Terraform कार्बन-न्यूट्रल प्राकृतिक गैस का उत्पादन करता है

 (terraformindustries.wordpress.com)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-04-05 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • Terraform Industries ने 27 मार्च 2024 को एकीकृत power-to-gas डेमोंस्ट्रेटर चालू किया, जिससे यह प्रदर्शित हुआ कि केवल बिजली और हवा से सिंथेटिक प्राकृतिक गैस बनाई जा सकती है
  • यह सिस्टम कंपनी के स्वयं विकसित हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिस, direct air capture (DAC), और methanation प्रक्रियाओं को जोड़कर धूप और हवा को जीवाश्म ईंधन-मुक्त प्राकृतिक गैस में बदलता है
  • लागत के लिहाज से कंपनी ने H2 के लिए $2.50/kg से कम, CO2 के लिए $250/टन से कम का दावा किया है, जबकि solar DC power का आधार $20/MWh है
  • methanation reactor हाइड्रोजन और CO2 से 97% से अधिक methane (CH4) वाली pipeline-grade प्राकृतिक गैस बनाता है, और कंपनी का कहना है कि इसमें दुर्लभ या महंगे catalyst का उपयोग नहीं होता
  • Terraformer वह उपकरण है जो इन तीनों प्रक्रियाओं को एक modular chemical plant में जोड़ता है, और कंपनी पहले production Terraformer के लिए आरक्षण ले रही है तथा मांग के अनुसार उत्पादन बढ़ाने की योजना बना रही है

बिजली और हवा से सिंथेटिक प्राकृतिक गैस बनाने वाला डेमोंस्ट्रेटर

  • Terraform Industries ने 2 वर्षों के विकास के बाद यह प्रदर्शित किया कि धूप और हवा से सिंथेटिक प्राकृतिक गैस बनाई जा सकती है
  • 27 मार्च 2024 को कंपनी ने एकीकृत power-to-gas डेमोंस्ट्रेटर को commissioning किया और उस कॉन्फ़िगरेशन को सत्यापित किया जो बिजली और हवा को सस्ती, जीवाश्म ईंधन-मुक्त प्राकृतिक गैस में बदलता है
  • कंपनी के स्वयं विकसित तीन sub-system इसकी मुख्य संरचना हैं

    • हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिस

      • direct air capture (DAC)
      • methanation

डिज़ाइन की दिशा: मौजूदा औद्योगिक प्रक्रियाओं को कम-लागत solar power के अनुरूप बनाना

  • इसका मूल उद्देश्य प्रमाणित औद्योगिक प्रक्रियाओं को बेहद सस्ती solar power के अनुरूप बदलना है
  • कम plant utilization को संतुलित करने के लिए कंपनी ने CAPEX को काफी घटाया और ऐसी प्रक्रियाएँ विकसित कीं जो मौसम, दिन-रात और मौसमी बिजली उतार-चढ़ाव को सहन कर सकें
  • उत्पादन लागत में कमी तब संभव है जब ये तीन तत्व साथ काम करें
    • बेहद सस्ती solar power
    • कम-लागत green hydrogen
    • कम-लागत वायुमंडलीय CO2 capture
  • लक्ष्य प्रतिस्पर्धी कीमत पर commodity-grade electrofuel alternatives का उत्पादन करना है

हाइड्रोजन और CO2 capture की लागत

  • Terraform Industries ने अपने पहले के लक्ष्य सस्ती green hydrogen और direct air capture CO2 में प्रगति हासिल की है
  • इलेक्ट्रोलाइज़र लागत के संकेतक इस प्रकार हैं
    • वर्तमान H2 उत्पादन लागत $2.50/kg से कम है
    • इलेक्ट्रोलाइज़र CAPEX $100/kW से कम है
    • solar PV DC power का आधार $20/MWh है
    • यह IRA 45V green hydrogen tax credit के लिए पात्र है, जिसकी कीमत $3/kg H2 है
  • DAC लागत के संकेतक इस प्रकार हैं
    • वातावरण से CO2 को संकेंद्रित करने की लागत $250/टन से कम है
    • DAC CAPEX $600/T-year-CO2 से कम है

