Bosch: Geleceğin Mobilitesinin Yakıt Hücrelerine İhtiyacı Var

Batarya ağırlığı, uzun şarj süreleri ve bugünün sınırlı teknolojisi dikkate alındığında, ağır hizmet tipi kamyonlar için elektrikli güç aktarma mekanizmaları ilk seçenek olmuyor. Buna rağmen 40 tonluk kamyonlar bile yakın gelecekte tam elektrikli modda binlerce kilometre seyahat edebilecek. Bunun anahtarı, Bosch’un yakıt hücreli güç aktarma mekanizmasında. Yenilenebilir enerji ile üretilen hidrojen kullanıldığında, yakıt hücreli güç aktarma mekanizması malların ve emtiaların iklim nötr olarak taşınmasını sağlıyor. Bosch, özellikle kamyonlara yönelik yakıt hücreli güç aktarma mekanizması geliştirerek bu yönde ilk adımı atıyor. Şirket, 2022-2023 yılında üretime başlamayı planlıyor. Bosch yakıt hücreli güç aktarma mekanizmaları, kamyonlarda kullanılmaya başlamalarının ardından, geleceğin güç aktarma mekanizması portföyünün ayrılmaz bir parçası haline gelerek binek otomobillerde de kullanıma geçecek.

Yakıt hücreleri ve hidrojenin geleceğin mobilitesinin önemli yapı taşları olmasının yedi nedeni

1. İklim nötrlük

Bir yakıt hücresinde, hidrojen (H₂) ortam havasındaki oksijen (O₂) ile tepkimeye girer. Bu reaksiyonun yaydığı enerji, sürüş için kullanılan elektriğe dönüştürülür. Isı ve saf su (H₂O), bu reaksiyonun diğer sonuçlarıdır. H₂, elektriğin yardımıyla suyun hidrojen ve oksijen olarak ayrıldığı elektroliz kullanılarak elde edilir. Bu elektriğin yenilenebilir kaynaklardan oluşturulması, yakıt hücreli güç aktarma mekanizmasını tamamen iklim nötr hale getirir. Özellikle büyük, ağır araçlarda yakıt hücreleri, üretim, operasyon ve atıma ilişkin CO₂ emisyonları bir araya geldiğinde bataryalı elektrikli araçlara oranla daha iyi bir karbon ayak izine sahiptir. Yakıt hücreli araçların hidrojen tankına ek olarak ihtiyaç duyduğu tek şey, ara tampon depolama için daha küçük bir aküdür. Bu, üretimde karbon ayak izini önemli ölçüde azaltır. Bosch Güç Aktarma Çözümleri Bölümü Başkanı Dr. Uwe Gackstatter, “Yakıt hücresinin avantajları, bataryalı elektrikli güç aktarma mekanizmalarının ön plana çıkmadığı alanlarda tercih ediliyor. Bu, yakıt hücreleri ve bataryalar arasında bir rekabet bulunmadığı, aksine birbirlerini mükemmel bir şekilde tamamladığı anlamına geliyor.” dedi.

2. Potansiyel uygulamalar

Hidrojen yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Bir kilogram hidrojen, yaklaşık 3,3 litre dizele eşdeğer enerji içerir. 100 kilometre seyahat etmek için, bir binek otomobil sadece bir kilograma ihtiyaç duyar; 40 tonluk bir kamyon ise yedi kilograma ihtiyaç duyar. Dizel veya benzinde olduğu gibi, boş bir H₂ deposunu doldurup yolculuğa devam etmek sadece birkaç dakika sürer. Gackstatter avantajları özetleyerek “Yakıt hücreleri, her gün uzun mesafelerde ağır yüklerin taşınması için ilk seçenektir.” dedi. AB tarafından finanse edilen H2Haul projesinde Bosch, küçük bir yakıt hücreli kamyon filosu oluşturulmasında ve bu filonun yollara çıkarılmasında diğer şirketlerle birlikte çalışıyor. Bosch, mobil uygulamalara ek olarak katı oksit yakıt hücresi (SOFC) teknolojisiyle sabit uygulamalara yönelik yakıt hücresi kümeleri geliştiriyor. Bunların amaçlanan kullanımlarından bazıları şehirlerde, veri merkezlerinde ve elektrikli araç şarj noktalarında küçük, dağıtılmış güç istasyonlarıdır. Paris iklim eyleminin hedeflerine ulaşmak için, gelecekte hidrojenin sadece otomobillere ve ticari araçlara değil, aynı zamanda trenlere, uçaklara ve gemilere de enerji sağlaması gerekecek. Enerji ve çelik endüstrileri de hidrojen kullanımına ilişkin planlama yapıyor.

