Karbon Yakalama, Fizyon ya da Füzyon: “ Hangisi bizi 2050 ye kadar Net Sıfır Emisyo na Götürecek? ”

 Enerji verimliliği, biyokütle, güneş ısısı ve jeotermal alanlarındaki gelişmeler ümit verici olsa da mevcut teknolojiler en iyi ihtimalle karbon emisyonlarının %50 ile %60’ını nötralize edebilir. 

110’dan fazla ülke ve sayısız şirket “Net Sıfır” emisyona ulaşma sözü verdi ancak mevcut teknolojiler kullanılarak bu hedefe ulaşabilirler mi? Muhtemelen hayır.

Dünya, fosil yakıtların yerini alması için elektrifikasyona güveniyor, bu da küresel enerji talebinin 2020 ile 2050 arasında iki katına çıkabileceği anlamına geliyor. Fakat bu sistem hiçbir yerde hazır halde değil. Rüzgâr, güneş ve batarya teknolojisi çok şey başarmış olmasına karşın, ana yük güç çözümleri değildir.

Enerji verimliliği, biyokütle, güneş ısısı ve jeotermal alanlarındaki gelişmeler ümit verici olsa da mevcut teknolojiler en iyi ihtimalle karbon emisyonlarının %50 ile %60’ını nötralize edebilir. 

Ancak net sıfır denklemi karmaşıktır. Bloomberg, örneğin pille çalışan elektrikli araçlara geçişin, 2030 yılına kadar nikel, alüminyum, fosfor, demir ve bakır madenlerine olan talebinde 10 ila 14 kat oranında artışa neden olacağını tahmin ediyor. Kaynaklar tükendikçe ve bu madenlerin işlenmesi zorlaştıkça, çıkarma işlemi için daha da fazla dizel yakıt ve tatlı su tüketimine ihtiyaç duyulabilir.

Emisyonun azaltılması zor, ısı ve buhar gücü gerektiren endüstrilerde durum daha da karışıktır. Örneğin, çimento, kimyasallar ve metaller halâ kömür ve doğalgazla çalıştırılan enerji santrallerine bağlıdır.

Paris Anlaşması uyarınca, Rotterdam Limanı, Alman Ruhr bölgesi ve dünyadaki diğei sanayi kümelerinin 2030'ların başlarına kadar kömürle çalışan santralleri emekliye ayırması gerekiyor. Ama alternatif enerji kaynağı nedir? 

Azaltılması zor olan emisyonların % 40 ila % 50'sini hangi teknolojiler etkisiz hale getirebilir ve bunu kabul edilebilir bir maliyetle yapabilir? Bu zor soruyu cevaplayamadığımız sürece 2050 “ Sıfır Emisyon “ hedefi hayalden öteye geçemeyecektir.

Sıfır Emisyon hedefine ulaşmak için en çok dikkat çeken dört seçeneği ele alalım:

1. Kömürle Çalışan Tesisler için “Noktasal Kaynak” Karbon Yakalama

Karbon yakalama, kullanma ve depolama (CCUS) alanından birçok iyi haber duyulmaktadır. Bugün, kömür yakıtlı elektrik santrallerini, salınan karbonun yaklaşık % 90'ını yakalayan nano filtreleme sistemleriyle güçlendirmek mümkündür.  Bu "kaynak noktası" yakalama çözümleri, daha etkili net sıfır teknolojileri ölçeklenmeden önce, önümüzdeki 20 yıl boyunca kritik olacaktır. Yakalanan karbon, çimento yapımı gibi diğer endüstriyel işlemlerde geri dönüştürülebilecektir.

Çoğu karbon emisyonunun kalıcı olarak depolanması gerekmektedir ve belli bir yere kadar bunu ölçeğe göre yapmanın uygun maliyetli bir yolu yoktur. On yıl önce güneş enerjisindeki açık devlet yardımlarının yatırım fırsatlarını ortaya çıkardığı gibi karbon fiyatlandırması da yatırımlar için cazip hale gelen bir CCUS pazarının kilidini açarak bunu değiştirebilir. Yine de kaynak noktadan karbon yakalama kalıcı bir çözüm olmayacaktır ve teknoloji, devam eden kömür çıkarımını ve yakıt olarak kömür kullanan daha fazla tesisin inşasını mazur görmek için kullanılmamalıdır.

Doğrudan havadan karbon yakalama da önemli bir hale gelecektir. Fakat bunun geniş ölçekte işe yaramasından önce maliyetinin önemli ölçüde düşmesi ve karbon vergilerinde de ani artışların olması gerekmektedir. Bu nedenle DAC (Doğrudan Havadan Karbon Yakalama) muhtemelen 2030’dan önce önemli bir rol oynamayacaktır.

2. Hidrojen

Pek çok ülke ve şirket hidrojeni net sıfır stratejilerinin bir parçası haline getirdiği için hidrojene yeniden ilgi duyulmaktadır. Ne yazık ki, hidrojenin emisyonlar üzerindeki etkisini sınırlayan dezavantajları vardır.

