Fusion sans fumée — fours propres pour l'acier et ses amis
Le charbon a construit les premiers gratte-ciel ; les électrons créeront une autre civilisation. Dans notre monde, les fours ne toussent pas — ils bourdonnent. Les seuls « fumées » sont la chaleur que nous recueillons intentionnellement.
Pourquoi la fusion sans fumée (et pourquoi c'est plus facile que ça en a l'air)
La partie « toxique » de l'ancienne métallurgie n'était pas le métal lui-même — mais la combustion utilisée pour chauffer et réduire : le charbon dans les hauts fourneaux, le diesel dans les camions miniers, le carburant pour la chaleur du processus. Nous éliminons la combustion, nous conservons la physique. Les arcs électriques, les bobines à induction et l'hydrogène accomplissent les mêmes tâches sans histoires secondaires.
- Les mêmes atomes, un feu nouveau : les électrons et H₂ remplacent le coke et le diesel.
- Chaleur fermée : les gaz d'échappement se transforment en vapeur et en chaleur de processus, et non en événement atmosphérique.
- Abondance de puissance : l'usine solaire semencière (3 parties) « imprime » les mégawatts nécessaires.
Acier sans carbone — deux itinéraires propres
Itinéraire A — ferraille → EAF (four à arc électrique)
Nous fondons l'acier recyclé à l'arc électrique. On ajoute un peu de chaux et d'oxygène, on écume, on coule — et on sourit. Avec une bonne ferraille, c’est la voie la moins énergivore.
Électricité : ~0.35–0.60 MWh/t d'acier O₂ et matériaux de flux : peu Électrodes : ~1–2 kg/tOptionnel : pour les petites coulées — fours à induction (électricité similaire par tonne).
Itinéraire B — DRI(H₂) → EAF
Quand il faut du fer pur, on réduit le minerai avec de l'hydrogène dans un four à réduction directe (DRI), puis on le fond dans un EAF. L'hydrogène est juste un vecteur temporaire d'électrons. Pas de cokéfaction, pas de frittage.
Hydrogène : ~50–60 kg H₂/t d'acier Électricité (incl. H₂) : ~3.2–4.2 MWh/t Granulés : haute qualité, peu d'impuretésÉlectrolyseurs ~50–55 kWh/kg H₂. Nous augmentons le champ solaire pour les alimenter en continu.
Mémo pour une tonne (acier)
Consommation et énergie (1 t d'acier liquide)
| Itinéraire | Électricité | Hydrogène | Remarques |
|---|---|---|---|
| Ferraille → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Idéal là où il y a beaucoup de ferraille propre |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Électrolyseur + compression + EAF |
*Hypothèse sur les électrolyseurs ~50–55 kWh/kg H₂ et électricité propre.
Ce que nous remplaçons (juste pour le contexte)
| Ancien itinéraire | Énergie de combustion | Combustible principal |
|---|---|---|
| BF/BOF (haut fourneau) | ~4–6 MWh/t (chaleur) | Coke/charbon |
| Transport diesel des mines | — | Remplacé par des mégavan électriques (partie 1) |
Nous conservons la métallurgie, éliminons les fumées.
Scénarios d'usine pré-calculés (sans scripts, convivial pour le magasin)
Acier EAF (itinéraire ferraille)
Électricité uniquement. La limite dépend de la composition de la ferraille et de la pratique.
| Capacité | Charge moyenne | PV min | 12 val. stockage | Remarques |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | Projet : 0.5 MWh/t |
| 5 Mt/an | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Ateliers à plusieurs fours |
PV « min » selon l'énergie journalière : PVMWp ≈ Moyenne (MW) × 5,14 (5,5 PSH, 85 % rendement).
Acier DRI(H₂) + EAF
Les électrolyseurs constituent la charge principale ; EAF — sprinteur.
| Capacité | Charge moyenne | Besoin de H₂ | PV min | 12 val. stockage |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~400 MW | ~55 kt/metus | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/an | ~2.0 GW | ~275 kt/metus | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Puissance des électrolyseurs (1 Mt/an) : ~330–360 MW ; EAF + autres : ~40–70 MW. Nous fonctionnons sur un réseau calme, non « dentelé ».
