Smelten zonder rook — schone ovens voor staal en vrienden
Koolstof bouwde de eerste wolkenkrabbers; elektronen creëren een nieuwe beschaving. In onze wereld kosten ovens niets — ze zoemen. De enige "rook" is de warmte die we bewust verzamelen.
Waarom smelten zonder rook (en waarom het makkelijker is dan het klinkt)
"Giftig" deel van de oude metallurgie was niet het metaal zelf — maar de verbranding, gebruikt om te verwarmen en reduceren: koolstof in hoogovens, diesel in mijnbouwtrucks, brandstof voor proceswarmte. Wij verwijderen de verbranding, houden de fysica over. Elektrische bogen, inductiespoelen en waterstof doen hetzelfde werk zonder bijwerkingen.
- Dezelfde atomen, nieuw vuur: elektronen en H₂ vervangen cokes en diesel.
- Gesloten warmte: uitlaatgassen worden stoom en proceswarmte, geen weersverschijnsel.
- Kracht in overvloed: de zonnezaadfabriek (deel 3) "drukt" de benodigde megawatten.
Koolstofvrij staal — twee schone routes
Route A — schroot → EAF (elektrische boogoven)
We smelten gerecycled staal met een elektrische boog. We voegen wat kalk en zuurstof toe, schrapen, gieten — en glimlachen. Als we goed schroot hebben, is dit de minst energie-intensieve route.
Elektriciteit: ~0.35–0.60 MWh/t staal O₂ en procesmaterialen: weinig Elektroden: ~1–2 kg/tOptioneel: voor kleinere gietstukken — inductieovens (vergelijkbare elektriciteit per ton).
Route B — DRI(H₂) → EAF
Als er puur ijzer nodig is, reduceren we het erts met waterstof in een hoogoven (DRI), daarna smelten we het in een EAF. Waterstof is slechts een tijdelijke elektronen drager. Geen cokes, geen sinter.
Waterstof: ~50–60 kg H₂/t staal Elektriciteit (incl. H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Korrel: hoge kwaliteit, weinig onzuiverhedenElektrolysers ~50–55 kWh/kg H₂. We vergroten het zonneveld om ze rustig te voeden.
Memo voor één ton (staal)
Verbruik en energie (1 t vloeibaar staal)
| Route | Elektriciteit | Waterstof | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Schroot → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Het beste waar veel schoon schroot is |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolyser + compressie + EAF |
*Er wordt aangenomen dat elektrolyzers ~50–55 kWh/kg H₂ gebruiken en schone elektriciteit.
Wat we vervangen (alleen voor context)
| Oude route | Verbrandingsenergie | Hoofdbestanddeel brandstof |
|---|---|---|
| BF/BOF (hoogoven) | ~4–6 MWh/t (warmte) | Kokskool/steenkool |
| Diesel transport in mijnen | — | Vervangen door elektrische megavans (deel 1) |
We behouden de metallurgie, verwijderen de rook.
Vooraf berekende fabriekscenario's (zonder scripts, winkelvriendelijk)
Staal EAF (schrootroute)
Alleen elektriciteit. Het bereik hangt af van de samenstelling van het schroot en de praktijk.
| Capaciteit | Gem. belasting | PV min | 12 val. opslag | Opmerkingen |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/maand | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | Project: 0.5 MWh/t |
| 5 Mt/jaar | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Meerdere ovenwerkplaatsen |
PV “min” volgens dagenergie: PVMWp ≈ Gem.(MW) × 5.14 (5,5 PSH, 85 % efficiëntie).
Staal DRI(H₂) + EAF
Elektrolyzers vormen de grootste belasting; EAF — de sprinter.
| Capaciteit | Gem. belasting | H₂ nodig | PV min | 12 val. opslag |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/maand | ~400 MW | ~55 kt/maand | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/jaar | ~2.0 GW | ~275 kt/maand | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Elektrolyservermogen (1 Mt/jaar): ~330–360 MW; EAF + ander: ~40–70 MW. We werken met een stabiel, niet "getand" microgrid.
