Küresel karbon emisyonlarına katkısı %2-5 arasında olmasına rağmen, havacılık endüstrisinin, çevreye verdiği zarar nedeniyle, ciddi bir şekilde mercek altında tutulduğu bir sır değil.
Eğer hiçbir şey yapılmazsa, diğer endüstrilerin karbondan arındırılmasında ne kadar başarılı olduğuna bağlı olarak, havacılığın tek başına küresel karbon emisyonlarına katkısı, kısa süre içinde %10’u geçebilir. Bu yüzden havacılık endüstrisinde, fosil yakıt bazlı jet yakıttan uzaklaşılarak, daha sürdürülebilir tahrik yöntemleri ile zararlı gaz emisyonlarını azaltabilmek için büyük yatırımlar yapılıyor.
Şu anda sürdürülebilir tahrik dünyasında üç büyük oyuncu var: Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı (SAF), Elektrik ve Hidrojen. Tek tek bu üç alternatifi detaylı olarak inceleyelim
Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı (SAF)
Şu anda mevcut seçenekler arasında en güçlü alternatif yakıt olarak görünüyor. Sürdürülebilir havacılık yakıtı, aynı zamanda havacılığı daha yeşil ve daha çevre dostu bir geleceğe taşımak için geliştirilen ve fosil olmayan (karbon-nötr) yakıt türlerini kapsamak için kullanılan genel bir terim.
Çalışma Sistemi Nedir?
SAF geliştirmenin en önemli parçası, kimyasal ve fiziksel özelliklerin, mevcut havacılık yakıtıyla neredeyse aynı olmasını sağlamaktır. Bu, geleneksel havacılık yakıtına karıştırılabilecekleri, aynı altyapıyı kullanabilecekleri ve en önemlisi de uçakların veya motorlarının ekstra bir uyarlama gerektirmemesi anlamına geliyor. Sürdürülebilir havacılık yakıtı, mevcut havaalanı yakıt ikmal sistemlerine kolayca dahil edilebilmeleri ile fark yaratıyor.
IATA’ya göre SAF, her gün ticari uçuşlarda kullanılıyor. Aralık 2021’de United Airlines, Boeing 737 Max 8’in iki motorundan birinde, %100 SAF ile güç elde edilen ilk yolculu uçuşu gerçekleştirdi.
Yerde, havaalanları da SAF’lerin kullanımını genişletebilmek için altyapılarını geliştiriyor. Geçtiğimiz yıl, Londra Heathrow Havalimanı, yakıt tedarikine SAF ekleme yeteneğini test etti. Test, yalnızca 5 – 10 kısa mesafeli uçuş için SAF tedarik etmek için yeterli olsa da gelecekte bu yakıtlar ile daha büyük ölçekte iyi çalışılabileceği kanıtlandı.
Sürdürülebilir Havacılık Yakıtının Avantajları
Fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında, SAF’lerin kullanımı, yakıtın yaşam döngüsü boyunca karbon emisyonlarında büyük bir azalmaya neden olabilir. Bitkilerden oluşturulan biyokütle yakıtları söz konusu olduğunda, yakıtın yakılmasından oluşan karbondioksit, yakıtı yapmak için yetiştirilen bitkiler tarafından emilen karbondioksit ile kabaca aynıdır.
Bu yakıt türü ile neredeyse sıfıra yakın bir karbondioksit oluşumu hedeflenirken; mevcut jet yakıtına kıyasla karbon emisyonlarında, ulaşım ve yakıt arıtma gibi unsurlar dikkate alındığında %80 oranında azalma söz konusudur. Buna ek olarak, SAF’ler kükürt dioksit emisyonlarını da azaltır.
Belediye atıklarından üretilen SAF için ise normalde çöplük sahalarında ayrışmaya bırakılacak olan maddelerin kullanılması nedeniyle, Metan gibi çevreye zarar veren gazlardan kurtulması nedeniyle büyük bir fayda sağlıyor.
SAF kullanımı, havacılık yakıtlarının üretiminin çevresel etkisini de azaltacaktır. Mevcut durumda, yakıtın, birkaç petrol üreticisi ülkeden temin edilmesi gerekiyor. Uçak yakıtına dönüştürülmeden önce gemi ile taşınması gerekiyor, bu da kendi içinde çok daha büyük karbon emisyonu yaratan bir başka süreç.
