Terraform sản xuất khí tự nhiên trung hòa carbon
(terraformindustries.wordpress.com)- Terraform Industries đã vận hành thiết bị trình diễn power-to-gas (điện thành khí) tích hợp vào ngày 27/03/2024, chứng minh có thể tạo khí tự nhiên tổng hợp chỉ từ điện và không khí
- Hệ thống kết hợp các quy trình điện phân hydro tự phát triển, thu giữ trực tiếp từ không khí (DAC) và methan hóa để chuyển ánh nắng và không khí thành khí tự nhiên không dùng nhiên liệu hóa thạch
- Về chi phí, công ty đưa ra mức dưới 2,50 USD cho mỗi kg H2 và dưới 250 USD cho mỗi tấn CO2, với chuẩn điện DC từ năng lượng mặt trời là 20 USD/MWh
- Lò phản ứng methan hóa tạo ra khí tự nhiên đạt cấp đường ống với thành phần hơn 97% methane (CH4) từ hydro và CO2, và được cho là không dùng chất xúc tác hiếm hoặc đắt tiền
- Terraformer là thiết bị kết hợp ba quy trình này thành một nhà máy hóa chất mô-đun; công ty đang nhận đặt trước Terraformer sản xuất đầu tiên và có kế hoạch tăng sản lượng theo nhu cầu
Thiết bị trình diễn tạo khí tự nhiên tổng hợp từ điện và không khí
- Sau 2 năm phát triển, Terraform Industries đã có kết quả chứng minh có thể tạo khí tự nhiên tổng hợp từ ánh nắng và không khí
- Ngày 27/03/2024, công ty đã commissioning thiết bị trình diễn power-to-gas tích hợp, kiểm chứng cấu hình chuyển điện và không khí thành khí tự nhiên giá rẻ, không dùng nhiên liệu hóa thạch
- Ba hệ thống con tự phát triển là các thành phần cốt lõi
-
Điện phân hydro
- Thu giữ trực tiếp từ không khí (DAC)
- Methan hóa
-
Hướng thiết kế: điều chỉnh các quy trình công nghiệp hiện có cho năng lượng mặt trời chi phí thấp
- Cốt lõi nằm ở việc điều chỉnh các quy trình công nghiệp đã được kiểm chứng cho phù hợp với điện mặt trời siêu rẻ
- Để bù đắp hệ số sử dụng thiết bị thấp, công ty giảm mạnh CAPEX và phát triển quy trình chịu được biến động điện theo thời tiết, ngày đêm và mùa
- Việc giảm chi phí sản xuất có thể đạt được khi ba yếu tố cùng kết hợp
- Điện mặt trời siêu rẻ
- Hydro xanh chi phí thấp
- Thu giữ CO2 trong khí quyển chi phí thấp
- Mục tiêu là sản xuất sản phẩm thay thế nhiên liệu điện cấp hàng hóa với giá cạnh tranh
Chi phí hydro và thu giữ CO2
- Terraform Industries đã đạt tiến bộ ở mục tiêu trước đó là hydro xanh rẻ hơn và CO2 từ thu giữ trực tiếp từ không khí
- Các chỉ số chi phí của máy điện phân như sau
- Chi phí sản xuất H2 hiện tại là dưới 2,50 USD/kg
- CAPEX máy điện phân là dưới 100 USD/kW
- Chuẩn điện DC từ PV mặt trời là 20 USD/MWh
- Đủ điều kiện nhận tín dụng thuế hydro xanh IRA 45V, với giá trị 3 USD cho mỗi kg H2
- Các chỉ số chi phí DAC như sau
- Chi phí cô đặc CO2 trong khí quyển là dưới 250 USD/tấn
- CAPEX DAC là dưới 600 USD/T-year-CO2
Lò phản ứng methan hóa và cấu hình Terraformer
- Lò phản ứng hóa học Sabatier nhiều giai đoạn tự phát triển nhận hydro và CO2 làm đầu vào để sản xuất khí tự nhiên cấp đường ống
- Khí tự nhiên được sản xuất có mức hơn 97% methane (CH4)
- Lò phản ứng không dùng chất xúc tác hiếm hoặc đắt tiền, và được cho là có thể vận hành ở trạng thái ổn định trong nhiều giờ mà không cần dữ liệu được tuyển chọn
- Terraformer kết hợp ba hệ thống con thành một nhà máy hóa chất mô-đun
- Thiết bị được gắn trên skid và đặt cạnh mảng PV mặt trời
Phương thức sản xuất và bước tiếp theo
- Ba hệ thống con được phát triển và chế tạo tại cơ sở nội bộ ở Burbank, California
- Sản xuất và chế tạo nội bộ góp phần giúp lặp lại nhanh hơn, giảm rủi ro chuỗi cung ứng và chứng minh mô hình sản xuất khí tự nhiên không dùng nhiên liệu hóa thạch một cách hiệu quả về chi phí
