Sulatus ilman savua — puhtaat uunit teräkselle & kavereille
Hiili teki ensimmäiset pilvenpiirtäjät; elektronit luovat seuraavan sivilisaation. Meidän maailmassamme uunit eivät yski — ne hyrisevät. Ainoa ”savu” on lämpö, jonka keräämme tarkoituksella.
Miksi sulatus ilman savua (ja miksi se on helpompaa kuin miltä kuulostaa)
Vanhan metallurgian ”myrkyllinen” osa ei ollut metalli itse — se oli palaminen, jota käytettiin sen lämmittämiseen ja pelkistämiseen: hiili masuunissa, diesel kaivinkoneissa, öljy prosessilämmössä. Poistamme palamisen, säilytämme fysiikan. Sähkökaaret, induktiokelat ja vety tekevät samat työt vähemmillä sivuvaikutuksilla.
- Samat atomit, uusi tuli: elektronit ja H₂ korvaavat koksi ja dieselin.
- Suljettu lämmönkierto: poistokaasu muuttuu höyryksi ja prosessilämmöksi, ei sääilmiöksi.
- Voiman runsaus: aurinkosiemen-tehdas (osa 3) tuottaa tarvitsemaamme megawattimäärän.
Terästä ilman hiiltä — kaksi puhdasta reittiä
Reitti A — Romu → EAF (sähkökaariuuni)
Sulatatamme kierrätysterästä sähkökaarella. Lisätään ripaus kalkkia ja happea, kuoritaan, valetaan, hymyillään. Tämä on kevyin energiareitti, kun hyvä romu on saatavilla.
Sähkö: ~0.35–0.60 MWh/t terästä O₂ & fluxit: maltilliset Elektrodit: ~1–2 kg/tValinnainen: induktiouunit pienempiin valimotuotantoihin (saman verran sähköä tonnia kohden).
Reitti B — DRI(H₂) → EAF
Kun tarvitsemme neitseellistä rautaa, pelkistämme rautamalmia vedyllä säiliöuunissa (DRI), sitten sulatamme EAF:ssa. Vety on vain väliaikainen elektronin kantaja. Ei koksiuuneja, ei sintrauspinnoja.
Vety: ~50–60 kg H₂/t terästä Sähkö (sis. H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Pelletit: korkealaatuiset, vähän epäpuhtauksiaElektrolysaattorit ~50–55 kWh/kg H₂. Ylisuunnittelemme aurinkoenergian, jotta ne saavat virtaa rauhallisesti.
Tonnikohtainen pikaopas (teräs)
Syötteet & energia (per 1 t nesteterästä)
| Reitti | Sähkö | Vety | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Romusta → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Paras, kun puhdasta romua on runsaasti |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolysaattori + puristus + EAF |
*Oletetaan elektrolysaattoreiksi ~50–55 kWh/kg H₂ ja puhdas sähkö.
Mitä korvaamme (vain kontekstiksi)
| Vanha reitti | Palamisenergia | Pääpolttoaine |
|---|---|---|
| BF/BOF (rikkihytti) | ~4–6 MWh/t (lämpönä) | Koksi/hiili |
| Diesel-kaivoksen kuljetus | — | Korvattu sähköisillä pakettiautoilla (Osa 1) |
Pidämme metallurgian, poistamme savut.
Esilasketut laitosskenaariot (tehdasystävälliset, ilman skriptejä)
Teräs EAF (romureitti)
Vain sähkö. Toimintasäde ottaa huomioon romuseoksen ja käytännön.
| Kapasiteetti | Keskikuorma | PV min | 12 h varastointi | Huomautukset |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/vuosi | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | 0.5 MWh/t suunnittelu |
| 5 Mt/vuosi | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Useita uuneja osastoissa |
PV "min" mitoitettu päivittäisen energian mukaan: PVMWp ≈ Keskim. (MW) × 5.14 (5.5 PSH, 85 % hyötysuhde).
Teräs DRI(H₂) + EAF
Elektrolysaattorit hallitsevat kuormaa; EAF on pikajuoksija.
| Kapasiteetti | Keskikuorma | Tarvittava H₂ | PV min | 12 h varastointi |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/vuosi | ~400 MW | ~55 kt/vuosi | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/vuosi | ~2.0 GW | ~275 kt/v | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Elektrolysaattorin tehon jako (1 Mt/v): ~330–360 MW; EAF + tasapaino: ~40–70 MW. Käytämme niitä rauhallisessa mikrosähköverkossa, ei piikikkäässä.