methanation reactor और Terraformer की संरचना

  • कंपनी का स्वयं विकसित multi-stage Sabatier chemical reactor हाइड्रोजन और CO2 को इनपुट के रूप में लेकर pipeline-grade प्राकृतिक गैस बनाता है
  • उत्पादित प्राकृतिक गैस में 97% से अधिक methane (CH4) होता है
  • कंपनी के अनुसार reactor दुर्लभ या महंगे catalyst का उपयोग नहीं करता और बिना curated data के भी कई घंटों तक steady state में काम करता है
  • Terraformer तीनों sub-system को एक modular chemical plant में जोड़ता है
  • यह उपकरण skid-mounted है और इसे solar PV array के पास तैनात करने के लिए डिज़ाइन किया गया है

उत्पादन पद्धति और अगले चरण

  • तीनों sub-system California के Burbank स्थित कंपनी की आंतरिक सुविधा में विकसित और निर्मित किए गए
  • in-house production और manufacturing ने तेज़ iteration, कम supply-chain जोखिम, और लागत-कुशल जीवाश्म ईंधन-मुक्त प्राकृतिक गैस उत्पादन मॉडल के प्रदर्शन में योगदान दिया
  • आज मानवता प्रतिदिन 100 million barrels के पैमाने की पारंपरिक oil और gas पर निर्भर है, जिससे हर साल लगभग 50 billion tons CO2 उत्सर्जन होता है
  • Terraformer जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता घटाने वाले औद्योगिक पैमाने के renewable hydrocarbons स्रोत की दिशा में ले जा सकता है
  • कंपनी पहले production Terraformer के लिए आरक्षण ले रही है और मांग के अनुसार उत्पादन बढ़ाने की योजना बना रही है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-04-05
Hacker News की राय

  • carbon industry पर नज़र रखने वाले के तौर पर यह काफ़ी रोमांचक खबर है। मैं Terraform Industries को कुछ समय से फ़ॉलो कर रहा हूँ, और मुझे उनका काम पसंद है
    carbon-neutral economy में बदलाव के लिए असल में क्या चाहिए, यह सच में समझने वाली गिनी-चुनी टीमों में वे दिखते हैं। वातावरण से fuel synthesis की economics पर उनकी मुख्य insight भी ऐसी है जो “सुनने के बाद obvious” लगती है। Solar electricity लगातार सस्ती हो रही है, इसलिए महंगे उपकरणों में efficiency को अधिकतम करने के बजाय सस्ते “inefficient” उपकरण बनाएँ तो कुल लागत घट सकती है, और वही scale-up का रास्ता खोलता है
    अगर इस क्षेत्र में रुचि है, तो उनकी हाल की पोस्ट “Terraformer Environmental Calculus” भी पढ़ने लायक है: https://terraformindustries.wordpress.com/2024/02/06/terrafo...

    • अच्छा लग रहा है। बस काश शीर्षक solar से बनी natural gas होता। “carbon neutral” टैग लगी चीज़ों में से बहुत-सी मौजूदा petrochemical products पर बेकार “offsets” चिपकाने वाली बकवास होती हैं
    • unintended consequences की चिंता है। Solar energy को methane के रूप में store करके मौजूदा infrastructure में आसानी से “plug in” कर पाना दिलचस्प है, लेकिन leakage management कहीं बेहतर करना होगा
      Oil drilling करते समय लगभग हमेशा विशाल underground methane layers से गुजरना पड़ता है। इसलिए जब natural gas pipelines saturated होती हैं और गैस बाहर नहीं ले जाई जा सकती, तो drilling sites methane को vent या burn करती हैं। ऐसे पलों में methane की कीमत सचमुच negative भी हो जाती है, और इस साल MMBtu के हिसाब से -1.20 dollar भी देखा गया है। मूल रूप से हालत यह होती है कि कोई इसे हटाने के लिए किसी को पैसे दे रहा है
      तो चिंता यह है कि अगर नया, cost-effective synthetic methane बाजार में भर गया, तो क्या oil drilling companies और ज़्यादा जलाने नहीं लगेंगी?
    • शानदार दिशा है। यह सिर्फ carbon neutral ही नहीं, बल्कि किसी दिन जब sufficiently good power grid और storage बन जाएँ, तो pure CO2 capture की तरफ “पीछे” भी जा सकता है
    • दूसरी चर्चा: https://news.ycombinator.com/item?id=39896560
    • समझ नहीं आ रहा कि उस blog और infographic के section numbers का क्या मामला है। content सच में दिलचस्प है, लेकिन 7वें section से शुरू होकर 9, 13 पर जाता है और फिर 8 पर लौटता है, तो ध्यान लगाना मुश्किल हो जाता है

