yakitpili (2)

21. YÜZYILIN ENERJİSİ: HİDROJEN ENERJİ SİSTEMİ Prof. Dr. T. Nejat VEZİROĞLU & Prof. Dr. İ. Engin TÜRE

UNIDO-ICHET Birleşmiş Milletler Sınai Kalkınma Örgütü (UNIDO) Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi (ICHET) TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ 26-30 Kasım 2006 Askeri Müze ve Kültür Sarayı, Harbiye-İstanbul

Neden Hidrojen Enerjisi ?

• Petrol, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtların KESİNLİKLE tükeneceğinin herkes tarafından iyi bilinmesi • Bu yakıtları fiyatlarının gün geçtikçe artacağı • Alternatif bir sentetik yakıta ihtiyaç duyulması • Roketler için hidrojen’in mükemmel bir yakıt olması • Hidrojenin son derece güvenli olması • Fosil yakıtlardan farklı olarak, alevli yanmanın yanı sıra katalitik, kimyasal veya elektro-kimyasal çevrimlerle enerji üretebilmesi

AKICI FOSİL YAKIT ÜRETİM/TALEP (Petrol ve Doğal Gaz)

Talep Tahmini

Üretim Tahmini Dünya Üretimi/Talebi

Source: Canadian Energy Supply and Demand 1993-2010. National Energy Board

ÇEVRE, SAĞLIK VE TOPLUM PROBLEMLERİ 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8 9.

İKLİM DEĞİŞİKLİKLERİ (SERA TESİRİ) HAVA KİRLENMESİ OKSİJEN AZALMASI ASİT YAĞMURLARI OZON TABAKASI DELİNMESİ ÇEVRE KİRLENMESİ SAÇILAN PETROLLER GÜRÜLTÜ GÖRÜNTÜ KİRLENMESİ

10. PETROL HARPLERİ 11. NÜFUS ARTIŞI

FOSİL YAKITLARIN ÇEVREYE ZARARI (2000 $/GJ) Fosil Yakıt Zararları

Kömür

Petrol

D. Gaz

İnsanlara

4.48

3.83

3.09

Hayvanlara

0.71

0.72

0.40

Orman ve Bitkilere

1.85

1.49

1.21

Su Sistemlerine

0.28

1.25

0.21

Yapılara

1.22

1.22

0.77

Havaya

1.28

1.13

0.82

Yüzey Madenciliği

0.69

-

-

İklim Değişikliği

2.39

1.34

0.94

Deniz Yükselmesi

0.32

0.49

0.29

13.32

11.47

7.73

Toplam Zarar

DÜNYA FOSİL YAKIT TÜKETİMİ (2000) FOSİL YAKIT TÜKETİMİ

MİLYON TON PETROL EŞDEĞERİ (MTOE)

Kömür

2580

Petrol

3146

Doğal Gaz

2241

TOPLAM

7967

FOSİL YAKITLARIN ÇEVREYE VERDİĞİ ZARAR (2000) Tahmini Çevresel Zarar

Miyar USD $

Kömür

1128

Petrol

1188

Doğal Gaz TOPLAM HASAR

560 2876

FOSİL YAKITLARIN ÇEVREYE ZARARLARI (2006)

TOPLAM YILLIK ZARAR: TAHMİNİ $5 TRİLYON

YENİ BİRİNCİL ENERJİ KAYNAKLARI

1.

2.

3.

4.

5.

6.

NÜKLEER REAKTÖRLER GÜNEŞ ENERJİSİ RÜZGAR ENERJİSİ BİYOKÜTLE DENİZ / SU ENERJİSİ JEOTERMAL ENERJİ

YENİ ENERJİ KAYNAKLARININ DEZAVANTAJLARI

1.

2.

3.

4.

5.

KESİNTİLİ OLMALARI TÜKETİM MERKEZLERİNDEN UZAKTA YAKIT DEĞİL DEPOLANMAZ (NÜKLEER HARİÇ) TAŞINMAZ (NÜKLEER HARİÇ) SONUÇ: DEZAVANTAJLARI ORTADAN KALDIRACAK BİR BAĞLAYICIYA GEREK VAR

BAĞLAYICI SİSTEMİN NİTELİKLERİ 1.

