Hidrojen Çözümleri

Sürdürülebilir hidrojen üretimi için çözüm ortağınız

Global ekonominin karbonsuzlaştırılması, günümüzün en önemli zorluklarından biri. Bunun çözümü ise yenilenebilir enerji kaynaklarını tutarlı şekilde genişletmek ve gelişmiş endüstri, enerji ve ulaşım altyapılarına entegre etmek. PEM (proton değişim membranı) elektrolizleri kullanarak yenilenebilir enerjiden “yeşil” hidrojen üretiyoruz ve bu sayede global enerji geçişine önemli bir katkıda bulunuyoruz. Silyzer ürün grubu, güneş ve rüzgâr gibi dalgalı enerji kaynaklarını süreçlerinize entegre etmenize yardımcı oluyor. Konu gelecek için sürdürülebilir enerji üretimi olduğunda, standartları biz belirliyoruz. Güvenilir iş ortağınız olarak, planlama ve devreye almadan operasyona kadar ihtiyaçlarınıza uygun şekilde özelleştirilen, başarısı kanıtlanmış bir servis konseptiyle sizi destekliyoruz. 

Hidrojen

Hidrojen – geleceğin yakıtı

Karbonsuzlaştırma / Hidrojen

Yenilenebilir enerji, dünya çapında giderek daha önemli bir rol oynuyor. Sürdürülebilir, CO2 içermeyen bir enerji sektörünün temeli olan yenilenebilir enerji, bu nedenle de 2100 yılına kadar karbonsuzlaştırma hedefine ulaşmak için kilit teknolojisi oluyor. Ancak güneş, rüzgâr gibi dalgalı enerji kaynakları mevcut şebekelere, devam eden endüstriyel proseslere ve esnek, bağımsız ulaşıma nasıl entegre edilebilir?

Hidrojen yalnızca geleceğin değil, bugünün de yakıtı!

Hidrojen, evrende en yaygın bulunan elementtir. Neredeyse tüm kimyasal yakıtlarımız hidrojenin hidrokarbonlar veya diğer hidrojen bileşikleri şeklindeki bağlı yapılarına dayanıyor. CO2 emisyonlarındaki küresel artışın neden olduğu iklim değişikliğini sınırlandırmak için çözümler karbon-nötr, dolayısıyla sürdürülebilir yakıt üretiminde aranmalı. Bu da diğer birçok şeyin yanı sıra hidrojenin de yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak üretilmesini gerektiriyor.

  

Sürdürülebilir hidrojen üretimi için elektroliz

1800 yılında iki İngiliz, William Nicholson ve Anthony Carlisle elektrolizi, yani suyu hidrojene ve oksijene ayırma sürecini keşfetti. Doğru akım kullanıldı. Bu iki bilim insanı böylece kimyada yeni bir alanı, yani elektrokimyayı buldu.

Onyıllar boyunca suyun elektrolizi, hidrojen üretiminin standart yöntemi oldu ve Fransız yazar Jules Verne’in 1847 tarihli “Esrarlı Ada” romanında şu ifadeyi kullanmasına neden oldu: “Su, geleceğin kömürü olacak.” Yıllar geçtikçe, doğalgaz altyapısındaki geliştirme sayesinde, önemli bir hidrojen kaynağı olarak gaz reformasyonu ve kömür gazlaştırma yaygınlaştı.

PEM-Elektroliz – dinamik, verimli, temiz

PEM elektrolizinin enerji endüstrisi için büyük bir potansiyel taşıdığını, J. H. Russel ve çalışma arkadaşları 1973 yılında fark etti.

PEM ismi, proton değişim membranından (proton exchange membrane) geliyor. PEM’in öne çıkan özelliği, proton geçirgenliğine sahip olması ancak hidrojen ve oksijen gibi gazları geçirmemesi. Sonuç olarak membranın gerçekleştirdiği bir elektrolitik proseste diğer özelliklerinin yanı sıra bir ayrıcının fonksiyonu da üretilen gazların karışmasını önlüyor.

Membranın önünde ve arkasında, gerilim kaynağının pozitif ve negatif kutuplarının bağlandığı elektrotlar bulunuyor. Burada su molekülleri ayrılıyor. Geleneksel alkalin elektrolizin tersine son derece dinamik olan PEM teknolojisi, rüzgâr ve güneş enerjisinden üretilen değişken enerjiyi tutmak açısından çok uygun. PEM elektrolizi aynı zamanda aşağıdaki özelliklere de sahip bulunuyor:

 

  • Yüksek enerji yoğunluğunda yüksek verimlilik
  • Kısmi yükte bile yüksek ürün gazı kalitesi
  • Düşük bakım ve güvenilir operasyon
  • Kimyasal veya kirletici madde yok
Portföy

Silyzer portföyümüz: ihtiyaçlarınız için ideal çözüm

Yeterli miktarlarda hidrojen üretmek inovatif çözümler gerektiriyor; tıpkı Siemens’in Silyzer ürün ailesi gibi. İnovatif bir PEM elektroliz sistemi olan Silyzer, hidrojen üretmek için rüzgâr ve güneş enerjisini kullanıyor, aynı zamanda tamamen CO2’siz. Bu da Silyzer’in iki kat daha kullanışlı ve iki kat daha temiz olmasını sağlıyor.

