Mak. Yük. Müh.
Giriş
Tarihte ilk enerji kaynağı olarak odun kullanılmıştır. İlk enerji dönüşümü de 18. yüzyılda odundan kömüre geçiş olmuştur. İnsanlık tarihi boyunca, odundan sonra enerji kaynağı olarak kullanılan kömür ve petrol gibi fosil yakıtların toplam enerji tüketimi içindeki payları zaman içinde giderek artmış ve belirli bir doygunluk düzeyine eriştikten sonra, genellikle artış hızına yakın bir hızla azalmaya başlamıştır.
Dünyada taş kömürü 1776 yılında, petrol ise 1859 yılında ilk kez üretilmeye başlanmıştır. 19. yüzyıl kömür yüzyılı olurken 20. yüzyıldan itibaren petrol, enerji dünyasında çok fazla yer almaya başlamıştır. Petrolün dünyanın bir numaralı enerji kaynağı olarak kömürü geride bırakması, keşfedilmesinden bir asır sonrasına, 1960’lı yıllara kadar sürmüştür. Petrole daha sonraki yıllarda doğal gaz eşlik etmeye başlamış olup, bu birliktelik günümüze kadar hala devam etmektedir.
2000’li yıllarda ise yoğun iklim değişikliği hareketleri sonucu düşük karbon ekonomilerine yönelim olmuş, böylelikle; nükleer enerji ve yenilenebilir enerji kaynakları ile özellikle hidrojen enerjisi, enerji dünyasında kendine büyük bir alan bulmuştur.
Odun ve Kömürün Devam Eden Saltanatı
Yeni bir yakıtın (enerji kaynağının) üretimine önce en gelişmiş ülkelerde başlanmakta, daha sonra belirli aralıklarla diğer ülkelere yayılmaktadır.
Halen dünya nüfusunun yüzde 10’undan fazlası elektriğe kavuşmuş değildir. Bu insanların yüzde 85’i Afrika ve Güney Asya’nın kırsal bölgelerinde yaşamaktadır. Dünya nüfusunun yaklaşık yüzde 32’si olan 2,5 milyar insan ise yemek pişirmek için geleneksel yöntemlerle odun ve kömür enerjisinden yararlanmaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı’nın mevcut politikaları içeren yıllık projeksiyonlarına göre; bu durumun uzun dönemde de devam edeceği ve 2030 yılında 670 milyon insanın (2030’daki olası dünya nüfusunun yüzde 7,9’u) elektriksiz yaşamaya, 2,1 milyar insanın da temiz pişirme tekniklerine sahip olmadan hayatlarını idame ettireceklerini göstermektedir.
Ancak petrolün ve doğal gazın dünyanın bir numaralı enerji kaynağı olarak kömürü geride bırakmasından bu yana geçen onlarca yılda, küresel kömür tüketimi de neredeyse üç katına çıkmıştır. Fosil kökenli enerji kaynakları arasında yer alan kömürün ülkeler için hala çok önemli bir yeri vardır. Çok eskiden beri ısınma amaçlı olarak kullanılan kömür, günümüzde elektrik enerjisi üretimi başta olmak üzere ileri kömür teknolojileri sayesinde gaz, petrol ve aktif karbon üretimlerinde kullanılmaktadır. Aktif karbon üretimi ile kozmetik ve sağlık alanında hatta gıda alanında da yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Günümüzde enerji talebi her geçen gün artarken, söz konusu talebe cevap verecek arz kapasitesi de çeşitlenerek büyümekte, birkaç on yıl önce hiç gündemde olmayan yepyeni teknolojiler enerji piyasasında kendisine alan açmaktadır. Bu kapsamda; yapay zekâ, nesnelerin interneti (IoT), kayıt zinciri (blockchain), bulut, 5G, otomasyon sistemleri, akıllı şebekeler ve kablosuz bağlantılar gibi yeni teknolojik gelişmeler ön plana çıkmasına rağmen yeni enerji dönüşümlerine açık olan enerji dünyası, odun ve kömürden hala vazgeçememiştir.
Petrol ve Doğal Gaz Dünyası
Ham petrol ve doğal gazın ana bileşenleri hidrojen ve karbon olduğu için hidrokarbon olarak da isimlendirilirler. Tüm doğal hidrokarbonlar, organiklerin bozulmasından türemiştir. Milyonlarca yıl öncesinden gelen kum, çakıl ve çamurlara karışan canlı kalıntılarının içerdiği karmaşık hidrojen ve karbon molekülleri, zaman içerisinde ısı ve basınç tesiriyle parçalanarak hidrokarbonları oluşturmuştur. İçeriğindeki yüksek karbonun varlığından dolayı emisyon artışının temel sebeplerinden olan petrol ve petrol ürünlerinin kullanılmaya devam edilmesinin sonucu olarak, günümüzde tüm insanlığın bir bedel ödemesi de kaçınılmaz olmuştur.
