- Terraform Industries nahm am 27. März 2024 einen integrierten Power-to-Gas-Demonstrator in Betrieb und wies damit nach, dass sich synthetisches Erdgas allein aus Strom und Luft herstellen lässt
- Das System kombiniert eine selbst entwickelte Wasserelektrolyse, Direct Air Capture (DAC) und einen Methanisierungsprozess, um Sonnenlicht und Luft in fossiles-freies Erdgas umzuwandeln
- Bei den Kosten nennt das Unternehmen unter 2,50 US-Dollar pro kg H2 und unter 250 US-Dollar pro Tonne CO2, basierend auf Solar-DC-Strom zu 20 US-Dollar/MWh
- Der Methanisierungsreaktor erzeugt aus Wasserstoff und CO2 Erdgas in Pipeline-Qualität mit mehr als 97 % Methan (CH4) und soll dabei keine seltenen oder teuren Katalysatoren benötigen
- Der Terraformer ist eine Anlage, die die drei Prozesse in einer modularen Chemieanlage bündelt; das Unternehmen nimmt Reservierungen für die ersten produktionsreifen Terraformer an und will die Fertigung entsprechend der Nachfrage hochfahren
Demonstrator erzeugt synthetisches Erdgas aus Strom und Luft
- Terraform Industries hat nach zwei Jahren Entwicklung einen Nachweis erbracht, dass sich aus Sonnenlicht und Luft synthetisches Erdgas herstellen lässt
- Am 27. März 2024 wurde ein integrierter Power-to-Gas-Demonstrator in Betrieb genommen, der eine Konfiguration zur Umwandlung von Strom und Luft in kostengünstiges fossiles-freies Erdgas validiert
- Drei selbst entwickelte Teilsysteme bilden die Kernkomponenten
-
Wasserelektrolyse
- Direct Air Capture (DAC)
- Methanisierung
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Entwicklungsrichtung: bestehende Industrieprozesse für kostengünstige Solarenergie anpassen
- Im Kern geht es darum, bewährte Industrieprozesse auf extrem günstigen Solarstrom zuzuschneiden
- Um die geringe Anlagenauslastung auszugleichen, werden die CAPEX stark gesenkt und Prozesse entwickelt, die Schwankungen durch Wetter, Tag und Nacht sowie Jahreszeiten standhalten
- Sinkende Produktionskosten sind nur möglich, wenn drei Faktoren zusammenwirken
- extrem günstiger Solarstrom
- kostengünstiger grüner Wasserstoff
- kostengünstige Abscheidung von CO2 aus der Atmosphäre
- Ziel ist es, marktfähige Alternativen zu Elektrofuels in Commodity-Qualität zu wettbewerbsfähigen Preisen herzustellen
Kosten für Wasserstoff und CO2-Abscheidung
- Terraform Industries meldet Fortschritte beim bisherigen Ziel günstigerer grüner Wasserstoff sowie bei CO2 aus Direct Air Capture
- Die Kostenkennzahlen für den Elektrolyseur sind wie folgt
- aktuelle H2-Produktionskosten: unter 2,50 US-Dollar pro kg
- Elektrolyseur-CAPEX: unter 100 US-Dollar/kW
- Grundlage ist Solar-PV-DC-Strom zu 20 US-Dollar/MWh
- qualifiziert für die IRA-45V-Steuergutschrift für grünen Wasserstoff im Wert von 3 US-Dollar pro kg H2
- Die Kostenkennzahlen für DAC sind wie folgt
- Kosten zur Konzentration von CO2 aus der Atmosphäre: unter 250 US-Dollar pro Tonne
- DAC-CAPEX: unter 600 US-Dollar/T-year-CO2
Methanisierungsreaktor und Aufbau des Terraformer
- Der selbst entwickelte mehrstufige Sabatier-Chemie-Reaktor nutzt Wasserstoff und CO2 als Input und produziert Erdgas in Pipeline-Qualität
- Das erzeugte Erdgas besteht zu mehr als 97 % aus Methan (CH4)
- Der Reaktor verwendet laut Unternehmen keine seltenen oder teuren Katalysatoren und läuft auch ohne vorsortierte Daten stundenlang im stationären Betrieb
- Der Terraformer kombiniert die drei Teilsysteme zu einer modularen Chemieanlage
- Die Anlage ist skid-montiert und für die Platzierung neben Solar-PV-Arrays ausgelegt
Produktionsweise und nächste Schritte
- Die drei Teilsysteme wurden in einer internen Einrichtung in Burbank, Kalifornien, entwickelt und gefertigt
- Interne Produktion und Fertigung tragen zu schnelleren Iterationen, geringeren Lieferkettenrisiken und zum Nachweis eines kosteneffizienten Modells für fossiles-freies Erdgas bei
- Derzeit ist die Menschheit auf traditionelle Öl- und Gasproduktion im Umfang von 100 Millionen Barrel pro Tag angewiesen, was jährlich etwa 50 Milliarden Tonnen CO2 verursacht
- Der Terraformer könnte zu einer industriellen Quelle für erneuerbare Kohlenwasserstoffe werden, die die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert
- Das Unternehmen nimmt Reservierungen für die ersten produktionsreifen Terraformer an und plant, die Produktion entsprechend der Nachfrage auszuweiten
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Aus Sicht von jemandem, der die Kohlenstoffindustrie verfolgt, ist das eine ziemlich aufregende Nachricht. Ich beobachte Terraform Industries schon eine Weile und mag, was sie tun.