Silyzer 300, Siemens’in PEM elektroliz portföyünün çift basamaklı megawatt aralığındaki en yeni, en güçlü ürün grubudur. Silyzer 300’ün modüler tasarımı, geniş ölçekli elektroliz santrallerinde yatırım maliyetlerini en düşük seviyeye indirmek için ölçeklendirme etkilerini benzersiz bir şekilde kullanıyor. Optimize çözüm, yüksek santral verimliliği ve emre amadeliği sayesinde çok düşük hidrojen üretim maliyetleriyle sonuçlanıyor.

Endüstrinizi;

  • rekabetçi bir fiyatla ve düşük bakım ihtiyaçlarıyla en yüksek seviyede verimlilik ve sıra dışı dinamikler sunan,
  • tehlikeli maddeler içermeyen,
  • sadece ve sadece en yüksek kalitede hidrojen sağlayan bir sistemle karbonsuzlaştırın.

Silyzer 200, ihtiyaçlarınıza özel olarak uyarlanabiliyor. Tasarımı ve pratik genişletme seçenekleri sayesinde en üst düzeyde esneklik sunuyor. Temel sistem en az bir adet 1,25 MW’lık kızak içeriyor. Çoklu temel sistemler, daha yüksek performans sınıfında bir PEM elektroliz ağında birleştirilebiliyor. İhtiyaçlarınıza bağlı olarak yeniden soğutma sistemi, su arıtma sistemi, enerji şebekesi bağlantısı ve çok daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli teknik seçenekler, komple paketi tamamlıyor. Tüm ürünler elbette birbiriyle tamamen uyumlu çalışıyor. 35 bar’a kadar yüksek basınçta hidrojen üretimi bile yapılabiliyor.

Tesisinize özel ihtiyaçlarınız için mükemmel paketi hazırlıyoruz. Servis aralığımız temel bakım faaliyetlerinden ve son teknoloji veri analizlerini kullanan kapsamlı çok-yönlü servise kadar uzanıyor. Bu sayede sorunsuz operasyonu garanti ediyoruz.

Servis paketlerimiz, sizin ihtiyaçlarınıza göre özelleştiriliyor:

  • Temel: Destek ve talebe bağlı sorun giderme
  • İleri: Önleyici bakım, uzaktan servis, durum izleme, 7/24 destek hattı ve daha fazlası
  • Entegre: Performans bazlı bakım anlaşması
İş ortağı olarak Siemens

170 yıllık tecrübe ve uzmanlık

İş ortağınız - yetkin, güvenilir, deneyimli.

Şirketimiz ve ürünlerimiz 170 yıldan uzun süredir en yüksek kalite standartlarını karşılıyor. Endüstri, ulaşım ve enerji sektörlerine dair kapsamlı bilgimizle müşterilerimize katma değer sağlamak için tasarlanmış endüstriler-arası çözümler geliştirebiliyoruz. Şebeke entegrasyonundan inovatif kontrol teknolojisine kadar her alanda, Siemens’in onyıllara dayanan deneyiminden ve inovatif gücünden faydalanabilirsiniz. Aynı zamanda, paketlerimizi en iyi şekilde tamamlayan kapsamlı bir seçkin iş ortakları ağına erişimimiz de bulunuyor. Bu uzmanlık ve deneyim, müşterilerimizin spesifik ihtiyaçlarına göre özelleştirilmiş çözümler oluşturmamızı ve bu sayede tam potansiyeli açığa çıkarmamızı sağlıyor.

Silyzer, SIMATIC PCS 7 kontrol sistemimiz ve SINAMICS DCM serisindeki konvertörlerimiz de dahil olmak üzere, Siemens'in başarısı kanıtlanmış kalitesiyle geliştirdiği teknolojileri ve uzmanlığı içeriyor. Tüm bileşenlerin bir arada güvenilir ve optimum şekilde çalışmasını sağlarken en üst düzeyde emre amadelik, güvenilirlik ve güvenliği de garanti ediyoruz. Tüm deneyimimizi ve uzmanlığımızı yüksek kalitede bir sistemde birleştirdiğimizden ve güvenilir bir çözüm ortağı olarak bize her zaman ulaşabileceğinizden emin olabilirsiniz.