  • उनकी minimalist website शानदार है: https://terraformindustries.com/ इसमें plain-text chemical reaction equations तक हैं
    “हमारी website ऐसी क्यों दिखती है? TI में हम मानते हैं कि दुनिया-भर के पैमाने पर fossil hydrocarbon production को replace करके दुनिया बदली जा सकती है। हमारी website की तरह हमारी machines भी simple हैं, ताकि जितनी जल्दी हो सके लाखों बनाई जा सकें। हमारी website सबसे महत्वपूर्ण समस्याएँ सुलझाने में resources allocate करने की cultural commitment को मूर्त रूप देती है”

    • खासकर यह लाइन पसंद आई: “क्या आप बेहतरीन recruiter हैं? हमें बहुत-सा inbound मिलता है। हमारी ज़रूरतों से match करने की आपकी क्षमता का आकलन करने के लिए, अपनी talent-sourcing क्षमता दिखाने वाला सबसे मजबूत candidate—सिर्फ एक champion—भेजिए”
      ज़िंदगी भर HR software में काम करने के अनुभव से, ऐसे one-shot scenario के लिए agency scoreboard/ranking system का विचार आता है। हो सकता है कि अगर आप 5 शानदार candidates दें, तो उसके बाद एक-दो failures की छूट मिल जाए
    • logo में A अक्षर को ठीक करके देखा: https://gist.github.com/smotesko/ac65667cbc748a72ecddb350d69...
    • मूल रूप से यह https://motherfuckingwebsite.com/ है
      लेकिन http://bettermotherfuckingwebsite.com/ भी याद आता है। चूँकि इसमें पहले से style elements हैं, सिर्फ width attribute जोड़ देने से पूरा पेज पढ़ने में बेहतर हो जाएगा। center-align कर दें तो और भी बेहतर, और बस इतना ही
    • “हमारी machines की तरह, हमारी website भी phone पर भयानक दिखती है”
      कोई सच में 5 मिनट भी लगाता तो इसे दुनिया के सबसे ज़्यादा इस्तेमाल होने वाले web-browsing device पर ठीक-ठाक दिखा सकता था। retro virtue-signaling aesthetic बनाए रखते हुए भी यह संभव था, और इससे “core mission” जैसी किसी चीज़ से resources भी नहीं हटते
      अगर परवाह करने का इरादा नहीं है, तो website न रखना ही बेहतर है

  • Terraform इस मुकाम तक पहुँच गया, यह वाकई दिलचस्प है। उम्मीद है यह सच हो, और April Fools’ joke न हो
    founder Casey Handmer भी काफ़ी दिलचस्प व्यक्ति हैं। उन्होंने Vesuvius Challenge scrolls की crackling traces पर शुरुआती analysis में मदद की थी, जिससे scrolls से पहला passage पढ़ पाने वाली breakthrough में योगदान मिला: https://caseyhandmer.wordpress.com/2023/08/05/reading-ancien...
    Terraform Industries blog और Casey के personal blog posts भी और पढ़ने की सलाह दूँगा

    • मुझे भी पहले लगा था कि यह दूसरे Terraform की तरफ से आया April Fools’ joke है
    • ऐसी चीज़ announce करने के लिए तारीख़ थोड़ी डरावनी थी। हालांकि यह उनकी गलती नहीं है

  • Terraform के बारे में और देखने के लिए Jason Carman के recent videos recommend करूँगा
    overview और tour, लगभग 20 मिनट: https://www.youtube.com/watch?v=NngCHTImH1g
    ज़्यादा गहरा interview, लगभग 40 मिनट: https://www.youtube.com/watch?v=ekEdq6PhC0Q