Tila & varusteet (tyypilliset 1 Mt/v kampukset)
| Lohko | Alue | Huomautukset |
|---|---|---|
| EAF-sulatuspaja (2–3 uunia) | ~3–6 ha | Suljettu, akustiset paneelit |
| DRI-kuilu + pelletitontti | ~5–8 ha | Jos käytetään reittiä B |
| Elektrolysaattorisali | ~2–4 ha | Kontitettu pinot |
| Valu/valssausvalmistelu | ~3–5 ha | Tangot, levyt, palkeet |
| PV-kenttä (min) | ~3,0–3,5 km² | 2,05 GWp lähellä |
| Varastokenttä | ~0,5–1 km² | 4,8 GWh kontteja |
Sijaitsemme järven rannalla (Osa 1) jäähdytysveden ja rauhan vuoksi.
Teräksen ystävät (puhdasta uunia muille metalleille)
Alumiini — Hall-Héroult, sähköistetty päästä päähän
Alumiinioksidi (Al₂O₃) muuttuu sulaksi alumiiniksi elektrolyyttisissä kennoissa. Yhdistämme sen sähköisiin kalkinaattoreihin ja, missä saatavilla, inertteihin anodeihin perfluorihiilivetyhuippujen poistamiseksi.
- Sähkö: ~14–16 MWh/t alumiinia (sulatuksessa)
- Refinointi & valaminen (sähkö): +2–3 MWh/t
- 500 kt/v laitos: ~800 MW keskiarvo • PV min ~4,1 GWp • 12 h varastointi ~9,6 GWh
Kupari — pyro + elektrorefinointi, siisti
Sulfidipitoiset rikasteet sulatetaan eksotermisesti. Keräämme SO₂ rikkihapon (sulfuric acid) valmistukseen (käytännöllinen tuote), ja viimeistelemme elektrorefinoinnilla.
- Sähkö: ~2,5–4,0 MWh/t katodille
- 1 Mt/v kampus: ~340 MW keskiarvo • PV min ~1,76 GWp • 12 h varastointi ~4,1 GWh
- Sivutuote: happolaitos syöttää liuotuskierroille ja naapureille
Piidioksidi — elektrometallurgia
Kvartsi + hiili → metallurgisen tason piitä kaariuunissa. Puhtaalla sähköllä ja poistokaasujen talteenotolla se on kirkas, hallittu ukkosmyrsky.
- Sähkö: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/vuosi tehdas: ~137 MW keskiarvo • PV min ~0.70 GWp • 12 h varasto ~1.6 GWh
- Ylävirtaan aurinkoon: reitit wafer-tehtaille naapurissa (Osa 3)
Ilma, vesi & naapurit (tarkoituksella puhtaat)
Ilma
- Ei koksiakkuja. Sähkökaariuunin kannet kiinni; höyryt puhdistetaan & suodatetaan.
- SO₂ talteenotto. Kuparin poistokaasu → rikkihappo; ei pakokaasudraamaa.
- Kaari-isku, ei savupiippu. Melu ja valo pidetään koteloissa.
Vesi
- Suljetut jäähdytyspiirit kuivajäähdyttimillä; järvi hoitaa kausivaihtelut.
- Ei lainkaan käsittelemätöntä päästöä; suosimme ”ei päästöjä” elämäntapana.
- Aurinkopaneelikenttien sadevesi käsitellään yksinkertaisesti prosessivedeksi.
Kysymykset & Vastaukset
”Onko vety vaarallista?”
Se on energistä ja ansaitsee kunnioitusta — kuten sähkö. Pidämme elektrolysaattorit ulkona, putket lyhyinä, anturit kaikkialla ja suunnittelut tarkoituksella tylsinä.
”Entä romun laatu?”
Lajittelemme aggressiivisesti etukäteen (Osa 2 energia sisään, energia ulos). Kun tarvitaan neitseellistä rautaa, DRI(H₂) täyttää aukon ilman vuosisadan päästöjen tuontia.
”Eikö tämä ole paljon tehoa?”
Kyllä — ja siinä on pointti. Aurinkotehdas tuottaa sähköä mittakaavassa (Osa 3). Rakennamme keräimet nopeammin kuin tekosyitä, ja johdotamme ne suoraan uuneihin.
Seuraavaksi: Teräs: Sivilisaation luut — Valetaan levyjä, tankoja & palkkeja (Osa 5). Valamme auringonvaloa muotoihin, jotka kestävät vuosisadan.