Kategoriler: Dergi,
Alt Kategoriler: Nisan,

Petrol bazlı yakıtlar, erişilebilirlik, kullanım kolaylığı, enerji içeriği, performans ve fiyat açısından şu anda en iyi kombinasyona sahiptir. Bu nedenle bu tip yakıtlar ulaşım sektörü (hava, kara ve deniz dahil) tarafından yoğun olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, fosil yakıtların sınırlı doğası, homojen olmayan kaynak dağılımı, dalgalanan fiyatlar ve son kullanımla ilgili emisyonlar, endüstrilerin çoğunu başka alternatifler aramaya yöneltmiştir.

Halihazırda havacılık endüstrisi, çoğunlukla petrol bazlı yakıtların özel formları olan fosil yakıtlardan türetilen yakıtları tüketmektedir. Bu özel biçimler, bazı "daha az kritik" uygulamalara (örneğin, ısıtma, kara taşımacılığı, vb.) kıyasla daha yüksek niteliklere sahip olma eğilimindedir. Uçak yakıtlarının, kara ve deniz taşımacılığındaki muadillerine kıyasla ek gereksinimleri vardır. Örneğin uçak yakıtları aşırı sıcaklık değişikliklerinden etkilenmemelidir. Biyoyakıt, FT sentetik yakıt, benzin, Jet A/Jet A-1, kerosen ve metan halihazırda mevcut havacılık yakıtları arasındadır.

Bununla birlikte, 1970'lerdeki enerji krizinden sonra, çok sayıda hükümet ve özel grup, geleneksel fosil yakıt bazlı havacılık yakıtlarına bağımlılığa karşı alternatifleri araştırmaya başladı. Muhtemel ikame havacılık yakıtlarından bazıları şunlardır:

Jet yakıtı: Jet yakıtları gaz türbinli motorlu uçaklarda kullanılmaktadır. Jet A ve Jet A-1, havacılık endüstrisinde, çoğunlukla ticari uçaklar tarafından en çok kullanılan jet yakıt türleridir. Benzin-kerosen karışımı ve kerosen, uçaklarda kullanılan ilk jet yakıtı türleriydi. Şu anda, jet yakıtlarının çoğu hala gazyağı bazlı.

Kriyojenik yakıtlar: Gaz halindeki yakıtlar yoğuşma sıcaklıklarına soğutulup düşük sıcaklıklarda sıvı halde depolandıklarında 'kriyojenik yakıtlar' olarak adlandırılırlar. Hidrojen ve metan kriyojenik yakıt olarak kullanılabilir. Hem hidrojen hem de metan, kütle başına büyük enerji yoğunluğuna sahiptir. Ancak bu yakıtların her ikisinin de yoğunluğu düşük olduğundan hacim başına enerji yoğunlukları çok düşüktür (Brewer vd. 2013). Kriyojenik yakıtlar için temel sorun, yüksek yalıtım gereksinimleri ve geçirgenliği ile düşük sıcaklıkta depolamadır (Gangoli et al., 2014). Her iki yakıt da jet yakıtından temelde farklıdır ve yeni motorlara ve uçak gövdelerine ek olarak yeni bir yakıt altyapısı gerektirir.

Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği'nin (IATA) tahminleri, hava yolculuğu trafiğindeki gelecekteki büyümenin hızla artacağını ve bu nedenle, en son verimlilik iyileştirmelerine rağmen, yakıt talebinde genel bir artışa yol açacağını gösterdi. Bu ekolojik ve ekonomik nedenlerle, Avrupa Havacılık Araştırmaları Danışma Konseyi (ACARE), aşağıdakileri hedeflemiştir (ACARE, 2011)

• %50 oranında daha düşük CO2 emisyonu

• %80 oranında daha düşük NOx emisyonları

• taşıma kapasitesini artırmak

• uçak emniyet tasarımını artırmak

  • havayolu gürültü kirliliğini %50 azaltmak

 

Havacılık endüstrisi emisyonları kapsamlı bir şekilde incelendiğinde, literatürdeki ortak fikir birliğine göre, hidrojenin bir havacılık yakıtı olarak gelecek vaat eden yeterliliklere sahip olduğu belirlenmiştir. Hidrojen ayrıca havacılık endüstrisinin antropojenik sera gazı emisyonları üzerindeki etkisini büyük ölçüde azaltabilir. Bu nedenle, hidrojenin havacılık yakıtı olarak kullanılması, sınırlı yakıt rezervlerini tüketmeden veya çevreye zarar vermeden havacılık endüstrisinin sürdürülebilir büyümesini destekleyebilir. Hidrojen, mevcut jet yakıtlarına kıyasla performansı artırırken, doğrudan işletme maliyetlerini düşürürken ve daha elverişli bulunabilirlik ve ekonomik etkiye sahipken daha temiz, daha güvenli bir yakıt olma potansiyeline sahiptir (Acar ve Dinçer, 2014, 2015)

 

HİDROJEN BEKLENTİLERİ KARŞILAYABİLECEK Mİ?