    • दोनों बढ़िया हैं, और मैं सबको strongly recommend करूँगा कि short video से शुरू करें और फिर दोनों देखें। CEO Casey बहुत interesting और inspiring हैं

  • वातावरण में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन का बड़ा स्रोत माने जाने वाले मीथेन लीकेज से कैसे निपटेंगे, यह जानने की इच्छा है। CO2 को मीथेन में बदल भी दें, अगर वह लीक हो जाए तो वह carbon neutral नहीं रहेगा

    • Natural gas पहले से ही भारी मात्रा में स्टोर की जाती है और पूरी दुनिया में ढोई जाती है। लीकेज मुख्यतः transport के दौरान या खराब तरीके से मैनेज की गई facilities में होता लगता है। मुझे यह हल करने योग्य समस्या लगती है
    • क्या मीथेन अपेक्षाकृत कम समय, लगभग कुछ वर्षों के भीतर react करके खत्म नहीं हो जाता?
    • मैं भी यही कहने वाला था। जब तक यह guarantee करने का तरीका न हो कि leakage नहीं होगा, यह carbon neutral कैसे होगा? CO2 को मीथेन में बदलना असल में स्थिति को और खराब भी कर सकता है
    • इसी तरह, अगर इस तरीके से natural gas बनाना इतना सस्ता हो जाए, तो क्या companies दूसरे fossil fuels निकालते समय उसे बस छोड़ देने का विकल्प नहीं चुन सकतीं?

  • हवा से capture किए गए CO2 और पानी की electrolysis से मिले hydrogen से natural gas बनाई जा सकती है। लेकिन तब यह पूछना चाहिए कि सीधे hydrogen ही क्यों न इस्तेमाल करें, और CO2 direct air capture व methane manufacturing की inefficiency और cost क्यों उठाएं
    अगर carbon वाला synthetic fuel ही बनाना है, तो methane ही क्यों, methanol या भारी hydrocarbons जैसे store करने में आसान पदार्थ क्यों नहीं? या फिर हवा से पूरी तरह oxidized CO2 को मेहनत से इकट्ठा करने के बजाय, उस hydrogen से paper जैसे waste biomass सहित biomass को deoxygenate क्यों न किया जाए?

