecekte, bu yakıtın üretimine yönelecek ülkelere çok ciddi gelirler sağlayacağı öngörülüyor. Bu kapsamda Çevre Savunma Fonu (Environmental Defense Fund-EDF) da Sailing Solar adında yenilenebilir enerji sağlayan rüzgâr türbinleri ve güneşten fotovoltaik güç elde eden elektrik santalleri ile desteklenen amonyak/hidrojen üretim tesisi limanı hakkında bilgiler içeren bir rapor yayımladı. Toplam maliyetinin 100 milyar doları bulabileceği aktarılan tesisin, gelişmekte olan ülkelerin ekonomilerine 1 trilyon dolar gelir sağlayabileceği belirtiliyor.

Her biri alanında uzman değerli akademisyenler Türkiye’de rüzgâr ve güneş enerjisi ile desteklenmiş amonyak/hidrojen deniz yakıtı üretim tesisi ve limanı kurulmasının eldeki imkânlarla mümkün olup olmadığını MarineDeal News için değerlendirip, ülkemizin enerji sektöründeki teknik altyapısı hakkındaki bilgilerini okuyucularımıza özel paylaştılar.

 

Prof. Dr. Osman Azmi Özsoysal / İstanbul Teknik Üniversitesi Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi
‘Mühendislik altyapımız, amonyak yakıtlı gemiler inşa etmede zorluk yaşamayacaktır’

Bir yakıtın tercih edilebilirliğini ön plana çıkaran çok önemli üç unsur vardır. Bu unsurlar yakıtın enerji içeriğinin yüksekliği, yanma sonucu üreteceği emisyonların az olması ve kaynağının ise bol olması yani kolay bulunulabilir olmasıdır. Sera gazı emisyonlarında deniz taşımacılığı ile oluşan karbon ayak izini azaltmak ve hatta sıfıra indirmek amacıyla amonyak alternatif bir gemi dizel motor yakıtı olarak karşımıza çıkmıştır. Amonyak, yakıt olarak kullanıldığında karbon emisyonuna yol açmayacaktır. Çünkü bünyesinde karbon olmadığı gibi yanma sonu ürünü olarak azot ve su açığa çıkması hedeflenmektedir. Ancak yanma mekanizmasının iyi ayarlanamaması halinde karbon emisyonundan kaçılırken azotoksit emisyonlarına yakalanmak da söz konusu olabilir. Amonyağın tek yakıt olması yerine hidrojenle birlikte yakılmasının da etkili sonuçlar verdiğine dair akademik araştırmalar mevcuttur. Motor üreticilerinin test merkezlerinde amonyağın tek yakıt olarak yakılmasına dayanan deneysel araştırmaların ilk işaretleri amonyağın mevcut motorlarda da sorunsuz kullanılabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte testlerin değişik yük ve devirlerde, değişik sıkıştırma oranına sahip motorlar ile de yapılması, farklı nem içeren dolgu havası ile birlikte amonyak yakıtın performans deneyleri bir müddet sürdürülmeli, silindirde meydana gelen ısıl yüklerin değişimi gözlenmeli, motorların amonyak yakması halinde ekonomik ömür-yorulma grafiklerinin değişimi iyice incelenmelidir. Özellikle karbon emisyonsuz gelecek için amonyak, günümüzde ön plana çıkarılmış alternatif deniz yakıtıdır. Karbon salınımını ortadan kaldırmak adına alternatif yakıt olarak ortaya çıkarılan amonyağın doğru tercih olup olmadığını söylemek için şu anda elimizde somut akademik araştırma verisi sayısı azdır. Bu konuda ümit var ancak kesinlikle doğru tercihtir demek için henüz vakit erkendir.

Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO)’nün kükürt emisyonunun sınırlandırılmasıyla ilgili tarihi düzenlemesi 1 Ocak 2020 tarihi itibarıyla hayata geçti ama denizcilik sektöründe hâlâ belirsizlikler var. Benzer bir düzenleme karbon emisyonlarının sınırlandırılması için de söz konusu. Gemilerden kaynaklı sera gazı emisyonlarını azaltmak amacıyla karbon emisyonlarının 2050 yılından sonra tamamen sıfırlanması hedefleniyor. Hatta bu konuda Uluslararası Taşımacılık Forumu (OECD)’nun 27 Mart 2018 yılında yayımladığı “Decarbonasing Maritime Transport” isimli raporunda karbon salınımının 2035 yılına kadar sıfırlanmasının mümkün olduğu ve bunun nasıl sağlanabileceği gündeme taşınmıştır. Fakat burada en önemli rol elbette ülke yönetimlerine düşmektedir. Öncelikle deniz taşımacılığının karbon ayak izini ortadan kaldırmak birincil politika hedefi olmalı ve bunun için gereken yasal mevzuat değişikliği bir an önce yapılmalı, ek olarak deniz taşımacılığının karbonsuzlaşması için donatan veya işleten lehine finansal teşvik sağlanmalıdır. Greenhouse Gas Emission dediğimiz sera gazı emisyonlarını azaltmak, küresel ısınmayı engellemek, buzulların erimesinin önüne geçmek ve yaşadığımız yerkürede varlığımızı çok uzun süreler boyunca gerçekleştirebilmek için bu gereklidir. Petrol kökenli yakıtlar yerine alternatif deniz yakıtları için belirtilen yeni çevresel kuralların, deniz taşımacılığına 50 milyar doların üstünde ekstra maliyet getireceği tahmin edilmektedir. Her ne kadar karbon salınımını sıfırlamanın maliyeti yüksek olsa da, çevre duyarlılığı ülke yönetimlerine baskı yapmaktadır ve bu baskıyı gelişmiş ülkelerde, denizcilik sektörünün önde gelen ülkelerinde daha fazla görüyoruz. Aksi takdirde tıpkı kükürt emisyonları için belirlenen SECA bölgelerinde olduğu gibi karbon için de CECA bölgeleri belirlenir. Karbon salınımı ile ilgili istekleri yerine getiremeyen şirketler için böyle bölgelerde yük almak ve boşaltmak mümkün olamayacağı için sadece o şirket değil, küresel ölçekte deniz taşımacılığı ve entegre olduğu kara taşımacılığı da şüphesiz olumsuz etkilenecektir.

Unutmamamız da gerekir ki IMO’nun 2050 yılından sonra karbon salınımına izin vermeyeceğini açıklaması, tüm denizcilik sektörü üzerinde bir nevi Demokles’in kılıcı gibi sallanmaya devam etmektedir. Amonyağın tek başına gemi dizel motoru yakıtı olması kısa vadede beklenmemelidir. Çünkü amonyağın alternatifsiz yakıt olarak kullanımına kısa zamanda geçebilmek için öncelikle üretim ve dağıtım zincirinin de çok kısa zamanda gerçekleşmesi gerekir. Altyapı eksiklikleri ile planlamadan kaynaklanabilecek olası sıkıntılar nedeniyle amonyağın her limanda kolayca bulunur hale gelmesi aksayabilir. Yani motor üreticileri yarın açıklama yaparak ‘‘amonyak yakan motoru test ettik, sorunsuz çalışıyor, üretimine de geçtik, satışa hazırız’’ diye tanıtım yapsa dahi gemi donatanları ve işletmeciler ‘‘her yerden, her zaman kolaylıkla ve ucuza amonyak bulabilir miyim?’’ sorusuna tatminkâr cevap almadıkça, tereddüt yaşayacak ve yeni gemi inşa siparişlerinde amonyak yakan motorların satın alım emrini biraz zor verecektir. Benzer durum, çalışır durumdaki mevcut gemi dizel motorları için de söz konusudur. Eski motorların amonyak yakacak şekilde dönüştürülmesi kolay, hızlı ve ucuza dahi mâl olsa amonyağın yakıt olarak kolay bulunabilirliği daima cevabı aranacak soru olacaktır. Bu yüzden amonyağın tek yakıt olarak gemilerde kullanımının biraz daha zaman alacağını, onun yerine yani kısa vadede düşük karbonlu dizel yakıtının amonyak ile değişik oranlarda karıştırılarak kullanımın gerçekleşeceğini tahmin ediyorum. Amonyak, tutuşma özelliklerini iyileştirmek için LNG veya dizel ile karıştırılabilir ve küçük motor modifikasyonları ile mevcut filoda kullanılmasına izin verilebilir. 2050 yılını uzun vade sınırı olarak kabul edersek, uzun vadede amonyağın bu defa hidrojen ile birlikte yakılmasının test edileceğini düşünüyorum. Çünkü hidrojenin tutuşabilirliği için gerekli hava fazlalık katsayısı 0,14 ile 4,35 arasında değişmektedir. Hidrojenin amonyak ile birlikte yakılması motordan alınan gücün ve yanma veriminin de artmasını sağlayacaktır diye düşünüyorum.