Sie wirken wie eines der wenigen Teams, die wirklich verstehen, was für den Übergang zu einer CO2-neutralen Wirtschaft nötig ist. Ihre zentrale Einsicht zur Wirtschaftlichkeit der Kraftstoffsynthese aus der Luft ist ebenfalls so eine Idee, die „offensichtlich ist, sobald man sie gehört hat“. Solarstrom wird immer billiger; wenn man also statt teurer Anlagen mit maximaler Effizienz günstige „ineffiziente“ Anlagen baut, kann man die Gesamtkosten senken, und genau das ermöglicht Skalierung.
Wer sich für dieses Feld interessiert, sollte auch den jüngsten Beitrag „Terraformer Environmental Calculus“ lesen: https://terraformindustries.wordpress.com/2024/02/06/terrafo...
Beim Bohren nach Öl durchquert man fast immer riesige unterirdische Methanschichten. Wenn die Erdgas-Pipelines ausgelastet sind und nichts mehr abtransportiert werden kann, lassen Bohrstellen deshalb Methan entweichen oder fackeln es ab. In solchen Momenten wird der Methanpreis tatsächlich manchmal negativ; dieses Jahr gab es bereits -1,20 Dollar pro MMBtu. Im Grunde bezahlt man jemanden dafür, es einem abzunehmen.
Daher mache ich mir Sorgen, dass ein Markt, der mit neuem, kostengünstigem synthetischem Methan geflutet wird, Ölbohrunternehmen dazu bringen könnte, noch mehr davon abzufackeln.
Ihre minimalistische Website ist großartig: https://terraformindustries.com/ Sie enthält sogar chemische Reaktionsgleichungen im Klartext.
„Warum sieht unsere Website so aus? Bei TI glauben wir, dass wir die Welt verändern können, indem wir die Produktion fossiler Kohlenwasserstoffe im globalen Maßstab ersetzen. Wie unsere Website sind auch unsere Maschinen einfach, damit wir so schnell wie möglich Millionen davon bauen können. Unsere Website verkörpert unser kulturelles Versprechen, Ressourcen auf die Lösung der wichtigsten Probleme zu konzentrieren.“
Aus der Perspektive von jemandem, der sein ganzes Leben lang HR-Software gemacht hat, kommt mir dafür ein Agentur-Scoreboard-/Ranking-System für so ein Ein-Schuss-Szenario in den Sinn. Wenn man fünf hervorragende Kandidaten liefert, darf danach vielleicht auch mal ein oder zwei Fehlgriffe dabei sein.
Aber ich muss auch an http://bettermotherfuckingwebsite.com/ denken. Da bereits Stilelemente vorhanden sind, würde schon das Hinzufügen einer width-Eigenschaft die Lesbarkeit insgesamt verbessern. Zentriert wäre es deutlich besser, und das war’s dann auch.
Jemand hätte mit echten fünf Minuten Aufwand dafür sorgen können, dass sie auf dem weltweit meistgenutzten Gerät zum Surfen im Web halbwegs ordentlich aussieht. Das wäre sogar möglich gewesen, ohne die Retro-Tugendprotz-Ästhetik aufzugeben, und hätte auch keine Ressourcen von der „Kernmission“ oder Ähnlichem abgezogen.
Wenn man sich nicht darum kümmern will, ist es besser, gar keine Website zu haben.
Es ist wirklich spannend, dass Terraform diesen Punkt erreicht hat. Ich hoffe, es stimmt und war kein Aprilscherz.
