Sklo a kámen
Sdílet
Série: Těžba & Materiály • Část 9
Sklo & Kámen — Solární sklo, cihly & pojiva bez kouře
Tavíme písek slunečním světlem a skládáme ho do měst. Žádné uhlíkové plameny, žádné prašné komíny — jen tiché elektrické teplo a recepty, které mění kameny na okna, cihly a pojiva, která milují náš vzduch.
Dnešní mise
Tavit solární sklo v plně elektrických pecích, ve velkém.
Vypalovat cihly & keramiku v elektrických pecích (nebo vynechat vypalování, kde to jde).
Vazat kámen s nízkouhlíkovými cementy a karbonizačním vytvrzováním.
Proč sklo & kámen (stavíme s geologií)
Kovy nám dávají nervy a kosti; sklo a kámen nám dávají kůži a přístřeší. Tyto toky jsou obrovské — což je perfektní, protože naše energie je obrovská (Část 3). Elektrifikujeme horké části, recyklujeme pevné části a navrhujeme závody tak, aby byly dobrými sousedy od prvního dne.
- Vše elektrické teplo (Joule/indukce/odpor) nahrazuje fosilní plameny.
- Uzavřené vodní okruhy — vzduch zůstává čistý, chlazení je tiché.
- Lokální písek & hlína — přepravujeme panely a cihly, ne surovou hlínu (Část 8).
Solární sklo — čisté, odolné a zrozené z elektronů
Proces na první pohled
- Batch: křemičitý písek + soda + vápenec + dolomit + cullet (recyklované sklo)
- All‑electric melter: molybdenové elektrody, Jouleovo teplo, nízké NOx díky konstrukci
- Float/anneal: pás na cínové lázni, uvolněné napětí
- Temper & AR coat: 3,2 mm nízkoželezné sklo pro PV (nebo 2×2,0 mm pro bifaciální)
Proč zcela elektrické?
- Čistý vzduch: žádný spalovací kouř; filtry zachycují drobné částice.
- Řízení: přesná teplotní pole → méně vad, lepší výtěžnost.
- Energetická smyčka: denní PV pohání tavicí zařízení; skladování pokrývá noci.
Textury & povlaky pro solární výkon
Solární sklo dostává antireflexní (AR) nano-nátěry a jemné textury, které lámou světlo do článků místo do oblohy. Je to průhledná tvrdohlavost – štít a čočka panelu zároveň.
Cihly & keramika – pece bez kouře
Dvě cesty, které máme rádi
- Elektrické tunelové pece: lisované cihly, kontinuální tok, zpětné získávání tepla pro sušičky
- Vaziva při nízké teplotě: lisované bloky vytvrzované párou nebo CO₂ (vynechání vysokoteplotního vypalování)
Proč je to důležité
- Vypalování je poslední velký prašný zbytek; jeho elektrifikace čistí panoramata měst.
- Materiály zůstávají lokální – posíláme palety tvarů, ne náklaďáky vlhkosti.
- Odpady z cihel se znovu vracejí do těla jako kamenivo; nic nepřijde nazmar.
3D tištěné tvary?
Naprostá pravda: jílové a cementové pasty tisknou do oblouků, žeber a kanálů, které tradiční formy nesnášejí. Vytvrzujeme pomocí tepelných čerpadel a elektrických pecí; město se stává sadou elegantních dílů.
Vazby bez kouře – cementy, které fungují
Co vyrábíme
- LC³: vápenec kalcinovaný jíl cement – nižší teplota, nižší CO₂, skvělý výkon
- Směsi CSA & belitu: rychle tuhnoucí varianty s nižším obsahem klinkeru
- Geopolymerové linky: alkalicky aktivovaný struskový/jílový materiál pro předpřipravené dílce a dlažbu
Jak zkrotíme uhlík
- Méně klinkeru: lepší výkon z jílu + vápence, méně dekarbonizace.
- CO₂ do produktu: vytvrzujeme předpřipravené bloky v kontrolovaném CO₂, který v nich uzamykáme.
- Elektrony pro teplo: pece a sušičky běží na stejném PV mikrogridu jako zbytek kampusu.
Odkud pochází CO₂ pro vytvrzování?
Od sousedů: elektrolyzéry (část 4) koncentrují plyny; provozy karbonátového tvrdnutí nasávají tento CO₂ a využívají ho. Jezero (část 1) zpracovává vodu, mikrogrid elektrony a chemie zbytek.
Přehled na tunu (orientační, pouze elektřina)
| Produkt | kWh na tunu | Poznámky |
|---|---|---|
| Solární float sklo (nízký obsah železa) | ~1,200–1,800 | Tavení + žíhání + temperování + povrchová úprava |
| Kontejnerové/plošné sklo (bohaté na recyklát) | ~800–1,300 | Vysoký podíl střepu snižuje spotřebu energie |
| Vypálené cihly/dlaždice | ~800–1,600 | Sušení + elektrická pec |
| Lisované bloky vytvrzené CO₂ | ~150–350 | Bez vysokoteplotního vypalování |
| Vazivo LC³ | ~350–650 | E‑kalcinátor + mletí |
| Klasický OPC (e‑pec) | ~700–1,100 | Vyšší teplota & mletí |
Rozsahy odrážejí návrh závodu, % střepů, vlhkost a návratnost. Pro plánování použijte horní hranici; oslavujte tu spodní.
