Peleburan Tanpa Asap — Tungku Resik kanggo Baja & Kanca-kanca
Batu bara nggawe gedhung pencakar langit pisanan; elektron bakal nggawe peradaban sabanjure. Ing donyané kita, tungku ora batuk — mung muni. "Asap" siji-sijiné yaiku panas sing kita panen kanthi sengaja.
Napa peleburan tanpa asap (lan napa luwih gampang tinimbang sing dirungokake)
Bagéan "racun" saka metalurgi lawas dudu logamé dhéwé — nanging pembakaran sing digunakaké kanggo nggodhok lan nyuda: batu bara ing blast furnace, solar ing truk tambang, lenga kanggo panas proses. Kita mbusak pembakaran, njaga fisika. Lengkungan listrik, koil induksi, lan hidrogen nindakake tugas sing padha kanthi luwih sithik efek samping.
- Atom sing padha, geni anyar: elektron lan H₂ ngganti kok lan solar.
- Panase loop tertutup: gas buang dadi uap lan panas proses, dudu kedadeyan cuaca.
- Kelebihan daya: pabrik benih solar (Bagian 3) nyetak megawatt sing kita butuhake.
Baja tanpa batu bara — loro rute resik
Rute A — Scrap → EAF (Electric Arc Furnace)
Kita lebur baja daur ulang nganggo busur listrik. Tambahake sejumput kapur lan oksigen, ngilangake kerak, cetak, mesem. Iki rute energi paling entheng nalika scrap apik kasedhiya.
Listrik: ~0.35–0.60 MWh/t baja O₂ & flux: sithik Elektroda: ~1–2 kg/tOpsional: tungku induksi kanggo produksi foundry cilik (listrik padha saben ton).
Rute B — DRI(H₂) → EAF
Nalika kita butuh wesi murni, kita ngurangi bijih wesi nganggo hidrogen ing tungku shaft (DRI), banjur lebur ing EAF. Hidrogen mung minangka pembawa elektron sementara. Ora ana oven kokas, ora ana tumpukan sinter.
Hidrogen: ~50–60 kg H₂/t baja Listrik (kalebu H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Pelet: kualitas dhuwur, impurities sithikElektroliser kira-kira ~50–55 kWh/kg H₂. Kita nggedhekake solar supaya bisa nyuplai kanthi tenang.
Lembar cheat saben ton (baja)
Input & energi (saben 1 t baja cair)
| Rute | Listrik | Hidrogen | Cathetan |
|---|---|---|---|
| Scrap → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Paling apik nalika scrap resik akeh |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektroliser + kompresi + EAF |
*Nganggep elektroliser ~50–55 kWh/kg H₂ lan listrik resik.
Apa sing diganti (mung kanggo konteks)
| Rute lawas | Energi pembakaran | Bahan bakar utama |
|---|---|---|
| BF/BOF (tanur ledhek) | ~4–6 MWh/t (minangka panas) | Kok/arang |
| Angkutan tambang diesel | — | Diganti karo van listrik (Bagian 1) |
Kita njaga metalurgi, mbusak asap.
Skenario pabrik sing wis diitung sadurunge (ramah toko, tanpa skrip)
Baja EAF (rute rongsokan)
Mung listrik. Rentang ngétung campuran rongsokan lan praktik.
| Kapasitas | Beban rata-rata | PV minimal | 12 jam panyimpenan | Cathetan |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/taun | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | 0.5 MWh/t rancangan |
| 5 Mt/tahun | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Akeh tungku ing teluk |
PV “min” diukur saka energi saben dina: PVMWp ≈ Rata-rata(MW) × 5.14 (5.5 PSH, 85% asil).
Baja DRI(H₂) + EAF
Elektroliser nguwasani beban; EAF iku pelari cepet.
| Kapasitas | Beban rata-rata | H₂ sing dibutuhake | PV minimal | 12 jam panyimpenan |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/taun | ~400 MW | ~55 kt/taun | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/tahun | ~2.0 GW | ~275 kt/tahun | ~10,3 GWp | ~24 GWh |
Pembagian daya elektroliser (1 Mt/tahun): ~330–360 MW; EAF + sisane: ~40–70 MW. Kita ngoperasikake ing mikrogrid sing tenang, ora sing spiky.