- Ngày nay, nhân loại phụ thuộc vào dầu khí truyền thống ở quy mô 100 triệu thùng mỗi ngày, dẫn đến khoảng 50 tỷ tấn CO2 phát thải mỗi năm
- Terraformer có thể dẫn tới một nguồn cung hydrocarbon tái tạo ở quy mô công nghiệp, giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch
- Công ty đang nhận đặt trước Terraformer sản xuất đầu tiên và có kế hoạch mở rộng sản xuất theo nhu cầu
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Với tư cách là người theo dõi ngành carbon, đây là tin khá phấn khích. Tôi đã để mắt tới Terraform Industries một thời gian và thích những gì họ đang làm
Họ có vẻ là một trong số ít đội ngũ thực sự hiểu cần những gì để chuyển sang nền kinh tế trung hòa carbon. Nhận thức cốt lõi về tính kinh tế của việc tổng hợp nhiên liệu từ khí quyển cũng là kiểu ý tưởng “nghe xong thì thấy hiển nhiên”. Điện mặt trời sẽ tiếp tục rẻ hơn, nên thay vì tối đa hóa hiệu suất trên thiết bị đắt tiền, nếu tạo ra thiết bị “kém hiệu suất” nhưng rẻ thì có thể giảm tổng chi phí, và điều đó mở đường cho mở rộng quy mô
Nếu quan tâm đến lĩnh vực này, bài viết gần đây “Terraformer Environmental Calculus” cũng đáng đọc: https://terraformindustries.wordpress.com/2024/02/06/terrafo...
Khi khoan dầu, gần như lúc nào cũng đi qua các tầng methane ngầm khổng lồ. Vì vậy, khi các đường ống khí tự nhiên đã bão hòa và không thể vận chuyển ra ngoài, các điểm khoan sẽ xả hoặc đốt methane. Vào những lúc như vậy, giá methane thực tế có thể trở thành âm, và năm nay từng thấy mức -1,20 USD mỗi MMBtu. Về cơ bản là phải trả tiền cho ai đó để mang nó đi
Vì thế tôi lo rằng nếu methane tổng hợp mới, hiệu quả về chi phí tràn ngập thị trường, liệu các công ty khoan dầu có đốt bỏ nhiều hơn không
Website tối giản của họ rất tuyệt: https://terraformindustries.com/ còn có cả phương trình phản ứng hóa học dạng văn bản thuần
“Tại sao website của chúng tôi trông như thế này? Tại TI, chúng tôi tin rằng mình có thể thay đổi thế giới bằng cách thay thế sản xuất hydrocarbon hóa thạch ở quy mô toàn cầu. Giống như website của chúng tôi, máy móc của chúng tôi cũng đơn giản để có thể chế tạo hàng triệu chiếc nhanh nhất có thể. Website của chúng tôi thể hiện cam kết văn hóa về việc phân bổ nguồn lực cho nơi giải quyết những vấn đề quan trọng nhất”
Từ góc nhìn của một người làm phần mềm HR cả đời, tôi nghĩ đến một hệ thống bảng điểm/xếp hạng agency được thiết kế cho kịch bản một cơ hội duy nhất như thế này. Có thể kiểu nếu cung cấp được 5 ứng viên tuyệt vời thì sau đó được phép có một hai người không đạt
Nhưng tôi cũng nghĩ đến http://bettermotherfuckingwebsite.com/. Vì đã có sẵn yếu tố style, chỉ cần thêm thuộc tính width là toàn bộ trang sẽ dễ đọc hơn. Căn giữa thì còn tốt hơn nhiều, và thế là xong
Chỉ cần ai đó bỏ ra đúng 5 phút là có thể làm cho nó trông ổn trên thiết bị duyệt web phổ biến nhất thế giới. Vẫn giữ được thẩm mỹ phô diễn đức hạnh kiểu retro, mà cũng không lấy mất nguồn lực khỏi thứ như “sứ mệnh cốt lõi”
Nếu không định quan tâm thì tốt hơn là đừng có website luôn
Thật sự thú vị khi Terraform đã đạt đến điểm này. Hy vọng đây là sự thật, và không phải trò đùa Cá tháng Tư
Nhà sáng lập Casey Handmer cũng là một người khá thú vị. Ông từng giúp phân tích ban đầu các dấu vết nứt lách tách trên cuộn giấy của Vesuvius Challenge, góp phần vào bước đột phá đọc được cụm từ đầu tiên từ cuộn giấy: https://caseyhandmer.wordpress.com/2023/08/05/reading-ancien...