 

Periyodik tablodaki ilk element hidrojen (H2) Dünya üzerinde bolca var, fakat elde etmesi güç görünüyor. Hidrojen, krizdeki havacılık sektörü için umut vaat eden çevre dostu bir yakıt kaynağı. Peki beklentileri karşılayabilecek mi?

1 Temmuz 2021'den bu yana Askeri Uçaklardan Sorumlu Başkan Yardımcısı ve Airbus Savunma ve Uzay Yürütme Komitesi üyesi Jean-Brice Dumont diyor ki; “Bir uçakta hidrojen kullanmak sıfır karbon emisyonlu uçakları mümkün kılıyor. Çünkü bu uçaklar karbondioksit (CO2) üretmiyorlar. Airbus bir süre önce tasarım bir uçak projesi tanıttı: hidrojen yakıtlı uçak. Bu tasarımlarından üç tane var. Biri Turboprop motora sahip ki bu uçakları görmeye alışkınız, pervane ile çalışan uçaklar. İkincisi turbojet olanlar. Bunlar daha standart, bizim A320 ve A350 tipi uçaklarımız gibi. Üçüncü tasarım ise devrim niteliğinde. Tasarım uçağın kanatları ve ana gövdesinin tek parçadan oluşmasına dayanıyor. Bu uçakları da görüyoruz; fakat kitaplarda ve filmlerde, gerçek hayatta değil. Büyük miktarda hidrojeni saklama kapasitesi ve çok sayıda yolcu taşıyabilecek bir kabine yer sağlaması açısından en umut vadeden tasarım bu. Bence şu noktada uzun uçuşlarda örneğin Paris-Sidney uçuşunda, hidrojen kullanmak biraz gerçekdışı. Çünkü hidrojen çok hacimli. Ayni miktarda enerji üretecek kadar kerosinden dört kat daha fazla hacme sahip. Bizim kullanacağımız hidrojenin çevre dostu olması gerekiyor. Hidrojen karbondioksit salarak üretilirse uçağın sağladığı çevresel kazanımları sıfırlayacak. Bu biraz iki yüzlülük olur. Hidrojen yakıtlı bir uçağı 2035'te operasyonel hale getirmeyi hedefliyoruz. Bu hem yakın hem de uzak bir zaman.”

2022 YILINDA YENİ VE HEYECAN VERİCİ BİR AŞAMAYA GEÇİLİYOR

 

Airbus'ın 2035 yılına kadar dünyanın ilk sıfır emisyonlu ticari uçağını geliştirme hedefi ZEROe için 2022 yılında yeni ve heyecan verici bir aşamaya geçiliyor. Demo programı, çeşitli hidrojen teknolojilerini hem yerde hem havada test etmek amacıyla resmi olarak başlatıldı. ZEROe demosu, sıfır emisyonlu havacılığı gerçeğe dönüştürmede ileriye doğru dev bir adım olarak görülmekte. A380 test platformunda hidrojen yakma teknolojisinin nasıl çalışacağını test etmeye başladılar.

 

A380, dünyanın şimdiye kadar yapılmış en büyük ve en geniş yolcu jetidir ve bu, onu test platformunun rolüne ideal şekilde uygun hale getiren bir boyuttur”

 

2015 yılında, bir Airbus uçağı için şimdiye kadar geliştirilen en güçlü motorlardan biri, geliştirmenin son aşamalarına yaklaşıyordu. Ancak, hedeflendiği A350-1000 uçağına takılmadan önce, motorun uçuş ve yerde test edilmesi gerekiyordu; bu hizmete girmeden önce yeni teknolojiler için yaygın bir uygulamadır. Bu nedenle, güzel bir sonbahar gününde geliştirme motoruyla donatılmış uçak, Airbus'ın Toulouse'daki tesislerinden havalandı. Test uçuşu 4 saat 14 dakika sürdü ve 35.000 feet'e kadar olan irtifalarda çok çeşitli güç ayarlarının performansını analiz ettiler. Ancak test uçuşu için kullanılan A350-1000 değildi: üretim hattından çıkan ilk A380 olan A380 MSN1’di. A380, dünyanın şimdiye kadar yapılmış en büyük ve en geniş yolcu jetidir ve bu, onu test platformunun rolüne ideal şekilde uygun hale getiren bir boyuttur.

