Matt Wheelis’in İnşaat sektörüne yenilikçi bakış açısıyla, şantiyede sıfır emisyon üzerine ele aldığı blog yazısına aşağıdan ulaşabilirsiniz.
Fosil yakıt tüketimi olmayan sıfır emisyonlu bir şantiye, inşaat sektörünün sıfır emisyonlu bir inşaat filosu oluşturması gerektiği anlamına gelir. Bu, başlangıçta kulağa geldiği kadar zor bir iş değil.
Geçtiğimiz yıl Şükran Günü için annem ailemizi ağırladı, bu da Teksas’ın ortasındaki memleketime seyahat edeceğimiz anlamına geliyordu. Kiralama şirketi bana Austin’de elektrikli bir araç seçeneği sundu ve bunun harika olacağına karar verdim. Ancak limitin biraz üzerinde (tamam, birazdan fazla) ve soğuk havada sürdükten sonra, 280 millik menzil 142 milde neredeyse tükenmişti. Ve benim memleketimde elektrikli araç altyapısı yok. Bir tane bile halka açık şarj cihazı yok. Bu yüzden fişe taktım ve 36 saat sonra Austin’e geri dönmek için yeterli enerjim vardı. Doğal olarak, bunu inşaat sektörü bağlamında düşünmeye başladım ve bu beni tüm gün kullanımı yönetmek için daha iyi çevre dostu yöntemlerin neler olduğunu merak etmeye yöneltti. Özellikle hidrojeni merak ediyordum.
Fosilsiz bir iş sahası hayal edin – petrokimya bazlı fosil yakıtları tüketmediğimiz ve sıfır emisyona sahip bir saha. Yerine bağlı olarak üretim için hala fosil yakıt gerektirebilecek araç enerji gereksinimlerini göz ardı ederek, bu yazı için sahadaki emisyonlara odaklanalım.
“Sıfır emisyon” gerçekçi olarak ulaşılabilir bir hedef mi? Aslında bu sadece mümkün olmakla kalmayıp, yatırım yapmak ve bir sonraki şantiyelerinde yeni süreçleri test etmek isteyenler için bugünlerde ulaşılabilir bir hedef.
Fosil yakıt tüketimi olmayan sıfır emisyonlu bir şantiye, sıfır emisyonlu bir inşaat filosu oluşturmamız gerektiği anlamına gelir. Bu ilk bakışta göründüğü kadar zor bir iş değil. Atılım yapmak isteyenler için elektrikli batarya veya hidrojenle çalışan ekipman seçenekleri zaten mevcut.
Aküyle çalışan makineler, şarj başına potansiyel menzil kapasiteleri veya benzin veya dizele eşit veya daha fazla yakıtla harika bir seçenektir. Dezavantajı: Bu teknolojilerin yüksek voltajlı bir kaynaktan şarj edilmesi için 2-8 saat gerekir, bu da verimsizliğe ve projenin durmasına neden olur. Öte yandan hidrojen, yakıt ikmali ile ilişkili kesinti süresi olmaksızın akü ile çalışan makinelerle aynı menzile sahiptir.
Bu teknolojilerle elde edilebilecek uzun vadeli tasarruflar, fosil yakıtsız çalışma sahasına katkıda bulunurken benzinli veya dizel makinelerden geçişin ön maliyetlerini kolayca dengeleyebilir.
Mevcut benzinli veya dizel ekipman modellerini minimum makine yeniden tasarımı ile hidrojene dönüştürmek de mümkündür. Bu, geleneksel içten yanmalı motorlara (ICE) benzer şekilde çalışan, silindirleri gaz veya dizel yerine sıkıştırılmış hidrojen gazı pompalayan bir hidrojen yanmalı motora dönüştürülerek gerçekleştirilebilir. Tıpkı bir ICE gibi, bir kıvılcım hidrojen gazını ateşleyerek makineyi çalıştırmak için güç oluşturur. Bu, şantiyede fosil yakıt tüketimini azaltmak için genellikle daha uygun fiyatlı ve daha basit bir seçenek olabilir. Bununla birlikte, hidrojenin içten yanmalı motorlarda yakılmasıyla ilgili bir zorluk, NOx ve partikül madde (PM) gibi kirletici emisyonların üretilmesi olasılığıdır. Bunlar insan sağlığı için zararlıdır – aslında GeoHealth, inşaat da dahil olmak üzere enerji ile ilgili faaliyetlerden kaynaklanan kirletici emisyonların ortadan kaldırılmasının ABD’de yılda 50.000’den fazla ölümü önleyebileceğini tespit etmiştir. Bu nedenle bunlara karşı giderek daha sıkı yasalar çıkarılmaktadır.
Üretilen NOx seviyelerini azaltmanın bir yolu, yanma odasındaki hava miktarını arttırmaktır, ancak bu verimliliği düşürür. Bir diğer yol ise “alevi” yanma reaksiyonundan tamamen çıkaran bir motoru tercih etmektir. Söz konusu zararlı kirleticiler alev etrafında oluştuğu için, bu yaklaşım onları ortadan kaldırmada son derece etkilidir.
