Serie: Gruvdrift och material • del 9
Glas och sten — solglas, tegel och bindemedel utan rök
Vi smälter sand med solljus och lastar den till städer. Utan kolflammor, utan dammiga skorstenar — bara tyst elektrisk värme och "recept" som förvandlar berg till fönster, tegel och bindemedel som är vänliga mot vår luft.
Dagens uppgift
Smälta solglas helt i elektriska ugnar i stor skala.
Bränna tegel och keramik i elektriska ugnar (eller hoppa över bränningen när det är möjligt).
Bind sten med cementer som släpper ut lite CO₂ och karbonatbaserad härdning.
Varför glas och sten (vi bygger av geologi)
Metaller ger oss nerver och ben; glas och sten — hud och skydd. Dessa flöden är enorma — och det är bra, för vår energi är enorm (del 3). Vi elektrifierar heta delar, återvinner hårda delar och designar fabriker som goda grannar från dag ett.
- Helt elektrisk uppvärmning (Joule/induktions/ resistiv) ersätter fossila lågor.
- Stängda vattenkretsar — luften förblir klar, kylningen är tyst.
- Lokalt sand och lera — transporterade skivor och tegel, inte rå jord (8 delar).
Solglas — klart, starkt och fött ur elektroner
Processen vid första anblick
- Blandning: kiselsand + sodaaska + kalksten + dolomit + glasbitar (återvunnet glas)
- Helt elektrisk smältare: molybdenelektroder, Joules värme, enligt konstruktion låg NOx
- Float/återuppvärmning: band på tennbad, spänning borttagen
- Härdning och AR-beläggning: 3,2 mm lågjärnhaltigt glas PV (eller 2×2,0 mm för dubbelsidigt)
Varför är allt elektriskt?
- Ren luft: ingen förbränningsrökgasström; filter fångar de minsta partiklarna.
- Styrning: exakta temperaturzoner → färre defekter, högre avkastning.
- Energicykel: på dagen driver PV smältaren; ackumulatorer täcker nätterna.
Texturer och beläggningar för solens effektivitet
Solglas får antireflex (AR) nanobeläggningar och mjuka texturer som böjer ljuset mot elementen istället för mot himlen. Det är en genomskinlig envishet – modulskärm och lins i ett.
Tegel och keramik – rökfria ugnar
Två alternativ vi gillar
- Elektriska tunnelugnar: pressade tegelstenar, kontinuerlig flöde, värmeåtervinning till torktumlare
- Lågtemperaturbindemedel: pressade block, härdade med ånga eller CO₂ (vi överger högtemperaturförbränning)
Varför det är viktigt
- Förbränning – den sista stora dammiga bastionen; genom elektrifiering rengör vi skorstenen.
- Materialen förblir lokala – vi transporterar pallar med formade produkter, inte tonvis med fukt.
- Tegelspån återgår till massan som fyllnad; inget går till spillo.
3D-utskrivna formar?
Självklart: ler- och cementpasta skrivs ut i valv, kanter och kanaler som traditionella former "inte gillar". Vi härdar med värmepumpar och elektriska ugnar; staden blir en samling eleganta detaljer.
Bindemedel utan rök – cement som fungerar som det ska
Vad vi tillverkar
- LC³: kalksten- och kalcinlercement – lägre temperatur, mindre CO₂, utmärkta egenskaper
- CSA- och belitblandningar: snabbhärdande lösningar med mindre klinkermängd
- Geopolymerlinjer: alkalaktiverade slagg/lerblandningar för prefabricerade produkter och plattor
Hur vi hanterar kol
- Mindre klinker: mer prestanda från lera + kalksten, mindre CO₂-utsläpp.
- CO₂ i produkten: förformade block härdas i kontrollerad CO₂, den låses in.
- Elektroner för värme: ugnar och torktumlare fungerar i samma PV-mikronät som resten av området.
Var får vi CO₂ till härdningen ifrån?
Från grannarna: elektrolyser (del 4) koncentrerar gaser; karbonatiska härdningsverkstäder ”smuttar” på denna CO₂ och ger den arbete. Sjön (del 1) hanterar vatten, mikronätet — elektroner, och kemin tar hand om resten.
Kort sammanfattning per ton (ungefärlig, endast el)
| Produkt | kWh per ton | Anmärkningar |
|---|---|---|
| Solfloatglas (låg järnhalt) | ~1 200–1 800 | Lod + glödgning + härdning + beläggning |
| Container/plan glas (stor andel skärvor) | ~800–1 300 | Mycket skärvor minskar energiförbrukningen |
| Brända tegelstenar/takpannor | ~800–1 600 | Torkning + elektrisk ugn |
| Pressade CO₂ härdande block | ~150–350 | Utan högtemperaturbränning |
| LC³ bindemedel | ~350–650 | Elektrisk kalcinator + malning |
| Vanlig OPC (elektrisk ugn) | ~700–1 100 | Högre temp. och mer malning |
Gränserna speglar fabriksdesign, flis %, fukt och värmeåtervinning. Använd den högre gränsen för planering; när du når den lägre – var nöjd.
