Hidrojen Yakıtı Nedir? Tosyalı’nın Yeşil Çelik Vizyonu

Hidrojen yakıtı, doğada hazır hâlde bulunan birincil enerji kaynağından çok, farklı enerji kaynakları kullanılarak üretilen bir enerji taşıyıcısıdır. Elektrik üretiminden yüksek sıcaklık gerektiren sanayi proseslerine kadar farklı alanlarda değerlendirilebilir. Çelik sektöründe hidrojen; fosil yakıtların azaltılması, doğrudan indirgenmiş demir üretimi ve düşük karbonlu üretim teknolojilerinin geliştirilmesi açısından önem taşır. Tosyalı Holding, yenilenebilir enerji yatırımları, hidrojen kullanımına yönelik çalışmalar ve düşük karbonlu çelik hedefleriyle bu dönüşümün önemli aktörleri arasında yer alır.

Hidrojen Yakıtı Nedir ve Nasıl Üretilir?

Hidrojen, evrende yaygın bulunan bir element olmasına rağmen yeryüzünde çoğunlukla su veya hidrokarbonlar gibi bileşiklerin içinde yer alır. Bu nedenle enerji amacıyla kullanılabilmesi için önce bileşiklerinden ayrıştırılması gerekir.
“Hidrojen yakıtı nedir?” sorusuna verilecek en doğru yanıt, hidrojenin üretildiği enerji kaynağını ve kullanım biçimini birlikte açıklamalıdır. Hidrojenin yanması veya yakıt hücresinde kullanılması enerji açığa çıkarır. Ancak toplam çevresel etki, hidrojenin hangi yöntemle üretildiğine bağlıdır.

Gri Hidrojen

Gri hidrojen çoğunlukla doğal gazın buharla reformasyonu yoluyla üretilir. Süreçte doğal gazdan hidrojen ayrıştırılırken karbondioksit oluşur ve bu emisyon atmosfere salınır.
Günümüzde sanayide kullanılan hidrojenin önemli bir bölümü bu yöntemle üretilmektedir. Teknoloji olgun ve yaygın olsa da karbon yoğunluğu nedeniyle yeşil dönüşüm hedefleri ile örtüşmemektedir.

Mavi Hidrojen

Mavi hidrojen de doğal gazın reformasyonu yöntemiyle üretilir. Gri hidrojenden farkı, proses sırasında ortaya çıkan karbondioksitin bir bölümünün yakalanması ve depolanmasıdır.
Mavi hidrojen, geçiş çözümü olarak değerlendirilebilir. Bununla birlikte doğal gaz kullanımı devam ettiği için üretim zincirindeki metan kaçakları, yakalama oranı ve depolama güvenliği toplam çevresel performansı etkiler.

Yeşil Hidrojen

Yeşil hidrojen, suyun elektroliz yoluyla hidrojen ve oksijene ayrıştırılması ve bu işlemde kullanılan elektriğin yenilenebilir kaynaklardan sağlanmasıyla üretilir.
Elektrolizörlerin çalışması için önemli miktarda elektrik gerekir. Bu nedenle yeşil hidrojenin gerçekten düşük karbonlu olabilmesi, kullanılan elektriğin güneş, rüzgâr veya diğer yenilenebilir kaynaklardan gelmesine bağlıdır.
Tosyalı’nın güneş enerjisi yatırımları ile hidrojen hedefleri arasındaki bağlantı bu noktada önem kazanır. Temiz elektrik üretiminin artması, gelecekte yeşil hidrojen üretimi veya kullanımına yönelik altyapının enerji ihtiyacını destekleyebilir.

Hidrojen Çelik Üretiminde Neden Önemlidir?

Çelik sektörü, yüksek sıcaklık ve kimyasal indirgeme süreçleri nedeniyle karbonsuzlaşması zor sektörlerden biridir. Fosil yakıtlar yalnızca enerji üretmek için değil, demir cevherindeki oksijenin uzaklaştırılması için de kullanılmaktadır.
Hidrojen, uygun teknolojilerde karbon bazlı indirgeme ajanlarının yerine geçme potansiyeline sahiptir. Hidrojen demir cevherindeki oksijenle reaksiyona girdiğinde su buharı oluşur. Bu sayede, kullanılan hidrojen düşük karbonlu yöntemlerle üretildiğinde çelik üretiminin karbon ayak izini azaltılabilir.