Tloušťka skla → hmotnost (rychlý výběr)
| Deska | kg na m² | Použití |
|---|---|---|
| 2.0 mm | ~5.0 | Zadní sklo (bifaciální) |
| 3.2 mm | ~8.0 | Přední solar glass (mono) |
| 4.0 mm | ~10.0 | Architektonické |
Z části 3: ~5,000 m² skla/MWp ≈ ~50 t/MWp modulů (jednosklo).
Předpočítané scénáře závodu
Kampus Solar glass
Velikosti linek jsou typické; shlukujeme linky pro větší rozsah.
| Měřítko | Průtok | Průměrná elektrická zátěž | PV min | 12 h skladování |
|---|---|---|---|---|
| 1 linka | ~700 t/day (~0.25 Mt/yr) | ~35–50 MW | ~180–260 MWp | ~210–300 MWh |
| 4 linky | ~2.8 kt/day (~1.0 Mt/yr) | ~140–200 MW | ~720–1,030 MWp | ~0.8–1.2 GWh |
PV “min” používá Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Překalibrujeme, abychom zásobili sousedy (coaters, temper).
Kampus Bricks & blocks
| Měřítko | Průtok | Průměrná elektrická zátěž | PV min | 12 h skladování |
|---|---|---|---|---|
| Vypálené cihly | ~0.5 Mt/rok | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| Bloky vytvrzené CO₂ | ~0.5 Mt/rok | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
Bloky vynechávají vysokoteplotní vypalování → obrovské úspory energie, ideální pro prefabrikáty.
Závod na pojivo (LC³)
| Měřítko | Průtok | Průměrná elektrická zátěž | PV min | 12 h skladování | Poznámky |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1.0 Mt/rok | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | E‑calciner + grinding trains |
| OPC (e‑kiln) | 1.0 Mt/rok | ~80–120 MW | ~410–620 MWp | ~960–1,440 MWh | Vyšší teplota; používejte pouze tam, kde je to potřeba |
Preferujeme LC³/CSA/geopolymer pro uhlíkovou rozumnost a regionální dostupnost jílu.
Bill of materials (per product)
Na 1 t solárního float skla (typická šarže)
| Vstup | Množství | Poznámky |
|---|---|---|
| Křemenný písek | ~720 kg | Nízké železné třídy |
| Soda ash (Na₂CO₃) | ~210 kg | Snižuje teplotu tavení |
| Vápenec a dolomit | ~150–190 kg | Stabilita a odolnost |
| Cullet (recycled) | ~200–350 kg | Snížení energie |
Přesné receptury se liší podle závodu a produktu; střepy nahrazují suroviny jeden ku jednomu.
Na 1 t LC³ pojiva (ilustrativní)
| Vstup | Množství | Poznámky |
|---|---|---|
| Klinker (snížený) | ~40–55% | Preferovány fáze s nižší teplotou |
| Kalcinovaný jíl | ~30–45% | 700–900 °C |
| Vápenec (jemný) | ~10–15% | Synergie s jílem |
| Sádra & úpravy | ~3–5% | Nastavit ovládání |
Použijte místní jíly a vápenec. Elektrifikované kalcinátory dělají z geografie našeho přítele.
Zastavěná plocha & sousedé
Plochy (orientační)
- Solární sklo, 1 Mt/rok (4 linky): ~60–100 ha (budovy & sklady)
- Cihly/bloky, 0.5 Mt/rok: ~15–30 ha (včetně skladů)
- Pojivo, 1 Mt/rok: ~30–60 ha (lomy + závod)
- PV pole (min): viz scénáře; upravené jako solární louky
Vzduch & voda
- Všechny pece/kilny uzavřené; filtry a scrubbery udržují nízké PM.
- Chladicí smyčky uzavřené; jezero tlumí roční období (část 1).
- Hluk je ztlumený; světlo směřuje dolů; jestřábi si drží své nebe.
Tap‑to‑open Q&A
„Není tavení skla energeticky náročné?“
Jsou — proto to děláme elektřinou. Naše solární továrna na semena (Post 3) tiskne megawatty; sklo je proměňuje na sběrače slunečního světla, které tisknou další. Skleněný střep a zpětné získávání tepla dále snižují spotřebu.
„Jsou elektrické pece schopné vyrobit cihly stejně pevné?“
Ano. Pevnost je chemie a teplotní profil, ne to, zda se ho dotkly plameny. Elektrická kontrola je přesnější, takže kvalita je nudně opakovatelná.
„Co procesní CO₂ z cementu?“
Snižujeme klinker (LC³), provozujeme nižší teploty s elektrony a používáme karbonizační vytvrzování k vázání CO₂ do bloků. Pojivo přestává být povětrnostní událostí a stává se jednoduše receptem.
„Mohou tyto závody žít blízko měst?“
To je plán. Elektrické tavicí pece, uzavřené linky, zakryté dopravníky a průhledné monitorování proměňují „těžký průmysl“ v zdvořilého souseda s krásným parkem (jezerem).
Dále: Fabriky, které staví fabriky — modulární linky & rychlé klonování (část 10). Sada, která nám umožňuje rozmnožovat čistý průmysl jako sazenice po dešti.