2.

3.

4.

5.

6.

DEPOLANABİLİR OLMALI TAŞINABİLİR OLMALI YAKIT OLMALI EKONOMİK OLMALI YENİLENEBİLİR OLMALI TEMİZ OLMALI

SONUÇ: BAĞLAYICI SİSTEM SENTETİK YAKIT OLMALI

YAKIT SEÇİM KRİTERLERİ

• • • • • •

Araç yakıtı Enerji çevirim yöntemleri Kullanım verimi Çevreye uyumluluk Güvenlik Ekonomik (efektif maliyet)

YAKITLARIN ENERJİ KARŞILAŞTIRMASI Yakıtların Enerji İçeriği [MJ/kg] Odun Kömür Ham petrol Gaz yağı Ethanol Methanol Metan Doğal gaz Benzin Hidrojen

YAKITLARIN KARŞILAŞTIRILMASI (AMONYAK, ETİL-ALKOL, H2, METİL ALKOL, SENTETİK D.G., SENTETİK PETROL) NİTELİK

YAKIT

1. EN HAFİF

H2

2. EN İYİ ARAÇ YAKITI

H2

3. EN VERİMLİ

H2

4. EN TEMİZ

H2

5. EN EKOMOMİK

H2

6. EN DÖNÜŞEBİLİR

H2

7. EN YENİLENEBİLİR

H2

SONUÇ: EN İYİ BAĞLAYICI SİSTEM: HİDROJEN ENERJİ SİSTEMİ

ENERJİ SİSTEMLERİNİN EKONOMİK KARŞILAŞTIRILMASI $/GJ 30 25

5 0

SENTETİ SENTETİK FOSİ FOSİL

FOSİ FOSİL

$19,23/GJ

10

$22,11/GJ

15

$27,55/GJ

20

GÜNEŞ NEŞ-H2

YAKITLARIN DÖNÜŞÜM NİTELİKLERİ Dönüşüm Metodu

Hidrojen

Fosil Yakıtlar

Kimyasal dönüşüm (Hidrit)

Elektrokimyasal dönüşü (Yakıt pilleri)

Alevli yanma Direkt buhar üretimi Katalitik yanma

YAKITLARIN EMNİYET SIRALAMASI Özellikler

Benzin

Metan

Hidrojen

Yakıtın zehirliliği

3

2

1

Yanma ürünlerinin zehirliliği (CO, SOx, NOx, HC, SM)

3

2

1

Yoğunluk

3

2

1

Difüzyon katsayısı

3

2

1

Isıl Değeri

3

2

1

Tutuşma sınırı

1

2

3

Tutuşma sıcaklığı

3

2

1

Alevlenme sıcaklığı

3

1

2

Patlama enerjisi

3

2

1

Alev yayılması

3

2

1

30

20

16

0.53

0.80

1.00

Toplam

Emniyet katsayısı, φσ

1 En Emniyetli; 2 Az emniyetli; 3 En Az Emniyetli

HİDROJEN YAKITI GÜVENLİĞİ

• Havadan 14 kat hafif olduğundan hızla yayılarak zararsız hale gelmesi • Hidrojen deposu delinmesi durumunda 35-40 cm yakına gelmeden yakılamaması • Yandığı zaman saf su oluşturması • Yanabilmesi için havadaki konsantrasyonun en az % 4 olması • Isı yaymaması

HİDROJEN EKONOMİSİNE GEÇİŞ SÜRECİ-1 HİDROJENİN GÜVENİRLİĞİ

Hidrojen Güvenli mi?