Konuyu toparlarsak, amonyağın gemilerde bunker yakıtı olarak ticari kullanımının küresel ölçekte 2025 yılından önce gerçekleşemeyeceğini düşünüyorum. Çünkü kükürt emisyonu sınırlamasıyla birlikte ağır yakıt yakan ve halen kullanımda olan gemi dizel motorlarının scrubber ile donatılması tüm ticaret filolarında yüzde 100 oranında gerçekleşememiştir. Kükürt sınırlamasının yarattığı sorunlar henüz tam manasıyla çözülmemişken, karbon salınımı için amonyağın alternatif yakıt olarak kullanılabileceği konusu deniz sektöründe karışık olan kafaları daha da karıştıracaktır. Konunun mali finansman yönü ile siyasi politik makamlarca özümsenerek amonyağın desteklenmesinin ve ticari kullanımın ancak 2025’ten sonra olacağını düşünüyorum.

Tersanelerimizdeki bilgi ve tecrübe birikimi ile ülkemizdeki mühendislik altyapısı, amonyak yakıtlı gemiler inşa etmede zorluk yaşamayacaktır. Teknolojik altyapı yeterlidir. Hidrojen ile birlikte amonyak kullanımı eğer gündeme gelirse hidrojen depolama ve aktarma hatlarındaki sızdırmazlık sorunu en önemli problem olur. Ama bu sorun da sadece Türk tersanelerinin değil, dünyadaki tüm tersanelerin sorunudur.

Amonyağı yakıt olarak kullanan dizel motorların maliyetinin ve satış piyasasının ne olacağını bilemiyorum. Ama petrol bazlı yakıt yakan örneklerinin fiyatlarıyla aralarında uçurum olmaz ise gemilerin inşaat maliyetlerinde de çok önemli artışlar olmayacaktır. Maliyet analizinde getiriler ile götürüleri birlikte değerlendirmek gerekir. Unutmayınız ki amonyağın yakıt olarak gündeme gelmesi keyfiyetten değil, zorunluluktandır. Çünkü küresel ısınma, eriyen buzular dünya ve üzerindeki yaşam için tehlike çanlarını çalmaya uzun zamandır devam etmektedir. Yaşamak için gidebileceğimiz başka bir gezegenimiz yok. Sadece bunu bazı kulakların duymadığını fark edip üzülüyoruz. Dünya taşımacılığı ister istemez bir mutasyona uğrayacaktır. Bu değişim ve dönüşüm şüphesiz maliyetli de olacaktır. Amonyak yakıtın ticari kullanımı başladığında ülke yönetimlerinin de gecikmeksizin uygun fonlarla destek ve teşvikleri yürürlüğe koyması gerekir.

Dizel yakıtın alt ısıl değeri 2,77 MJ/kg olup, amonyağın alt ısıl değeri ise 2,64 MJ/kg’dır. Bu rakamlar ister yeni olsun, ister kullanımda olsun, eğer ihtiyaç duyduğunuz motor gücünü biliyorsanız, dizel yerine tüketmek üzere ne kadar amonyağa ihtiyacınız olduğunu belirlemek içindir. Öte yandan bir ton amonyak üretmek için tesislerde ihtiyaç duyulan ortalama enerji miktarı ise 27,6 GJ’dir. Dolayısıyla amonyak üretim tesisleri ister istemez devasa tesisler olacaktır. Fritz Haber-Carl Bosch tarafından 1913 yılında tanıtılan üretim yöntemi ile yüksek basınç ve yüksek sıcaklıklarda bir azot ve üç hidrojen molekülünü kimyasal tepkimeye soktuğunuzda amonyak elde edersiniz. Öte yandan amonyak üretmek için tercih edilen en yaygın yöntem ise doğalgazın yani hidrokarbonun ön ısıtmadan geçirildikten sonra yanma havası ile bir araya getirilmesi ve tepkimeye suyun da katılmasıdır. Fakat yanma sonunda azotoksit oluşmaması için üretim çok sayıda kademe içermektedir. Günümüzde yeni kurulum bir amonyak tesisi günde ortalama 2 bin ton üretim kapasitesine sahiptir. Avrupa Birliği’nin 27 ülkesindeki 42 ayrı amonyak tesisinde, yılda ortalama 25 milyon ton amonyak üretilmektedir. Küresel ölçekte ise yaklaşık 200 milyon ton amonyak bir yılda tüketilmektedir. Amonyak üretiminde lider ülke Çin olup onu sırasıyla Hindistan, Rusya ve ABD izlemektedir. Amonyağın tonu uluslararası piyasalarda 500-600 ABD Doları arasında değerler almaktadır. Doğalgazın hava ve su ile birlikte tepkimeye girmesiyle üretilecek amonyağın ton maliyeti yaklaşık 180-200 ABD Doları arasında değişmektedir. Elbette bu değer doğalgaz fiyatlarına bağlıdır. Doğalgazın uluslararası fiyatı yıllara göre çok büyük oynamalar göstermemektedir. Örneğin, 1 MMBTU yani yaklaşık 28,5 m3 hacmindeki doğalgazın piyasa fiyatı 2,4-2,5 ABD Doları civarındadır. Bu değer önümüzdeki yıllarda 2,8-3,0 bandına kadar çıksa dahi doğalgaz kullanılarak 1 ton amonyağın birim maliyeti 200 ABD Doları’nı geçemez. Bu yüzden amonyak tesislerine yatırım şu anda akılcı gözükmektedir. Ekonomistler elbette ki daha iyi değerlendireceklerdir ama yatırımın geri dönüşünün sıkıntısız olacağını düşünüyorum.