1800’lü yıllarda ilk üretimine başlanan petrol ve petrol ürünlerinin kullanımı yaklaşık 200 yıldır devam etmektedir. Gelişmiş ülkelerin yatırım yapma hırslarından dolayı, petrol ve petrol türevleri onlarca yıldır dünyadaki tüm büyük savaşların çıkmasına sebep olmaktadır. Petrol ve doğal gaz kaynakları bakımından dolayı çok zengin olan Ortadoğu’daki ülkelerde bu nedenle karışıklıklar ve savaşlar hiç eksik olmamıştır.
Doğal gaz; Avrupa’da 1659 yılında İngiltere’de bulunmuş, 1670 yılında kömürün damıtılması yöntemiyle üretilmeye başlanmıştır. Taşınması, depolanması ve işlenmesi daha kolay olduğundan, 1790 yılından sonra sokakların ve evlerin aydınlatılmasında, içten yanmalı motorların çalıştırılmasında kullanılmaya başlanmıştır. 1920 yılından sonra boru hattı taşımacılığı yönteminin yaygınlaşmasıyla hızla artan kullanımı, özellikle 2. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir. 1970’li yıllarda petrol fiyatlarındaki aşırı artışlar sonrasında enerji sektöründeki yerini genişletmiştir. Enerji sektöründe ilk kez ABD’de kullanılmaya başlanan doğal gazın, dünya enerji tüketimindeki payı 1950’li yıllarda yüzde 10’u geçmemiştir. Geçmişte petrol üretimi esnasında ortaya çıkan yararsız bir atık olarak görülen ve üretim tesislerinde yakılarak uzaklaştırılan doğal gaz, günümüzde stratejik bir enerji kaynağı olarak evlerde ve endüstrilerde yoğun bir şekilde kullanılmaktadır.
Konvansiyonel yöntemlerle çıkarılan doğal gaz kullanımının tüm dünyada yaygınlaşmasından sonra yerine ikame edilebilecek olan kaya gazı (şeyl gazı), enerji dünyasına hızlı bir giriş yapmıştır. ABD gibi enerji kaynaklarında ithalatçı bir konumda olan gelişmiş ülkeler, ithalat oranlarını düşürmek için yoğun bir şekilde kaya gazı üretimine başlamışlardır. Ancak konvansiyonel yöntemlerin aksine hidrolik darbe metodu ile çıkarılmaya çalışılan bu yeni enerji kaynağının çevreye olan zararları nedeniyle insanlık yine tehlikelere maruz kalabilmektedir. İçme sularına verdiği zararlar ve deprem riski oluşturabilmelerinden dolayı birçok ülkede yasaklanan, bazı ülkelerde ise çalışmaları durdurulan kaya gazı da kullanılan diğer fosil kaynaklar gibi enerji dünyasında yerini almıştır.
Uluslararası Enerji Ajansı ve diğer Uluslararası Kurum ve Kuruluşların raporlarındaki gözlemlere göre; her ne kadar yenilenebilir enerji alanındaki gelişmelerin artacağı beklense de petrol, doğal gaz ve nükleerin; orta ve uzun vadede uluslararası ilişkiler ve uluslararası siyasi denklemler arenasında belirleyici rolünün devam edeceği belirtilmektedir.
Çağın Enerjisi Nükleer Enerji
20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren, farklı kaynaklardan enerjiyi sağlama arayışı enerji dünyasının en önemli gündemi haline gelmiştir. Özellikle 1970’li yılların başında ortaya çıkan petrol dar boğazı, bu arayışları hızlandırmış ve önemli bir enerji kaynağı olarak nükleer enerjinin ön plana çıkmasını sağlamıştır.