Hidrojen, bir enerji kaynağı olmaktan ziyade bir depolama çözümüdür, yani onu üretmek için kullanılan güneş veya rüzgar enerjisinden varsayımsal olarak daha pahalıdır.  Bloomberg New Energy Finance kurucusu ve eski Başkanı olan enerji danışmanı Michael Liebreich, hidrojenin depolanması için atmosfer basıncının 700 katına kadar sıkıştırılması ve -253 ° C'ye soğutulması gerektiğine dikkat çekiyor. Hidrojenin, bilindiği şekliyle gazların “Houdini” si kolayca sızdığından ve son derece yanıcı olduğundan, doğru depolama çok önemlidir. Elon Musk, hidrojen yakıt pilleri hakkındaki bakış açısı sorulduğunda, bunu kısa ve öz bir şekilde ifade ediyor: "Sadece son derece saçma olduklarını düşünüyorum."  Bunu, bir elektrikli araç şirketinin CEO'sundan gelen şüpheci bir yorum olarak ele alalım.

Günümüzde hidrojenin çoğu, doğal gazı besleme stoğu olarak kullanan ve karbon emisyonlarını açığa çıkaran (yakalanabilir) buhar-metan reformu yoluyla üretilmektedir.  Üretici enerji için yenilenebilir enerji kullanarak suyu elektrolize ederse, hidrojen "yeşil" olabilir, ancak bu, bol alan gereksinimleri olan verimsiz ve pahalı bir süreçtir.  Örnek olarak, yeşil hidrojenin Hollanda'nın elektrifikasyonunda anlamlı bir rol oynaması için tüm Kuzey Denizi'nin rüzgâr türbinleriyle doldurulması gerekecek ve bu bile yeterli temiz enerji sağlamayacaktır.

3. Nükleer Fizyon

Fisyon, enerji geçişine önemli ölçüde katkıda bulunabilir, ancak potansiyel olarak tehlikeli bir zincir reaksiyonu başlattığından dünya genelinde insanlar buna karşı çıkmaktadır.  Elektriğinin yaklaşık% 70'ini düşük karbonlu nükleer santrallerden elde eden Fransa, giderek yalnızlaşmakta ve nükleer kapasitesini azaltmaktadır.  Radyoaktif çıktı, ekosistemleri kirletebilir veya nükleer silahlara dönüştürülebilir. Fukushima'daki son erime, fisyon reaksiyonlarının 21. yüzyıl teknolojisiyle bile hala kontrolden çıkabileceğini gösterdi.  

NuScale gibi şirketlerin küçük modüler reaktör (SMR) teknolojisi, fizyonu daha güvenli, daha ucuz ve çevrimiçi hale getirmeyi daha hızlı hale getiriyor.  Öyle olsa bile, NuScale ve akranı şirketler şimdi şüpheci bir halka ve onun düzenleyicilerine karşı zorlu bir mücadele veriyor.

4. Füzyon Enerjisi

Nükleer füzyon, elektrifikasyon için önemlidir.  Bol, ucuz, temiz ve güvenli ana yük gücü sağlayabilir.  Atomları bir fisyon reaktöründe olduğu gibi bölmek yerine, helyum ve ısı üretmek için hidrojen izotoplarını çarpıştırır.  Aynı süreç yıldızlarda da gerçekleşir.  Deniz suyundan elde edilen bir kilogram füzyon yakıtı, 55.000 varil petrole eşdeğerdir ve bir yıl boyunca 10.000 evi ısıtmak için yeterlidir.  Ve fizyonun aksine, füzyon, silah haline getirilemeyen eser miktarda radyoaktif malzeme üretir.  

Laboratuvarda kanıtlanmış olan füzyon, yakın zamanda ölçek büyütme aşamasına girmiştir.  Kamu tarafından finanse edilen uluslararası deney ITER, uzmanların 2030'ların sonlarından 2040'ların ortalarına kadar net pozitif enerji üreteceğine inandıkları ilk reaktörü inşa etmektedir. Diğer yandan, 25'ten fazla özel şirket, demo tesislerini 2025'e kadar ve ilk ticari tesisleri 2030'a kadar veya daha erken tamamlamak için yarışmaktadır. Bir zamanlar ana sorun olan, yatırımcılardan füzyon için para toplamak artık daha az sorun haline gelmektedir.  

Füzyon, tartışılan alternatiflere göre önemli avantajlar sunar.  Ağır sanayi, mega şehirler ve elektrikli mobilite için kömürle çalışan tesislerin yerini almaya yetecek tutarlı ana yük enerjisi sağlar.  Güneş ve rüzgârdan farklı olarak, coğrafyaya bağlı değildir ve net enerji çıkışı ve maliyeti açısından hidrojenden ileridedir.

Füzyon reaktörleri modüler ölçeklendirme yoluyla nispeten küçük (250 MW) veya büyük olabilir.  Bu, yatırım onaylarını geleneksel olarak büyük füzyon tesislerine göre daha uygun hale getirir.  Artı, füzyonun daha küçük taban boyutları, teknolojiyi deniz araçlarına ve hatta Mars'a roketlere güç sağlamak için uygun hale getirebilir.  

Füzyon 2030'da uygulanabilirse, 2050'ye kadar net sıfır emisyon elde edilebilir.  Uluslararası Enerji Ajansı (IEA), Bloomberg, vb. yıllık enerji tahminlerine füzyonu da eklemektedir ve bunun kömürle çalışan elektrik santrallerine uygun bir alternatif olduğunu anlatmaya başlamaktadır.

KAYNAK: https://www.forbes.com/sites/walvanlierop/2021/02/25/carbon-capture-hydrogen-fission-or-fusion-which-can-take-us-to-net-zero-by-2050/?sh=295d4c1748a4

Daha fazla içeriğe www.toracevre.com adresimizden ulaşabilirsiniz.