Yenilenebilir enerji kaynaklarıyla hidrojen üretimi ve ulusal doğal gaz sistemine beslenmesi
Hydrogen production with renewable energy resources and blending to national natural gas system
Yazar: CANSU GÜMÜŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Gelişen teknoloji ile elektrik enerjisine ve enerji kaynaklarına olan talebin artması, halihazırda küresel enerji üretim kaynaklarının büyük payını oluşturan, geleneksel kaynaklarımız olan fosil kaynaklara talebi de arttırmaktadır. Ancak fosil kaynakların sonlu kaynaklar olması sebebiyle tükenen rezervleri ve fosil kaynakların kullanımı sonucu açığa çıkan sera gazı emisyonları; hükümetleri yeni, temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları, sürdürülebilir ve temiz kaynaklar olsa dahi kesikli enerji kaynakları oldukları için küresel enerji talebinin tamamını karşıma konusunda yetersiz kalabilmektedir. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen elektrik enerjisinin depolanarak, yenilenebilir kaynaklarının kesintiye uğradığı anlarda sistemi beslemesi, küresel talebi karşılama konusunda bir çözüm olarak görülmektedir. Bu noktada hidrojen kaynağı enerji depolama ve taşıma yeteneği ile çekici bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Hidrojen, elektrik enerjisinin uzun süreli depolanmasına olanak sağlayan bir enerji taşıyıcısı olarak kullanılabildiği gibi hem enerji kaynağı hem de sanayi hammaddesi olarak kullanılabilen çok yönlü bir kaynaktır. Hem yenilenebilir enerji kaynaklarından hem de fosil kaynaklardan üretilebilen hidrojen, yenilenebilir enerji kaynaklarından üretildiği durumlarda yeşil hidrojen, karbon-nötr hidrojen ya da sıfır emisyonlu hidrojen olarak adlandırılmaktadır. Günümüzde hidrojen talebinin %96'sı fosil kaynaklardan karşılanmaktadır [IRENA, 2018]. Üretimi sonucunda oluşan karbondioksit emisyonları bugünkü çevresel farkındalık ile üretim kaynağını fosilden yenilenebilir enerji kaynağına doğru kaydırmaktadır. Bu bakış açısı ile Türkiye, karbonsuzlaşma hedefleri ile yenilenebilir enerji kaynakları payını enerji arz kaynakları arasında hızla arttırmaktadır. Ayrıca 2053 net sıfır emisyon hedefine sahip olan ülkemiz için yeşil hidrojen, özellikle karbon yoğun sektörler için karbonsuzlaşma sürecinde bir yapı taşı olacaktır. Gebze Teknik Üniversitesi bünyesinde hazırlamış olduğum bu tez çalışmasında; yenilenebilir enerji kaynaklarından hidrojen üretim yöntemleri anlatılmış ve vaka çalışmaları ile Türkiye için hidrojen üretim maliyetleri ortaya konulmaya çalışılmıştır. Kendi içinde alt senaryolara sahip üç ana vaka çalışması belirlenmiştir.

Abstract:
With the developing technology and prosperity of the society, energy consumption per capita is increasing continuously. The increase in the demand for electrical energy with the effect of developing technology also increases the demand for fossil resources, which are the traditional resources and currently constitute a large share of global electricity production. Beside their high share, fossil resources are finite resources, their reservoir is limited and greenhouse gas emissions are reliased during their usage. Governments are eager to use renewable resources which is clean, cheap and sustainable to ensure security of supply and mitigate greenhouse gas emissions. As a result, governments are diverted new, clean and sustainable energy resources. Even though renewable energy resources are clean and sustainable, they are inadequated to meet all of the global energy demand because they are intermitten resources.  For this reason, storing the electrical energy gained from renewable energy sources and feeding the system when renewable sources are interrupted is seen as a solution to meet the demand. At this point, hydrogen attract the attention as an energy storage and carrier capability. In that terms, hydrogen is a versatile resource that can be used both as an energy source and as an industrial raw material, as well as an energy carrier that allows long term storage of electrical energy. Moreover, it is a flexible energy storage material that enable to store electrical energy long or short term. Hydrogen is produced both renewable energy resources and fossil energy resources. Hydrogen, produced from renewable energy resources is entitled green hydrogen, carbon-neutral hydrogen or zero emission hydrogen according to hydrogen production methods. Nowadays, 96% of global hydrogen demand is met by fossil energy resources [IRENA, 2018]. With today's environmental consciousness, it is necessary to replace hydrogen that produced via fossil fuels by renewable energy resources. In the perspective of Türkiye, due to the high foreign dependency on energy and decarbonization targets it's essential to use renewable energy resources in energy mix at maximum level. Within these efforts, Türkiye recently announced net-zero target by 2053 and updated Nationally Determined Contribution (NDC) as 41% reduction of GHGs by 2030 according to business as usual scenario. To meet those targets, green hydrogen will be a milestone to decarbonize the energy systems especially in carbon-dense sectors. In this thesis, hydrogen production methods are explained and hydrogen production costs for Türkiye are tried to be revealed with case studies. Three virtual case studies were selected, three of which has its own sub-scenarios.