Der Gründer Casey Handmer ist ebenfalls eine ziemlich interessante Person. Er half bei einer frühen Analyse der Knisterspuren auf den Schriftrollen der Vesuvius Challenge und trug damit zu dem Durchbruch bei, die erste Passage aus den Rollen zu lesen: https://caseyhandmer.wordpress.com/2023/08/05/reading-ancien...
Ich empfehle außerdem, weitere Beiträge im Blog von Terraform Industries und in Caseys persönlichem Blog zu lesen.
Wer mehr über Terraform sehen möchte, dem empfehle ich die aktuellen Videos von Jason Carman.
Überblick und Tour, etwa 20 Minuten: https://www.youtube.com/watch?v=NngCHTImH1g
Ein ausführlicheres Interview, etwa 40 Minuten: https://www.youtube.com/watch?v=ekEdq6PhC0Q
Ich frage mich, wie man mit Methan-Lecks umgehen will, einer erheblichen Quelle von Treibhausgasemissionen in der Atmosphäre. Wenn man CO2 in Methan umwandelt und es dann entweicht, ist das nicht kohlenstoffneutral.
Man kann Erdgas aus CO2, das aus der Luft abgeschieden wurde, und Wasserstoff herstellen, der durch Elektrolyse von Wasser gewonnen wurde. Aber dann muss man fragen, warum man nicht einfach direkt Wasserstoff nutzt, statt die Ineffizienzen und Kosten von direkter CO2-Abscheidung aus der Luft und Methanherstellung in Kauf zu nehmen.
Wenn man unbedingt einen kohlenstoffhaltigen synthetischen Kraftstoff herstellen will, warum dann Methan und nicht Methanol oder schwerere Kohlenwasserstoffe, die leichter zu speichern sind? Oder warum nicht mit diesem Wasserstoff Biomasse, einschließlich Abfallbiomasse wie Papier, deoxygenieren, statt vollständig oxidiertes CO2 mühsam aus der Luft zu sammeln?
Außerdem ist das keine Entweder-oder-Frage. Wenn Leute Wasserstoff wollen, kann der Elektrolyseur von Terraform ihn prinzipiell liefern.
Die Energiedichte pro kg ist hervorragend, aber die volumetrische Dichte ist furchtbar, weil Wasserstoff das kleinste und leichteste Molekül ist. In flüssiger oder gasförmiger Form hat er bei gleicher Energiemenge fast das dreifache Volumen von Methan. Wenn man ihn wie bei der Versorgung von Wasserstoffautos als komprimiertes Gas transportiert, hat er etwa das 18-fache Volumen von Diesel. Das passt nicht zu Größenordnungen wie der Belieferung von Tankstellen.
Flüssig ist besser, aber immer noch etwa dreimal so viel wie Methan und vier- bis fünfmal so viel wie Diesel. Um flüssigen Wasserstoff zu halten, muss man normalerweise ständig einen Teil verdampfen lassen, daher lässt er sich nicht lange lagern. Methan hat dasselbe Problem, aber die Temperatur- und Druckbedingungen sind weit weniger extrem. Flüssiger Wasserstoff muss auf wenige Kelvin heruntergekühlt werden, und beim Transport verliert man über die gesamte Strecke eine nicht zu vernachlässigende Menge.
Deshalb wird der meiste heute produzierte Wasserstoff vor Ort verwendet, um andere Dinge herzustellen. Ihn zu bewegen erhöht nur Kosten und Komplexität.
Terraform scheint beim Elektrolyseur Fortschritte gemacht zu haben, aber es ist zu früh, die Sektkorken knallen zu lassen. Ihr Synthesegas ist immer noch um eine Größenordnung teurer als Erdgas. Das Wertversprechen, einen der billigsten schmutzigen Brennstoffe durch eine viel teurere saubere Alternative zu ersetzen, ist begrenzt. Der Prozess, der abgeschiedenen Kohlenstoff nutzt, setzt letztlich alles wieder in die Atmosphäre frei. Für die meisten Anwendungen gerät man mit der Umwandlung in Synthesegas tief in die Verlustzone, und vorher wird man viele andere Alternativen prüfen.
Grüner Wasserstoff in der von ihnen genannten Preisspanne scheint eher an einem Punkt zu sein, an dem es sich lohnen könnte, die Mehrkosten zu tragen, um grauen Wasserstoff zu ersetzen und bestehende Wasserstoffnutzung sauberer zu machen. Etwa bei der Düngemittelproduktion oder anderen chemischen Prozessen. Er ist immer noch teurer, aber Subventionen und Anreize könnten die Lücke schließen.