Bir ülke SAF oluşturmak için kendi biyokütlesini büyütebiliyor duruma geldiğinde, havacılık yakıtı oluşturmak için petrol ithal etmeye bağımlı olmaktan kurtuluyor. Yerel ortama bağlı olarak, havacılık endüstrisinin ihtiyaç duyduğu her yerde çeşitli SAF hammaddeler ile Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı üretilebilir.
Sürdürülebilir Havacılık Yakıtının Dezavantajları
SAF, geleneksel havacılık yakıtından yaklaşık iki ila beş kat daha pahalı. Maliyetler bu kadar yüksekken, hiçbir havayolu yalnızca SAF ile uçmayı göze alamıyor.
Bu sorunun bir kısmı üretimin ölçeklendirilmesi ile ilgili. Şu anda, SAF’ler küresel yakıtın yalnızca %0,1’ine katkıda bulunuyor. En iyimser tahminler bile bunun 2035 yılına kadar yalnızca %8’e yükseleceğini söylüyor. Sorun, üretimi artırmak için finansman eksikliğinden kaynaklanıyor. Birçok yeni projede olduğu gibi, maliyetler ancak, büyük ölçekli üretim arttığında azalmaya başlar.
Ayrıca, tüm havayolları SAF’ın ileriye giden yol olduğuna inanmıyor. EasyJet CEO’su Johan Lundgren’e göre, “SAF, uzun mesafeli uçuşlar için kritik bir rol oynayacak, ancak bu kesinlikle kısa mesafe operatörü olarak bizim kendimizi bir parçası olarak hissedeceğimiz bir şey değil.” Diyecek kadar net.
Kısa mesafeli operatörlerin “elektrik veya hidrojen çözümlerini veya bu ikisinin bir kombinasyonunu tercih etmelerini” öneren Lundgren, bu yakıt türlerini kullanan günümüzün kısa mesafeli uçaklarına benzer boyutta uçakların yakında piyasaya sürüleceğinden emin.
Birçok havayolu SAF’a bu yaklaşımı benimserse, SAF üretimini artırmak ve havayollarının maliyetini azaltmak için gereken finansmanı bulmak daha zor hale gelebilir.
Elektrik
Uzun zamandır uçaklar için sürdürülebilir gücün kutsal kâsesi olarak görülüyor. Birçoğumuz ‘Şu anda %100 elektrikle çalışan arabalar kullanıyorsak, neden %100 elektrikle çalışan uçaklarda uçmuyoruz?’ düşüncesini aklımızdan geçiriyoruz. Gerçek şu ki, zaten uçuyoruz… ama hayal ettiğimiz şekilde değil.
Roland Berger’e göre, şu anda geliştirilmekte olan yaklaşık 215 elektrikli uçak var ve her biri havayollarına ve küçük operatörlere, günümüz uçaklarının çoğuna güvenli ve uygulanabilir bir alternatif sağlayan, alanında çığır açan uçaklar olmayı hedefliyor.
Nitekim United Airlines, İsveçli start-up Heart Aerospace’den 100 adet ES-19 elektrikli uçak almak için çoktan imza attı.
Çalışma Sistemi Nedir?
Herhangi bir elektrikli tahrik sisteminde olduğu gibi, bir güç kaynağı ve pervaneleri döndürmek için gereken torku üretebilecek bir motora ihtiyaç var. Elektrikli uçakta, güç, önceden şarj edilmiş bir pilden ve pervaneyi döndürmek için kullanılan elektrikle çalışan bir motordan gelir ve itki oluşturur.
Elektrik motorunun içinde, aküden gelen elektrikle farklı zamanlarda enerjilenen birkaç tel bobin vardır. Bu bobinlerden geçen elektrik, dönen stator diskleri üzerindeki mıknatıslarla etkileşime giren bir manyetik kuvvet oluşturur. Bu enerjilenme, saniyede binlerce kez meydana geldiğinden, manyetik etkileşim stator disklerinin dönmesine neden olur. Aküye ne kadar fazla elektrik gücü gönderilirse, statorların hızı o kadar yüksek olur.
Pervaneyi döndürme gücünü yaratan, bu disklerin dönmesidir. Motora ne kadar fazla elektrik akımı verilirse, pervane o kadar hızlı döner.
