Sulatus ilman savua — puhtaat uunit teräkselle ja kumppaneille
Hiili rakensi ensimmäiset pilvenpiirtäjät; elektronit luovat seuraavan sivilisaation. Meidän maailmassamme uunit eivät köhi — ne surisevat. Ainoat "savut" ovat lämpöä, jonka tarkoituksella keräämme.
Miksi sulatus ilman savua (ja miksi se on helpompaa kuin miltä kuulostaa)
"Mykyllinen" vanhan metallurgian osa ei ollut itse metalli — vaan palaminen, jota käytettiin kuumentamiseen ja pelkistämiseen: hiili masuunissa, diesel kaivoskuorma-autoissa, polttoaine prosessin lämmölle. Me poistamme palamisen, jätämme fysiikan. Sähkökaaret, induktiokelat ja vety tekevät samat työt ilman sivuvaikutuksia.
- Samat atomit, uusi tuli: elektronit ja H₂ korvaavat koksen ja dieselin.
- Suljettu lämpö: pakokaasut muuttuvat höyryksi ja prosessin lämmöksi, eivät sääilmiöksi.
- Tehon runsautta: aurinko siemen-tehdas (osa 3) "painaa" tarvittavat megavatit.
Hiilettömä teräs — kaksi puhdasta reittiä
Reitti A — romu → EAF (sähkökaariuuni)
Sulatatamme kierrätetyn teräksen sähkökaarella. Lisäämme hieman kalkkia ja happea, raaputamme, valamme — ja hymyilemme. Kun meillä on hyvää romua, se on energiatehokkain reitti.
Sähkö: ~0.35–0.60 MWh/t terästä O₂ ja virtausmateriaalit: vähän Elektrodit: ~1–2 kg/tValinnaisesti: pienemmille valuille — induktiouunit (saman verran sähköä tonneissa).
Reitti B — DRI(H₂) → EAF
Kun tarvitaan puhdasta rautaa, pelkistämme malmin vedyllä kaarikattilassa (DRI), sitten sulatamme EAF:ssa. Vety on vain väliaikainen elektronin kantaja. Ei koksausta, ei sintrausta.
Vety: ~50–60 kg H₂/t terästä Sähkö (sis. H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Granulaatit: korkealaatuisia, vähän epäpuhtauksiaElektrolysaattorit ~50–55 kWh/kg H₂. Lisäämme aurinkokenttää, jotta voimme syöttää ne vakaasti.
Muistilista yhdelle tonnille (teräs)
Kulutus ja energia (1 t nestemäistä terästä)
| Reitti | Sähkö | Vety | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Romu → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Paras, missä on runsaasti puhdasta romua |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolysaattori + puristus + EAF |
*Oletetaan elektrolysaattorit ~50–55 kWh/kg H₂ ja puhdas sähkö.
Mitä vaihdamme (vain kontekstiksi)
| Vanha reitti | Polttoenergia | Pääpolttoaine |
|---|---|---|
| BF/BOF (rikkihiilinen masuuni) | ~4–6 MWh/t (lämpöenergia) | Koksi/hiili |
| Kaivoksen dieselkuljetus | — | Korvattu sähköisillä megavaneilla (osa 1) |
Metallurgia säilytetään, savut poistetaan.
Ennalta lasketut tehtaan skenaariot (ilman skriptejä, kauppaystävällinen)
Teräksen EAF (romureitti)
Vain sähköä. Tuotos riippuu romun koostumuksesta ja käytännöstä.
| Teho | Keskimääräinen kuorma | PV min | 12 tunnin varasto | Huomautukset |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | Projekti: 0.5 MWh/t |
| 5 Mt/vuosi | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Moniuuniosastot |
PV ”min” päivän energian mukaan: PVMWp ≈ Keskim.(MW) × 5.14 (5,5 PSH, 85 % hyötysuhde).
Teräs DRI(H₂) + EAF
Elektrolysaattorit muodostavat suurimman kuorman; EAF — sprintteri.
| Teho | Keskimääräinen kuorma | Tarvitaan H₂ | PV min | 12 tunnin varasto |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~400 MW | ~55 kt/metus | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/vuosi | ~2.0 GW | ~275 kt/metus | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Elektrolyysiteho (1 Mt/vuosi): ~330–360 MW; EAF + muu: ~40–70 MW. Toimimme vakaalla, ei "hampaalla" mikrorverkolla.
