Nükleer Enerji Yoluyla Yüksek Buhar Elektrolizinden Hidrojen Üretiminin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi

Abstract

İklim değişikliğiyle mücadele, enerji sistemlerinde köklü bir dönüşümü gerektiriyor ve temiz enerji taşıyıcıları üzerine yapılan araştırmalara önem veriyor. Hidrojen, hem enerji taşıyıcısı hem de endüstriyel süreçlerde fosil yakıtların yerini alabilecek kritik bir hammadde olarak ortaya çıkmıştır. Hidrojen üretiminin çevresel performansı, öncelikle üretim yöntemiyle ilişkili karbon ayak izine bağlıdır. Nükleer enerji destekli Hidrojen üretiminin çevresel performansı, öncelikle üretim yöntemiyle ilişkili karbon ayak izine bağlıdır. Nükleer enerji destekli yüksek sıcaklıkta buhar elektrolizi (YSBE), büyük ölçekli, sürekli ve düşük karbonlu hidrojen üretimi için önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bu çalışma, Türkiye'nin ilk nükleer tesisi olan Akkuyu Nükleer Güç Santrali'nde (NGS) YSBE yoluyla hidrojen üretiminin çevresel etkilerini Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) metodolojisini kullanarak değerlendirmektedir. Akkuyu'ya özgü farklı elektrolizör verimliliği senaryoları (%35, %40, %45, %47 ve %50) analiz edilerek, Küresel Isınma Potansiyeli (KIP), Asitlenme Potansiyeli (AP), Ötrofikasyon Potansiyeli (ÖP) ve Abiyotik Tükenme Potansiyeli (ATP) dahil olmak üzere çeşitli kategorilerdeki çevresel etkiler nicelendirilmiştir. Değerlendirmede, sadece hidrojen üretim ünitesinin girdileri ve çıktıları dikkate alınarak, kapıdan kapıya sistem sınırı kullanılmıştır. Sonuçlar, elektrolizör verimliliğindeki artışla birlikte çevresel etkilerin önemli ölçüde azaldığını göstermiştir. Ayrıca, Akkuyu NGS'nin hidrojen üretim kapasitesi çeşitli operasyonel senaryolar altında değerlendirilerek, Türkiye'nin enerji güvenliği ve karbonsuzlaşma hedeflerine potansiyel katkısı vurgulanmıştır. Akkuyu'ya özgü modelleme ve ayrıntılı verimlilik senaryoları sunan bu çalışma, son dönemdeki araştırmalardaki önemli bir boşluğu doldurmakta ve gelecekteki araştırma ve politika yapımına temel bir referans sunmaktadır.Addressing climate change necessitates a fundamental transformation in energy systems, emphasizing research on clean energy carriers. Hydrogen has emerged as both an energy carrier and a critical feedstock capable of replacing fossil fuels in industrial processes. The environmental performance of hydrogen production depends primarily on the carbon footprint associated with its production method. Nuclear energy supported high temperature steam electrolysis (HTSE) offers substantial potential for large scale, continuous, and low carbon hydrogen production. This study assesses the environmental impacts of hydrogen production via HTSE at Akkuyu Nuclear Power Plant (NPP), Turkiye's first nuclear facility, using Life Cycle Assessment (LCA) methodology. Different electrolyzer efficiency scenarios specific to Akkuyu (35%, 40%, 45%, 47%, and 50%) are analyzed, quantifying environmental impacts across various categories, including Global Warming Potential (GWP), Acidification Potential (AP), Eutrophication Potential (EP), and Abiotic Depletion Potential (ADP). The assessment employed a gate to gate system boundary, considering only the inputs and outputs of the hydrogen production unit. Results indicated significant environmental impact reductions associated with increased electrolyzer efficiency. Additionally, the hydrogen production capacity of Akkuyu NPP is evaluated under various operational scenarios, highlighting its potential contribution to Turkiye's energy security and decarbonization objectives. By providing Akkuyu specific modeling and detailed efficiency scenarios, current study addresses a critical research gap in the recent studies and offers a foundational reference for future research and policy making.