Detaylı bilgi

Müşterilerimiz için bilgiler

SSS

SSS – Hidrojen hakkında sıkça sorulan sorular

Genel – Üretim, depolama, taşıma – Güvenlik – Elektroliz – Uygulama – Enerji geçişi

Hidrojen (kimyasal sembolü H) bir gazdır. Bir molekül olarak (H2) doğada az miktarda bulunur ve çoğunlukla kimyasal olarak H2O gibi bağlı haldedir.

Hidrojen evrende en çok miktarda bulunan elementtir. Atomların yüzde 90’ı hidrojen atomlarıdır. Evrendeki toplam kütlenin dörtte üçüne denk gelir.

Hidrojen, eksi 253oC’de sıvıya dönüşür.

Tüm konvansiyonel yakıtlar içinde kütlece en yüksek enerji yoğunluğu hidrojende bulunuyor: benzin veya dizelden neredeyse 3 katı yüksek. Uzay yolculuklarında yakıt olarak hidrojenin kullanılmasının nedenlerinden biri de bu.

H2 Yüksek Isıtma Değeri: 39,4 kWs/kg; H2 Düşük Isıtma Değeri: 33,3 kWs/kg

Hidrojen yakıldığında ısı üretiyor. Yakıt hücrelerinde kullanılan hidrojen, elektrokimyasal olarak elektrik enerjisine dönüştürülüyor.

Hidrojen, 200 yıldan uzun bir süredir üretiliyor ve kullanılıyor. Deneyimler, hidrojenin güvenli olarak depolanabildiğini, dağıtılabildiğini ve dönüştürülebildiğini gösteriyor. Hidrojen geniş ölçekte ilk kez 1808 yılında Londra’daki sokak aydınlatma sistemi için kullanıldı.

Hidrojen (H2) farklı yollarla üretilebiliyor. Şu sıralar dünya genelindeki hidrojenin %95’inden fazlası hidrokarbonlardan üretilerek zararlı CO2 üretiyor ve yayıyor. CO2’siz hidrojen üretimi için daha modern ve çevre dostu bir teknoloji, suyun elektroliziyle sağlanabiliyor.

Hidrojen, çoğunlukla doğalgazın buharla yeniden yapılandırılması (buhar metan reformasyonu -SMR- olarak bilinen proses), kömür gazlaştırma ve su (H2O) elektrolizi prosesi kullanılarak hidrokarbonlardan üretiliyor.

Hidrojen, tanklarda sıkıştırılmış gaz veya sıvı olarak depolanabilir. Ayrıca farklı uygulamalar için yeraltı boşluklarında veya eğer şebeke teknolojik gereklilikleri karşılıyorsa doğalgaz şebekesinde de depolanabilir.

Hidrojenin atmosferik basınçtaki hacimsel enerji yoğunluğu, geleneksel yakıtların yaklaşık üçte ikisi kadardır. Bu hacimsel enerji yoğunluğu, daha yüksek miktarda hidrojen depolanması ve taşınması için hidrojen gazının sıkıştırılmasıyla veya sıvılaştırılmasıyla artırılabiliyor.

Hidrojenle çalışan araçlar için 300-700 bar arası bir endüstri standardı bulunuyor. Sıkıştırılmış hidrojenin taşınmasına yönelik “tanker” olarak geçen araçlar genellikle maksimum 200 bar’lık bir basınçla çalışıyor.

Hidrojen, sıkıştırılmış gaz veya dondurucu sıvı olarak taşınabiliyor. Günümüzde hidrojenin (öncelikli olarak gaz halinde) taşınması için iki temel yöntem bulunuyor: Karayolu taşımacılığı için tüplü tankerler ve gaz boru hatları (kısa mesafe için).

Hidrojen toksik olmayan, temiz bir gazdır. Zehirli değildir, tadı veya kokusu yoktur. Hidrojenin yakıt kaynağı olarak yakıt hücreleriyle kullanımı duman oluşturmaz, karbondioksitle atmosferi kirletmez veya azot oksitleri yaymaz.

Doğal olarak diğer yakıt kaynaklarından daha tehlikeli değil. Hidrojen yanıcı bir madde olduğu için diğer yanıcı yakıtlar gibi dikkatli kullanılmalı. Hidrojen, belirli bir yoğunlukta ek bir oksitleyici ajan (hava, saf oksijen, klor, vb.) ve bir ateşleme kaynağı (kıvılcım) ile buluştuğunda tutuşur. En kötü senaryoda, hidrojen tutuştuğunda çok hızlı bir şekilde yanar. Petrol veya gazyağı gibi kaza yerinin üzerinde tehlikeli bir ısı radyasyonu oluşturmaz.

