Hidrojen trenleri dizelin yerini alabilecek mi?

Brian Scott-Quinn

İngiltere hükümeti, Galler, Midlands ve İngiltere’nin kuzeyindeki tren hatlarını elektrikli bir işleyişe kavuşturma planlarını iptal edip Great Western demiryolu ağının elektriklendirilmesinden vazgeçince, ülkede Viktorya Dönemi'nden beri görülen en büyük plan diye duyurulan demiryolu yatırım programına erken biçimde son verdi. Öte yandan yeni raporlar, hükümet ve tren üreticilerinin İngiliz demiryollarını elektrikli hale getirmektense hidrojen gibi alternatif bir yol olabileceğini umduğunu gösteriyor.

Hidrojen trenleri, hâlihazırda Almanya’da çevreyi daha fazla kirleten dizel motorların yerini almış durumda ve kimi tren şirketleri, bu araçların 2022 yılına dek İngiltere’de da kullanıma girebileceğini düşünüyor. Bu trenleri kamuya tanıtmak hâlâ önemli miktarda yatırım gerektiriyor ve bazı zorlukların yaşanması da kaçınılmaz. Yanı sıra, demiryollarının karbon ayak izini azaltmaya yönelik önemli bir adım olacaklardır.

İngiltere demiryolu ağının sadece üçte biri elektrikli hale getirildi ve son birkaç yılda çok az ilave hat eklendi. Hükümet, ağı elektriklendirmeye devam etmemesi durumunda, karbondioksit ve diğer zararlı kirletici maddeler üreten dizel trenlerin nasıl kullanımdan kaldırılacağı noktasında bir çıkmazla karşı karşıya.

İKİ SEÇENEKLİ BİR ARAÇ KULLANILABİLİR

Var olan strateji, hattın elektriksiz kısımlarına ulaştıklarında dizel kullanımına geçebilecek iki seçenekli (elektrikli-dizel) trenler satın almak. Ne var ki bu yaklaşım, iklim değişikliği ve hava kirliliğiyle başa çıkma konusunda sorun yaratıyor ve İngiltere’yi hâlâ diğer birçok Avrupa demiryolu ağının gerisinde bırakıyor.

Ağın geri kalanının elektriklendirilmesi aşırı pahalı bulunursa, olası bir alternatif elektriğin trende üretilmesi. Bunu gerçekleştirme yollarından biri, elektrik ve su üretmek amacıyla hidrojen gazını havadaki oksijenle birleştirebilen yakıt hücrelerinin kullanımı. Hidrojen, aynı ağırlığa sahip pillerden daha fazla enerji taşıyabilir; bu ise yakıt hücresi sistemlerinin daha hafif olabileceği anlamına gelir. Bunun dışında, akülerin yeniden şarj edilmesi için gerekenden daha az sürede dolar ve üretimden kaynaklanan yüksek çevresel zararlara neden olmaz.

Hidrojen gazının, çoğunlukla trenin çatısına yerleştirilecek olan tanklarda sıkıştırılması gerekiyor. Buna karşın, ilave bir küçük aküyü şarj etmek için (hareketi enerjiye çeviren) rejeneratif bir fren sistemi eklenerek, treni yürütmek için gereken hidrojen miktarı azaltılabilir.

Direkler üzerine sabitlenmiş bir elektrik hattı çekme maliyetinin yüksekliği, hidrojen trenlerinin, görece düşük hacimli bir trafiğe sahip olan demiryolu hatlarını elektriklendirmekten daha ekonomik bir yol olacağı anlamına geliyor. Ayrıca, bazı beklenmedik sorunları açığa çıkarmak için hidrojen trenleriyle denemeler yapmak da mantıklı bir yaklaşım olur. Ancak yaygın bir kullanım, hidrojenin üretilmesi ve depolanması için önemli miktarda yatırım yapılmasını gerektiriyor. Sınırlı sayıda hidrojene dayalı demiryolu inşa edilmesi sebebiyle, hükümetlerin ölçek ekonomisini sağlayacak daha büyük hatları elektriklendirerek herhangi bir maddi birikim yapıp yapamayacakları da belirsiz.