Dr. Öğr. Üyesi Doruk Doğu / Atılım Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği
‘Türkiye’deki teknolojik altyapı tesisin kurulması için yeterli’

Amonyağın yakıt olarak en büyük avantajı karbon içermemesinden dolayı yanma sonucunda karbon dioksit salınımına neden olmaması, dolayısıyla yeşil bir yakıt olmasıdır.

Yeşil yakıtlar arasında günümüzde en popüler olanı hidrojendir. Ancak hidrojenin depolanması ve transferi oldukça zor ve maliyetlidir. Bunun yanında enerji yoğunluğunun da çok yüksek olmaması hidrojenin taşıtlarda kullanımını güçleştiriyor. Amonyak bu noktada avantajlı bir yakıt olabilir. Amonyağın depolanması hidrojene göre daha kolay ve hidrojenden daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip. Bunun yanında amonyak üretimini konuştuğumuzda, amonyağı sadece bir yakıt olarak düşünmememiz gerekir.

Amonyak dünyada en çok üretilen kimyasallardan biridir. Tarım, ilaç, tekstil, temizlik ürünleri, soğutma, enerji gibi birçok sektöre kullanılmaktadır. Günümüzde amonyak yaygın olarak Haber-Bosch ismi verilen bir yöntemle üretilmektedir. Güncel hidrojen üretiminde iki ana sorun mevcut. Birincisi bu proses için gereken hidrojenin çoğunlukla fosil yakıtlardan elde edilmesi. Hidrojen kaynağı olarak fosil yakıtların kullanılması üretim sürecinde karbon dioksit oluşması ve dolayısıyla amonyağın yeşil yakıt özelliğini kaybetmesi anlamına geliyor. Bu sorun rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak, hidrojenin suyun elektrolizi ile üretilmesi yöntemi ile aşılabilir. Bir diğer önemli sorun ise bu Haber-Bosch yönteminin yüksek basınca ihtiyaç duymasıdır. Bu hem enerji ve maliyet verimini azaltmakta hem de üretimde güvenlik sorunları getirmektedir. Biz amonyak üretimi için gelecekte en ideal yöntemin elektrokatalitik reaktörler olduğunu düşünüyoruz. Bu yöntem atmosferik basınçta çalışmakta ve yüksek basınç problemini tamamen ortadan kaldırmaktadır. Bunun yanında amonyak üretimi için gereken hidrojen aynı reaktör içerisinde sudan elde edilebilecek ve bu şekilde hem maliyeti düşürecek hem verimliliği artıracak hem de karbon salınımı olmadığı için tam anlamıyla yeşil bir üretim olacaktır. Ancak şimdilik elektrokatalitik yöntem konusundaki araştırmalar çok yeni ve bu yöntemin ticari olarak değerlendirilebilmesi için daha fazla gelişmeye ihtiyaç duyuluyor.

Amonyak saf haliyle yüksek hızlı motorlarda kullanılmaya uygun değildir. Bazı kimyasal katkılarla amonyağı bu motorlarla uyumlu hale getirmeye çalışan araştırmalar mevcut. Bunun yanında düşük hızlı motorlar ve yakıt pilleri gibi başka enerji dönüşüm cihazlarında amonyak rahatlıkla kullanılabilmektedir. En önemli dezavantajlardan biri ise amonyak üretimi için gerekli olan enerji ve hidrojenin fosil kaynaklardan üretilmesi nedeni ile çevresel etkileri bulunması. Amonyak üretimi için gerekli olan hidrojen yenilenebilir enerji kaynakları ile desteklenen elektroliz ile sudan üretilir ve gerekli olan enerji de yine bu kaynaklardan sağlanırsa bu sorun kolaylıkla aşılabilecektir. Diğer bir sorun olan yüksek basınç gereksiniminin de önümüzdeki yıllarda şu an üzerinde çalışmakta olduğumuz elektrokatalitik yöntem sayesinde aşılabileceği inancındayım.