Hidrojen yakıt hücreleri, kimyasal bir reaksiyon yoluyla elektrik üretmek için bir katalizör kullanır. Bu yöntemde hidrojen, makinenin üzerindeki bir yakıt hücresinde tutulur ve negatif bir elektrot terminalinden güç alır – hidrojen, bir elektrolit ile başka bir pozitif elektrot terminali arasında akıtılır. Bu, akülere sürekli bir elektrik akışıyla sonuçlanan kimyasal bir reaksiyon yaratır. Doğal olarak bu, sürekli enerji yaratılması nedeniyle en iyi seçenek gibi görünmektedir, ancak uygulanması daha karmaşık ve pahalıdır.
Diğer çözümler yakıtlardan elektrik üretmek için alevsiz bir yanma reaksiyonu kullanır. Bu teknoloji, bir düğmeye basarak herhangi bir yakıttan kirletici içermeyen enerjinin kilidini açmak için yüksek sıcaklıkta egzoz ısısı geri kazanımı kullanan alevsiz yanma teknolojisini kullanarak yakıttan bağımsız olabilir. Hidrojen fosil içermeyen yakıt seçeneklerinden sadece biri olduğundan, bu yaklaşım yüklenicilerin herhangi bir zamanda en uygun maliyetli ve bol miktarda bulunan yenilenebilir yakıttan yararlanmasını sağlar.
Proje bazında, gün bazında enerji geçişi boyunca sürdürülebilirlik ve maliyet arasında denge sağlayarak kar marjlarını dramatik dalgalanmalardan korumak önemlidir. Bu, şantiyelerin yakıttan bağımsız jeneratörleri bugün geniş ölçekte kullanabileceği ve anında karbon ve kirlilik azaltma faydalarını görebileceği anlamına gelir – şantiye ekiplerinin, çevrenin ve yerel toplumun yararına olacak şekilde, fosil yakıtsız şantiyeye geçiş için alternatif ve daha düşük riskli bir giriş noktası sunar.
Peki hidrojeni bir enerji kaynağı olarak kullanmanın diğer dezavantajları nelerdir? En büyüğü güvenliktir. Hidrojen küçük bir moleküler boyuta sahiptir, bu nedenle katı maddelerden sızar ve hava ile karışırsa, benzin veya dizele benzer şekilde patlayıcı olabilir. Ayrıca doğal olarak oluşmadığından, fosil yakıtlardan çıkarılması, sıkıştırılması ve ardından kimyasal bir reaksiyon oluşturmak için kullanılması, enerjiyi inşaat makinelerindeki elektrik motorlarına güç sağlamak için elektriğe dönüştürmesi gerekir.
Depolama tankı altyapısı, hidrojen ve hidrojen yakıt hücresi teknolojisinde güvenlik açısından kritik öneme sahiptir. OEM’ler hidrojen depolama tankları için alan yaratmak zorundadır çünkü bunlar sıvı benzin veya dizel yakıt tutan tanklardan daha hacimlidir. Hidrojen depolaması için gereken daha büyük footprint, enerji güvenliği açısından bir zorluk teşkil etmektedir.
1.000 litrelik bir dizel tankı 3-4 haftalık güç sağlarken, aynı hacimdeki hidrojen sadece 2-3 gün yetecek güç sağlar. Hidrojen tedarik zincirinin dizele göre çok daha az olgunlaşmış olduğunu ve çok daha fazla belirsizlik içerdiğini de göz önünde bulundurun; bu nedenle hidrojene geçmek, işletmelerin önemli ölçüde artan proje gecikmesi riskiyle karşı karşıya kalması anlamına gelir. Bunun cezası ise zaten dar olan kar marjlarını etkileyen para cezalarıdır.
Hidrojenin uçuculuğu nedeniyle depolama tanklarının bütünlüğü hayati önem taşımaktadır. Uygun tasarım ve özen gösterilmediği takdirde bir sızıntı çevremize yarardan çok zarar verebilir. Kısa vadede, bir hidrojen sızıntısı CO2’nin 33 katı kadar küresel ısınma potansiyeline sahip olacaktır. En iyi niyetle bile olsa, çabalarımızda kendimizi daha da geriye götürmüş oluruz. Yine de CO2 atmosferde hidrojenden daha uzun süre kalır, bu da uzun vadeli etkilerin potansiyel olarak daha şiddetli olduğu anlamına gelir. Bu nedenlerle, hidrojen üretimi, dağıtımı ve kullanımına yönelik dikkatle hazırlanmış sistemlerin devreye sokulmasına odaklanılması gerekmektedir.
Hidrojen kullanımından tasarruf edilen emisyonlar, onu üretmek için gereken fosil yakıtlardan daha mı ağır basıyor ki çoğunlukla doğal gaz olmak üzere fosil yakıtların kullanılmasını gerektiriyor? Bu durum, yakıt hücrelerinin inşası ve hidrojenin sıkıştırılması, taşınması ve ardından bir yakıt hücresinde yakılması veya elektriğe dönüştürülmesiyle ilgili lojistik nedeniyle doğal gazla çalışan enerjiden daha büyük olabilecek bir karbon ayak izine katkıda bulunur.