Hidrojenli Araç

Benzinli Araç

HİDROJEN ENERJİ SİSTEMİ

HİDROJEN EKONOMİSİ ÜRETİM

ULAŞIM

Primer Enerji: Yenilenebilir Enerji Nükleer Enerji Fosil Enerji Dönüşüm Yöntemleri: Elektroliz (D.A.) Termokimyasal Biyolojik

UZAY- HAVAYOLU

DEPOLAMA

KARAYOLU& DENİZALTI

Mağaralar Tuz Yatakları Eski Maden Ocakları

Jet Motorları Roketler

SIVI H2

Yakıt Pilleri İ.Y.Motorlar

KONUT, İŞ YERİ, SANAYİ DÖNÜŞTÜRME UYGULAMALAR Isıtma BİÇİMLERİ Alevli Yanma

Kurutma

Katalitik Yanma

Yemek Pişirme Soğutma

Y.P.

Elektrik

Uygulamalar Motorlar Elektronik Aydınlatma

Yeşil Hidrojen

H2

Hidrojen Ekonomisi Küresel, Temiz, Sürekli, Enerji Sistemi

UYGARLIK DEVRİMLERİ Hidrojen

Hidrojen Enerjisi Devrimi 1974 Bilgi Devrimi 1948

Doğal Gaz

Otomobil Devrimi 1913

Mi kt ar

ı

Petrol

oj en

Elektrik Devrimi 1881

Odun

Ya k

ıtt a

Endüstriyel Devrim 1860

Hi dr

Kömür

HİDROJEN MEDENİYETİNİN GETİRECEĞİ KALICI ÇÖZÜMLER

1.

NORMAL İKLİM ŞARTLARI

2.

TEMİZ HAVA

3.

YOK OLAN ASİT YAĞMURLARI

4.

OZON TABAKASININ KORUNMASI

5.

TEMİZ ÇEVRE

6.

AZALAN VEYA BİTEN PETROL SAÇILMASI

7.

SESSİZ GÜÇ ÇEVİRİM CİHAZLARI

8.

BÖLGESEL ELEKTRİK ÜRETİMİ İLE AZALAN DAĞITIM HATLARI (ENERJİ YER ALTINDAN BORULARLA TAŞINACAK)

9.

10.

HER ÜLKENİN KENDİ YAKITINI ÜRETME İMKANI BİTEN PETROL SAVAŞLARI

11.

YÜKSELEN HAYAT SEVİYESİ

DÜNYANIN EN HIZLI ARABASI HİDROJEN YAKITLI BMW YARIŞ ARABASI

TÜRKİYE ENERJİ DURUMU VE ÖNERİLER

Türkiye Döviz Geliri (Enerji İthalatı ve Toplam İthalat) 300

Döviz Gelirleri (İhracat + Turizm) Enerji İthalatı

250

Toplam İthalat

m ily a r $

200 150 100 50 1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

Yıllar Enerji İthalatı : Petrol, Doğalgaz, Kömür Kaynak: 2005 yılına kadar değerler TÜİK ve ETKB’den, ileriye yönelik tahminler ise DPT’nin ekonomide %5-6’lık büyüme tahminleri ve ETBK’nın enerji talep artış tahminlerine göre hesaplanmıştır.

Türkiye Döviz Geliri (Enerji İthalatı ve Toplam İthalat) 300

Döviz Gelirleri (İhracat + Turizm) Enerji İthalatı

250

Toplam İthalat

m ily a r $

200 150 100 50 1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

Yıllar Enerji İthalatı : Petrol, Doğalgaz, Kömür Kaynak: 2005 yılına kadar değerler TÜİK ve ETKB’den, ileriye yönelik tahminler ise DPT’nin ekonomide %5-6’lık büyüme tahminleri ve ETBK’nın enerji talep artış tahminlerine göre hesaplanmıştır.