Bir demo uçak, yeni havacılık teknolojisi geliştirmenin temelidir. Öncelikle hem yerde hem de havada tasarımların, süreçlerin, yakıtların, malzemelerin ve ekipmanların uygulanabilirliğini test etmek ve kanıtlamak için kullanılır. Bu bilgiler daha sonra bitmiş ürünü geliştirmek ve onaylamak için kullanılır.



Demolar ayrıca hükümet yetkilileri ve yatırımcılardan gazetecilere ve genel halka kadar daha geniş bir kitleye inovasyonu sergilemeye de hizmet eder.

Sivil havacılığın karbondan arındırılmasına ve emisyonların azaltılmasına yardımcı olabilecek teknolojiler söz konusu olduğunda, hidrojenin (H2) gelecekteki çözümlerde önemli bir rol oynadığı çok uzun süre önce belirlenmiştir.

H2'nin CO2 yaratmadan üretilip tüketilebileceği ve H2'nin suda yaygın olarak bulunabileceği gerçeği, onu bir çözüm olarak bu kadar çekici kılan iki ana faktördür ve onu Avrupa’nın SIFIR EMİSYON hedefine ulaşmayı kolaylaştıran bir unsur olarak önemlidir. Fosil yakıttan temiz (yenilenebilir) enerjiye geçiş anlaşması; 2020 yılında onaylanan Avrupa Yeşil Anlaşması, Avrupa Birliği'ni 2050'de iklim nötr hale getirmeyi amaçlayan Avrupa Komisyonu tarafından yürütülen bir dizi politika girişimidir.

Hedeflenen araştırma ve geliştirme faaliyetleri şimdiye kadar umut verici sonuçlar verdi, ancak bir havacılık yakıtı olarak hidrojen üzerinde daha fazla araştırma ve geliştirmeye ihtiyaç olduğu kesin.

Avrupa Birliği, bir dizi araştırma girişimi yoluyla faaliyetlerini önemli ölçüde yoğunlaştırmıştır. Avrupa Komisyonu'nun 22 Ocak 2022 tarihli bir çalışma belgesi, AB'nin hidrojene yönelik araştırma ve yenilik yatırımlarının oynayacağı rolü vurgulamaktadır.

H2'nin (hem gaz hem de sıvı formlarda) havacılık motor gücünün ayrılmaz bir parçası haline nasıl gelebileceğine dair neler söylenebilir?

 

Hidrojenle çalışan uçak

 

Hidrojene verimli ve etkili bir havacılık yakıtı teknolojisi olarak bakıldığında, hidrojenin kendisinin özelliklerine bakmak ve potansiyelini tam olarak değerlendirmek için üretimden uygulamaya kadar olan yaşam döngüsünü hesaba katmak gerekir.

Hidrojenin üretimi, yenilenebilir enerji kullanılarak üretildiğinde yan ürün olarak CO2 oluşturmaz, bu da bunu havacılık sektöründe CO2 emisyonlarını azaltmaya yönelik küresel harekette doğru bir seçim haline getirir.

 

Hidrojen yoluyla emisyon azaltımı iki ana senaryoyu/çözümü değerlendiriliyor: Birincisi uzun vadede sıfır karbon emisyonu hedefiyle havacılıkta brüt karbon emisyonlarının azaltılması, İkincisi ise emisyonsuz / sıfır emisyona ulaşmak için havacılıkta tüm emisyonların adım adım azaltılması. Yukarıdaki diyagram, havacılıkta net sıfıra ulaşmada hidrojenin (hem sıvı hem de gaz) nasıl bir rol oynayabileceğini anlamanızı sağlayabilir.

 

Sivil havacılık sektörleri - hidrojen için en iyi kullanım örnekleri

 

Hidrojen daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir; bu da uçmak ve aynı mesafeyi kat etmek için mevcut jet yakıtlarına kıyasla daha fazla yerleşik yakıt depolama hacmine ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Mevcut yakıt tankları hacimleri yalnızca çok kısa rotalara izin verecek ve mevcut yakıt tanklarının bir uçağın kanatlarındaki konumu, hidrojenin gaz veya sıvı formlarda depolanmasını desteklemeyecektir.

Ek olarak, havalimanlarında hidrojenin mevcudiyetini sağlayacak altyapı ve tedarik zinciri, düzenli hizmetlerin uygulanabilmesi için ele alınması gereken unsurlardır.

Mevcut durum dikkate alınarak, öncelikle hidrojenin havacılık yakıtı olarak kullanılması için banliyö, bölgesel, kısa menzilli ve orta menzilli güzergahlar gibi sivil havacılık segmentleri hedeflenebilir.

