Серия: Добив и материали • 9 част
Стъкло и камък — слънчево стъкло, тухли и свързващи материали без дим
Плавим пясъка със слънчева светлина и го товарим в градовете. Без въгленови пламъци, без прашни комини — само тих електрически топлина и „рецепти“, превръщащи скалите в прозорци, тухли и свързващи материали, приятелски настроени към нашия въздух.
Днешната задача
Плавене на слънчево стъкло изцяло в електрически пещи, в голям мащаб.
Изгаряне на тухли и керамика в електрически пещи (или пропускане на изгарянето, когато е възможно).
Свързване на камък с цименти с ниски емисии на CO₂ и карбонатно втвърдяване.
Защо стъкло и камък (ние строим от геология)
Металите ни дават нерви и кости; стъклото и камъкът — кожа и покрив. Тези потоци са огромни — и това е чудесно, защото нашата енергия е огромна (част 3). Електрифицираме горещите части, рециклираме твърдите части и от първия ден проектираме фабрики като добри съседи.
- Изцяло електрическо отопление (Джоулово/индукционно/съпротивително) заменя изкопаемите пламъци.
- Затворени водни кръгове — въздухът остава прозрачен, охлаждането е тихо.
- Местен пясък и глина — транспортират се плочи и тухли, а не сурова почва (част 8).
Слънчево стъкло — прозрачно, здраво и родено от електрони
Процесът на пръв поглед
- Смес: силициев пясък + сода пепел + варовик + доломит + стъклени парчета (рециклирано стъкло)
- Изцяло електрически топилник: молибденови електроди, топлина на Джоул, по конструкция ниски NOx
- Float/отгряване: лента върху калайна вана, напреженията са премахнати
- Закаляване и AR покритие: 3,2 мм стъкло с ниско съдържание на желязо PV (или 2×2,0 мм за двустранни)
Защо всичко е електрическо?
- Чист въздух: никакъв поток от дим при изгаряне; филтрите задържат най-фините частици.
- Управление: прецизни температурни зони → по-малко дефекти, по-висока производителност.
- Енергиен цикъл: през деня PV захранва топилнята; акумулаторите покриват нощите.
Текстури и покрития за слънчева ефективност
За стъклото на слънцето се нанасят антирефлексни (AR) нанопокрития и меки текстури, които огъват светлината към елементите, а не към небето. Това е прозрачна упоритост — панел и леща в едно.
Тухли и керамика — пещи без дим
Два варианта, които харесваме
- Електрически тунелни пещи: пресовани тухли, непрекъснат поток, възстановяване на топлина за сушилни
- Свързващи вещества при ниски температури: пресовани блокове, втвърдявани с пара или CO₂ (отказваме се от високотемпературно изгаряне)
Защо е важно
- Изгарянето — последният голям прашен бастион; като го електрифицираме, почистваме пистата.
- Материалите остават местни — превозваме палети с оформени изделия, а не тонове влага.
- Остатъците от тухли се връщат в масата като пълнител; нищо не отива на вятъра.
3D отпечатани форми?
Известно е: глинените и циментовите пасти се отпечатват в арки, ръбове и канали, чиито традиционни форми „не харесват“. Втвърдяваме с термопомпи и електрически пещи; градът се превръща в колекция от елегантни детайли.
Свързващи вещества без дим — цименти, които работят както трябва
Какво произвеждаме
- LC³: цимент от варовик и калцинирана глина — по-ниска температура, по-малко CO₂, отлични свойства
- CSA и белитови смеси: бързо втвърдяващи се решения с по-малко количество клинкер
- Геополимерни линии: смеси от шлака/глина, активирани с основи, за сглобяеми изделия и плочки
Как управляваме въглерода
- По-малко клинкер: повече производителност от глина + варовик, по-малко образуване на CO₂.
- CO₂ в продукта: предварително оформени блокове втвърдяваме в контролирано CO₂, заключваме го.
- Електрони за топлина: пещи и сушилни работят в същата PV микромрежа като останалата територия.
Откъде получаваме CO₂ за втвърдяване?
От съседите: електролизатори (4 част) концентрират газове; цехове за карбонатно втвърдяване „гълтат“ този CO₂ и му осигуряват работа. Езерото (1 част) обработва вода, микромрежата — електрони, а химията се грижи за останалото.
Кратко резюме на тон (ориентировъчно, само електричество)
| Продукт | kWh на тон | Бележки |
|---|---|---|
| Слънчево float стъкло (малко желязо) | ~1 200–1 800 | Припой + претопяване + закаляване + покритие |
| Контейнерно/плоско стъкло (голяма част шупли) | ~800–1 300 | Много шупли намаляват енергийните разходи |
| Изпечени тухли/керемиди | ~800–1 600 | Сушене + електрическа пещ |
| Пресовани CO₂ втвърдяващи блокове | ~150–350 | Без горене при висока температура |
| LC³ свързващо вещество | ~350–650 | Електрически калцинатор + смилане |
| Обикновен OPC (електрическа пещ) | ~700–1 100 | По-висока температура и повече смилане |
Границите отразяват фабричния проект, процента на стъклото, влажността и възстановяването на топлината. За планиране използвайте по-високата граница; при достигане на по-ниската — радвайте се.
