İngiltere’nin kış aylarında rüzgarsız ve bulutlu haftalarında elektrik şebekesini ayakta tutmak için yeniden ateşlenen gaz santralleri, ülkenin enerji güvenliğini tehdit eden bir sorunun gizli kaynağı olmaya devam ediyor. Araştırmacıların Applied Energy dergisinde yayımladığı güncel çalışma ise bu soruna, yarım asır boyunca İngiltere’ye enerji sağlayan ve artık tükenen Denizüstü (North Sea) petrol ve gaz alanlarının yeşil hidrojen depolamak için yeniden kullanılmasına işaret ediyor. Araştırmaya göre, uygun şekilde değerlendirilen bu alanlar 3.659 terawatt-saatlik bir hidrojen depolama kapasitesi sağlayabilir; bu miktar da 2040 yılı için öngörülen İngiltere elektrik talebinin yedi yıldan fazlasına karşılık geliyor.
Araştırmacılar, bu alanların kullanılmasıyla 2040’a kadar geleneksel gaz santrallerinin şebekeden tamamen kaldırılabileceğini belirtiyor. Çalışma, temiz enerjinin depolanacak yer bulanamadığı için israf edildiği mevcut sistemin önündeki en büyük engelden birini ortadan kaldıracak teknik bir çözüm sunuyor.
Rüzgar Enerjisi Fazlasından Üretilen Yeşil Hidrojen
Araştırmacıların açıkladığı gibi, İngiltere’de kışın sakin ve gri geçtiği her hafta fişlerin ardında görünmez bir olay yaşanıyor: ışıkları yakacak gaz santralleri ateşleniyor. Bu gaz çoğu zaman ithal ediliyor ve fiyatları dalgalı küresel piyasalar tarafından belirleniyor. İşte enerji faturalarının yaşam maliyeti krizi sırasında, mevcut yenilenebilir enerjinin düşük maliyetine rağmen patlamasının nedenlerinden biri de bu.
Aynı zamanda çok rüzgarlı günlerde farklı bir sorun ortaya çıkıyor: Şebeke, ürettiğimiz elektriğin hepsini her zaman kullanamıyor ve bu yüzden santrallere kapatılmaları için ödeme yapıyoruz. Yani pratikte temiz enerjiyi depolayacak yerimiz olmadığı için çöpe atıyoruz.
Yeşil Hidrojen Nedir?
Hidrojen evrendeki en basit ve en yaygın element olup karbondioksit salınmadan enerji üretmek için kullanılabilir. Üretilen hidrojenin çoğu “gri”dir; doğal gaza uygulanan bir süreçle elde edilir ve bu süreç karbondioksit salar. “Mavi” hidrojen aynı şekilde üretilir, ancak karbonun bir kısmı yakalanıp depolanır. Yeşil hidrojen ise farklıdır: Yenilenebilir elektrik suyun içinden geçirilerek elektroliz ile hidrojen ve oksijene ayrıştırılır. Elektrik rüzgar veya güneşten geliyorsa, hidrojen gerçekten sıfır karbon olur.
Araştırmacıların ifadesiyle, yeşil hidroje üretimi pratikte yenilenebilir enerjiyi şişelemenin bir yoluudur. Rüzgar ihtiyacımızdan daha sert estiğinde ortaya çıkan bu fazla elektrik hidrojen üretiminde kullanılabilir; rüzgar sustuğunda ise depolanmış hidrojen santrallerde tekrar elektriğe dönüştürülebilir—bugün gazın yaptığı işi, emisyon veya ithalata gerek kalmadan yerine getirerek.
Yeşil hidrojen özellikle enerji talebinin en yüksek olduğu ancak yenilenebilir enerjisi için güneş ve rüzgarın az olabildiği kış aylarında oldukça faydalıdır. Yeterince yeşil hidrojenle kış aylarını atlatmak için mevsimsel depolamaya—yaz ve sonbahardaki büyük fazla miktarları bankaya koyup kış boyunca çekilebileceğimiz bir yere ihtiyacımız var. Ve bunun için jeolojinin yardımı gerekiyor.
Zemin Altı Depolamanın Potansiyeli
Doğal gaz milyonlarca yıldır zemin altına depolanmaktadır. Gözenekli kayalarda, yüzeyi kapatıcı geçirgensiz bir katmanla hapsedilen bu gaz, o formasyonlarda birikir. Bir gaz alanı tükendiğinde, bu zemin altı depolama boşluğu kaybolmaz. Kaya formasyonları yerinde kalır ve birçok alan hala boru hatlarına ve deniz üstü tesislere bağlıdır. Bu da onların hidrojen depulamak için kullanılabilme ihtimalini doğuruyor.