DRI Sürecinde Hidrojenin Rolü

Doğrudan indirgenmiş demir, İngilizce “Direct Reduced Iron” ifadesinin kısaltması olan DRI ile anılır. Bu yöntemde demir cevheri eritilmeden, içindeki oksijenin redükleyici gazlarla uzaklaştırılmasıyla metalik demire dönüştürülür.
Geleneksel DRI tesislerinde indirgen gaz çoğunlukla doğal gazdan elde edilir. Hidrojen oranının artırılması veya sistemin yüzde yüz hidrojenle çalışabilecek biçimde tasarlanması, proses kaynaklı karbondioksit emisyonlarını önemli ölçüde azaltma potansiyeli taşır.
Hidrojen bazlı DRI üretimi için yalnızca uygun reaktör teknolojisi yeterli değildir. Yüksek miktarda düşük karbonlu hidrojen, güvenilir elektrik altyapısı, depolama ve taşıma sistemi, uygun demir cevheri kalitesi ve elektrik ark ocağı kapasitesi gerekir.

Yüksek Sıcaklık Süreçlerinde Hidrojen Kullanımı

Çelik tesislerinde yeniden ısıtma fırınları, tavlama hatları ve farklı termal prosesler yüksek sıcaklık gerektirir. Hidrojen, uygun brülör ve güvenlik altyapısıyla bazı fırınlarda doğal gazın yerine veya doğal gazla karışım hâlinde kullanılabilir.
Ancak hidrojenin yanma hızı, alev karakteri ve güvenlik özellikleri doğal gazdan farklıdır. Mevcut sistemlerde kullanılabilmesi için brülör, borulama, kontrol, sızdırmazlık ve güvenlik ekipmanlarının uygunluğu değerlendirilmelidir.
Bu nedenle “hidrojeni ana yakıt olarak kullanma” hedefi, yalnızca yakıt değişimi değil; tesis altyapısı, enerji tedariki ve proses kontrolünün birlikte dönüştürülmesini gerektirir.

Tosyalı’nın Hidrojen Odaklı Yeşil Çelik Yol Haritası

Tosyalı, yeşil çelik stratejisini yalnızca tek bir teknolojiye dayandırmaz. Yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, hurda kullanımı, DRI teknolojileri, hidrojen çalışmaları ve döngüsel ekonomi uygulamaları birbirini tamamlayan unsurlar olarak ele alınır.
Tosyalı Holding’in tarihçesinde, grubun fosil yakıtlara alternatif olarak üretimde hidrojen kullanımına yönelik çalışmalarını sürdürdüğü belirtilir. Bu ifade, hidrojenin Tosyalı’nın uzun vadeli dönüşüm gündemindeki yerini gösterir.

Hidrojen Uyumlu DRI Teknolojileri

Tosyalı’nın Cezayir’deki yatırımlarında DRI teknolojisi önemli bir rol oynar. Tosyalı Algérie’de yer alan yeni DRI altyapısının yüzde yüz hidrojenle çalışma kabiliyetine sahiptir.
“Hidrojenle çalışma kabiliyeti” ile “tesisin bugün yüzde yüz hidrojen kullanarak ticari üretim yapması” aynı anlama gelmez. Kabiliyet, tesisin gelecekte gerekli hidrojen tedariki ve altyapı sağlandığında bu yakıta geçebilecek teknik tasarıma sahip olmasını ifade eder.

Türkiye Tesislerinde Ar-Ge, Pilot Çalışma ve Hedefler

Tosyalı, üretimde hidrojen kullanımına yönelik Ar-Ge ve pilot denemeler gerçekleştirmektedir.
Bu süreç, hidrojenin Tosyalı’nın dönüşüm planındaki stratejik önemini gösterir. 

