Güneş ısısıyla ‘temiz’ hidrojen yakıtı

MIT mühendisleri, yeşil hidrojen yakıtı üretmek için güneş ısısının yüzde 40’ını kullanacak bir tasarıma imza attı. Araştırmacılar, yalnızca güneş tarafından çalıştırılan yeni, tren benzeri bir reaktör sistemi ile tamamen yeşil, karbon içermeyen hidrojen yakıtı üretmeyi hedefliyor.

AYŞE BAŞAK

Solar Energy Journal’de henüz yayınlanan bir çalışmada mühendisler, verimli bir şekilde ‘güneş termo-kimyasal hidrojeni’ üretebilecek bir sistemin kavramsal tasarımını ortaya koydu. Tasarlanan sistem, suyu doğrudan bölmek ve temiz bir yakıt olan hidrojeni üretmek için güneşin ısısını kullanıyor ve bu süreçte hiçbir sera gazı emisyonu yaymıyor.

Günümüzde hidrojen, büyük ölçüde doğalgaz ve diğer fosil yakıtları içeren işlemlerle üretiliyor ve bu durum, üretimin ilk safhasından son kullanımına kadar düşünüldüğünde yeşil yakıtı daha çok ‘gri’ bir enerji kaynağı haline getiriyor. Buna karşılık, güneş enerjisi yenilenebilir olduğundan tamamen emisyonsuz bir alternatif sunuyor. Ancak şu ana kadar mevcut güneş enerjisi tasarımlarının verimliliği sınırlı. Şimdilik gelen güneş ışığının en fazla yüzde 7’si hidrojen üretmek için kullanılabildi; bu da düşük verim ve yüksek maliyet demek.

GÜNEŞİN PAYI %40

MIT ekibi, yeni tasarımları ile hidrojen üretmek için güneş ısısının yüzde 40’ına kadarını kullanabileceklerini düşünüyor. Böylece verimlilikteki artışın sistemin genel maliyetini düşürebileceğini, tasarımın potansiyel olarak ulaştırma sektörünün karbondan arındırılmasına yardımcı olabilecek ölçeklere ulaşabileceğini ve hidrojenin uygun fiyatlı bir seçenek haline gelebileceğini öngörüyorlar.

UCUZ ÜRETİM

Araştırma ekibinin lideri Prof. Ahmed Ghoniem, “Hidrojenin geleceğin yakıtı olduğunu düşünüyoruz. Bunun için hidrojeni ucuz ve geniş ölçekte üretmeye ihtiyaç var. Amacımız, Enerji Bakanlığı’nın 2030 yılına kadar kilogram başına 1 dolardan yeşil hidrojen üretme hedefine ulaşmak. Bunun için verimliliği artırmalı ve topladığımız güneş enerjisinin çoğunun hidrojen üretiminde kullanıldığından emin olmalıyız” diyor.

Ekip, önümüzdeki yıl, Enerji Bakanlığı laboratuvarlarındaki yoğunlaştırılmış güneş enerjisi tesislerinde test etmeyi planladıkları sistemin bir prototipini oluşturacak.

7/24 HİDROJEN ÜRETİLEBİLECEK

MIT sistemi, dairesel hat üzerinde çalışan kutu şeklindeki bir dizi reaktörden oluşan bir ‘tren’ gibi görünüyor. Sistem bir güneş termal kaynağının etrafına kurulacak; her reaktör, redoks veya geri dönüşümlü paslanma sürecine giren metal barındıracak. Her reaktör, ilk olarak sıcak bir istasyondan geçecek ve burada 1.500 santigrat dereceye varan sıcaklıklarda güneşin ısısına maruz kalacak. Bu aşırı ısı, oksijeni reaktörün metalinden etkili bir şekilde çekecek. Bu metal daha sonra ‘indirgenmiş’ halde buhardan oksijen almaya hazır olacak. Bunun gerçekleşmesi için reaktörün, hidrojen üretmek üzere buhara maruz bırakılacağı yaklaşık 1000 santigrat derece sıcaklıktaki daha soğuk bir istasyona taşınması gerekecek. MIT tasarımı, bu zorlukların üstesinden geliyor. 

Araştırmacılar, kavramsal tasarımın ayrıntılı simülasyonlarını gerçekleştirdi ve bunun, güneş termokimyasal hidrojen üretiminin verimliliğini yüzde 7’den yüzde 40’a önemli ölçüde artıracağını buldu. Bu gerçekleştirilebilirse, dünyanın enerji geleceğini büyük ölçüde değiştirebilir ve 7/24 hidrojen üretimini mümkün kılabilir. 

23 Ekim 2023 Pazartesi