Elektrikli Uçakların Avantajları
Elektrikle çalışan motorların güzelliği, uçağın sıfır emisyon üretmesidir. Batarya bir kez şarj edildiğinde, elektrikli bir arabada olduğu gibi, uzun mesafeler uçabilirsiniz. Bu esnada CO2 ve diğer sera gazlarını yayma konusunda endişelenmenize gerek kalmaz.
Ayrıca itki gücü üretmek konusunda son derece verimlidirler. Geleneksel bir jet motorunda, bir motorun sağladığı itki gücünü artırmak istediğimizde, kokpitte pilotlar gaz kolunu ileri doğru hareket ettirir. Bu da motorun yanma odasına daha fazla yakıt göndererek, daha fazla yakıt tüketilmesi ile daha yüksek itki kuvveti oluşturulmasını sağlar.
Bununla ilgili sorun, özellikle motor düşük güçte çalışırken, gaz kolunun ileri doğru hareket etmesi ile motorun arkasından elde edilen itki kuvveti arasında genellikle oldukça uzun bir gecikme olmasıdır. Geleneksel bir jet uçağında normal bir kalkış düşünürseniz, motorun açıldığını duymak ile ivmeyi hissetmek arasında genellikle birkaç saniye vardır. Pilotların gaz kollarını hareket ettirmesi ile motorların itki oluşturması arasındaki süre tahmin ettiğinizden daha da uzun.
Ancak elektrik motorlarında güç neredeyse anlıktır. Elektrikli bir araba kullanan herkes, gaza basıldığı an gücün hissedilebilir şekilde adrese ulaştığını bilir. Uçaklardaki elektrik motorlarında da durum aynı. Motora daha fazla elektrik gücü göndermek, itki kuvvetinde neredeyse anında bir artış sağlar.
Elektrikli Uçakların Dezavantajları
Elektrikle çalışan uçaklarla ilgili en büyük sorun, menzillerinin pil kapasitesiyle sınırlı olmasıdır. Havadayken, şarj etmek için kenara çekilecek istasyon yoktur. Batarya kapasitesini arttırmanın tek yolu daha büyük bataryaya sahip olmak ama daha büyük batarya daha fazla ağırlık demek. Ağırlık ise uçakların en büyük düşmanlarından biri.
Bir uçak ne kadar ağırsa, uçmak için o kadar fazla taşıma kuvveti üretmeniz gerekir. Uçmak için ne kadar fazla taşıma gerekliyse, o kadar fazla motor gücüne ihtiyaç duyulur. Gereken motor gücü ne kadar fazlaysa, akünün de o kadar büyük olması gerekir ve sonunda giderek kötüleşen bir döngüye gireriz. Bu nedenle, şimdilik, elektrikle çalışan uçaklar gerçekten sadece 500 mile (800 km) kadar olan kısa uçuşlar için uygun.
Ayrıca, çalıştığında emisyon oluşturmayan bir motora sahip olmak iyi ve güzel, ancak uçuşun tüm döngüsünü düşünmemiz gerekiyor. Elektrikle çalışan bir uçak, havaalanlarının etrafındaki havayı daha temiz tutacak ve yüksek irtifalarda emisyonları azaltacaktır, ancak ilk etapta bu elektriğin nasıl üretildiğini düşünmemiz gerekiyor. Eğer kirli bir kömür yakan ve çevreyi olağanüstü şekilde kirleten bir elektrik santrali tarafından üretilmiş olsaydı, çevre ve iklim değişikliği üzerinde net bir olumlu etkisinden bahsediyor olabilirdik.
Hidrojen
Uçak tahriki için muhtemelen en uygun ve heyecan verici uzun vadeli seçenek Hidrojendir. Hidrojen’i ticari uçaklara güç vermek üzere kullanmak için, su moleküllerini bileşenleri olan Hidrojen ve Oksijen’e ayırmak gerekiyor. Bunun için de elektrik kullanılıyor. Oksijen atmosfere salınıyor ve Hidrojen, hidrojen tahrik ünitelerine güç sağlamak üzere kullanılmak için depolanıyor.
Hidrojenle çalışan uçaklar iki şekilde çalışır. Günümüzde uçak motorlarının çalışmasına çok benzer şekilde elektrik ve doğrudan yanma etkisi yaratan yakıt hücreleri.