Tôi cũng khuyên nên đọc thêm blog của Terraform Industries và các bài viết trên blog cá nhân của Casey
Nếu muốn xem thêm về Terraform, tôi khuyên xem các video gần đây của Jason Carman
Tổng quan và tham quan khoảng 20 phút: https://www.youtube.com/watch?v=NngCHTImH1g
Phỏng vấn sâu hơn khoảng 40 phút: https://www.youtube.com/watch?v=ekEdq6PhC0Q
Tôi thắc mắc họ sẽ xử lý rò rỉ methane, một nguồn đáng kể gây phát thải khí nhà kính vào khí quyển, như thế nào. Dù có biến CO2 thành methane, nếu bị rò rỉ thì cũng không trung hòa carbon
Có thể tạo khí tự nhiên từ CO2 thu giữ trong không khí và hydro thu được bằng điện phân nước. Nhưng khi đó phải hỏi tại sao không dùng trực tiếp hydro, mà lại chấp nhận sự kém hiệu quả và chi phí của thu giữ CO2 trực tiếp từ không khí và sản xuất methane
Nếu nhất định phải tạo nhiên liệu tổng hợp chứa carbon, tại sao lại là methane, chứ không phải methanol hoặc các hydrocarbon nặng hơn dễ lưu trữ hơn? Hoặc thay vì vất vả gom CO2 đã bị oxy hóa hoàn toàn từ không khí, sao không dùng hydro đó để khử oxy biomass, bao gồm cả biomass thải như giấy?
Hơn nữa đây cũng không phải lựa chọn một mất một còn. Nếu mọi người muốn hydro, về nguyên tắc máy điện phân của Terraform có thể cung cấp
Mật độ năng lượng theo kg thì tuyệt vời, nhưng mật độ theo thể tích thì tệ hại vì hydro là phân tử nhỏ nhất và nhẹ nhất. Ở dạng lỏng hoặc khí, với cùng lượng năng lượng, thể tích gần như lớn gấp 3 lần methane. Nếu vận chuyển dưới dạng khí nén như cung cấp cho xe hydro, thể tích khoảng gấp 18 lần diesel. Không phù hợp với quy mô kiểu cấp nhiên liệu cho trạm xăng
Dạng lỏng thì tốt hơn, nhưng vẫn khoảng gấp 3 lần methane và 4–5 lần diesel. Để duy trì hydro lỏng, thường phải liên tục để một phần sôi bay hơi, nên không lưu trữ lâu được. Methane cũng có vấn đề tương tự, nhưng điều kiện nhiệt độ và áp suất ít cực đoan hơn nhiều. Hydro lỏng phải được làm lạnh xuống vài kelvin, và khi vận chuyển sẽ mất một lượng không thể xem nhẹ trong suốt hành trình
Vì vậy phần lớn hydro sản xuất ngày nay được dùng tại chỗ để tạo ra thứ khác. Di chuyển nó chỉ làm tăng chi phí và độ phức tạp
Có vẻ Terraform đã có tiến bộ ở mảng máy điện phân, nhưng còn quá sớm để khui champagne. Khí tổng hợp của họ vẫn đắt hơn khí tự nhiên ở mức một chữ số lần. Đề xuất giá trị của việc thay một nhiên liệu bẩn thuộc loại rẻ nhất bằng một lựa chọn sạch nhưng đắt hơn nhiều là khá hạn chế. Quá trình dùng carbon thu giữ rốt cuộc cũng thải toàn bộ trở lại khí quyển. Với đa số ứng dụng, chuyển sang khí tổng hợp sẽ rơi sâu vào vùng lỗ nặng, và trước đó người ta sẽ xem xét rất nhiều phương án khác
Hydro xanh ở mức giá họ đưa ra có vẻ gần tới giai đoạn đáng chịu thêm chi phí để thay thế hydro xám và làm sạch các cách sử dụng hydro hiện tại. Chẳng hạn sản xuất phân bón hoặc các quy trình hóa học khác. Vẫn đắt hơn, nhưng trợ cấp và ưu đãi có thể bù phần chênh lệch
Bằng cách đi vòng qua ngành nhiên liệu hóa thạch hiện tại, kéo hydrocarbon từ không khí thay vì từ lòng đất, có thể duy trì trung hòa carbon. Không cần phát minh lại cả ngành
Về lưu trữ và mật độ thì dễ hơn nhiều, và vì được tổng hợp từ thành phần khí quyển nên không phải lo về các chất ô nhiễm gây phiền toái khi dùng hydrocarbon nặng hơn, đặc biệt là các hợp chất lưu huỳnh
Xét ở nhiều khía cạnh, lựa chọn tốt hơn có thể là đi tới carbon vô định hình. Nếu có thể tạo than từ CO2 trong khí quyển, đó sẽ là lợi thế lớn về khả năng vận chuyển, đặc biệt là về an toàn và độ tin cậy
Nó dễ thoát ra khỏi bất kỳ bình chứa nào, và nếu cố chứa bằng kim loại thì gây giòn hydro. Có vẻ có thể lưu trữ trong các mỏ muối bỏ hoang, và một ngày nào đó có lẽ sẽ dùng như vậy, nhưng những nơi như thế không phải lúc nào cũng ở gần
Vì trên HN tôi thấy Terraform kia thường xuyên hơn, có lẽ tôi sẽ đặt tiêu đề là “Terraform Industries...”
