Итак, вы хотите создать компанию по улавливанию углерода

Итаквыхотитесоздатькомпаниюпоулавливаниюуглерода

Хотели бы вы выиграть сто миллионов долларов у Илона Маска ? В наши дни улавливание углерода (CC) – это все в моде, и десятки компаний создают, чтобы удалить CO2 из атмосферы и помочь стабилизировать климат.

Я не эксперт по углеродам. захватить, но время от времени меня спрашивают об этом. Поэтому как общественная услуга я предлагаю следующую рубрику как средство систематизировать наши мысли, уточнить нашу стратегию и отстоять количественную строгость, когда дело доходит до разработки и оценки широкого спектра систем улавливания углерода.

Хороша ли вообще наша схема улавливания углерода?

Давайте рассмотрим нашу гипотетическую машину CC с двух сторон: физики и финансов.

Физика

Является ли наша машина втайне вечным двигателем?

В предыдущей жизни я потратил несколько лет на проектирование магнитолевых систем и довольно часто встречал концепции других дизайнеров, чьи характеристики были слишком хороши, чтобы существовать в реальном мире. Если система имеет отрицательное сопротивление, это вечный двигатель.

Если система концентрирует CO2 для меньшего количества энергии, чем высвобождает его обратно в воздух, это вечный двигатель. Если наша машина сжимает поток газа без затрат энергии или выделения тепла, это нарушает законы термодинамики. Вечный двигатель явно не существует. Проверь математику!

Что мы знаем, чего никто другой не делает?

Что такое не -Очевидный спорный истинный факт? Как наша система использует это?

Сколько энергии фактически использует наша система?

В системах CC иногда используют термоциклирование слоев сорбента или электрохимическое разделение для увеличения концентрации CO2 от окружающего 420 до близкой к 100% CO2. Требуется ли для работы нашей системы много электроэнергии или тепловой энергии? Как это предоставляется?

Если система является электрохимической, потребляет ли она больше или меньше энергии на моль уловленного CO2, чем при плавке алюминия? Это примерно 1500 кДж / моль. Обеспечивается ли питание большим током, низким напряжением? Есть ли у нас под рукой униполярный генератор? Сколько меди нужно энергосистеме? Если нам нужно X электронов на молекулу CO2 при напряжении ячейки Y, это будет примерно X Y 95 кДж / моль. Насколько близка наша текущая система к этому пределу?

Снижает ли наша система чистое сокращение CO2?

Если наша система улавливания CO2 работает за счет выветривания оксида кальция (негашеной извести), который образуется при термическом кальцинировании при сжигании природного газа, она будет выделять больше CO2, чем улавливает за весь срок службы. Упс!

В целом, сколько лет эксплуатации необходимо для компенсации выбросов CO2 во время производства?

Как мы думаем о теоретических пределах?

Энтропия Гиббса растворения CO2 в атмосфере составляет около 19. 4 кДж / моль. Это небольшая энергия, поэтому никто не генерирует энергию, используя осмотический градиент концентрированного CO2 в атмосфере. Приближается ли наша система к этому? Это обязательно? Может это? Если мы проводим электрохимическое разделение, как мы воспринимаем омический нагрев и вязкость как пределы нашей конечной эффективности?

Является ли электрический КПД основным ограничением для нашей системы? Должен ли он быть эффективным, и каковы альтернативные издержки повышения эффективности на 1%? Если электричество ежегодно дешевеет на 1%, эквивалентно ли это бесплатному виртуальному увеличению эффективности на 1%?

Действительно ли наша машина концентрирует атмосферный CO2?

В нашей машине есть проблесковые маячки и труба, которая выбрасывает CO2 в количестве миллионов частей на миллион. У нас все хорошо, правда? Не совсем так. В машине есть углерод? Мы уверены, что случайно не подожгли часть нашей машины? Насколько уверен?

