Smelten Zonder Rook — Schone Ovens voor Staal & Vrienden
Steenkool maakte de eerste wolkenkrabbers; elektronen zullen de volgende beschaving maken. In onze wereld hoesten ovens niet — ze zoemen. De enige “rook” is warmte die we bewust oogsten.
Waarom smelten zonder rook (en waarom het makkelijker is dan het klinkt)
Het “toxische” deel van oude metallurgie was niet het metaal zelf — het was de verbranding die werd gebruikt om het te verwarmen en te reduceren: steenkool in hoogovens, diesel in mijntrucks, olie voor proceswarmte. We verwijderen verbranding, behouden de fysica. Elektrische bogen, inductiespoelen en waterstof doen dezelfde taken met minder bijeffecten.
- Zelfde atomen, nieuw vuur: elektronen en H₂ vervangen cokes en diesel.
- Gesloten warmtekringloop: afgas wordt stoom en proceswarmte, geen weersverschijnsel.
- Krachtige overvloed: de zonnezaadfabriek (Deel 3) levert de megawatts die we nodig hebben.
Staal zonder steenkool — de twee schone routes
Route A — Schroot → EAF (Elektrische Boogoven)
We smelten gerecycled staal met een elektrische boog. Voeg een snufje kalk en zuurstof toe, schuim af, giet, glimlach. Dit is de energiezuinigste route wanneer goed schroot beschikbaar is.
Elektriciteit: ~0,35–0,60 MWh/t staal O₂ & fluxen: bescheiden Elektroden: ~1–2 kg/tOptioneel: inductieovens voor kleinere gieterijseries (vergelijkbare elektriciteit per ton).
Route B — DRI(H₂) → EAF
Wanneer we nieuw ijzer nodig hebben, reduceren we ijzererts met waterstof in een schachtoven (DRI), en smelten het daarna in een EAF. Waterstof is slechts een tijdelijke elektrondrager. Geen cokesovens, geen sinterhopen.
Waterstof: ~50–60 kg H₂/t staal Elektriciteit (incl. H₂): ~3,2–4,2 MWh/t Pellets: hoogwaardig, lage onzuiverhedenElektrolyzers bij ~50–55 kWh/kg H₂. We overdimensioneren zonne-energie om ze rustig te voeden.
Per-ton spiekbriefje (staal)
Invoer & energie (per 1 t vloeibaar staal)
| Route | Elektriciteit | Waterstof | Notities |
|---|---|---|---|
| Schroot → EAF | ~0,35–0,60 MWh | — | Het beste waar schoon schroot overvloedig is |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolyseur + compressie + EAF |
*Gaat uit van elektrolyseurs ~50–55 kWh/kg H₂ en schone elektriciteit.
Wat we vervangen (alleen ter context)
| Oude route | Verbrandingsenergie | Hoofdbrandstof |
|---|---|---|
| BF/BOF (hoogoven) | ~4–6 MWh/t (als warmte) | Cokes/steenkool |
| Diesel mijnvervoer | — | Vervangen door elektrische bestelwagens (Deel 1) |
We behouden de metallurgie, verwijderen de dampen.
Vooraf berekende fabriekscenario's (winkelvriendelijk, geen scripts)
Staal EAF (schrootroute)
Alleen elektriciteit. Bereik houdt rekening met schrootmix en praktijk.
| Capaciteit | Gemiddelde belasting | PV min | 12 u opslag | Notities |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/jr | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | 0,5 MWh/t ontwerp |
| 5 Mt/jaar | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Meerdere ovens in compartimenten |
PV “min” grootte bepaald door dagelijkse energie: PVMWp ≈ Gemiddelde(MW) × 5,14 (5,5 PSH, 85% opbrengst).
Staal DRI(H₂) + EAF
Elektrolyzers domineren de belasting; EAF is de sprinter.
| Capaciteit | Gemiddelde belasting | Benodigd H₂ | PV min | 12 u opslag |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/jr | ~400 MW | ~55 kt/jr | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/jaar | ~2,0 GW | ~275 kt/jaar | ~10,3 GWp | ~24 GWh |
Elektrolyser vermogensverdeling (1 Mt/jaar): ~330–360 MW; EAF + balans: ~40–70 MW. We laten ze draaien op een stabiel microgrid, niet op een schommelend.