Tila ja laitteet (tyypilliset 1 Mt/vuosi -alueet)
| Lohko | Alue | Huomautukset |
|---|---|---|
| EAF-sulatusosasto (2–3 uunia) | ~3–6 ha | Suljettu, akustiset levyt |
| DRI-kaivo + rakeiden alue | ~5–8 ha | Jos käytetään B-reittiä |
| Elektrolyysihuone | ~2–4 ha | Kontitettavat lohkot |
| Valu-/kelausvalmistelu | ~3–5 ha | Esimuodot, levyt, "blooms" |
| PV-kenttä (min.) | ~3.0–3.5 km² | Lähes ~2.05 GWp |
| Varastoalue | ~0.5–1 km² | 4.8 GWh kontit |
Yhteispaikka järven kanssa (osa 1) — jäähdytysvedelle ja rauhalle.
Teräksen ystävät (puhdasta uunia muille metalleille)
Alumiini — Hall‑Héroult, sähköistetty alusta loppuun
Alumiinioksidi (Al₂O₃) muuttuu sulaksi alumiiniksi elektrolyyttisissä kennoissa. Yhdistämme sähkökaltsinaattoreihin ja, missä mahdollista, inertteihin anodeihin, jotta perfluorattujen hiilivetyjen päästöt vältetään.
- Sähkö: ~14–16 MWh/t alumiinia (sulatus)
- Rafinaus ja valaminen (sähkö): +2–3 MWh/t
- 500 kt/vuosi tehdas: ~800 MW keskiarvo • PV min ~4.1 GWp • 12 h varasto ~9.6 GWh
Kupari — piro + sähkörafinaatti, siististi
Rikkisulfaattipitoiset konsentraatit palavat eksotermisesti. SO₂ talteenotetaan ja valmistetaan rikkihappoa (hyödyllinen tuote), ja lopuksi — sähkörafinaattia.
- Sähkö: ~2.5–4.0 MWh/t katodille
- 1 Mt/vuosi kaupunki: ~340 MW keskiarvo • PV min ~1.76 GWp • 12 h varasto ~4.1 GWh
- Sivutuote: happotehdas ruokkii huuhteluketjuja ja naapureita
Piidioksidi — elektrometallurgia
Kvartsi + hiili → metallurginen piidioksidi uunissa. Puhtaalla sähköllä ja kaasun talteenotolla — voimakas, mutta hallittavissa oleva "ukkonen".
- Sähkö: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/vuosi tehdas: ~137 MW keskiarvo • PV min ~0.70 GWp • 12 h varasto ~1.6 GWh
- Matka aurinkopaneeleihin: jatkuu levyjen valmistukseen lähellä (osa 3)
Ilma, vesi ja naapurit (tarkoituksella tylsän puhdasta)
Ilma
- Ei koksiakkuja. EAF-kannet suljettuja; savut pestään ja suodatetaan.
- SO₂:n keräys. Kuparikaasujen virtaus → rikkihappo; ei mitään ”päästödramatiikkaa”.
- Kaaret välähtelevät, ei savupiippuja. Melu ja valo hallitaan suojuksilla.
Vesi
- Suljetut jäähdytyspiirit kuivilla jäähdyttimillä; järvi tasapainottaa kaudet.
- Nolla puhdistamatonta päästöä; yleensä käytämme ”emme päästä lainkaan päästöjä”.
- Sade PV-kentiltä yksinkertaisen puhdistuksen jälkeen muuttuu prosessivedeksi.
Kysymyksiä ja vastauksia
”Onko vety vaarallista?”
Se on energiatehokas ja arvokas — kuten sähkö. Elektrolysaattori pidetään ulkona, putket lyhyinä, anturit kaikkialla, ja projektit teemme tarkoituksella ”tylsiksi”.
”Entä romun laatu?”
Lajittelemme aggressiivisesti (osa 2: energia sisään, energia ulos). Kun tarvitaan puhdasta rautaa, DRI(H₂) täyttää aukon tuomatta vuosisadan päästöjä.
”Eikö se ole liikaa tehoa?”
Niin — siinä on pointti. Aurinkovoimala tuottaa energiaa mittakaavassa (osa 3). Keräimen rakennamme nopeammin kuin tekosyitä ja liitämme suoraan uuneihin.
Seuraavaksi: Teräs: sivilisaation luut — levyjen, raakalevyjen ja palkkien valaminen (osa 5). Valamme auringon muotteihin, jotka ovat tarpeeksi vahvoja kestämään vuosisadan.