Tavení bez kouře — čisté pece pro ocel a přátele
Uhlí postavilo první mrakodrapy; elektrony vytvoří další civilizaci. V našem světě pece nekouří — bzučí. Jediný „kouř“ je teplo, které záměrně sbíráme.
Proč tavení bez kouře (a proč je to jednodušší, než to zní)
„Toxická“ část staré metalurgie nebyl samotný kov — ale hoření, používané k ohřevu a redukci: uhlík ve vysokých pecích, nafta v důlních nákladních autech, palivo pro procesní teplo. My odstraňujeme hoření, necháváme fyziku. Elektrické oblouky, indukční cívky a vodík vykonávají stejné práce bez vedlejších příběhů.
- Stejné atomy, nový oheň: elektrony a H₂ nahrazují koks a naftu.
- Uzavřené teplo: výfukové plyny se mění na páru a procesní teplo, nikoli na vzdušný jev.
- Síla v množství: solární semenná továrna (3. část) „tiskne“ potřebné megawatty.
Ocel bez uhlíku — dvě čisté trasy
Trasa A — šrot → EAF (elektrická oblouková pec)
Tavíme recyklovanou ocel elektrickým obloukem. Přidáme trochu vápna a kyslíku, shrneme strusku, lije se — a usmíváme se. Když máme dobrý šrot, je to cesta s nejnižší spotřebou energie.
Elektřina: ~0.35–0.60 MWh/t oceli O₂ a materiály toku: málo Elektrody: ~1–2 kg/tVolitelně: pro menší odlitky — indukční pece (podobná spotřeba elektřiny na tunu).
Trasa B — DRI(H₂) → EAF
Když je potřeba čisté železo, redukujeme rudu vodíkem v šachtové peci (DRI), pak tavíme v EAF. Vodík je jen dočasný nosič elektronů. Žádné koksování, žádný sintr.
Vodík: ~50–60 kg H₂/t oceli Elektřina (vč. H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Granule: vysoká kvalita, málo nečistotElektrolýzery ~50–55 kWh/kg H₂. Solární pole zvětšujeme, abychom je mohli napájet stabilně.
Přehled na jednu tunu (ocel)
Náklady a energie (1 t tekuté oceli)
| Trasa | Elektřina | Vodík | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Šrot → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Nejlepší tam, kde je hodně čistého šrotu |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolýza + stlačování + EAF |
*Předpokládá se elektrolýza ~50–55 kWh/kg H₂ a čistá elektřina.
Co měníme (pouze pro kontext)
| Starý postup | Energie spalování | Hlavní palivo |
|---|---|---|
| BF/BOF (vysoká pec) | ~4–6 MWh/t (teplo) | Koks/uhlí |
| Dieselová doprava z dolů | — | Nahrazeno elektrickými megavanami (část 1) |
Metallurgii ponecháváme, kouř odstraňujeme.
Předem vypočítané scénáře továren (bez skriptů, přátelské k obchodu)
Ocel EAF (šrotová trasa)
Pouze elektřina. Režim závisí na složení šrotu a praxi.
| Kapacita | Průměrné zatížení | PV min | 12hodinové skladování | Poznámky |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | Projekt: 0.5 MWh/t |
| 5 Mt/rok | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Dílny s více pecemi |
PV „min“ podle denní energie: PVMWp ≈ Průměr (MW) × 5,14 (5,5 PSH, 85 % účinnost).
Ocel DRI(H₂) + EAF
Elektrolýzory tvoří hlavní zátěž; EAF — sprinter.
| Kapacita | Průměrné zatížení | Potřeba H₂ | PV min | 12hodinové skladování |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~400 MW | ~55 kt/metus | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/rok | ~2.0 GW | ~275 kt/metus | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Výkon elektrolyzérů (1 Mt/rok): ~330–360 MW; EAF + další: ~40–70 MW. Provozujeme na klidné, nikoli "zubaté" mikrosíti.