Bu tükenmiş alanlar, mevcut İngiltere planlarında hidrojen depolama için göz önüne alınmıyor. Bunun yerine odak neredeyse tamamen tuz mağaralarına yöneliktir. Bunlar, yer altındaki kalın tuz tabaklarından eritilerek oluşturulan yapay boşluklardır ve çoğunlukla Cheshire ve East Yorkshire’da bulunur. Tuz mağaraları mükemmel depolama alanlarıdır, ancak İngiltere’nin uzun vadeli hidrojen depolama ihtiyaçlarını karşılayacak kadar bunlardan yok.
Sadece bir Denizüstü alanı—Rough—şu anda hidrojen için geliştirilmektedir. Bu da muazzam bir kaynağın dokunulmadan bırakıldığı anlamına geliyor.
Gelecek Enerji İhtiyacının Modellenmesi
Araştırmacılar, PhD araştırmacıları Zongtai Zhang ve Joseph Brown ile birlikte İngiltere’nin gelecekteki elektrik sisteminin ve jeolojik depolamanın dijital bir ikizini kurdu. Yıllık ortalamaları kullanmak yerine, arz ve talebi yarım saatlik detayda modellediler; gerçek hava kalıplarını ve elektrikli araçlar, ısı pompaları ve veri merkezlerinden gelecek büyümeyi yakaladılar.
Ardından farklı gelecekleri test ettiler. Daha fazla yenilenebilir enerji ile ancak daha fazla hidrojen olmadan şebeke, rüzgarsız kış haftalarında yine gaza dayandı. Sadece planlı depolama alanlarını kullanan düşük depolamalı senaryoda, hidrojen depoları kapasitelerine hızla doldu ve yaz aylarında fazladan dönüştürülebilir yenilenebilir elektriğin hidrojene çevrilmesini engelledi.
Sadece yüksek depolamalı senaryo—tükenmiş Denizüstü alanlarını ekleyerek—2040’a kadar geleneksel gaz santrallerinin tamamen kullanılması ihtiyacını ortadan kaldırdı. Tüm senaryolarda, gaz 2030’a kadar üretimin sadece %1’ine düştü.
Elektrikten Daha Fazlası
Bu ödül yalnızca ışıkları ayakta tutmaktan çok daha ötesindedir. Bu ölçekte hidrojen, elektrikleştirilmesi zor olan veya uluslararası tedarik zincirlerine dayanan endüstrilere tedarik etmek için önemlidir. Buna gübre, çelik, çimento ve cam üretimi dahildir. Bunların hepsi yoğun ve yüksek sıcaklıklı ısıya ihtiyaç duyar. Hidrojenin yakılması, ısını doğrudan sanayi süreçlerine iletebilen çok yüksek sıcaklıklı bir alev üretir; bu da kömür veya doğal gazı fırınlar, ocaklar ve yüksek ocaklarda değiştirmeye yardımcı olarak sanayi emisyonlarını önemli ölçüde azaltır.
Yerel ekonomiler de faydalanabilir. Hidrojen, deniz üstü rüzgarının karaya ulaştığı yere yakın üretilecek ve mevcut altyapı ile hizmet verilen alanlarda depolanacak için, Denizüstü petrol ve gazın çöküşünden etkilenen aynı kıyı topluluklarına nitelikli iş imkanı sağlayabilir; benzer beceri ve uzmanlık kullanılarak.
Yeşil hidrojen ayrıca İngiltere ekonomisini gerçekten daha yerel hale getirecektir: daha az ithal yakıt ve kritik mineraller için yabancı tedarik zincirlerine daha az bağımlılık. Olağanüstü rüzgar kaynağımız ve Kuzey ve İriza denizlerinde önemli hidrojen depolama potansiyelimizle, İngiltere’nin Avrupa’ya bir hidrojen ihracatçısı olma potansiyeli var.
Bunların hiçbiri tesadüfen olmayacaktır. Meydan okuma artık yenilenebilir elektriği üretmek değil; talep yüksek olduğu kış aylarında bizi atlatmamız için yeterince depulamaktır. Tuz mağaralarına dayanmak, ihtiyaç duyduğumuz kapasiteyi vermeyecektir. Tükenmiş Denizüstü alanlarımızın hidrojen depolama için yeniden kullanılıp kullanılmayacağını belirleyen altyapı kararları şu anda verilmektedir—ya hidrojen depolamak için yeniden kullanılacak ya da terk edilip kaybedilecekler. İngiltere 2040’ta güvenli, ulaşılabilir ve temiz enerji istiyorsa, planlama bugün başlamalıdır.