Espaces et équipements (villes typiques de 1 Mt/an)
| Bloc | Surface | Remarques |
|---|---|---|
| Atelier de fusion EAF (2–3 fours) | ~3–6 ha | Fermé, panneaux acoustiques |
| Four DRI + aire de granulés | ~5–8 ha | Si la route B est utilisée |
| Salle des électrolyseurs | ~2–4 ha | Blocs containerisés |
| Préparation de coulée/laminage | ~3–5 ha | Préparations, plaques, « blooms » |
| Champ PV (min.) | ~3,0–3,5 km² | Près de ~2,05 GWp |
| Site de stockage | ~0,5–1 km² | Conteneurs de 4,8 GWh |
Co-localisation avec un lac (partie 1) — pour refroidissement de l'eau et tranquillité.
Amis de l'acier (fours propres pour autres métaux)
Aluminium — Hall‑Héroult, électrifié du début à la fin
L'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) se transforme en aluminium fondu dans des cellules électrolytiques. Nous l'associons à des calcinateurs électriques et, lorsque possible, à des anodes inertes pour éviter les pics de perfluorocarbures.
- Elektra : ~14–16 MWh/t d'aluminium (fusion)
- Raffinage et coulée (électrique) : +2–3 MWh/t
- Usine de 500 kt/an : ~800 MW en moyenne • PV min ~4,1 GWp • stockage 12 h ~9,6 GWh
Cuivre — pyro + électroraffinage, proprement
Les concentrés sulfurés calcinent de manière exothermique. Le SO₂ est capturé et nous produisons de l'acide sulfurique (un produit utile), et à la fin — de l'électroraffinage.
- Elektra : ~2,5–4,0 MWh/t de cathode
- Ville de 1 Mt/an : ~340 MW en moyenne • PV min ~1,76 GWp • stockage 12 h ~4,1 GWh
- Produit secondaire : l'atelier d'acide alimente les chaînes de lavage et les voisins
Silicium — électrométallurgie
Kvarcas + charbon → silicium métallurgique dans les fours à arc. Avec de l'électricité propre et la capture du gaz — un "tonnerre" marqué mais contrôlé.
- Elektra : ~11–14 MWh/t
- Usine de 100 kt/an : ~137 MW en moyenne • PV min ~0,70 GWp • stockage 12 h ~1,6 GWh
- Route vers les modules solaires : suite à la fabrication des plaques à proximité (partie 3)
Air, eau et voisins (ennuyeusement propre par conception)
Air
- Pas de batteries de coke. Couvercles EAF fermés ; fumées lavées et filtrées.
- Collecte de SO₂. Flux de gaz de cuivre → acide sulfurique ; aucune « drame d'émission ».
- Éclairs d'arc, pas de cheminées. Le bruit et la lumière sont maîtrisés par des capots.
Eau
- Boucles de refroidissement fermées avec refroidisseurs secs ; le lac équilibre les saisons.
- Zéro rejet non traité ; nous pratiquons généralement le « zéro rejet ».
- La pluie des champs photovoltaïques devient de l'eau de procédé après un simple nettoyage.
Questions et réponses
« L'hydrogène est-il dangereux ? »
Il est énergétiquement dense et digne de respect — comme l'électricité. Nous plaçons l'électrolyseur à l'extérieur, les tuyaux sont courts, les capteurs partout, et nous faisons exprès des projets « ennuyeux ».
« Qu'en est-il de la qualité du feu ? »
Nous trions agressivement (partie 2 : énergie interne, énergie externe). Quand il faut du fer pur, le DRI(H₂) comble le vide sans apporter un siècle d'émissions.
« N'est-ce pas trop de puissance ? »
Oui — c'est bien là l'essentiel. L'usine solaire imprime la puissance à grande échelle (partie 3). Nous construisons le collecteur plus vite que les excuses et le connectons directement aux fours.
Suite : Acier : les os de la civilisation — moulage de plaques, de brames et de poutres (partie 5). Nous coulerons le soleil dans des moules assez solides pour durer un siècle.