Prostory a zařízení (typická města 1 Mt/rok)
| Blok | Plocha | Poznámky |
|---|---|---|
| EAF tavicí provoz (2–3 pece) | ~3–6 ha | Uzavřené, akustické desky |
| DRI šachta + plocha pro pelety | ~5–8 ha | Pokud je použitá trasa B |
| Hala elektrolyzérů | ~2–4 ha | Kontejnerizované bloky |
| Příprava lití/valcování | ~3–5 ha | Polotovary, desky, "blooms" |
| PV pole (min.) | ~3,0–3,5 km² | Přibližně 2,05 GWp |
| Skladovací plocha | ~0.5–1 km² | 4.8 GWh kontejnery |
Spolulokalizace s jezerem (část 1) — pro chlazení vody a klid.
Přátelé oceli (čisté pece pro jiné kovy)
Hliník — Hall‑Héroult, elektrifikovaný od začátku do konce
Oxid hlinitý (Al₂O₃) se mění na tavený hliník v elektrolytických článcích. Kombinujeme s elektrickými kalcinátory a tam, kde je to možné, s inertními anodami, aby nezůstaly skoky perfluorovaných uhlovodíků.
- Elektra: ~14–16 MWh/t hliníku (tavení)
- Rafinace a lití (elektrické): +2–3 MWh/t
- 500 kt/rok továrna: ~800 MW průměr • PV min ~4.1 GWp • 12 hod. sklad ~9.6 GWh
Měď — piro + elektrorafina, uspořádaně
Sulfidové koncentráty doutnají exotermicky. SO₂ zachytáváme a vyrábíme kyselinu sírovou (užitečný produkt), a nakonec — elektrorafinu.
- Elektra: ~2.5–4.0 MWh/t katody
- Městečko 1 Mt/rok: ~340 MW průměr • PV min ~1.76 GWp • 12 hod. sklad ~4.1 GWh
- Vedlejší produkt: kyselinová dílna zásobuje oplachové linky a sousedy
Křemík — elektrometalurgie
Křemen + uhlí → metalurgický křemík v obloukových pecích. Se čistou elektřinou a zachytáváním plynů — výrazný, ale ovladatelný "blesk".
- Elektra: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/rok továrna: ~137 MW průměr • PV min ~0.70 GWp • 12 hod. sklad ~1.6 GWh
- Cesta k solárním modulům: dále k výrobě desek vedle (3. část)
Vzduch, voda a sousedé (nudně čisté podle záměru)
Vzduch
- Žádné koksové baterie. Kryty EAF jsou zavřené; kouř je praný a filtrován.
- Sběr SO₂. Proud měděných plynů → kyselina sírová; žádné „emise drama“.
- Obloukové záblesky, ne komíny. Hluk a světlo jsou zvládnuty kryty.
Voda
- Uzavřené chladicí okruhy se suchými chladiči; jezero vyrovnává sezóny.
- Nulový nevypouštěný odpad; většinou praktikujeme „vůbec nevypouštíme“.
- Déšť z PV polí po jednoduchém čištění se stává procesní vodou.
Otázky a odpovědi
„Je vodík nebezpečný?“
Je energeticky hustý a zaslouží si respekt — jako elektřina. Elektrolyzér držíme venku, potrubí krátká, senzory všude a projekty děláme záměrně „nudné“.
„Co kvalita šrotu?“
Agresivně třídíme (2. část: energie dovnitř, energie ven). Když je potřeba čisté železo, DRI(H₂) zaplní mezeru bez stoletých emisí.
„Není to příliš mnoho energie?“
Ano — a o to jde. Sluneční továrna vyrábí energii ve velkém měřítku (3. část). Kolektor stavíme rychleji než výmluvy a připojujeme přímo do pecí.
Dále: Ocel: kosti civilizace — lití desek, polotovarů a nosníků (5. část). Nalijeme slunce do forem dost pevných, aby vydržely století.