 

Tesisler kalıcı şekilde sızıntılara karşı korumalı olarak tasarlanıyor. Kenar bağlantıları özellikle hidrojen ve bağımsız bağlantıların sayısını en düşük seviyeye düşürecek şekilde tasarlanıyor. Bunun ötesinde binalarda istikrarlı bir hava değişimi sağlanıyor ve tesisler güvenlik vanaları ve basınç tahliyeleriyle donatılıyor. Buna ek olarak patlamayı önleme alanları düzenleniyor. Bu alanlarda elektrikli ve diğer tüm ekipmanın 2014/34/EU (ATEX Yönetmeliği) ile uyumlu olması gerekiyor.

Hayır. Hidrojen güvenli bir şekilde işlenebiliyor, depolanabiliyor ve taşınabiliyor. Bu işlem endüstriyel gaz endüstrisinde yüzyıldan uzun zamandır yapılıyor.

Benzin ve doğalgazın aksine hidrojen gazı, düşük yoğunluğu nedeniyle atmosferik koşullarda belirgin bir kaldırma kuvvetine sahiptir. Hidrojen gazı sızdığında hemen yükselir ve dağılır, bu da açık havada tutuşma riskini azaltır.

Su, elektrik akımıyla hidrojen ve oksijene ayrılır.

Elektroliz prosesleri şu şekilde sınıflandırılabilir: sıvı alkalin elektrolitlerle alkalin elektrolizi, katı polimer elektrolitiyle asidik elektroliz (PEM olarak) ve elektrolit olarak katı bir oksitle yüksek sıcaklık elektrolizi.

PEM elektroliz ve alkalin elektroliz sistemleri endüstriyel ölçekte kullanılıyor. Katı oksit elektroliz teknolojisi henüz erken evrede bulunuyor.

PEM, proton değişim membranının kısaltmasıdır. Bu membran bir PEM elektrolizöründeki elektrolitiğin kritik bir parçasıdır. Membran, oksijenin toplandığı anotu ve hidrojen gazının üretildiği katotu ayırır.

Elektrik devresini kapatan iyon türleri:

 

  • PEM: H+
  • Alkali: OH-
  • SOE: O2-
  • Yüksek gaz saflığı >99,999%
  • Yüksek dinamikler
  • Yüksek verimlilik (>70%)
  • Yüksek enerji yoğunluğu
  • Yüksek yaşam döngüsü
  • Temiz (kimyasal yok, sadece su ve elektrik)

1 kg hidrojen için minerali giderilmiş 10 litre suya ihtiyaç var.

 

Elektrolizörün verimliliğine ve operasyon moduna bağlı olarak 1 kg hidrojen üretmek için ortalama 50 kWs gerekiyor.

Hidrojen pazarı üç sektöre ayrılıyor: ulaşım, enerji ve günümüzde en fazla tüketiciye sahip olan (~90%) endüstri. Gelecekte ulaşım ve enerji sektörünün ağırlık kazanması bekleniyor.

Bugün, örneğin yakıtların rafine edilmesi, gübre ve metan üretimi, yağların hidrojenasyonu, çelik üretimi, metal işleme için ve aynı zamanda düz cam üretiminde de hidrojen önemli bir endüstriyel gaz.

100 km başına 1 kg’dan daha az hidrojene ihtiyaç duyuluyor.

Binek aracı veya hafif yük aracına yakıt ikmali 3 ila 5 dakika sürüyor.

Hidrojen, üretilen fazla yenilenebilir enerjinin büyük miktarlarda, uzun vadeli depolanmasını sağlıyor. Bu da örneğin mevcut boru hatlarını doğalgaz yerine hidrojenle besleyerek, yakıt hücreli araçları veya enerji santralleri için yakıt olarak veya hidrojen işleme endüstrisi için hammadde olarak yeşil elektrik kullanımına yönelik yeni yollar sunuyor. Enerji üretimini, endüstri ve ulaşım sektörleriyle birleştirme olanağı sağlıyor; buna “sektör birleşmesi” de deniyor.

Hayır. Hidrojen, sürdürülebilir enerji endüstrisinin çok önemli ve kalıcı bir unsuru haline gelecek.

Hidrojen, gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklı elektriğin kullanılmasıyla daha geniş kapsamda üretilecek. Bunun ötesinde, biyogaz ve katı biyokütle gibi çeşitli yakıtlar gelecekte yeşil hidrojen üretilmesine yardımcı olacak.

‘Yeşil’ hidrojen %100 yenilenebilir enerji kaynaklıdır. Bu, elektrolizle hidrojen üretmek için ihtiyaç duyulan enerjinin hiç emisyon yaymadığı anlamına geliyor. Fosil yakıtlardan üretilerek CO2 gibi emisyonlar yayan hidrojene ‘gri’ veya ‘kahverengi’ hidrojen denebilir. Ortaya çıkan karbondioksit yakalanır, depolanır (karbon yakalama ve depolama) ve yeniden kullanılırsa bu da genelde ‘mavi’ hidrojen olarak adlandırılır.

Referanslar

Sahadaki sistemlerimiz