Ruang & kit (kampus tipikal 1 Mt/tahun)
| Blok | Wilayah | Cathetan |
|---|---|---|
| Toko leleh EAF (2–3 tungku) | ~3–6 ha | Tertutup, panel akustik |
| Poros DRI + halaman pelet | ~5–8 ha | Yen nggunakake Rute B |
| Balai elektroliser | ~2–4 ha | Tumpukan kontainer |
| Persiapan cetak/gulung | ~3–5 ha | Billet, slab, bloom |
| Lapangan PV (min) | ~3,0–3,5 km² | Kanggo 2.05 GWp cedhak |
| Lapangan panyimpenan | ~0.5–1 km² | Kontainer 4.8 GWh |
Kita sesarengan karo tlaga (Bagian 1) kanggo banyu adhem & ketenangan.
Kanca baja (tungku resik kanggo logam liyane)
Aluminium — Hall‑Héroult, listrik saka wiwitan nganti pungkasan
Alumina (Al₂O₃) dadi aluminium cair ing sel elektrolitik. Kita gabungake karo kaliner listrik lan, yen ana, anoda inert kanggo ngilangi lonjakan perfluorokarbon.
- Listrik: ~14–16 MWh/t aluminium (peleburan)
- Refining & casting (listrik): +2–3 MWh/t
- Pabrik 500 kt/tahun: ~800 MW rata-rata • PV minimal ~4.1 GWp • panyimpenan 12 jam ~9.6 GWh
Tembaga — pyro + elektrorefining, rapi
Konsentrat sulfida nyemprot kanthi eksotermik. Kita nyekel SO₂ kanggo asam sulfat (produk sing migunani), banjur rampung karo elektrorefining.
- Listrik: ~2.5–4.0 MWh/t katoda
- Kampus 1 Mt/tahun: ~340 MW rata-rata • PV minimal ~1.76 GWp • panyimpenan 12 jam ~4.1 GWh
- Produk sampingan: pabrik asam nyuplai sirkuit leaching lan tangga teparo
Silikon — elektrometalurgi
Quartz + karbon → silikon kelas metalurgi ing tungku busur. Kanthi tenaga resik lan panyekel gas buangan, iki kaya badai petir sing padhang lan terkendali.
- Listrik: ~11–14 MWh/t
- Pabrik 100 kt/taun: ~137 MW rata-rata • PV minimal ~0.70 GWp • panyimpenan 12 jam ~1.6 GWh
- Upstream menyang surya: rute menyang wafer fab ing sacedhake (Bagéan 3)
Udara, banyu & tangga teparo (resik mboseni miturut desain)
Udara
- Ora ana baterai kokas. Tutup EAF ditutup; asap disaring & difilter.
- Penangkapan SO₂. Gas tembaga → asam sulfat; ora ana drama knalpot.
- Arc flash, dudu cerobong asap. Swara lan cahya dikandhani déning penutup.
Banyu
- Loop pendinginan tertutup nganggo pendingin garing; tlaga nangani ayunan musiman.
- Ora ana pembuangan sing ora diolah; kita luwih seneng “ora ana pembuangan” minangka gaya urip.
- Udan saka lapangan PV dadi proses make-up liwat perawatan sederhana.
Q&A
“Apa hidrogen mbebayani?”
Iki energetik lan pantes dihormati — kaya listrik. Kita njaga elektroliser ing njaba, pipa cendhak, sensor ana ing endi-endi, lan desain sengaja mboseni.
“Kepiye kualitas scrap?”
Kita nyortir kanthi agresif (Bagéan 2 energi mlebu, energi metu). Nalika wesi murni dibutuhake, DRI(H₂) ngisi kekosongan tanpa ngimpor emisi atusan taun.
“Apa iki ora kakehan daya?”
Ya — lan kuwi sing dadi titiké. Pabrik surya nyetak daya kanthi skala (Bagéan 3). Kita mbangun kolektor luwih cepet tinimbang alesan, banjur nyambungaké langsung menyang tungku.
Sabanjure: Steel: Bones of Civilization — Casting Slabs, Billets & Beams (Bagéan 5). Kita bakal nglebur srengéngé dadi wangun sing kuwat kanggo nahan atusan taun.