Ruimte & kit (typisch 1 Mt/jaar campussen)
| Blok | Gebied | Notities |
|---|---|---|
| EAF smeltfabriek (2–3 ovens) | ~3–6 ha | Afgesloten, akoestische panelen |
| DRI-schacht + pellets-terrein | ~5–8 ha | Als Route B wordt gebruikt |
| Elektrolyserhal | ~2–4 ha | Gecontaineriseerde stapels |
| Giet-/walsvoorbereiding | ~3–5 ha | Billets, platen, blooms |
| PV-veld (min) | ~3,0–3,5 km² | Voor 2,05 GWp in de buurt |
| Opslagterrein | ~0,5–1 km² | 4,8 GWh containers |
We vestigen ons bij het meer (Deel 1) voor koelwater & rust.
Vrienden van staal (schone ovens voor andere metalen)
Aluminium — Hall-Héroult, volledig geëlektrificeerd
Alumina (Al₂O₃) wordt gesmolten aluminium in elektrolytische cellen. We combineren het met elektrische calcinatoren en, waar beschikbaar, inert anodes om perfluorkoolstofpieken te elimineren.
- Elektriciteit: ~14–16 MWh/t aluminium (smelten)
- Raffinage & gieten (elektrisch): +2–3 MWh/t
- 500 kt/jaar installatie: ~800 MW gemiddeld • PV min ~4,1 GWp • 12 u opslag ~9,6 GWh
Koper — pyro + elektroraffinage, netjes
Sulfideconcentraten smelten exothermisch. We vangen SO₂ op voor zwavelzuur (een nuttig product), en ronden af met elektroraffinage.
- Elektriciteit: ~2,5–4,0 MWh/t kathode
- 1 Mt/jaar campus: ~340 MW gemiddeld • PV min ~1,76 GWp • 12 u opslag ~4,1 GWh
- Bijproduct: zuurinstallatie voedt leercircuits en buren
Silicium — elektrometallurgie
Kwarts + koolstof → metallurgisch silicium in boogovens. Met schone energie en afvang van afgas is het een heldere, gecontroleerde onweersbui.
- Elektriciteit: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/jaar fabriek: ~137 MW gemiddeld • PV min ~0,70 GWp • 12 u opslag ~1,6 GWh
- Stroomopwaarts naar zon: routes naar waferfabrieken naast de deur (Deel 3)
Lucht, water & buren (saai schoon door ontwerp)
Lucht
- Geen cokesbatterijen. EAF-deksels gesloten; dampen gereinigd & gefilterd.
- SO₂-afvang. Koperafgas → zwavelzuur; geen uitlaatpijpproblemen.
- Boogflits, geen schoorsteen. Geluid en licht worden ingesloten.
Water
- Gesloten koelcircuits met droge koelers; het meer verwerkt seizoensschommelingen.
- Geen ongezuiverde lozing; we geven de voorkeur aan “geen lozing” als levensstijl.
- Regen van PV-velden wordt procesaanvulling via eenvoudige behandeling.
V&A
“Is waterstof gevaarlijk?”
Het is energiek en verdient respect — net als elektriciteit. We houden elektrolyzers buiten, leidingen kort, sensoren overal, en ontwerpen bewust saai.
“Hoe zit het met de kwaliteit van schroot?”
We sorteren agressief voor (Deel 2 energie erin, energie eruit). Wanneer zuiver ijzer nodig is, vult DRI(H₂) de kloof zonder een eeuw aan emissies te importeren.
“Is dit niet heel veel energie?”
Ja — en dat is het punt. De zonnefabriek produceert op grote schaal stroom (Deel 3). We bouwen de collectors sneller dan excuses, en sluiten ze dan direct aan op de ovens.
Vervolgens: Staal: Botten van de Beschaving — Gieten van Slabs, Billets & Balken (Deel 5). We gieten zonlicht in vormen die sterk genoeg zijn om een eeuw te dragen.