    • आम तौर पर मुख्य वजहों में से एक यह है कि हमारे पास पहले से मीथेन और दूसरे hydrocarbons इस्तेमाल करने का infrastructure है, लेकिन hydrogen के लिए infrastructure नहीं है
      और यह either/or भी नहीं है। अगर लोग hydrogen चाहते हैं, तो Terraform electrolyzer सिद्धांततः वह दे सकता है
    • क्योंकि hydrogen को store और transport करने की economics अच्छी नहीं है। इसके लिए बहुत energy और infrastructure चाहिए
      प्रति kg energy density शानदार है, लेकिन volume के हिसाब से density बहुत खराब है, क्योंकि hydrogen सबसे छोटा और हल्का molecule है। liquid या gas form में समान energy amount के लिए इसका volume methane से लगभग 3 गुना बड़ा है। hydrogen car supply की तरह compressed gas के रूप में transport करें तो diesel के मुकाबले लगभग 18 गुना volume है। petrol pump को fuel supply करने जैसे scale के लिए यह ठीक नहीं है
      liquid form बेहतर है, लेकिन फिर भी methane से 3 गुना और diesel से 4–5 गुना के आसपास है। liquid hydrogen बनाए रखने के लिए आमतौर पर उसका कुछ हिस्सा लगातार boil off करना पड़ता है, इसलिए इसे लंबे समय तक store नहीं किया जा सकता। methane में भी यही समस्या है, लेकिन temperature और pressure conditions कहीं कम extreme हैं। liquid hydrogen को कुछ kelvin तक ठंडा करना पड़ता है, और transport करने पर पूरी journey में गैर-नगण्य मात्रा खो जाती है
      इसलिए आज produced hydrogen का अधिकांश हिस्सा site पर ही दूसरी चीजें बनाने में इस्तेमाल होता है। उसे इधर-उधर ले जाने से सिर्फ cost और complexity बढ़ती है
      लगता है Terraform ने electrolyzer side में progress की है, लेकिन champagne खोलने के लिए अभी जल्दी है। उनकी synthesis gas अभी भी natural gas से एक order of magnitude महंगी है। सबसे सस्ते गंदे fuels में से एक को बहुत महंगे clean alternative से बदलने का value proposition सीमित है। captured carbon इस्तेमाल करने की process भी आखिरकार सब कुछ वापस atmosphere में छोड़ देती है। ज़्यादातर uses में synthesis gas में बदलने से भारी घाटे वाले क्षेत्र में चले जाएंगे, और उससे पहले कई दूसरे alternatives पर विचार किया जाएगा
      उनके बताए price range का green hydrogen grey hydrogen की जगह लेकर existing hydrogen usage को clean करने के लिए extra cost उठाने लायक stage के करीब लगता है। जैसे fertilizer production या दूसरे chemical processes। यह अभी भी महंगा है, लेकिन subsidies और incentives से gap भरा जा सकता है
    • Terraform Industries ने एक और बात बताई है कि solar से natural gas बनाने का तरीका सबसे सस्ता natural gas production form बन सकता है
      existing fossil fuel industry को bypass करके, जमीन के बजाय हवा से hydrocarbons खींचें तो carbon neutrality बनाए रखी जा सकती है। पूरी industry को नए सिरे से invent करने की जरूरत नहीं है
    • hydrogen शायद practical न हो, यह बात दूसरों ने उठाई है, लेकिन उल्टी दिशा यानी methanol या भारी hydrocarbons कहीं ज्यादा दिलचस्प लगते हैं
      storage और density के लिहाज से काफी आसान हैं, और क्योंकि वे atmospheric components से synthesize होते हैं, इसलिए भारी hydrocarbons के इस्तेमाल में परेशान करने वाले pollutants, खासकर sulfur compounds, की चिंता नहीं करनी पड़ती
      कई मायनों में amorphous carbon तक जाना बेहतर हो सकता है। अगर atmospheric CO2 से coal बनाया जा सके, तो transportability, खासकर safety और reliability के लिहाज से बड़ा फायदा है
    • hydrogen को store करना कहीं ज्यादा मुश्किल है
      यह किसी भी container से आसानी से निकल जाता है, और अगर metal में रखने की कोशिश करें तो hydrogen embrittlement करता है। abandoned salt mines में शायद store किया जा सकता है और किसी दिन ऐसा इस्तेमाल होगा, लेकिन ऐसी जगह हमेशा पास नहीं होती

  • HN पर दूसरा Terraform ज्यादा बार दिखता है, इसलिए शायद title “Terraform Industries...” रखता

  • किन uses में electricity जैसी high-grade energy को liquid fuel जैसी low-grade energy में बदलना, उस use को electrify करने से ज्यादा valuable होगा?
    electricity को motion में बदलना, fuel जलाकर heat बनाने, gas expansion से piston चलाने और उसे rotation में बदलने की chain की तुलना में input energy के हिसाब से कहीं ज्यादा efficient है। मैं क्या miss कर रहा हूं?