Glastjocklek → vikt (snabbguide)
| Plåt | kg per m² | Användningsområde |
|---|---|---|
| 2,0 mm | ~5,0 | Baksida glas (dubbelsidig) |
| 3,2 mm | ~8,0 | Framsida solglas (mono) |
| 4,0 mm | ~10,0 | Arkitektonisk |
Från del 3: ~5 000 m² glas/MWp ≈ ~50 t/MWp moduler (enkelt glas).
Förhandsberäknade fabriks-scenarier
Solglas komplex
Linjestorlekar är typiska; vi grupperar linjer för skala.
| Skala | Kapacitet | Genomsnittlig elbelastning | PV min. | 12 h lagring |
|---|---|---|---|---|
| 1 linje | ~700 t/d. (~0,25 Mt/år) | ~35–50 MW | ~180–260 MWp | ~210–300 MWh |
| 4 linjer | ~2,8 kt/d. (~1,0 Mt/år) | ~140–200 MW | ~720–1 030 MWp | ~0,8–1,2 GWh |
PV "min." beräknas som Medel.(MW)×5,14 (5,5 PSH, 85 % DC→AC). Vi ökar medvetet för att försörja grannar (täckning, härdningsverkstäder).
Plytor och block — komplex
| Skala | Kapacitet | Genomsnittlig elbelastning | PV min. | 12 h lagring |
|---|---|---|---|---|
| Brända tegelstenar | ~0,5 Mt/år | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| CO₂-härdade block | ~0,5 Mt/år | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
Block avstår från högtemperaturbränning → enorma energibesparingar, idealiskt för prefabricerade produkter.
Bindemedelsfabrik (LC³)
| Skala | Kapacitet | Genomsnittlig elbelastning | PV min. | 12 h lagring | Anmärkningar |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1,0 Mt/år | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | Elektrisk kalcinator + malningslinjer |
| OPC (elektrisk ugn) | 1,0 Mt/år | ~80–120 MW | ~410–620 MWp | ~960–1 440 MWh | Högre temperatur; använd endast när nödvändigt |
Vi prioriterar LC³/CSA/geopolymerer för koldioxidbalans och regional lertillgång.
Materiallista (per produkt)
1 t solfloatglas (typisk sats)
| Råmaterial | Mängd | Anmärkningar |
|---|---|---|
| Kiselhaltig sand | ~720 kg | Lågjärnhaltiga sorter |
| Sodaska (Na₂CO₃) | ~210 kg | Sänker smältpunkten |
| Kalksten och dolomit | ~150–190 kg | För stabilitet och hållbarhet |
| Glasflisor (återvunna) | ~200–350 kg | Minskar energiförbrukningen |
Exakta "recept" varierar beroende på fabrik och produkt; skärvor ersätter primära insatser ett till ett.
1 t LC³ bindemedel (illustrativ sammansättning)
| Råmaterial | Mängd | Anmärkningar |
|---|---|---|
| Klinker (minskad mängd) | ~40–55 % | Önskade lägre temp. faser |
| Kalcinera lera | ~30–45 % | 700–900 °C |
| Kalksten (fin) | ~10–15 % | Synergistisk med lera |
| Gips och tillsatser | ~3–5 % | Härdningskontroll |
Använd lokala leror och kalksten. Elektrifierade kalcinatorer gör den geografiska platsen till en fördel.
Upptagen yta och grannskap
Ytor (ungefärliga)
- Solglas, 1 Mt/år (4 linjer): ~60–100 ha (byggnader och ytor)
- Tegel/block, 0,5 Mt/år: ~15–30 ha (med lagringsytor)
- Bindemedel, 1 Mt/år: ~30–60 ha (stenbrott + fabrik)
- PV-fält (min): se scenarier; hanteras som solängar
Luft och vatten
- Alla ugnar är täckta; ärmfilter och skrubbrar håller PM (partiklar) lågt.
- Kylkretsar är slutna; sjön dämpar årstiderna (del 1).
- Buller dämpas; ljuset riktas nedåt; hökarna behåller sin himmel.
Tryck för att öppna frågor och svar
”Är inte glasmältning mycket energikrävande?”
Ja — därför gör vi det med elektricitet. Vår solcells"frö"fabrik (del 3) "trycker" megawatt; glas förvandlar dem till solenergikollektorer som "trycker" ännu mer. Skärvor och värmeåtervinning minskar aptiten ytterligare.
”Producerar elektriska ugnar lika starka tegelstenar?”
Ja. Styrkan bestäms av kemin och temperaturprofilen, inte om de har träffats av lågor. Elektrisk styrning är mer exakt, så kvaliteten blir tråkigt konsekvent.
”Hur är det med CO₂ från cementprocessen?”
Vi minskar klinker (LC³), arbetar vid lägre temperaturer med elektricitet och använder karbonatbindning för att binda CO₂ i blocken. Bindemedlet slutar vara en "luftincident" och blir helt enkelt ett recept.
”Kan dessa fabriker ligga nära städer?”
Det är planen. Elektriska smältugnar, täckta linjer, slutna transportband och transparent övervakning förvandlar "tung industri" till en artig granne med en fin park (sjö).
Fortsättning: Fabriker som bygger fabriker — modulära linjer och snabb kloning (del 10). En uppsättning som gör det möjligt att föröka ren industri som groddar efter regn.