Schmelzen ohne Rauch – Saubere Öfen für Stahl & Freunde
Kohle ermöglichte die ersten Wolkenkratzer; Elektronen werden die nächste Zivilisation schaffen. In unserer Welt husten Öfen nicht – sie summen. Der einzige „Rauch“ ist Wärme, die wir gezielt nutzen.
Warum Schmelzen ohne Rauch (und warum es einfacher ist, als es klingt)
Der „toxische“ Teil der alten Metallurgie war nicht das Metall selbst — es war die Verbrennung, die zum Erhitzen und Reduzieren verwendet wurde: Kohle in Hochöfen, Diesel in Bergbaulastwagen, Öl für Prozesswärme. Wir entfernen die Verbrennung, behalten die Physik. Lichtbögen, Induktionsspulen und Wasserstoff übernehmen dieselben Aufgaben mit weniger Nebenwirkungen.
- Gleiche Atome, neues Feuer: Elektronen und H₂ ersetzen Koks und Diesel.
- Geschlossener Wärmekreislauf: Abgase werden zu Dampf und Prozesswärme, kein Wetterereignis.
- Leistungsüberschuss: Die Solar-Samenfabrik (Teil 3) erzeugt die Megawatt, die wir brauchen.
Stahl ohne Kohle — die zwei sauberen Wege
Route A — Schrott → EAF (Lichtbogenofen)
Wir schmelzen recycelten Stahl mit einem Lichtbogen. Eine Prise Kalk und Sauerstoff hinzufügen, Schlacke abschöpfen, gießen, lächeln. Dies ist die energieärmste Route, wenn guter Schrott verfügbar ist.
Strom: ~0,35–0,60 MWh/t Stahl O₂ & Flussmittel: bescheiden Elektroden: ~1–2 kg/tOptional: Induktionsöfen für kleinere Gießereiläufe (ähnlicher Stromverbrauch pro Tonne).
Route B — DRI(H₂) → EAF
Wenn wir jungfräuliches Eisen brauchen, reduzieren wir Eisenerz mit Wasserstoff in einem Schachtofen (DRI) und schmelzen es dann in einem EAF. Wasserstoff ist nur ein temporärer Elektronenträger. Keine Koksofen, keine Sinteranlagen.
Wasserstoff: ~50–60 kg H₂/t Stahl Strom (inkl. H₂): ~3,2–4,2 MWh/t Pellets: hochwertig, geringe VerunreinigungenElektrolyseure bei ~50–55 kWh/kg H₂. Wir überdimensionieren Solar, um sie ruhig zu versorgen.
Pro-Tonne Spickzettel (Stahl)
Eingaben & Energie (pro 1 t flüssigem Stahl)
| Route | Elektrizität | Wasserstoff | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Schrott → EAF | ~0,35–0,60 MWh | — | Am besten, wenn sauberer Schrott reichlich vorhanden ist |
| DRI(H₂) → EAF | ~3,2–4,2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolyseur + Kompression + EAF |
*Geht von Elektrolyseuren mit ~50–55 kWh/kg H₂ und sauberem Strom aus.
Was wir ersetzen (nur zum Kontext)
| Alter Weg | Verbrennungsenergie | Hauptbrennstoff |
|---|---|---|
| BF/BOF (Hochofen) | ~4–6 MWh/t (als Wärme) | Koks/Kohle |
| Diesel-Bergbau-Transport | — | Ersetzt durch elektrische Lieferwagen (Teil 1) |
Wir behalten die Metallurgie, entfernen die Dämpfe.
Vorkalkulierte Anlagenszenarien (werkfreundlich, keine Skripte)
Stahl EAF (Schrottweg)
Nur Strom. Die Reichweite berücksichtigt Schrottmischung und Praxis.
| Kapazität | Durchschnittliche Last | PV min | 12 h Speicher | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/Jahr | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | 0,5 MWh/t Auslegung |
| 5 Mt/Jahr | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Mehrere Öfen in Bereichen |
PV "min" bemessen nach täglicher Energie: PVMWp ≈ Durchschnitt(MW) × 5,14 (5,5 PSH, 85 % Ausbeute).
Stahl DRI(H₂) + EAF
Elektrolyseure dominieren die Last; EAF ist der Sprinter.
| Kapazität | Durchschnittliche Last | Benötigter H₂ | PV min | 12 h Speicher |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/Jahr | ~400 MW | ~55 kt/Jahr | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/Jahr | ~2.0 GW | ~275 kt/Jahr | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Elektrolyseur-Leistungsaufteilung (1 Mt/Jahr): ~330–360 MW; EAF + Rest: ~40–70 MW. Wir betreiben sie in einem ruhigen Mikronetz, nicht in einem spitzenlastigen.