    • धूप वाले समय की electricity highest-grade energy नहीं है। California ने पिछले साल renewables share सिर्फ 19% होने के बावजूद लगभग 32TWh electricity curtail की
      April की दोपहर में power मुफ्त में दें तब भी कोई नहीं लेता। यह बात नए solar construction के लिए बड़ी बाधा है। इस topic पर “Learning is not enough” जैसे academic studies देखें
      साथ ही हम fossil fuels को fertilizers और plastics के feedstock के तौर पर भी इस्तेमाल करते हैं, इसलिए inefficient combustion से अलग महत्वपूर्ण power-to-X applications हैं
      fossil fuels से दूर जाना है तो Terraform जैसी कोई चीज शायद मौजूद होनी ही चाहिए
    • chemical fuels को electricity की तुलना में store और transport करना बेहद आसान है। batteries, tanks की तुलना में भारी और महंगी हैं
      समय के साथ बनने वाली surplus power, high-renewable grid में लगभग guaranteed स्थिति है और करीब-करीब मुफ्त होती है, इसलिए efficiency की चिंता आम तौर पर कम अहम हो जाती है
      excess capacity को curtail करने के बजाय chemical fuel बनाएं, और बाद में peaker plants में जलाकर storage medium के रूप में इस्तेमाल करें, या trucks, planes, ships जैसी energy density-critical mobility uses में fuel के रूप में इस्तेमाल करें
    • जो आप miss कर रहे हैं वह storage density है। gasoline और natural gas लगभग 50MJ/kg के आसपास हैं, और batteries 10MJ/kg से कम के करीब हैं। यह 5x अंतर electric airplanes को रोक रहा है
    • existing gas pipelines का उपयोग करके बहुत बड़ी संख्या में मौजूदा homes को heat करने, existing fertilizer और chemical plants चलाने, और resilience के लिए gas peaker/backup power देने में इसकी जरूरत है
      gas storage batteries से काफी सस्ता है। भले ही सारी new construction electric हो जाए, हमने दशकों तक gas-centric infrastructure बनाया है। Germany के हर घर के boiler को 10 साल में heat pump से बदलना होने वाला नहीं है
    • energy का seasonal storage fuel form के बिना practical रूप से मुश्किल होने की संभावना है। और electricity को high-temperature heat में आसानी से बदलने का रास्ता भी नहीं है

  • कुछ हद तक प्रभावशाली तो है, लेकिन आज Climate Town का “Natural Gas is Scamming America”(https://youtu.be/K2oL4SFwkkw) देखने के बाद पूरा natural gas industry अविश्वसनीय रूप से प्रदूषित लगता है
    पहले भी मैं इसे सकारात्मक रूप से नहीं देखता था, लेकिन कुल मिलाकर natural gas जलवायु परिवर्तन के लिहाज़ से कोयले जितना या उससे भी ज़्यादा हानिकारक लगता है। मुख्य वजह भारी लीकेज है, और दूसरे देशों तक natural gas पहुंचाने में लगने वाली ऊर्जा भी बहुत होती है
    carbon-neutral natural gas बनाने का विचार शानदार लगता है, लेकिन क्या ऊर्जा को जलवायु परिवर्तन को सबसे ज़्यादा बढ़ाने वाली गैसों में से एक में पैक करने से बचा नहीं जा सकता?

    • इस तरीके से दूसरे देशों तक परिवहन की ज़रूरत घट सकती है। क्योंकि इसे जहां चाहें वहीं बनाया जा सकता है
      अभी हम उन जगहों से बंधे हैं जहां ज़मीन से fossil fuels निकाले जा सकते हैं, इसलिए उन्हें एक जगह से दूसरी जगह ले जाना पड़ता है। atmospheric extraction में ऐसा नहीं है
    • मुझे भी कुछ ऐसा ही लगता है। अगर methane leakage समस्या है, तो H2 leakage शायद और बड़ी समस्या हो सकती है। यह कहीं ज़्यादा आसानी से लीक होता है और कहीं ज़्यादा corrosive है
      https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-021-01322-8
      दिलचस्प paper है
    • अगर natural gas को वायुमंडल से capture किया गया है, तो leak होना बुरा होगा, लेकिन क्या यह capture से पहले की तुलना में ज़्यादा बुरा नहीं होगा?
    • सही। ऊपर से ये लोग दावा करते हैं कि यह “आसानी से transportable” है, लेकिन अगर इसे मौजूदा उन systems में डाला जाए जो आदतन methane leak करते हैं, तो दोनों बातें साथ-साथ मुश्किल लगती हैं। जलवायु परिवर्तन के लिए भयानक है
    • green hydrogen और दूसरे electrofuels gas industry infrastructure को जीवित और relevant बनाए रखने की कोशिश हैं। हिसाब-किताब खोलकर देखें तो बिल्कुल समझ नहीं आता, लेकिन सुनने में believable लगता है

  • क्या oil industry भी meat industry की नकल करके कहेगी कि यह असल में artificial gas है और consumers को mislead करती है?