3. Verimlilik

Güç aktarım mekanizmasının çevre dostu ve karlı olmasını sağlayan belirleyici faktörlerden bir tanesi de verimliliğidir. Yakıt hücreli araçların verimliliği içten yanmalı motorlara sahip araçlara oranla yaklaşık dörtte bir oranında daha yüksek. Reküperatif fren sistemi kullanımı, verimliliği daha da artırıyor. Elektriği doğrudan araç içerisinde depolayan ve tahrik için kullanan bataryalı elektrikli araçlar çok daha etkili. Ancak, enerji üretimi ve enerji talebi her an zaman ve lokasyon açısından uymadığından, bir tüketici bulamaması ve depolanamaması nedeniyle rüzgar ve güneş santrallerinden gelen elektrik genellikle kullanılmadan kalıyor. İşte hidrojen bu noktada kendini gösteriyor. Fazla elektrik, esnek depolama ve ulaşıma hazır olarak merkezi olmayan bir şekilde hidrojen üretmek için kullanılabiliyor.

4. Maliyetler

Yeşil hidrojenin maliyeti, üretim kapasiteleri arttığında ve yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektriğin fiyatı düştüğünde önemli ölçüde azalacak.. 90’dan fazla uluslararası şirketin oluşturduğu Hidrojen Konseyi, hidrojen uygulamalarının maliyetlerinin önümüzdeki on yıl içerisinde yarı yarıya düşmesini ve bunun neticesinde diğer teknolojilerle rekabet edebilir hale gelmesini bekliyor. Bosch, yakıt hücresinin temelini oluşturan kümelerin geliştirilmesinde ve pazara hazır hale getirilmesinde startup Powercell ile çalışıyor ve bu çalışmaların ardından üretim aşamasına geçilecek. Hedef, düşük maliyetle üretilebilen yüksek performanslı bir çözüm elde etmek. Gackstatter, “Orta vadede, yakıt hücreli araç kullanımı, konvansiyonel güç aktarma mekanizmalı araç kullanımından daha pahalı olmayacak.” dedi.

5. Altyapı

Bugünün hidrojen dolum istasyonları ağı eksiksiz bir kapsama alanı sunmuyor, ancak Avrupa’daki yaklaşık 180 hidrojen dolum istasyonu daha şimdiden önemli ulaşım güzergahları için yeterli durumda. Birçok ülkedeki şirketler, genellikle devlet teşviki destekli olarak genişlemeyi ilerletmek için iş birliği yapıyor. Almanya'da da siyasetçiler, hidrojenin ekonominin karbondan arındırılmasındaki önemli rolünün farkına vardılar ve bunu Ulusal Hidrojen Stratejisine yerleştirdiler. Örneğin, H2 Mobility ortak girişimi 2020 yılının sonu itibarıyla Almanya’da herkesin erişebileceği yaklaşık 100 dolum istasyonu inşa edecek ve AB tarafından finanse edilen H2Haul projesi sadece kamyonlar konusunda değil, aynı zamanda planlanan güzergahlarda ihtiyaç duyulan dolum istasyonları konusunda da çalışmalar yürütüyor. Japonya, Çin ve Güney Kore de kapsamlı destek programlarına sahip.

6. Emniyet

Araçlarda gaz halindeki hidrojenin kullanımı güvenlidir ve otomotiv yakıtları veya bataryalardan daha tehlikeli değildir. Hidrojen tankları, daha yüksek bir patlama riski teşkil etmiyor. H₂’nin oksijen ile birlikte yandığı ve ikisinin belirli bir oranın üzerindeki karışımının patlayıcı olduğu doğrudur. Ama hidrojen, havadan 14 kat daha hafiftir ve bu nedenle de son derece uçucudur. Örneğin, bir araç deposundan çıkan H₂, ortamdaki oksijen ile tepkimeye girmesinden daha hızlı bir şekilde yükselecektir. Amerikalı araştırmacılar tarafından 2003 yılında bir yakıt hücreli otomobilde gerçekleştirilen yangın testinde, ani bir yangın çıkmış ama hızlı bir şekilde sönmüştür.  Araç büyük ölçüde hasar görmemiştir.

7. Zamanlama

Hidrojen üretimi kanıtlanmış ve teknolojik olarak basit bir süreçtir. Bu, yüksek talebi karşılamak için üretimin kolaylıkla arttırılabileceği anlamına gelir. Buna ek olarak yakıt hücreleri, artık ticarileşme ve yaygın kullanım açısından gerekli teknolojik olgunluğa ulaşmış durumda. Hidrojen Konseyi’ne göre hidrojen ekonomisi, yeterli yatırım ve siyasi iradenin bulunması durumunda önümüzdeki on yıl içerisinde rekabet edebilecek duruma gelecek. Gackstatter, “Hidrojen ekonomisine giriş zamanı artık geldi.” dedi.