Дебелина на стъклото → маса (бърза справка)
| Лист | кг на м² | Предназначение |
|---|---|---|
| 2,0 mm | ~5,0 | Задно стъкло (двустранно) |
| 3,2 mm | ~8,0 | Предно слънчево стъкло (моно) |
| 4,0 mm | ~10,0 | Архитектурен |
От част 3: ~5 000 m² стъкло/MWp ≈ ~50 t/MWp модули (еднослойно стъкло).
Предварително изчислени сценарии за фабрики
Комплекс за слънчево стъкло
Размерите на линиите са типични; за мащаба групираме линиите.
| Мащаб | Пропускателна способност | Средно електрическо натоварване | PV мин. | 12 ч съхранение |
|---|---|---|---|---|
| 1 линия | ~700 t/d. (~0,25 Mt/година) | ~35–50 MW | ~180–260 MWp | ~210–300 MWh |
| 4 линии | ~2,8 kt/d. (~1,0 Mt/година) | ~140–200 MW | ~720–1 030 MWp | ~0,8–1,2 GWh |
PV „min.“ се изчислява като Vid.(MW)×5,14 (5,5 PSH, 85 % DC→AC). Съзнателно увеличаваме, за да захранваме съседите (цехове за покритие, закаляване).
Плочи и блокове — комплекс
| Мащаб | Пропускателна способност | Средно електрическо натоварване | PV мин. | 12 ч съхранение |
|---|---|---|---|---|
| Изпечени тухли | ~0,5 Mt/година | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| CO₂ втвърдени блокове | ~0,5 Mt/година | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
Блоковете отказват високотемпературно изгаряне → огромни енергийни спестявания, идеални за сглобяеми продукти.
Завод за свързващи вещества (LC³)
| Мащаб | Пропускателна способност | Средно електрическо натоварване | PV мин. | 12 ч съхранение | Бележки |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1,0 Mt/година | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | Електрически калцинатор + мелачна линия |
| OPC (електрическа пещ) | 1,0 Mt/година | ~80–120 MW | ~410–620 MWp | ~960–1 440 MWh | По-висока температура; използвайте само когато е необходимо |
Предпочитаме LC³/CSA/геополимери заради въглеродния баланс и регионалното изобилие на глина.
Списък на материалите (по продукт)
1 т слънчево float стъкло (типична партида)
| Суровина | Количество | Бележки |
|---|---|---|
| Кварцов пясък | ~720 кг | Видове с ниско съдържание на желязо |
| Содени пепели (Na₂CO₃) | ~210 кг | Намалява температурата на топене |
| Варовик и доломит | ~150–190 кг | За стабилност и издръжливост |
| Стъклени парчета (рециклирани) | ~200–350 кг | Намалява енергийните разходи |
Точните „рецепти“ варират според завода и продукта; шлаката замества първичните входове едно към едно.
1 т LC³ свързващо вещество (илюстративен състав)
| Суровина | Количество | Бележки |
|---|---|---|
| Клинкер (намалено количество) | ~40–55 % | Предпочитани фази при по-ниски температури |
| Калцинирана глина | ~30–45 % | 700–900 °C |
| Варовик (фино смлян) | ~10–15 % | Синергичен с глина |
| Гипс и добавки | ~3–5 % | Контрол на втвърдяването |
Използвайте местни глини и варовик. Електрифицираните калцинатори превръщат географското положение в предимство.
Заета площ и съседство
Площи (ориентировъчни)
- Слънчево стъкло, 1 Mt/година (4 линии): ~60–100 ха (сгради и площадки)
- Тухли/блокове, 0,5 Mt/година: ~15–30 ха (с площадки за съхранение)
- Свързващи вещества, 1 Mt/година: ~30–60 ха (кариера + фабрика)
- PV полета (мин.): вижте сценарии; третирани като слънчеви ливади
Въздух и вода
- Всички пещи са покрити; ръкавни филтри и скрубери държат PM ниско.
- Охлаждащите контури са затворени; езерото омекотява сезоните (част 1).
- Шумът е заглушен; светлината е насочена надолу; ястребите запазват своето небе.
Докоснете, за да отворите въпроси и отговори
„Не е ли топенето на стъкло много енергоемко?“
Да — затова го правим с електричество. Нашата слънчева „семенна“ фабрика (част 3) „печатa“ мегавати; стъклото ги превръща в слънчеви колектори, които „печатат“ още повече. Отпадъците и възстановяването на топлината намаляват апетита още повече.
„Произвеждат ли електрическите пещи също толкова здрави тухли?“
Да. Здравината се определя от химията и температурния профил, а не от това дали са докоснати от пламъци. Електрическото управление е по-точно, затова качеството става досадно повтарящо се.
„А какво да кажем за CO₂ от процеса на цимента?“
Намаляваме клинкера (LC³), работим при по-ниски температури с електричество и използваме карбонатно втвърдяване, за да свържем CO₂ в блоковете. Свързващото вещество престава да бъде „въздушно събитие“ и става просто рецепта.
„Могат ли тези фабрики да бъдат близо до градовете?“
Такъв е планът. Електрически пещи, покрити линии, затворени конвейери и прозрачен мониторинг превръщат „тежката индустрия“ в учтив съсед с прекрасен парк (езеро).
Напред: Фабрики, които строят фабрики — модулни линии и бързо клониране (част 10). Комплект, който позволява да се умножава чистата индустрия като издънки след дъжд.