Kişi başına milli gelir (ABD Doları)

TÜRKİYE VE BAZI ÜLKELERİN KİŞİ BAŞINA MİLLİ GELİRLERİ

Yıllar

Kişi Başına Gelir (ABD Doları)

TÜRKİYE VE BAZI ÜLKELERİN KİŞİ BAŞINA MİLLİ GELİRLERİ

Yıllar

A.B. İLE TÜRKİYE ARASINDA KİŞİ BAŞINA GELİR FARKI BİRLEŞMİŞ

PETROL FİYATI

30 YILDA

MİLLETLER

15 YILDA İKİYE

HİDROJEN ENERJİSİNE

TAHMİNİ

KATLANIRSA

GEÇİLİRSE

YIL

2000

$ 19,700

$ 19,682

$ 19,682

2010

$ 22,700

$ 22,832

$ 22,726

2020

$ 26,900

$ 27,573

$ 24,970

2030

$ 31,300

$ 33,831

$ 25,071

2040

$ 35,800

$ 43,294

$ 21,083

2050

$ 50,167

$ 63,750

$ 15,167

UNIDO - ICHET BİRLEŞMİŞ MİLLETLER ENDÜSTRİYEL KALKINMA TEŞKİLATI MİLLETLERARASI HİDROJEN ENERJİSİ TEKNOLOJİLERİ MERKEZİ

UNITED NATIONS INDUSTRIAL DEVELOPMENT ORGANIZATION INTERNATIONAL CENTER FOR HYDROGEN ENERGY TECHNOLOGIES

İSTANBUL, TÜRKİYE

BİRLEŞMİŞ MİLLETLER ENDÜSTRİYEL KALKINMA TEŞKİLATI MİLLETLERARASI HİDROJEN ENERJİSİ TEKNOLOJİLERİ MERKEZİ

ÇALIŞMA KONULARI

1.

2.

3.

4.

5.

GÜNEY VE KUZEY ARASINDA BAĞLANTI ARAŞTIRMA – GELİŞTİRME BİLGİ BANKASI İCATLAR (KIYMETLENDİRME, AR-GE, PAZARLAMA) PİLOT BÖLGE PROJELERİ EĞİTİM (KURSLAR, KONFERANSLAR, YAYIMLAR)

UNIDO-ICHET Birleşmiş Milletler Himayesinde İstanbul’da Kurulan Bağımsız bir Teknoloji Merkezidir.

İstanbul, Asya’dan Avrupa’ya Türkiye, gelişmekte olan ülkelerle endüstriyel ülkeler arasında UNIDO-ICHET ise fosil yakıtlardan hidrojen enerjisine geçişi sağlamaktadır.

KURULUŞ

Merkezin kuruluşu için hazırlık çalışmaları 1988’de başladı.

Türk Hükümeti 1992 yılında Merkezin Türkiye’de kurulmasını teklif etti.

UNIDO Genel Kurulu 1996 yılında Merkezin kuruluşunu onayladı.

Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezinin kuruluş anlaşması Türk Hükümeti (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı) ve UNIDO arasında 21 Ekim 2003’te imzalandı.

UNIDO-ICHET Mayıs 2004 yılında İstanbul’da çalışmalarına başladı.

UNIDO-ICHET Aktiviteleri UNIDO-ICHET kampüsünün kurulması Dünya genelinde pilot projeler ve demonstrasyon projeleri Hidrojen Enerjisi Araştırma Geliştirme çalışmaları Uygulamalı Araştırma-Geliştirme Test hizmetleri Eğitim ve staj Danışmanlık hizmetleri

Hidrojen Enerjisi Ar-Ge Çalışmaları Veri Tabanı Hidrojen teknolojileri konusunda hizmet veren kuruluşlar ve projeleri Hidrojen enerji teknolojileri alanında eğitim hizmetleri veren kuruluşlar ve programları Teçhizat üreticileri ve ürün spesifikasyonları Hidrojen enerji teknolojilerinin performans verimleri ile demonstasyonu ve ticari kullanımı Temiz enerji teknolojileri ile ilgilenen finansal kurumlar ve programları Hidrojen enerji teknolojileri ile ilgili yayınlar/kitaplar, raporlar ve dergiler Hidrojen enerji teknolojileri ile ilgili patentler Varolan veri tabanlarına bağlantılar