Platz & Ausrüstung (typische 1 Mt/Jahr Standorte)
| Block | Gebiet | Anmerkungen |
|---|---|---|
| EAF-Schmelzwerk (2–3 Öfen) | ~3–6 ha | Geschlossen, Akustikpaneele |
| DRI-Schacht + Pelletshof | ~5–8 ha | Bei Verwendung von Route B |
| Elektrolyseurhalle | ~2–4 ha | Containerisierte Stapel |
| Guss-/Walzvorbereitung | ~3–5 ha | Brammen, Knüppel, Knüppelblöcke |
| PV-Feld (min) | ~3,0–3,5 km² | Für 2,05 GWp in der Nähe |
| Lagerplatz | ~0,5–1 km² | 4,8 GWh Container |
Wir liegen am See (Teil 1) für Kühlwasser & Ruhe.
Freunde des Stahls (saubere Öfen für andere Metalle)
Aluminium — Hall-Héroult, durchgängig elektrifiziert
Alumina (Al₂O₃) wird in Elektrolysezellen zu flüssigem Aluminium. Wir kombinieren es mit elektrischen Kalzinern und, wo verfügbar, inerten Anoden, um Perfluorcarbon-Spitzen zu eliminieren.
- Strom: ~14–16 MWh/t Aluminium (Schmelzen)
- Raffination & Gießen (elektrisch): +2–3 MWh/t
- 500 kt/Jahr Werk: ~800 MW Durchschnitt • PV min ~4,1 GWp • 12 h Speicher ~9,6 GWh
Kupfer — Pyro- + Elektroraffination, sauber
Sulfidkonzentrate schmelzen exotherm. Wir fangen SO₂ für Schwefelsäure (ein nützliches Produkt) auf und beenden dann mit Elektroraffination.
- Strom: ~2,5–4,0 MWh/t Kathode
- 1 Mt/Jahr Campus: ~340 MW Durchschnitt • PV min ~1,76 GWp • 12 h Speicher ~4,1 GWh
- Nebenprodukt: Säurewerk versorgt Laugungskreisläufe und Nachbarn
Silizium — Elektrometallurgie
Quarz + Kohlenstoff → metallurgisches Silizium in Lichtbogenöfen. Mit sauberer Energie und Abgasabscheidung ist es ein heller, kontrollierter Gewittersturm.
- Stromverbrauch: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/Jahr Anlage: ~137 MW Durchschnitt • PV min ~0,70 GWp • 12 h Speicher ~1,6 GWh
- Stromquelle Solar: Wege zu Waferfabriken nebenan (Teil 3)
Luft, Wasser & Nachbarn (absichtlich sauber durch Design)
Luft
- Keine Koksbatterien. EAF-Deckel geschlossen; Dämpfe gereinigt & gefiltert.
- SO₂-Abscheidung. Kupfer-Abgase → Schwefelsäure; kein Auspuffdrama.
- Lichtbogenblitz, nicht Schornstein. Lärm und Licht werden durch Gehäuse eingeschlossen.
Wasser
- Geschlossene Kühlkreisläufe mit Trockenkühlern; der See bewältigt saisonale Schwankungen.
- Keine unbehandelte Einleitung; wir bevorzugen „keine Einleitung“ als Lebensstil.
- Regen von PV-Feldern wird durch einfache Behandlung zum Prozessausgleich.
Fragen & Antworten
„Ist Wasserstoff gefährlich?“
Es ist energiegeladen und verdient Respekt — wie Elektrizität. Wir halten Elektrolyseure im Freien, Rohre kurz, Sensoren überall und Designs absichtlich langweilig.
„Wie steht es um die Qualität des Schrottes?“
Wir sortieren aggressiv vor (Teil 2 Energie rein, Energie raus). Wenn jungfräuliches Eisen benötigt wird, füllt DRI(H₂) die Lücke, ohne ein Jahrhundert Emissionen zu importieren.
„Ist das nicht eine Menge Energie?“
Ja — und genau darum geht es. Die Solarfabrik erzeugt Strom in großem Maßstab (Teil 3). Wir bauen die Kollektoren schneller als Ausreden und verbinden sie dann direkt mit den Öfen.
Als Nächstes: Stahl: Knochen der Zivilisation — Gießen von Brammen, Knüppeln & Trägern (Teil 5). Wir gießen Sonnenlicht in Formen, die stark genug sind, um ein Jahrhundert zu halten.