Ülkemizde halihazırda amonyak üretimi yapan firmalar mevcut. Türkiye’de amonyak çoğunlukla gübre amaçlı üretilmektedir. Yakıt olarak kullanılacak amonyak için tabii ki daha farklı standart ve kalite gereksinimleri olacaktır ancak bunların aşılması kolay olan sorunlar olduğunu düşünüyorum. Ben, Türkiye’deki teknolojik altyapının bu tarz bir tesis kurulması için yeterli olduğunu düşünüyorum. Rüzgâr ve güneş enerjisi konularında da birçok tecrübeli firma bulunmakta. Sudan elektroliz ile hidrojen üretimi kısmını gerçekleştirebilecek sistemi geliştirebilecek firmalar da mevcut. Bu üçünün birleştirilmesi, verimli ve uyumlu çalışabilmesini sağlamak tabiki bir Ar-Ge gerektirecektir ancak ülkemizde bu donanıma sahip birçok araştırmacı bulunmakta. Ayrıca, üniversitelerimizde de bu araştırmaları destekleyecek kapasite ve tecrübe bulunmaktadır. Özetle, böyle bir tesisin kurulması doğru kurum ve kişileri bir araya getirip uyum içinde, işbirliği ile çalıştırarak mümkün olabilecektir.

Bu tarz bir tesisin maliyetini hassas olarak hesaplamak, detayları ortaya çıkmadan çok kolay değil. Bu hesaplar yapılırken tesisin kurulum maliyetlerinin yanında Ar-Ge maliyetlerini de düşünmek gerekir. İlk defa yapılacak bir tesis olarak düşünürsek maliyetinin yüksek olması kaçınılmaz olacaktır. Ancak, elde edilecek tecrübe ve bilgi birikimi ülkemiz için büyük bir kazanım olacaktır ve sonrasında kurulacak benzer tesislerin maliyeti daha da düşecektir.

Yürütmekte olduğumuz elektrokatalitik amonyak üretimi projemiz, TÜBİTAK 2232 Uluslararası Lider Araştırmacılar Programı tarafından desteklenmekte. Altı yılımı Amerika ve Kanada’da geçirdikten sonra 2019’un eylül ayında Atılım Üniversitesi’ne dönüş yaptım. TÜBİTAK’ın bu desteği, geri dönüşü çok kolaylaştırdı. Bu program sayesinde hızlıca bir laboratuvar kurarak araştırmalarımıza başlayabildik. Ayrıca TÜBİTAK bu program kapsamında çalışan doktora ve yüksek lisans öğrencisine de burs sağlamakta. Şu an bizim projemizde bir doktora öğrencisine burs veriyoruz, bir doktora ve iki yüksek lisans öğrencisi de eylül ayında aramıza katılacak. Ayrıca bir doktora öğrencisi de burs almadan projemize katkı sunmakta. Bu konu çok yeni olduğu için şimdilik özel sektörden elektrokatalitik amonyak üretimine çok ilgi yok ancak yaptığımız araştırmalarla bu sistemin avantajları daha çok ortaya çıktıkça özel sektörün ilgi ve desteğinin de artacağını düşünüyorum.

 

Dr. Öğr. Üyesi Mete Çubukçu / Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü
‘Türkiye’nin yıl içinde güneşli 2,640 saati bulunmaktadır’

Güneş yerli bir enerji kaynağıdır. Türkiye’nin enerji üretiminde dışa bağımlılığını azaltmaktadır. Türkiye’nin güneş enerjisi verimliliği birçok ülkeye kıyasla oldukça yüksek değerlerdedir.

Güneşten elektrik elde etme yöntemi olan fotovoltaik güç sistemi (FVGS)’nin kurulum maliyetleri gün geçtikçe düşmektedir. En dikkat çekici fiyat düşüşü, fotovoltaik modülün birim Wp maliyetinde olmuştur. Beş yıl öncesinde 3 dolar/Wp olan birim maliyetler, bugün 0,3 dolar/Wp altına düşmüştür.

Fotovoltaik güç santrallerinin, küresel elektrik güç santrali ihtiyacının karşılanmasındaki payı yüzde 2,4’tür ve kullanım oranı her geçen yıl artmaktadır. 2008 yılında kümülatif 15 GWp olan pazar, 2019 yıl sonunda 630 GWp’a ulaşmıştır. IEA (Uluslararası Enerji Ajansı), öngörüsüne göre, 2019-2024 dönemini kapsayan beş yıllık süreçte, ilave yaklaşık 700 GWp’lik bir kapasite küresel ölçekte kurulacaktır.