Hedef, rüzgar ve güneş enerjisinden elde edilen fazla yeşil elektrik kullanılarak üretilen hidrojene ulaşmak olsa da, bugün Birleşik Krallık’ın toplam enerji talebinin yalnızca yaklaşık %44’ü yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanıyor, bu altyapıyı yalnızca inşaat sektöründe kullanılan dizel miktarını ikame etmek için ihtiyaç duyduğumuz yeşil hidrojen miktarını üretmeye yetecek şekilde ölçeklendirmek için hala önümüzde uzun bir yol olduğunu gösteriyor. Hidrojen enerjisine geçişte daha büyük bir karbon ayak izi oluşmamasını sağlamak için hidrojen üretiminin tüm yaşam döngüsünü dikkate almalıyız.
Hedef, rüzgar ve güneş enerjisinden elde edilen fazla yeşil elektrik kullanılarak üretilen hidrojene ulaşmak olsa da, bugün Birleşik Krallık’ın toplam enerji talebinin yalnızca yaklaşık %44’ü yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanıyor, bu altyapıyı yalnızca inşaat sektöründe kullanılan dizel miktarını ikame etmek için ihtiyaç duyduğumuz yeşil hidrojen miktarını üretmeye yetecek şekilde ölçeklendirmek için hala önümüzde uzun bir yol olduğunu gösteriyor. Hidrojen enerjisine geçişte daha büyük bir karbon ayak izi oluşmamasını sağlamak için hidrojen üretiminin tüm yaşam döngüsünü dikkate almalıyız.
Sıfır emisyonlu inşaat filosunu hayata geçirmek için gereken altyapı ve makineleri oluşturmaya odaklanmış şirketler var mı? Kesinlikle var ve bu makinelerin bazılarını bu yılın başlarında ConExpo 2023’te ilk elden görme fırsatım oldu. Aşağıda, sıfır emisyonlu inşaat filonuzu oluşturmak için kullanabileceğiniz yenilikçi hidrojen ve elektrikli makineler üreten gözlemlediğim bazı şirketler yer alıyor:
Buldozerler
Caterpillar: Tamamen yenilenebilir yeşil hidrojen de dahil olmak üzere %100 hidrojenle çalışabilen Cat® jeneratör setlerini siparişe göre tasarlayarak sunuyor.
Beton pompaları ve finisherler
Tomahawk: pille çalışan titreşimli beton tablası.
Vinçler
Mi-Jack: hidrojenle çalışan lastik tekerlekli portal vinç.
Ekskavatörler
Mi-Jack: hidrojenle çalışan lastik tekerlekli portal vinç.
JCB: inşaat sektörünün ilk hidrojenle çalışan ekskavatörünü geliştirdi.
Hyundai: hidrojen yakıt hücreli tekerlekli ekskavatör prototipi.
Jeneratörler
IPG Enerji: Yakıttan bağımsız alevsiz yanma teknolojisi – yakıtlardan elektrik üretmek için alevsiz yanma reaksiyonu kullanan bir jeneratör ürünü – hidrojen dahil herhangi bir yakıttan temiz, talep üzerine güç sağlar.
Forkliftler
Toyota: hidrojen yakıt hücreli forkliftler.
Teleskobik yükleyiciler
Manitou: hidrojen teleskobik yükleyici prototipi.
Kamyonlar (Damperli ve Mikserler)
Sany: hidrojen yakıt hücresi ile çalışan damperli kamyon ve mikser kamyonu.
Volvo CE: hidrojen yakıt hücreli eklemli damperli kamyon/çekici.
Şantiyedeki karbon emisyonlarımızı azaltmak sadece gezegenimiz için faydalı olmakla kalmaz, aynı zamanda şantiyelerde çalışan insanlar için daha temiz ve daha güvenli bir ortam sağlar. Bu durum, yetenekleri ve şu anda eksik ve ihtiyaç duyulan bir işgücünü çekmek için kritik öneme sahiptir. Yeni nesil yeteneklerimiz, sürdürülebilirliği iyileştirmek için yenilikçi ve proaktif önlemler alan şirketlere büyük değer vermektedir.
Fosil yakıtsız bir şantiye, elektrik veya hidrojenle çalışan bir inşaat filosuyla mümkündür ve inşaat sektörünün karbon ayak izini çok somut bir şekilde azaltmasının önünü açan birçok OEM şirketi vardır.
Peki, kim bu fosilsiz şantiyeyi test etmek ister?
Not: Makaleye katkılarından dolayı IPG Energy’ye teşekkür ederiz.
Matt Wheelis, Bluebeam’in ana kuruluşu Nemetschek Group’un Build & Construct bölümünün stratejiden sorumlu kıdemli başkan yardımcısıdır.
Kaynak: https://blog.bluebeam.com/how-can-gps-help-construction/