Yenilenebilir Enerji ile Yeşil Hidrojen Arasındaki Bağlantı

Yeşil hidrojen üretiminin en önemli girdisi yenilenebilir elektriktir. Tosyalı, öz tüketim amacıyla güneş enerjisi yatırımlarını büyütmektedir.
2025 yılında toplam 1,2 GW kapasiteli öz tüketim güneş enerjisi santrali projesini duyurulmuş ve projenin ilk 120 MWp’lik bölümü için sözleşme imzalanmıştır. Güneş enerjisi kurulu gücünün yaklaşık 1500 MWp seviyesine çıkarılması hedeflenmektedir.
Bu yatırımlar, çelik üretiminde kullanılan elektriğin daha düşük karbonlu kaynaklardan karşılanmasına katkı sağlayabilir. Aynı zamanda gelecekte elektroliz yoluyla yeşil hidrojen üretimi için gereken temiz elektrik altyapısını destekleyebilir.
Yenilenebilir elektrik üretimi ile hidrojen arasında güçlü bir ilişki bulunmakla birlikte, bir güneş enerjisi yatırımının otomatik olarak hidrojen üretildiği anlamına gelmediği unutulmamalıdır. Elektrolizör, su kaynağı, depolama ve dağıtım altyapısı ayrıca gerekir.

Tosyalı’nın Hidrojen Ekosistemiyle İlişkili Çelik Ürünleri

Hidrojen dönüşümü yalnızca çelik üretiminde yakıt değişimini kapsamaz. Hidrojenin üretim noktalarından kullanım alanlarına taşınması için boru, depolama ve dağıtım altyapısına da ihtiyaç vardır.

Düşük Karbonlu Yassı Çelik Ürünleri

Tosyalı’nın yeşil çelik yaklaşımı, yassı ve uzun çelik ürünlerinin üretim süreçlerindeki karbon yoğunluğunu azaltmayı hedefler. Tosyalı Demir Çelik ve diğer grup şirketleri tarafından üretilen çelik ürünleri, yapıdan enerjiye, makineden boru üretimine kadar farklı tedarik zincirlerine girdi sağlar.
Hidrojenle üretilmiş DRI, yenilenebilir elektrik ve elektrik ark ocağı gibi teknolojilerin birlikte kullanılması, düşük karbon ayak izine sahip çelik ürünlerinin payını artırmak için gereklidir.
Ürünün düşük karbonlu veya yeşil çelik olarak tanımlanması için üretim tesisi, enerji kaynağı, hammadde yapısı ve ürün bazlı emisyon verilerinin dikkate alınması gerekir. 

Hidrojen Dağıtım Ağları İçin Çelik Boru Talebi

Hidrojenin geniş ölçekte kullanılabilmesi için üretim, depolama ve tüketim noktaları arasında güvenilir dağıtım ağları kurulmalıdır. Bu ağlarda kullanılacak çelik boruların hidrojen ortamındaki mekanik davranışı, kaynak kalitesi, basınç dayanımı ve sızdırmazlığı önemlidir.
Tosçelik ve Tosçelik Spiral geniş boru ürün gruplarıyla enerji ve altyapı projelerine çelik girdisi sunar. Ancak tüm çelik boruların doğrudan hidrojen taşımaya uygun olduğu düşünülmemelidir.
Hidrojen borusu seçiminde ilgili proje standardı, basınç, çap, et kalınlığı, çelik kalitesi, kaynak yöntemi, kaplama ve hidrojen gevrekliği riski değerlendirilmelidir. 

Hidrojen Yakıtının Avantajları Nelerdir?

Hidrojen yakıtının avantajları, üretim yöntemi ve kullanım alanına göre değişir.
Başlıca avantajlar şunlardır:

• Kullanım noktasında karbon içeren yakıtlara göre daha düşük doğrudan karbon emisyonu sağlayabilir.
• Çelik, kimya ve yüksek sıcaklık prosesleri gibi emisyon azaltımı zor sektörlerde alternatif sunabilir.
• Yenilenebilir elektriğin depolanması ve farklı sektörlere taşınması için enerji taşıyıcısı görevi görebilir.
• DRI prosesinde karbon bazlı indirgeme maddelerinin kullanımını azaltabilir.
• Mevsimsel veya uzun süreli enerji depolama seçenekleri oluşturabilir.
• Hidrojen altyapısı, yeni çelik boru ve ekipman talebi yaratabilir.