Я думаю, что золотой стандарт здесь состоит в том, что CO2, полученный путем концентрирования атмосферного CO2, должен иметь радиоуглеродный возраст нулевого значения (относительно радиоактивный), в то время как CO2, полученный, скажем, в результате случайного электролиза добытой карбонатной соли, будет очень, очень старым без радиоактивности. Для тестирования образцов на углерод – 15 требуется масс-спектрометр. В США есть множество лабораторий, которые проводят тесты за несколько сотен долларов, хотя обычно им сначала нужно преобразовать образцы в графит.

Датирование углерода не является надежным, однако, поскольку органические источники углерода, такие как растительные масла, древесина или древесный уголь, также являются радиоуглеродными молодыми. Так что, если в нашей машине в качестве смазки используется Crisco, мы должны дважды проверить математику, а также свой жизненный выбор.

Можем ли мы защитить наши результаты?

Мы понимаем нашу тестовую систему? Оценили ли мы каждый аспект его работы количественно? Если мы подготовили видео, показывающее, как это работает, не запутает ли это потенциальных инвесторов? Ключевые моменты очевидны? Может ли кто-нибудь, просматривающий видео, легко представить, что он создает ту же систему и выполняет один и тот же тест? Достаточно ли хорошо документированы данные и результаты тестовой информации, чтобы можно было проводить независимую проверку? Хорошо ли мы понимаем, как выглядит и ощущается хорошо задокументированный эксперимент, или нам нужно пойти и прочитать пару статей по биологии?

Есть много очень запутанных людей в области CC, и нам нужно нормализовать высокий уровень строгости в нашем подходе к документации. Мы не планируем публиковать наши коммерческие секреты в Интернете (или мы?), Но неразумно ожидать, что инвесторы расстанутся со своими деньгами в надежде и молитве.

Можем ли мы его масштабировать?

Есть ли какие-то фундаментальные физические ограничения на развертывание? Если мы собираемся улавливать 14 ГТ СО2 в год путем посадки деревьев, сколько вода нам понадобится для их полива? Каковы основные ограничения масштабирования? Наличие капитала? Бесконечная окупаемость инвестиций (ROI)? Редкие реагенты? Нестандартные соучредители? Коммунальное энергоснабжение? Правовой статус налогов на выбросы углерода?

Готова ли наша машина CC покинуть лабораторию?

Прототип силовой установки переменного тока, использовавшийся в Tesla в первые дни, был общеизвестно ненадежным, так как в нем использовались десятки аналоговых операционных усилителей для управления асинхронным двигателем переменного тока. История изобилует проектами, затраты на которые были неприемлемыми, поскольку они были недостаточно зрелыми, чтобы запускать их в производство.

У нас есть настольная демоверсия, которую мы можем показать людям? Это действительно работает? Достаточно ли ясно, какие части являются взломами, а какие на самом деле важны? Достаточно ли безопасно размещать в комнате с представителями общественности?

Готовы ли технологии к запуску в производство? Можем ли мы передать прототип среднему выпускнику факультета машиностроения и сказать: «Сделай 14, 10 из них »и иметь разумную уверенность в том, что они выйдут из строя функциональными, надежными, и с приличной доходностью? Мы исправили ошибки до крупных капиталовложений или это все еще научный эксперимент?

Финансы

Какова наша цена на CO2?

Можем ли мы производить CO2 за 1000 за тонну, 100 за тонну, или 10 / тонна? Где мы? Где мы хотим быть? Где нам нужно быть? Как нам противостоять конкурентам? Насколько надежен наш путь к совершенствованию?

Насколько дорого стоит наша машина CC?

Какова структура CAPEX? Сколько тонн CO2 должно улавливать машина, чтобы платить только за машину, за вычетом эксплуатационных расходов, финансовых затрат, амортизации? Сколько времени это займет?

Если наша машина снимает 1 кг в день при затратах / T, он будет приносить $ 36. 50 год. Если сборка нашей машины стоит $ 500, потребуется 15 лет эксплуатации только на покрытие затрат на строительство. $ 500 для частей и рабочей силы падает где-то между красивым тортом и очень простой в посудомоечной машине с точки зрения общего масштаба и сложности. Половина приличного техника должна уметь собирать полдюжины в день, что означает, что наша производительность должна быть не менее 1500 в год. Даже в этом случае общий дополнительный доход составит около $ 50, 000, которого едва хватит для обучения одного человека в аспирантуре.