FVGS’nin bakım gereksinimi çok düşüktür. Ürün tedarik zincirinde, küresel ölçekte birçok firma bulunmaktadır. FVGS kurulumları, açık arazide yapılabileceği gibi âtıl durumda bulunan bina yüzeylerinin ve çatı alanlarının üzerinde de gerçekleştirilebilmektedir.

FVGS amortisman süreleri 4-5 yıldır ve FVGS ömrü 25-30 senedir. Sistemin ana bileşeni olan fotovoltaik modül için 25 yıl üretici garantisi verilmektedir.
FVGS enerji üretimi, karbon salınımını düşüren önemli bir parametredir. FVGS işletimi sırasında herhangi bir gürültü bulunmamaktadır.

FVGS kurulumlarında gölgeli alanlar kullanılamaz, ayrıca geceleri elektrik enerjisi üretimi gerçekleştirilemez. FVGS enerji üretiminin yetersiz olduğu saatlerde, şebeke elektriğinden yararlanılır.

Türkiye’de yıllık güneş ışınımından yararlanma süresi 2,640 saati bulmaktadır ve yatay eksende yıllık güneş ışınımı 1,311 kWh/m2’dir. Avrupa Komisyonu-Ortak Araştırma Merkezi Fotovoltaik Coğrafi Bilgi Sistemi (PVGIS) tarafından sağlanan ışınım şiddeti verilerine, güvenilir veri kaynakları olarak sıkça başvurulmaktadır. Bu kaynağa göre, Türkiye’de yıllık ortalama en iyi eğim açısında yerleştirilen FV güç sistemleri, 1,400–2,000 kWh/m2 toplam ışıtım ve 1,050-1,500 kWh/(kWanma.y) yıllık elektrik enerji hasadı potansiyeline sahiptir. Kuzey Avrupa ülkelerinde bu potansiyel, 700-800 (kWh/kWanma.y) değerindedir.
Fotovoltaik sektörü, Türkiye’de de, ekonomik zorluklara ve gerilemelere rağmen, son 5 yılda ciddi büyüme kaydetmiştir. 2015 yılında 2,5 MW olan kümülatif FVGS kapasitesi, 2019 yıl sonu itibarıyla 6,000 MW düzeyine ulaşmıştır.

Türkiye’nin 2019 yılsonu toplam kurulu güç kapasitesi 91,34 GW ve yıllık enerji üretimi 300,75 TWh değerindedir. 6 GW’lik FVGS kapasitesi yıllık toplamda 9,55 TWh enerji üretimi gerçekleştirmiştir. Fotovoltaik güneş enerjisinin üretimdeki payı yüzde 3,18 olmuştur. 2018 yılında bu oran, yüzde 2,56 idi.
Türkiye’nin mevcut şebeke altyapısı ile bu kapasite 25-35 GW değerlerine rahatlıkla ulaştırılabilir.

Türkiye’de son beş yılda gelişen fotovoltaik sektörüne paralel olarak, bu alanda yatırım yapan yatırımcıların sayısında ciddi bir artış olmuştur. Uygulama safhasında da ciddi bir bilgi birikimi edinmiştir. Benzer şekilde, rüzgâr enerjisi üretim santrallerinde de ciddi bir tecrübe kazanılmıştır. Dolayısıyla, kurulması planlanan tesisin enerji ihtiyacının güneş ve rüzgâr enerjisi ile karşılanmasında bir sıkıntı yaşanmayacaktır. Öte yandan, amonyak/hidrojen deniz yakıtı üretim tesisinin kendi bileşenleri ile ilgili daha dikkatli bir çalışma yapmak gerekecektir.

Projenin maliyeti hakkında doğru bir hesaplama yapabilmek için tesisin ve tüm bileşenlerinin enerji ihtiyacının net olarak bilinmesi gerekmekte ve üretim tesisinin ihtiyaç duyduğu hammaddeye yakın, güneş ve rüzgâr enerjisi potansiyeli yüksek konumlar tercih edilmelidir.