Bu avantajların gerçekleşebilmesi için hidrojenin düşük karbonlu yöntemlerle üretilmesi gerekir. Gri hidrojen kullanıldığında toplam emisyon avantajı sınırlı kalabilir.

Hidrojen Yakıtının Dezavantajları Nelerdir?

Hidrojenin yaygınlaşmasının önünde teknik, ekonomik ve altyapısal zorluklar bulunur.

Yüksek Üretim Maliyeti

Yeşil hidrojenin maliyeti; yenilenebilir elektrik altyapısının kurulum maliyeti, elektrolizör yatırımı, çalışma süresi ve ölçeğe bağlıdır. Çelik üretimi gibi yüksek hacimli sektörlerde gerekli hidrojen miktarı çok büyük olabilir.

Enerji Kayıpları

Elektriğin hidrojene dönüştürülmesi, hidrojenin sıkıştırılması veya sıvılaştırılması, taşınması ve yeniden enerjiye çevrilmesi sırasında kayıplar oluşur. 

Depolama ve Taşıma Zorluğu

Hidrojen düşük hacimsel enerji yoğunluğuna sahiptir. Sıkıştırılmış gaz, sıvı hidrojen veya kimyasal taşıyıcılar biçiminde depolanabilir. Her yöntem ek enerji, yatırım ve güvenlik gerektirir.

Güvenlik ve Sızdırmazlık

Hidrojen küçük molekül yapısı nedeniyle bazı bağlantı ve sızdırmazlık elemanlarından kaçabilir. Yanıcılık aralığı geniştir ve uygun algılama, havalandırma, malzeme seçimi ile işletme prosedürleri gerekir.

Altyapı İhtiyacı

Üretim tesisleri, elektrolizörler, depolama sistemleri, boru hatları ve kullanım ekipmanları birlikte kurulmalıdır. Tek bir tesisin hidrojen uyumlu olması, çevresinde yeterli hidrojen tedariki bulunmadığında tam dönüşüm için yeterli olmaz.

Hidrojenle Çelik Üretiminde Maliyet ve Altyapı Nasıl Yönetilir?

Hidrojen bazlı çelik üretimi, teknoloji yatırımı kadar enerji ve tedarik planlaması gerektirir. Elektrolizörün yıl boyunca yüksek kapasiteyle çalışması, hidrojen maliyetini düşürebilir. Ancak güneş ve rüzgâr üretiminin değişken olması, depolama veya şebeke bağlantısı ihtiyacı doğurur.
Tesislerin hidrojen dönüşümünde aşamalı yaklaşım kullanılabilir. Önce doğal gazla hidrojen karışımları, pilot brülörler veya belirli proseslerde sınırlı kullanım denenebilir. Ardından hidrojen tedariki ve ekipman altyapısı geliştikçe oran artırılabilir.
Çelik üreticileri için bir diğer konu, düşük karbonlu ürün talebidir. Hidrojen yatırımlarının ekonomik olarak sürdürülebilir olabilmesi için müşterilerin düşük karbonlu çeliğe yönelik talebi, karbon düzenlemeleri ve yeşil finansman olanakları önem taşır.

Tosyalı’nın Yeşil Çelik Yaklaşımında Hidrojenin Yeri

Tosyalı’nın yeşil çelik vizyonunda hidrojen, yenilenebilir enerji ve ileri üretim teknolojileriyle birlikte değerlendirilen stratejik araçlardan biridir.
Grubun yaklaşımı şu temel alanlarda şekillenir:

• Hidrojenle çalışabilecek üretim teknolojilerine yatırım yapılması
• Türkiye tesislerinde hidrojen kullanımına yönelik Ar-Ge ve pilot çalışmaların yürütülmesi
• Güneş enerjisiyle öz tüketim elektriğinin artırılması
• Elektrik ark ocağı ve DRI tabanlı üretim altyapısının geliştirilmesi
• Düşük karbon ayak izine sahip ürünlerin artırılması
• Hidrojen dağıtım altyapısında kullanılabilecek çelik çözümlerinin geliştirilmesi

Tosyalı’nın güncel yeşil dönüşüm yatırımları, hidrojen ve güneş enerjisi çalışmaları Tosyalı Holding medya merkezi üzerinden takip edilebilir.