İLK BAŞLANAN PROJELER Su gücünden hidrojen Hidrojenle çalışan üç-tekerlekliler Hidrojenli otobüsler Güneş enerjisinden hidrojen Jeotermal enerjiden hidrojen Rüzgar enerjisinden hidrojen Adalar için bütünleştirilmiş çözümler Çin Türkiye Portekiz Okyanusya Arjantin

Libya

Hindistan

T.C. HİDROJEN EKONOMİSİ KURUMU (HEK)

BAŞBAKANLIK HİDROJEN EKONOMİSİ KURUMU (HEK) MİSYONU: HIZLA TÜRKİYEYİ – ÖZ ENERJİ KAYNAKLARIMIZI KULLANARAK – HİDROJEN EKONOMİSİNE GEÇİRMEK, VE TÜRKİYENİN ENERJİ VE EKONOMİK BAĞIMSIZLIĞINI SAĞLAMAKTIR.

T.C.HİDROJEN EKONOMİSİ KURUMU ÇALIŞMA ALANLARI 1. TÜRKİYENİN HİDROJEN EKONOMİSİNE GEÇİŞ PLANLARINI HAZIRLAMAK 2. HİDROJENİN KULLANIŞI İLE İLGİLİ KANUN VE NİZAMNAMELERİ ÇIKARMAK 3. HİDROJEN ENERJİSİ ENDÜSTRİLERİNİ DESTEKLEYİCİ KANUNLARI ÇIKARMAK 4. ÖZEL TEŞEBBÜS (TÜRK VE YABANCI) YATIRIMLARINI DESTEKLEYEN KANUNLARI ÇIKARMAK 5. PLANLI BİR ŞEKİLDE HİDROJEN ÜRETİM, DAĞITIM VE KULLANIM SİSTEMLERİNİN KURULMASINI SAĞLAMAK 6. YANGIN MÜCADELE, POLİS, JANDARMA VE BENZERİ KURULUŞLARIN, VE VATANDAŞLARIN HİDROJEN EKONOMİSİ KONUSUNDA BİLİNÇLENMELERİNİ SAĞLAMAK

NOT: UNIDO-ICHET dünya çapındaki uzmanlarıyla HEK’e gerekli desteği verecektir.

HİDROJEN EKONOMİSİNİN TÜRKİYE’YE YARARLARI 1. ÖZ ENERJİ KAYNAKLARIMIZI KULLANARAK YAKITIMIZI (HİDROJENİ) KENDİMİZ ÜRETECEĞİZ. 2. PETROL, DOĞAL GAZ VE KÖMÜR İÇİN SARFETTIĞİMİZ DÖVİZ AZALACAK, VE NİHAYET (30-40 YILDA) SIFIRLANACAKTIR. 3. İHTİYAÇ FAZLASI HİDROJENİ AVRUPAYA İHRAÇ EDİP DÖVİZ KAZANACAĞIZ. 4. HİDROJEN ÜRETİM TESİSLERİ; VE HİDROJEN DEPOLAMA, DAĞITMA VE KULLANMA ENDÜSTRİLERİ YENİ İSTİHDAM YARATACAKTIR. 5. TÜRKİYE KATMA DEĞERİ FAZLA HİDROJEN KULLANAN ARAÇ VE GEREÇLERİ İHRAÇ EDEN BİR ÜLKE OLACAKTIR. 6. TÜRKİYE İTHALATINI AZALTIP, İHRACATINI ARTTIRARAK KALKINMASINI HIZLANDIRACKTIR. 7. TÜRKİYE EKONOMİK İSTİKLALİNE KAVUŞACAKTIR.

TÜRKİYENİN ÇAĞDAŞ UYGARLIĞA GEÇİŞİ Ekonomik Bağımsızlık Yüksek Hayat Seviyesi Temiz Çevre

2010 Hidrojen Enerji Sistemi

2050

Hydrogen Pathways

At each stage there are a variety of options to be selected to build a pathway to the “Hydrogen Economy�.

DAWN OF HYDROGEN CIVILISATION

TOWARD HYDROGEN ECONOMY

www.unido-ichet.org www.iahe.org veziroglu@unido-ichet.org eture@unido-ichet.org