Prof. Dr. Emre Otay / Boğaziçi Üniversitesi (BÜ) İnşaat Mühendisliği Bölüm Başkanı ve BÜ Rüzgâr Enerji Santrali Proje Koordinatörü
‘Gerekli enerjiyi sağlayacak altyapı ülkemizde mevcut’

Rüzgâr enerjisi eskiye dayanan, hem teorisi hem de pratiği son derece oturmuş basit ve güvenilir bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Dünyadaki üretim teknolojileri pazarı, servis sektörü, planlaması ve mühendisliği kısaca her şeyi şu anda doyuma ulaşmış teknolojilerden bir tanesi. Karada ve denizde pek çok yerde uygulanabilir bir teknoloji. Uzun vadede performans-maliyet oranları son derece iyi ve oldukça dayanıklı bir sistem. Ancak pek çok yenilenebilir enerji kaynağında olduğu gibi süreklilik problemi söz konusu. Rüzgâr olduğu sürece üretebiliyorsunuz, kesilince üretemiyorsunuz. İnişli çıkışlı bir yapısı bulunuyor. Bu aynı şekilde güneş enerjisinde de böyle. Jeotermal enerji gibi süreklilik sağlayan kaynaklar da var. Bir kez sıcak su kaynağını bulduğunuz zaman sürekli bir enerji sağlayabiliyorsunuz. Ancak bulması oldukça zor ve maliyetli. Altın bulmakla eşdeğer. Güneş ve rüzgârda durum böyle değil. Ayrıca, jeotermal araştırmalarının sismik tetikleme gibi riskleri de bulunuyor.

Boğaziçi Üniversitesi’nin Kilyos’ta bulunan Sarıtepe Kampüsü’nde rüzgâr enerji türbini kurduk. 2014 yılının aralık ayından beri bütün elektriğimizi buradan sağlıyoruz. Hatta ihtiyacımızdan fazlasını da elde ediyoruz. Son derece verimli bir enerji.

Rüzgâr enerjisinde üretim zaman eğrisi ve tüketim zaman eğrisi dengeli olmalı. İnsanlar günün belli saatlerinde elektriği daha yoğun kullanırlar, belirli saatlerde bu tüketim düşer. Bu iki eğrinin çakışması en verimli seçenek olur. Aksi durumlarda ise bunu çözmenin iki yolu var. Rüzgâr gece yarısından sabaha kadar olmaz. Bu açıdan rüzgâr enerjisi, insan ile yatan insan ile kalkan bir enerji kaynağıdır. Karbon salınımsız bir enerji kaynağı için rüzgâr tek başına yetmiyor. Hatta, herhangi bir yenilenebilir enerji kaynağı tek başına yeterli olmuyor. Bu nedenle farklı kaynakları bir arada kullanmak gerekiyor. Örneğin, rüzgârın olmadığı sıcak yaz zamanlarında solar enerji devreye sokulabilir. Bu nedenle güneş ve rüzgâr enerjisi birbirini oldukça tamamlayan kaynaklardır. Bir diğer seçenek de enerjinin sağlanamadığı zamanlarda depolanmış elektriği kullanmak. Ancak bunun için gerekli olan elektrik depolama aküleri oldukça pahalı. Farklı depolama sistemleri de halihazırda mevcut. Depoladığınız enerji yenilenebilir enerji sistemlerine dayanıyorsa sonuç daha efektif oluyor. Hidrolik güçle bunu yapmaya çalışanlar var. Yani, üretilen elektriğin fazlasının bir pompa ile yukarı basılan suyun ihtiyaç halinde bırakılarak elektrik enerjisine dönüştürülmesi sistemi. Buna ‘‘Hydro Power’’ destekli güneş veya rüzgâr sistemleri deniyor.

Bir diğer sistem de Yenilenebilir Enerji Destekli Desalinasyon (Deniz Suyu Arıtma Sistemi). Özellikle deniz kıyısında su sıkıntısı çeken yerleşimler için oldukça önemli. Türkiye’yi hatta Akdeniz’e kıyısı olan bütün ülkeleri buna örnek gösterebiliriz. Susuzluk Akdeniz ülkelerini önümüzdeki 50 yıl içinde vuracak en büyük sorun olacak. Su sorunu, enerji darboğazından daha da büyük bir sorun. Biz araştırmalarımızda enerji ve suyu her zaman iç içe düşünüyoruz. Enerji ve su doğada dönüşüm çemberinde iç içeler. Termal hareketler, dünyada her zaman atmosfer ve okyanus ile birlikte gidiyor. Yani enerji ve su fizikte ayrılmaz iki parçadır. Rüzgârdan ürettiğimiz ve depoladığımız bu enerjiyi deniz suyunu tatlı suya çevirmek için kullanabiliriz. Tüm araştırmaları olumlu sonuçlanan bu çalışmanın uygulanması için finansman bulma sürecindeyiz. Benzer bir sistem amonyak/hidrojen üretiminde de kullanılabilir. Bu sistem ile enerjinizi farklı bir boyuta çevirip yakarak yine enerjiye dönüştürmüş oluyorsunuz.