Çalışma Sistemi Nedir?
Yakıt hücreleri, ilk etapta hidrojeni yaratan süreci tersine çevirerek çalışır. Hidrojen, yakıt hücresinin bir tarafında bir tanka girer ve atmosferden gelen oksijen, hücrenin diğer tarafında, aralarında sıvı bulunan bir tanka girer. Bir platin katalizör kullanarak, hücre hidrojeni alır ve onu parçalarına, bir proton ve bir elektrona böler.
Protonlar sıvı boyunca oksijene doğru hareket eder, ancak negatif yükleri nedeniyle elektronlar bunu yapamaz. Bunun yerine, su oluşturmak için oksijenle reaksiyona girdikleri diğer taraftaki protonlarla buluşmak için bir tel yardımı ile hareket ederler.
Lisedeki Fizik dersinden, hareketli elektronların aslında elektrik olarak bilindiğini hatırlarsınız. Bu daha sonra motoru çalıştırmak için kullanılır.
Hidrojenle çalışan motorlar, günümüz motorlarına çok benzer, motorların yanma odalarında, geleneksel havacılık yakıtları yerine hidrojen yakılıyor.
Hidrojenli Uçakların Avantajları
Yakıt hücresi sisteminin bir parçası olarak hidrojen kullanmanın birkaç faydası vardır. İlk olarak, reaksiyonun tek yan ürünü zararsız su buharıdır. Bu, yanan fosil yakıtlardan yayılan diğer zararlı gazların hiçbiri olmadan atmosfere salınabilir.
İkincisi, hidrojen yakıt hücresinin amacı, motoru çalıştırmak için elektrik üretmektir. Sonuç olarak, aşırı ağır bir akünün eksileri olmadan elektrikli tahrikin tüm avantajlarından (anında motor gücü, zararlı emisyon olmaması vb.) yararlanırsınız.
En hafif gaz olmasıyla ünlü hidrojen, soluduğumuz havadan 11 kat daha hafiftir. Sonuç olarak, 1 kg hidrojen gazı yakıtı, geleneksel yakıtın yaklaşık 3 katı enerji içerir.
Bu, uçaklar için inanılmaz bir ağırlık tasarrufu sağlar ve bu da bir uçuş için gereken yakıt miktarını daha da azaltır.
Hidrojenli Uçakların Dezavantajları
Hidrojen yakıtı ile ilgili en büyük sorun, bulunabilirliğidir. Şu anda, havacılık sektörüne önemli bir yakıt tedariki sağlamak için küresel olarak neredeyse yeterli hidrojen üretim tesisi bulunmamaktadır. Tek alternatif, onu üretim yerinden ihtiyaç duyulan yere nakletmek. Bununla ilgili sorun, bu taşıma moduna bağlı olarak, yalnızca yakıtı taşımak için, onu uçakta kullanarak tasarruf edebileceğinizden daha fazla karbon emisyonu yaratıyor olabilirsiniz.
Hidrojen yakıtının nasıl yapıldığı da önemli bir faktördür. Daha önce de belirtildiği gibi, yakıt, su moleküllerinin elektrik kullanılarak hidrojen ve oksijene ayrılmasıyla oluşturulur. Elektriğin sürdürülebilir bir şekilde üretilmemesi durumunda, bir kez daha enerjinin yaratılmasından kaynaklanan yukarı akış emisyonları, onu uçakta kullanmanın faydalarından daha ağır basabilir.
Sonuç olarak
Havacılıktan kaynaklanan karbon emisyonlarını azaltma yolunda önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa da özellikle uzun mesafeli uçuşlarda sıfır emisyonlu uçuş noktasına ulaşana kadar alınması gereken önemli bir yol var.
Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı, daha fazla emisyon dostu yakıt için en hazır bulunan kaynağımızdır, ancak tedarik zincirindeki sorunlar nedeniyle mükemmel olmaktan uzaktır. Elektrikli uçaklar zaten gökyüzünde, ancak menzilleri pil ağırlıkları ile sınırlı olduğu için kapsamları sınırlı. Hidrojen genel olarak en iyi çözüm gibi görünüyor, ancak onun da tedarik sorunları çözülene kadar birincil alternatif haline gelemeyecek gibi görünüyor.
Kaynak: The Points Guy UK
Emre Köroğlu
