Doğalgaz Dergisi 242. Sayı |Enerji ve Çevre 185. Sayı (Kasım 2023)

27 DOĞALGAZ VE ENERJİ • Kasım / 2023 MAKALE giderek artması, henüz bütünleşik ağ oluşmaması nedeniyle sistemsel sıkıntıların hem elektrik hem doğal gaz arzını teh- dit etmesi olumsuzluklar olarak kendini göstermeye başla- mıştır ve doğal gazın hidrojen ile zenginleştirme konusunu anlamamız için önemlidir. Sydow, Schreyögg ve Koch (2009), David (1988)’in iz bağımlılığı modelini bir adım öteye götürmüşler ve yeşer- mekte olan ancak henüz olgunlaşmamış yeni teknolojilerin yerleşmiş sistemin dinamiklerini yerinden oynatabilecekle- rini öne sürmüşlerdir. Bu dönüşüm sürecine yaratıcı yıkım da denmektedir. Bu sürecin jeopolitik gerginliklerin Avrupa doğal gaz arzına etkileriyle başladığını söylemek mümkün- dür. Bu bağlamda, doğal gazın rolünü rezerv olarak değil ama ikincil enerji kaynakları veya enerji taşıyıcıları açısın- dan ikame edebilecek, mevcut sistemle uyumlu ve mevcut gereksinimlere hızlı cevap verebilecek hidrojen öne çıkmış- tır. İkame yakıtlar (veya enerji taşıyıcıları) ortaya çıksa da bu mevcut yakıtların ortadan hemen kaybolacağı anlamına gelmez. Başka bir sektörden örnek olarak, dijital alt yapının ortaya çıkmasından uzun süre sonra bile analog sistemlerin varlığını sürdürdüğü hatırlatılabilir. Enerji alanında da, pet- rol ve doğal gaz çok önemli kaynaklar olarak ortaya çıksa da kömür tüm dünyada kullanılmaya devam etmektedir. Dolayısıyla hidrojen teknolojilerinin ortaya çıkmasının da doğal gaza olan talebi tümüyle ortadan kaldırmayacağı ön- görülebilir. HIDROJENIN DOĞAL GAZ VEYA METAN GAZINDAN FARKLARI NELERDIR? Hava gazı konusu üzerindeki geçmiş çalışmalar, gazın içerdiği hidrojen oranının yüksek olması nedeniyle, bugün doğal gaz sistemlerinin hidrojen ile zenginleştirilmesi proje- leri açısından oldukça önemlidir. Öte yandan bugün doğal gaz ağı çok daha geniş ve karmaşık bir sistem oluşturmakta- dır. Ayrıca yakıt içeriğinde oluşacak değişimler sadece ağın kendisini değil aynı zamanda çok farklı sistem ve ekipman- lara sahip olan son kullanıcıları da etkileyecektir. Periyodik cetvelin ilk elementi olan hidrojen evrenin yaklaşık 4`te 3`ünü oluşturur ama elementel hidrojen na- dir bulunur. Hidrojen gazı renksiz ve kokusuzdur. Hidro- jene doğada en fazla diğer yaygın elementler olan oksijen, karbon ve azot ile yaptığı bileşikler içerisinde rastlanır. Yanıcı özellikleri 18. Yüzyıldan beri bilinen hidrojenin do- ğal gazdan önemli farklılıkları vardır. Öncelikle doğal gaz bir karışımdır ve içeriği ağırlıklı olarak metan olmak üze- re (%92-98 oranında) doymuş alifatik hidrokarbon veya alkan gruplarından oluşur. Doğal gazın içerisinde düşük miktarda azot, oksijen ve kükürtlü bileşiklerin belli sınır- lar dahiline bulunması kabul edilir. Doğal gazın yoğunluğu hidrojen yoğunluğunun yaklaşık 10 katı kadardır. Hidrojen yakılması sonucu ortaya çıkan kütlesel ısıl değer açısından daha verimli olsa da hacimsel olarak kıyaslandığında durum değişmektedir. Dolayısıyla hidrojenin kütle esaslı enerji yo- ğunluğu yüksekse de, boru hatlarıyla taşıma basınç altında ve gaz formunda olduğundan, doğal gazın hacimsel olarak %20 oranında hidrojenle karıştırılması toplam enerji içeri- ğinin %14 kadar düşmesi anlamına gelmektedir. Bu durum sistemin aynı miktarda enerji taşıyabilmesi için ağ işletme basınçlarının değiştirilmesi gerekliliğini de ortaya çıkarır ve tüm ağ tasarım parametrelerinin gözden geçirilmesi gerek- tiği anlamı taşır. MEVCUT DOĞAL GAZ ŞEBEKESININ İŞLEYIŞI Doğal gaz dağıtım hatları, üretim sistemlerinden gelen yüksek basınçlı iletim hatları ile beslenir ve hem sanayinin hem de konutların taleplerinin karşılanmasını sağlar. Bu- rada tümüyle yeknesak bir sistem yerine elektrik dağıtım ağlarında olduğu gibi talep ve taşıma ihtiyacına uygun fark- lı kademelerden söz etmek mümkündür. Ulusal ağ kendi içinde gazın akış hızı ve basınç değerlerine göre katmanlı bir yapıdadır ve sistem tasarımı da buna uygun olarak ya- pılmıştır. Birinci kademeyi yüksek basınç aralığında çalışan bütünleşik ana dağıtım şebekesi oluşturur. Uluslararası boru hatları, depolama tesisleri, sıvılaştırılmış doğal gazı (LNG) gazlaştırma tesisleri bu ağ ile bütünleşiktir. Bu ağ tüm doğal gaz giriş ve çıkış noktalarını birbirine bağladığı gibi kimi zaman diğer ülkelerin şebekeleriyle de bağlantı- sı mevcuttur. Dağıtık sistemleri birbirine bağlayarak ortak ulusal ağı meydana getiren bu hatlar sistemin yaygınlığı ve kullanım kapasitesine göre farklı basınçlarda gaz taşır. Bu hatların karbon çelik borulardan oluştuğu ve hidrojenin bu malzemeye nüfuz ederek zayıflaştırdığı dikkatten kaç- mamalıdır. Var olan gaz iletim ve dağıtım ağları doğal gaza göre tasarlanmış yüzlerce vana, ölçüm istasyonu, bağlantı elemanı, basınç düşürme istasyonu ve kompresörden olu- şur. Dolayısıyla hidrojenin var olan ağ sistemini kullanması sorunsuz ve kolay olmayacaktır. SONUÇ: BU İKI MOLEKÜLÜN BIRLIKTE YAŞAMA KURALLARI NE OLABILIR? VEYA BIR İPTE İKI GAZ CAMBAZI OYNAR MI? Yukarıda hatırlatıldığı gibi, doğal gaz tek bir molekül- den oluşmamaktadır. Ağırlıklı olarak metan ve etan, pro- pan, bütan gibi kararlı alkan grubu gazların karışımından oluşur. Doğal gaz yeraltından çıkartıldıktan sonra bir dizi temizleme ve şartlandırma süreçlerine tabi tutulur ve boru hatları veya LNG tankerleri ile taşınır. Ana iletim boru hat- larından dağıtım ağına girişte ve ağ içindeki bazı noktalarda