Rüzgâr enerjisi basit bir sitem. Temel tasarım ve yapımdan oluşuyor. Buz dağı gibi düşünülebilir. Dışarıdan bakıldığı zaman 60-100 metre arası bir kule görülüyor. Onun altında da bir temel bulunuyor. Geoteknik kısım. Biz kendi türbinimizin geoteknik tasarımını kendimiz yaptık. Kule dediğimiz gövde kısmı çelikten veya betondan üretilebiliyor. Bu, Türkiye’de üretilebilen bir materyal. En üstte yer alan ve rüzgârın kanatları çevirdiği anda oluşan mekanik enerjiyi elektriğe dönüştüren nacelle denen kısım ise ülkemizde üretilemiyor. Son olarak uçak mühendisliği tasarımıyla üretilen kanat kısmı bulunuyor. Kanatlar da yurtdışı kaynaklı olmasına rağmen üreten firmanın Türkiye’de de fabrikası bulunuyor. Çünkü kanatlar çok büyük ve tek parça halinde üretilme gerekliliğinden dolayı türbinin kurulacağı bölgede üretilmesi gerekiyor. Bu konuda da Kuzey Avrupa ülkeleri öncü ancak son 10 yıldır Çin firmaları oldukça büyüdüler ve şu anda dünya pazarına hakimler.

Rüzgâr tesislerinde 1 MW’lık bir enerji yarım milyon dolarlık maliyetle üretiliyor. Rüzgâr enerji tesislerinde kapasite ve ürün kalitesi arttıkça maliyet düşebilir. Biz, kullandığımız 1MW’lık türbinin maliyetini (4 milyon lira) toplamda 8 senede çıkarmış olacağız. Bunun içinde ayrıca salınım yapmadığımız için karbon kazanımımız ve ithal etmediğimiz petrol kazanımımız da var. Çünkü enerjimizi kendimiz üretiyoruz ve doğayı kirletmiyoruz.
Rüzgâr türbini üretimi konusunda gerekli mühendislik, Ar-Ge ve bilgi birikimine sahip olmamıza rağmen yerli bir ürünü dünya pazarına sunabilmiş değiliz. Devletin bu konuda ciddi anlamda destek sağlaması gerekiyor.

Rüzgârın çok olduğu yerler deniz ve deniz kıyıları en elverişli yerlerdir. Yerel olarak doğru noktalara yönelmek çok daha doğru olur. İstanbul ve Çanakkale Boğazları bu konuda oldukça ideal yerler. Bölge tespiti için en az 1 yıllık ölçüm ve planlama yapmak gerekiyor.

Amonyak deniz yakıtı üretmek için bir tesis düşünüldüğü zaman altyapının çok düzgün olması ve çevresel etkinin olmaması gerekiyor. Gölgeleme efekti ile gürültü efektinin yerleşim yerleri açısından oldukça sıkıntı yaratacağını düşünerek, yerleşim yerlerinden uzak noktalara kurulması da gerekiyor. Kuşların göç yollarının da göz önünde bulundurulması gerekiyor. Liman yapımının oldukça zor olmasından dolayı rüzgâr çiftliği kurarken fizibilitesinin çok iyi ayarlanması mühim bir konu. Rüzgâr çiftlikleri ile desteklenen bir amonyak/hidrojen üretim limanının oluşumu için ciddi fizibilite çalışmalarının yapılması gerekiyor. Çünkü liman yapımı oldukça zor ve rüzgâr çiftliklerinin aksine esintisiz alanlara kurulması gerekiyor. Ancak liman ve rüzgâr çiftliklerinin bir arada yürütüldüğü Hollanda’daki Rotterdam Maasvlakte 2 projesinde 3-4 kat büyütülen Liman’ın tüm enerji ihtiyacı rüzgâr türbinlerinden sağlanacak olması bu tür bir sistemin kurulabileceğine bir örnek olarak gösterilebilir.

Sonuç olarak, hem teknoloji hem de çevresel faktörler göz önünde bulundurulduğunda, deniz üzerinde kurulacak bir amonyak deniz yakıtı tesisine gerekli enerjiyi rüzgâr ile verecek farklı boyutlardaki birçok altyapı ülkemizde mevcuttur. Üniversitemiz tarafından da rüzgâr enerjisinin üretimi ile ilgili yürütülen çalışmalar, hayata geçirilecek bir amonyak deniz yakıtı tesisinin enerjisini sağlamada kullanılabilir boyuttadır.

Bu haberin/makalenin tamamı ya da bir kısmı kaynak gösterilmeden yayımlanamaz. Kaynak gösterilse dahi aktif link verilerek kullanılabilir. Kaynak göstermeden ve aktif link vermeden yayımlayanlar hakkında yasal işlem başlatılır.