Hidrojenin daha büyük yolcu uçaklarında kullanılması, daha uzun vadede öngörülebilecek olan gerekli hidrojen hacmine izin vermek için uçak tasarımında önemli değişiklikler gerektirecektir.

 

Tüm çözümlerin merkezinde yolcu güvenliği olmalıdır

 

İklim hedeflerine ulaşılmasına yardımcı olacak tüm olası çözümler ve havacılıktaki iddialı sıfır emisyon hedefleri ile yolcuların güvenliği tüm çalışmaların merkezinde yer alıyor.

Hidrojeni havacılık için bir yakıt olarak kullanan tüm yeni tasarımların, beklenen yüksek güvenlik seviyelerinin korunmasını sağlayan geçerli özellikleri karşılaması gerekecektir.

Astrofizikçi Mickael Coriat, şu anki ekolojik krizle ilgilenen araştırmacılardan oluşan bir grubun üyesidir. Coriat; “Uçak üreticilerinin hidrojenle çalışan uçaklar üretebileceğine dair şüphe yok. Sorun hidrojenin miktarı. Hidrojenin üretilmesi gerekiyor. Şu anki yönetim metodu olan buhar-metan reformasyonu oldukça çevreyi kirleten bir yöntem. Bu nedenle şu anki tekniği kullanamayız. Suyun elektrolizi yöntemini kullanabiliriz. Ama suyu hidrojene dönüştürmek için işin içine elektriğin de girmesi gerekiyor. Ve bu elektriğin de düşük karbonlu üretilmiş olması yani yenilenebilir veya nükleer enerjiden elde edilmiş olması gerekiyor. Charles de Gaulle Havaalanı’ndaki hava trafiği için gerekli olan hidrojen miktarını hesaplamak adına matematiğe başvurduk. Sonuçlar baş döndürücü. Bu enerji rüzgâr tribünleri ile elde etmeye çalışsaydık bize bütün bir Fransız departmanı büyüklüğünde 5000 km2 bir alan gerekecekti. Eğer bunu güneş fotovoltaik panellerle yapsaydık 1000 km2 bir alan gerekecekti. Ve eğer nükleer enerjiyi kullansaydık Charles de Gaulle i̇çin tam 16 adet nükleer reaktöre ihtiyacımız olacaktı. Sonuç ortada bugünkü hava trafiğini hidrojen ile sürdürmek, mevcut koşullarla imkansız veya aşırı derecede zor toplumsal seçimler pahasına yapılması gerekiyor.” diyor.

Sıfır emisyonlu bir uçak vaadi de hidrojenle ilgili vaatler de yeni değil. Birlikte hatırlayalım; 20. yüzyılın başındaki zeplinlere baktığımızda hidrojenle şişirildiklerini görürüz. Ta ki 36 kişinin hayatını kaybettiği Hindenburg patlaması gerçekleşene kadar. Boeing'in hidrojen yakıt deposu olan ilk insanlı uçuşa dair kutlaması ise bundan tam 70 yıl sonra gerçekleşti. Hidrojen roketler de itici güç olarak başarı ile kullanılsa da sivil havacılıkta bir çözüm olarak hala en öne çıkamadı. Çünkü hidrojenin üretim şekli, çevre dostu olmaktan şimdilik oldukça uzak.

 

 

 

 


Brewer, R., Nagashima, J., Kelley, M., Heskett, M. and Rigby, M. (2013) Risk-based evaluation of total petroleum hydrocarbons in vapor intrusion studies, International Journal of Environmental Research and Public Health, Vol. 10, No. 6, pp.2441–2467.

Gangoli, R.A., Yin, F. and Van Buijtenen, J.P. (2014) A hybrid engine concept for multi-fuel blended wing body, Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, Vol. 86, No. 6, pp.483–493.

ACARE (2011) Flightpath 2050 Europes Vision for Aviation [online] http://ec.europa.eu/transport/modes/air/doc/flightpath2050.pdf (accessed 25 January 2016).

Acar, C. and Dincer, I. (2014) Comparative assessment of hydrogen production methods from renewable and non-renewable sources, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 39, No. 1, pp.1–12.

Acar, C. and Dincer, I. (2015) Impact assessment and efficiency evaluation of hydrogen production methods, International Journal of Energy Research, Vol. 39, No. 13, pp.1757–1768.

https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:b828d165-1c22-11ea-8c1f-01aa75ed71a1.0002.02/DOC_1&format=PDF

https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en

https://ec.europa.eu/info/files/commission-staff-working-document-building-european-research-area-clean-hydrogen_en

https://www.easa.europa.eu/downloads/136090/en

https://tr.wikipedia.org/wiki/Hindenburg_Felâketi


HİDROJEN VE HAVACILIKTAKİ POTANSİYELİ