Nükleer enerji; dünya nüfusunun üçte ikisinin yaşadığı alanlarda kullanılan, dünya ekonomisinin aslan payına sahip ülkelerin tercihi olan, çevreyle barışık ve ileri teknoloji ürünü olması nedeniyle günümüzün çağdaş ve olgunlaşmış bir enerji kaynağıdır. Petrol ve doğal gaz fiyatlarındaki düzensizlik ve CO2 emisyonlarındaki sınırlandırmalar nükleer enerjiye olan yönelişi arttırmaktadır. İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi’ne göre, enerji üretiminden kaynaklanan emisyonların azaltılması için yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları ile birlikte küresel ölçekte önemli bir alternatif olarak görülmektedir. Ülkelerin düşük karbon üretimine destek olabilecek çalışmaların başında nükleer güç santrallerinin kurulması gelmektedir. Zira 1 kg uranyumdan elde edilen enerji için 3 milyon kg kömür veya 2,7 milyon litre petrol gerekmektedir. Nükleer santraller hidroelektrik santrallerden sonra en az karbondioksit yayımlayan tesislerdir ve onu sırasıyla rüzgâr ve fotovoltaik güneş santralleri takip etmektedir.
Bugün dünyada elektrik üretiminde tercih edilen enerji kaynaklarının yüzde 17’sini oluşturmaktadır. Ülke bazında bakılırsa Fransa elektrik talebinin yaklaşık yüzde 72’sini, Çernobil kazasını yaşayan Ukrayna yüzde 55’ini, Belçika yüzde 50’sini, İsveç yüzde 40’ını, Güney Kore yüzde 27’sini, Avrupa Birliği yüzde 30 ve ABD yüzde 20’sini nükleer enerjiden karşılamaktadır.
Yenilenebilir Enerji Kaynakları
Dünyada artan nüfusa paralel olarak enerji ihtiyaçları da artmaktadır. Fosil kaynaklar bir müddet sonra tükeneceğinden, bu tür yakıtlara dayalı enerji ile artık yaşamın sürdürülebilir olmadığı fark edilmiştir. Bunun sonucu olarak ülkeler, alternatif enerji kaynakları ve daha değişik yollar keşfetmek için birbirleri ile yarışmaktadırlar.
1990’lı yıllardan sonra fosil yakıtlara alternatif olarak tükenmeyen ve sürdürülebilir temiz enerji kaynağı olarak yenilenebilir enerji kaynakları, enerji alanında kaynak çeşitliliğini artırmak üzere yerini almıştır. Enerji fiyatlarının dünyada devamlı değişkenlik göstermesi, diğer yandan ortaya çıkan çevresel problemler, insanlığın yenilenebilir enerji yani temiz enerji kaynaklarına yönelmesini gerekli kılmıştır. Günümüzde artık tüm ülkeler sürdürülebilir bir çevre yönetimi ile enerji kaynaklarında dışa bağımlılığı önlemek ve kaynak çeşitliliği oluşturmak için yenilenebilir enerji kaynaklarına haklı bir yöneliş göstermişlerdir.
Yenilenebilir Enerji Kaynakları düşük karbon ekonomisine geçişte en önemli araçtır. Son senelerdeki sera gazı salımlarındaki durağanlık veya kısmi azalmaların nedeni; yenilenebilir enerji ve enerji verimliliği gibi iklim dostu kaynakların çok fazla ilgi görmesi, bunun sonucu olarak düşük karbon ekonomisinin hayata geçirilmesinin sağlanmasıdır.
Enerjide arz güvenliğini sağlamak adına sektörde gerçekleşen yeni teknolojik gelişmelerin en kısa sürede uygulamaya konulması gereklidir. Özellikle son on senede yenilenebilir enerji teknoloji maliyetleri dünya çapında düşüş göstermiş ve bu teknolojilerin piyasadaki rekabet gücü artmıştır. Yenilenebilir enerji santrallerinin teknoloji maliyetlerinin küresel ölçekte azalmış olması, bu teknolojilerin piyasadaki rekabet gücünü de artırmıştır. Bu bağlamda günümüzde yenilenebilir teknolojilerin çok yoğun bir şekilde kullanıldığı, yeni enerji dönüşümü olarak da hidrojen enerjisinin kullanılmaya başlandığı görülmektedir.
Hidrojen Enerjisi
Hidrojen enerji sistemi yeni olmasına karşın hidrojen üretimi yeni değildir. İlk bulunması 1500’lü yıllara kadar gitmektedir. Hidrojenin havayla birleşerek yandığında atık ürünün su olduğunu deneyle saptamaları 1700’lü yıllara denk gelmektedir. Endüstri devriminin başlamasıyla da kömür, su, gaz tepkimeleri ve elektroliz başlıca hidrojen üretim şekli olmuştur.