Daha iyi bir çözüm yolu, direklere sabitlenmiş şebekeden gelen elektrik ve yakıt hücreleri arasında geçiş yapabilen iki seçenekli trenlerin geliştirilmesi olabilir. Bu, özellikle de havadan giden kablolar açısından uygun olmayan birçok alçak köprü ve tünel sistemine sahip olan İngiltere için, kabloları yeraltına almaktan çok daha ucuza mâl olacaktır. Şayet elektrikli trenler köprü ya da tünel bulunan hat bölümlerinde kablolu elektrik kullanmak yerine hidrojen gücüne geçebilirse, elektriklendirme maliyeti büyük oranda azaltılabilir.

Hidrojen yakıt hücreleriyle alâkalı diğer bir sorun, yakıtın şu anda (doğal gaz halindeki) metandan “buhar metan dönüşümü” adı verilen ve yüksek miktarlarda zehirli karbonmonoksit çıktısı üreten bir işlem aracılığıyla üretilmesi. Bu gaz karbondioksite dönüştürülebilir ama bu durum, hidrojen yakıt hücreleri kullanımının hâlâ sera gazı salımlarına katkıda bulunduğu anlamına gelir.

TEMİZ YAKIT HİDROJEN

Çevresel kirliliğe yol açmayan bir hidrojen üretim yöntemi, elektrik akımını sudan geçirerek elektroliz etmek olabilir. Kuramsal olarak, bu elektriği üretmek ve hidrojeni yenilenebilir bir enerji kaynağına dönüştürmek için aşırı miktarda rüzgâr gücü (ve belki güneş enerjisi) kullanabilirsiniz. Sorun şu ki, günün büyük bir kısmında çalışmadıkları sürece, elektroliz tesislerinin ekonomik olma olasılığı düşüktür. Bu ise, onları besleyecek rüzgâr yokken, süreci gayet pahalı (ve yenilenebilir olmayan) bir hale getirecek düzenli şebeke elektriğine muhtaç olacakları anlamına geliyor.

İkinci bir önerme, ısı aracılığıyla suyun kükürt ve iyotla tepkimeye girmesine dayanan bir “termo-kimyasal” üretim yolu kullanmak. İyi haber şu ki, beşinci nesil nükleer santrallerin gelişimi sayesinde, bu yöntemin önümüzdeki on yıl içinde ekonomik bir hale gelmesi bekleniyor. Bu yüksek ısıya sahip küçük ve modüler reaktörler, şu anda Çin, ABD, Kanada ve Japonya’da geliştiriliyor; fakat henüz İngiltere ve Avrupa’da yoklar.

Hidrojenin taşıt yakıtı olarak bazı sınırları olmasına karşın, gün geçtikçe daha fazla ülke (özellikle Japonya) hidrojen ekonomisiyle ilgili daha fazla araştırma yürüttüğünden, maliyetler tıpkı güneş ve rüzgâr enerjisinde olduğu gibi önemli oranda düşecek. Sonuç itibariyle, hidrojen, taşıma maliyetlerini düşürmeye yardımcı olacak biçimde ana gaz şebekelerinde akan doğal gazın yerini alabilir.

Yeni bir tür taşıt yakıtı geliştirmeye çalışırken sık sık karşılaşılan bir güçlük, araç sahiplerinin bunu destekleyecek bir altyapı olmadan kullanamaması; ne var ki, araç sahiplerinden talep gelmedikçe altyapı müteahhitleri bu sistemi kurmayacaktır. Hidrojen trenleri konusunda hükümet tarafından finanse edilecek bir deneme, bu sorunu aşmaya ve yenilenebilir hidrojen ekonomisini gerçeğe bir adım daha yaklaştırmaya yardım edebilir.

* Yazının aslı The Conversation sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)