Ruimte en uitrusting (typische 1 Mt/jaar vestigingen)
| Blok | Oppervlakte | Opmerkingen |
|---|---|---|
| EAF smeltfabriek (2–3 ovens) | ~3–6 ha | Gesloten, akoestische panelen |
| DRI-schacht + pelletterrein | ~5–8 ha | Als route B wordt gebruikt |
| Elektrolyserhal | ~2–4 ha | Gecontaineriseerde blokken |
| Giet-/walsvoorbereiding | ~3–5 ha | Ingotten, platen, "blooms" |
| PV-veld (min.) | ~3,0–3,5 km² | Ongeveer ~2,05 GWp |
| Opslagterrein | ~0.5–1 km² | 4.8 GWh containers |
Co-locatie met meer (deel 1) — voor koelwater en rust.
Staalvrienden (schone ovens voor andere metalen)
Aluminium — Hall‑Héroult, geëlektrificeerd van begin tot eind
Aluminiumoxide (Al₂O₃) wordt omgezet in gesmolten aluminium in elektrolytische cellen. We koppelen dit aan elektrische calcinatoren en, waar mogelijk, inert anodes om perfluorkoolwaterstofsprongen te voorkomen.
- Elektriciteit: ~14–16 MWh/t aluminium (smelten)
- Raffinage en gieten (elektrisch): +2–3 MWh/t
- 500 kt/jaar fabriek: ~800 MW gemiddeld • PV min ~4.1 GWp • 12 u opslag ~9.6 GWh
Koper — pyro + elektro-raffinage, netjes
Sulfidische concentraten smeulen exotherm. SO₂ vangen we op en produceren zwavelzuur (nuttig product), en aan het eind — elektro-raffinage.
- Elektriciteit: ~2.5–4.0 MWh/t kathode
- 1 Mt/jaar dorp: ~340 MW gemiddeld • PV min ~1.76 GWp • 12 u opslag ~4.1 GWh
- Bijproduct: zuurafdeling voedt waslijnen en buren
Silicium — elektrometallurgie
Kwartskristal + steenkool → metallurgisch silicium in boogovens. Met schone elektriciteit en gasopvang — een opvallende, maar beheersbare "donder".
- Elektriciteit: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/jaar fabriek: ~137 MW gemiddeld • PV min ~0,70 GWp • 12 uur opslag ~1,6 GWh
- Route naar zonne-modules: verder naar plaatproductie naast de deur (deel 3)
Lucht, water en buren (saai schoon volgens ontwerp)
Lucht
- Geen cokesbatterijen. EAF-deksels gesloten; rook wordt gewassen en gefilterd.
- SO₂-opvang. Kopergasstroom → zwavelzuur; geen "uitstootdrama".
- Boogflitsen, geen schoorstenen. Geluid en licht worden beheerst met kappen.
Water
- Gesloten koelcircuits met droge koelers; het meer balanceert de seizoenen.
- Nul ongezuiverde uitstoot; meestal hanteren we "helemaal geen uitstoot".
- Regen van PV-velden wordt na eenvoudige reiniging proceswater.
Vragen en antwoorden
„Is waterstof gevaarlijk?“
Het is energiedicht en verdient respect — net als elektriciteit. We plaatsen de elektrolyser buiten, de leidingen kort, de sensoren overal, en we maken de projecten bewust "saai".
„Hoe zit het met de kwaliteit van het schroot?“
We sorteren agressief (deel 2: energie naar binnen, energie naar buiten). Wanneer pure ijzer nodig is, vult DRI(H₂) de kloof zonder een eeuw aan emissies mee te brengen.
„Is dat niet te veel vermogen?“
Ja — en dat is de kern. De zonnefabriek drukt vermogen op schaal (deel 3). We bouwen de collector sneller dan excuses en sluiten hem direct aan op de ovens.
Verder: Staal: de botten van de beschaving — het gieten van platen, halffabricaten en balken (deel 5). We gieten de zon in vormen die sterk genoeg zijn om een eeuw te houden.