Если капитальные затраты окупятся через десять или три года эксплуатации, как мы оцениваем наши капитальные затраты? Ожидаем ли мы / полагаемся на то, что Конгресс выдаст крупные займы для обеспечения низких процентных ставок, как в случае ипотеки? Собираемся ли мы стать андеррайтером ссуд наших клиентов на покупку у нас устройств? Как мы собираемся диверсифицировать риски в этом секторе, учитывая, что многие риски (технологические, нормативные) чрезвычайно взаимосвязаны?

Или мы можем окупить стоимость строительства за несколько месяцев или пару лет и, таким образом, доступ к краткосрочному финансированию или даже самофинансированию?

Как быстро изнашивается наша машина? Должны ли мы обесценивать его быстрее, чем мы можем его окупить? Собираемся ли мы каннибализировать с версией 2 и бросить вызов нашим первым клиентам? Они согласны с этим?

Насколько дорого обходится наша машина CC?

Каковы операционные расходы (OPEX)? Требуется ли рабочая сила для обслуживания? Какие расходные материалы для машины, такие как реагенты, клапаны, фитинги, насосы, электроды, программное обеспечение?

Как операционные расходы соотносятся с графиком амортизации капитальных затрат? Не тратим ли мы на операции больше, чем на выплаты капитальных затрат, и, таким образом, можем ли мы оправдать усложнение системы для сокращения текущих расходов? Или машина настолько надежна, настолько настроена и забыта, что НАСА будет использовать ее для регулирования атмосферы на Лунной базе?

Мы размещаемся на заднем дворе или где-нибудь посреди пустыни? Как мы можем получить доступ и поддержать клиентов с оборудованием в удаленных или труднодоступных местах?

Опять же, энергия?

Важны ли затраты на электроэнергию для финансовой картины? Десять лет назад из-за затрат на электроэнергию зеленый водород (полученный путем электролиза воды) стал непомерно дорогим по сравнению с голубым водородом (полученным из природного газа путем парового риформинга). Сегодня солнечная фотоэлектрическая электроэнергия в часы пик на> 10 дешевле. Как изменится наша бизнес-модель и оптимизация системы, если электроэнергия станет дороже или дешевле в течение срока службы нашей машины?

Является ли наш процесс энергоемким? Сравнимо ли это с охлаждением или электрорафинированием магния? Могут ли мы быть подвергнуты расследованию на предмет незаконного выращивания или убежища для данных?

Насколько разумна наша цепочка поставок?

Наша машина зависит от каких-либо необычных материалы? Чего я не могу получить от Макмастер-Карра или Али-Бабы? Или Шелковый путь? Является ли наша цепочка поставок взаимозаменяемой или мы зависим от бизнеса и благосклонности одного поставщика во внешней Монголии? Поглощаем ли мы CO2 с помощью аминов, цеолитов или MOF? Насколько дороги эти специальные материалы? Связаны ли мы кровью или браком с лабораторией, которая действительно может их создать? Могут ли они масштабировать производство так же быстро, как мы, и с какими предельными издержками? ЧТО стоит MOF?

Содержит ли наш Ведомость материалов что-нибудь (НИЧЕГО), которое считается более токсичным или требует особого обращения? Есть плутоний? Запрещенные вещества? ФУФ? Раствор пираньи? Нужны ли нам сертифицированные специалисты для работы? Можем ли мы позволить себе их модную страховку? Собирается ли нас посетить DEA или DHS?

Зависит ли наш процесс от доступности и благосклонности одного или нескольких высококвалифицированных докторов наук? Есть ли у нас план удержания талантов? Насколько экзотичен наш процесс?

Нужны ли нам чудодейственные материалы для работы?