Kokusuz, renksiz, tatsız ve saydam bir yapıya sahip olan hidrojen, doğadaki en hafif elementtir. Bilinen tüm yakıtlar içinde birim başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. Dünyanın giderek artan enerji gereksinimini çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir olarak sağlayabilecek en ileri teknolojilerden olan hidrojen enerji sisteminin, insan ve çevre sağlığını tehdit edecek hiçbir etkisi yoktur. Kömür, doğal gaz gibi fosil kaynakların yanı sıra sudan ve biyokütleden de elde edilen hidrojen, enerji kaynağından çok bir enerji taşıyıcısı olarak düşünülmektedir.
Petrol kökenli yakıtlara göre ortalama 1,33 kat daha verimli olan hidrojen sudan elde edildiği zaman yenilenebilir enerji kaynakları kategorisine girmektedir. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. 1 kg hidrojen 2,1 kg doğal gaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında su buharı dışında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir.
Günümüzde hidrojen konusunda gerçekleştirilen çalışmaların büyük bir kısmı yakıt pilleri ve otomotiv sektörüne yöneliktir. En büyük kullanıcı payına kimya sanayi, özellikle de petrokimya sanayi sahiptir. Fosil yakıtlara alternatif olarak gaz türbinlerinde, içten yanmalı motorlarda ve uçaklarda mekanik enerji elde etmek için kullanılabilmektedir. Elektrik enerjisinin aksine ekonomik olarak depolanabilmektedir. Üretilen hidrojenin son tüketim alanlarından enerji taşıyıcısı ve hammadde olarak kullanılabileceği gibi, aynı zamanda elektrik sektöründe kullanılmak üzere mevsimsel enerji dengesinin sağlanabilmesi için uzun dönemli olarak depolanabilmektedir.
Sonuç
Teknolojilerdeki hızlı gelişmeler, enerjiyle ilgili değerlendirmelerin çok boyutlu ve çok eksenli yaklaşımla gerçekleştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Enerji üretiminde kullanılabilecek kaynakların çeşitliliği, üretim ve dağıtım sistemlerine yönelik gelişmeler, kaynak temini meselesi, enerjinin aynı zamanda uluslararası ilişkilerin ve diplomasinin de konusu olması, enerji tüketiminin olumsuz çevresel etkileri, kısa süreli enerji yoksunluklarının öngörülmesi gibi etkenler de bu zorluklara ilave edilebilmektedir. Enerji talebi her geçen gün artarken, söz konusu talebe cevap verecek arz kapasitesi de çeşitlenerek büyümekte, birkaç on yıl önce hiç gündemde olmayan yepyeni teknolojiler enerji piyasasında kendisine alan açmaktadır.
Tüm bunların yanında; küresel karbon salımlarının büyük kısmından sorumlu olan enerji sektörünün karbonsuzlaşması da kritik önem kazanmaktadır. Bu amaçla, tüm dünyada enerji sektörü sıfır karbon emisyonlu enerji sistemlerine doğru büyük bir dönüşüm yaşamıştır.
Fosil yakıtlardan temiz teknolojilere doğru yaşanan enerji dönüşümünün ana unsurları enerji verimliliği, yenilenebilir enerji ve temiz elektrifikasyondur. Enerji dönüşümünün gelişiminde, enerji ve iklim ile ilgili uluslararası anlaşmaların yanı sıra küresel ve bölgesel gelişmeler de belirleyici olmuştur. Bu gelişmelerle birlikte enerji dönüşümünün aciliyeti, iklim değişikliği ile mücadelenin yanı sıra, enerjiye ekonomik erişim ve enerjide arz güvenliği sağlanması bağlamında da öne çıkmıştır.
Kaynaklar
- Net Sıfır 2053: Enerji Sektörü İçin Politikalar, Shura Enerji Dönüşüm Merkezi, 2023.,
- Osmanlı’da Neft ve Petrol, S. 389–391, Doç. Dr. Volkan Ş. EDİGER, ODTÜ Yayıncılık–2005,
- “From Wood to Coal: The Energy Economy in Ottoman Anatolia and the Balkans 1750-1914″,Tok Alaaddin, Boğaziçi Üniversitesi, 2017,
- Uluslararası Enerji Ajansı (IEA), 2020-2022 Yılları World Energy Outlook,
- Sürdürülebilir Enerji Politikalarında Nükleer Enerjinin Önemi, Sav M., Belen T., Uzman Gözüyle Enerji Dergisi, EPDK Şubat 2019,
- Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Önemi ve Ülkemizin Mevcut Potansiyeli, Sav M., www.tenva.org.tr