Wenn man die bestehende fossile Industrie umgeht und Kohlenwasserstoffe aus der Luft statt aus dem Boden holt, kann man kohlenstoffneutral bleiben. Man muss nicht die ganze Industrie neu erfinden.
Sie sind in Bezug auf Speicherung und Dichte viel einfacher, und weil sie aus Bestandteilen der Atmosphäre synthetisiert werden, muss man sich nicht um die Schadstoffe sorgen, die die Nutzung schwererer Kohlenwasserstoffe problematisch machen, insbesondere Schwefelverbindungen.
In vielerlei Hinsicht könnte amorpher Kohlenstoff sogar besser sein. Wenn man aus atmosphärischem CO2 Kohle herstellen könnte, wäre das ein großer Gewinn bei der Transportfähigkeit, insbesondere bei Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Er entweicht leicht aus jedem Behälter, und wenn man ihn in Metall lagern will, verursacht er Wasserstoffversprödung. In aufgegebenen Salzbergwerken scheint man ihn speichern zu können, und eines Tages wird man das wohl auch tun, aber solche Orte sind nicht immer in der Nähe.
Da man auf HN häufiger das andere Terraform sieht, hätte ich den Titel wohl „Terraform Industries ...“ genannt.
In welchen Anwendungsfällen ist es wertvoller, hochwertige Energie wie Strom in minderwertigere Energie wie Flüssigkraftstoff umzuwandeln, statt diese Anwendung zu elektrifizieren?
Strom in Bewegung umzuwandeln ist pro eingesetzter Energie viel effizienter als die Kette, Kraftstoff zu verbrennen, Wärme zu erzeugen, mit Gasausdehnung Kolben zu bewegen und das in Rotation umzuwandeln. Was übersehe ich?
Mittags im April nimmt niemand den Strom, selbst wenn man ihn verschenkt. Diese Tatsache ist ein großes Hindernis für den Bau neuer Solaranlagen. Siehe dazu akademische Arbeiten wie „Learning is not enough“.
Außerdem nutzen wir fossile Brennstoffe auch als Rohstoffe für Dünger und Kunststoffe, es gibt also wichtige Power-to-X-Anwendungen, die nichts mit ineffizienter Verbrennung zu tun haben.
Wenn wir von fossilen Brennstoffen wegkommen wollen, muss wahrscheinlich etwas wie Terraform existieren.
Zeitlich auftretender Stromüberschuss ist in Stromnetzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien praktisch garantiert und nahezu kostenlos, daher werden Effizienzbedenken meist weniger wichtig.
Statt Überkapazität abzuregeln, kann man chemische Kraftstoffe herstellen und später als Speicher in Spitzenlastkraftwerken verbrennen oder als Kraftstoff für mobile Anwendungen nutzen, bei denen Energiedichte entscheidend ist, etwa Lkw, Flugzeuge und Schiffe.
Gasspeicher sind viel günstiger als Batterien. Selbst wenn alle Neubauten elektrisch werden, haben wir über Jahrzehnte gaszentrierte Infrastruktur aufgebaut. Es wird nicht passieren, dass alle Heizkessel in deutschen Häusern innerhalb von zehn Jahren durch Wärmepumpen ersetzt werden.
Bis zu einem gewissen Grad ist das beeindruckend, aber nachdem ich heute Climate Towns „Natural Gas is Scamming America“ (https://youtu.be/K2oL4SFwkkw) gesehen habe, wirkt die gesamte Erdgasindustrie unglaublich verseucht.
Ich stand dem ohnehin nicht positiv gegenüber, aber insgesamt scheint Erdgas mit Blick auf den Klimawandel genauso schädlich wie Kohle oder sogar noch schädlicher zu sein. Der Hauptgrund sind enorme Leckagen, und auch der Energieaufwand für den Transport von Erdgas in andere Länder ist groß.
Die Idee, CO₂-neutrales Erdgas herzustellen, klingt großartig, aber lässt es sich nicht vermeiden, Energie in einem der Gase zu speichern, die den Klimawandel am stärksten antreiben?
Derzeit ist man an Orte gebunden, an denen sich fossile Brennstoffe aus dem Boden holen lassen, und muss sie deshalb von einem Ort zum anderen transportieren. Bei der Entnahme aus der Atmosphäre ist das nicht so.
https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-021-01322-8
Ein interessantes Paper.
Wird die Ölindustrie es der Fleischindustrie gleichtun und sagen, das sei eigentlich künstliches Gas und führe Verbraucher in die Irre?