Наша система работает только с 99. 999999% чистым чем-либо? Загрязнение: нет проблем, снижение эффективности или самовозгорание? Будет ли наш катализатор разрушен воздействием обычных загрязнителей воздуха, таких как водяной пар, кислород или запах паутины?

Наша система расходует свои катализаторы? Они на самом деле тайные расходные материалы? Есть ли у нас план поставки, обслуживания и замены вещей, которые мы не планировали ломать? Сколько кобальта нам действительно нужно на тонну CO2?

Нам нужно чудо масштаба?

Всем известно, что автомобили относительно дешевы только из-за огромного сложного и дорогого инструментария, который позволяет производить несколько сотен тысяч штук, точно так же, когда-либо. y год.

Есть ли у нашей машины CC такая же проблема, когда мы не можем снизить капитальные затраты до разумного уровня, пока не спроектируем и не построим полностью автоматизированные фары инопланетных дредноутов площадью миллион квадратных футов завод для этого? Почему его нельзя собрать как LEGO? Строили ли мы когда-нибудь раньше огромную автоматизированную фабрику? Действительно ли этот опыт является нашей дополнительной ценностью? Рассматривали ли мы вместо этого запуск «фабрики дредноутов инопланетян как услуги»?

В более общем плане, существует ли критическая шкала, ниже которой наша система не имеет смысла? Можем ли мы оправдать экономию на масштабе или мы машем руками, потому что создание нашей системы стоит больше, чем 20 лет операции в $ 1000 / T может оправдать?

Есть ли у нас поток доходов?

Или нам нужно в долгосрочной перспективе полагаться на скоординированные законодательные действия нескольких десятков национальных правительств, чтобы установить надежный налог на выбросы углерода / дивиденды, чтобы у нас действительно есть бесконечно глубокий рынок с нулевой эластичностью, на который можно продавать наш СО2?

Куда уходит наш концентрированный СО2? Превращается в топливо? Пластик? Угольно черный? Графит? Цемент? Метро? Газированные напитки? Какова годовая емкость этих рынков? Что из этого мы можем уловить? Насколько из этого мы можем расшириться?

Если мы продаем наш СО2 только PepsiCo, он очень быстро возвращается в атмосферу. Есть ли у нас план по созданию более длительного запаса СО2?

Кто готов покупать наш СО2, в какой форме, в каком количестве и по какой цене? Как выглядит наш бизнес на этом насыщенном рынке? Например, если мы продаем 1000 т / год на закачку в глубокую скважину по цене 100 / T, доход нашего бизнеса составляет $ 100 к / год. Этого достаточно, чтобы поддержать команду?

В чем ценность нашего бизнеса?

Если мы создаем машину CC, которая должна амортизироваться в течение 20 лет, мы продаем очень дорогие виджеты для клиентов, довольных долгами, и, надеюсь, их будет много. Что в этой машине дорого? Где мы добавляем ценность?

Допустим, мы строим машины CC, которые используют качающуюся ячейку с цеолитами, подобно системе жизнеобеспечения на Международной космической станции. Основная стоимость этих систем – новые цеолиты. Чтобы снизить затраты и улучшить контроль качества, мы решили вертикально интегрировать производство цеолитов и, таким образом, снизили стоимость на 20%. Поскольку цеолиты составляли примерно 90% от начальных капитальных затрат машины, более 95% добавленной стоимости нашей компании теперь приходится на цеолиты. Итак, действительно ли мы являемся замаскированной цеолитовой фабрикой?

В более общем плане, если улавливание CO2 в промышленном масштабе в долгосрочной перспективе действительно будет сильно зависеть от массового производства экзотических материалов, точно так же, как компьютерная промышленность сильно зависит от фотолитографического травления безумно чистых кристаллов кремния, имеет ли смысл вертикализация отрасли? С чего мы начинаем в этой цепочке создания стоимости и где собираемся закончить? Поставка химикатов как услуга?

Заключительные мысли

Кем мы должны быть о чем думаешь?

Я пропустил какие-нибудь очевидные вопросы? Есть неочевидные? Помогает ли это нам понять, что нужно делать?