Trong trường hợp sử dụng nào thì việc biến năng lượng cao cấp như điện thành năng lượng cấp thấp như nhiên liệu lỏng lại có giá trị hơn việc điện khí hóa chính trường hợp sử dụng đó?
Chuyển điện thành chuyển động hiệu quả hơn nhiều trên mỗi đơn vị năng lượng đầu vào so với chuỗi đốt nhiên liệu tạo nhiệt, dùng khí giãn nở đẩy piston, rồi chuyển thành chuyển động quay. Tôi đang bỏ sót điều gì?
Vào giữa trưa tháng 4, dù cho điện miễn phí cũng không ai lấy. Thực tế này là rào cản lớn đối với việc xây thêm điện mặt trời mới. Có thể xem các nghiên cứu học thuật về chủ đề này như “Learning is not enough”
Ngoài ra, chúng ta cũng dùng nhiên liệu hóa thạch làm nguyên liệu cho phân bón và nhựa, nên có các ứng dụng điện-thành-X quan trọng không liên quan đến việc đốt kém hiệu quả
Nếu muốn rời bỏ nhiên liệu hóa thạch, một thứ giống Terraform có lẽ phải tồn tại
Điện dư thừa theo thời gian là tình huống gần như chắc chắn trong lưới điện có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao và gần như miễn phí, nên lo ngại về hiệu suất nói chung trở nên kém quan trọng hơn
Thay vì cắt bỏ công suất dư, có thể tạo nhiên liệu hóa học và dùng làm phương tiện lưu trữ để đốt sau này ở các nhà máy điện phụ tải đỉnh, hoặc dùng làm nhiên liệu cho các ứng dụng di động cần mật độ năng lượng cao như xe tải, máy bay, tàu biển
Lưu trữ khí rẻ hơn pin rất nhiều. Ngay cả khi mọi công trình mới đều dùng điện, chúng ta đã xây hạ tầng xoay quanh khí trong nhiều thập kỷ. Việc thay toàn bộ lò sưởi trong mọi ngôi nhà ở Đức bằng bơm nhiệt trong 10 năm sẽ không xảy ra
Dù ở một mức độ nào đó khá ấn tượng, nhưng sau khi xem “Natural Gas is Scamming America” của Climate Town hôm nay (https://youtu.be/K2oL4SFwkkw), tôi thấy toàn bộ ngành khí đốt tự nhiên ô nhiễm đến mức khó tin
Vốn dĩ tôi cũng không nhìn nhận tích cực, nhưng nhìn chung khí đốt tự nhiên có vẻ gây hại cho biến đổi khí hậu ngang bằng, hoặc thậm chí hơn, than đá. Lý do chính là lượng rò rỉ khổng lồ, và năng lượng để vận chuyển khí đốt tự nhiên sang các nước khác cũng rất lớn
Ý tưởng tạo ra khí đốt tự nhiên trung hòa carbon nghe rất tuyệt, nhưng liệu có tránh được việc chứa năng lượng trong một trong những loại khí gây biến đổi khí hậu mạnh nhất không?
Hiện nay chúng ta bị ràng buộc vào những nơi có thể khai thác nhiên liệu hóa thạch từ lòng đất, nên phải vận chuyển từ nơi này sang nơi khác. Khai thác từ khí quyển thì không như vậy
https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-021-01322-8
Một bài báo thú vị
Liệu ngành dầu khí có bắt chước ngành thịt và nói rằng thứ này thực ra là khí nhân tạo, gây hiểu lầm cho người tiêu dùng không?