Smältning utan rök — rena ugnar för stål och vänner
Kol skapade de första skyskraporna; elektroner kommer att skapa nästa civilisation. I vår värld hostar inte ugnarna — de surrar. Den enda "röken" är värme som vi medvetet skördar.
Varför smältning utan rök (och varför det är lättare än det låter)
Den ”giftiga” delen av gammal metallurgi var inte metallen i sig — det var förbränningen som användes för att värma och reducera den: kol i masugnar, diesel i gruvtruckar, olja för processvärme. Vi tar bort förbränningen, behåller fysiken. Elektriska bågar, induktionsspolar och väte gör samma jobb med färre sidoberättelser.
- Samma atomer, ny eld: elektroner och H₂ ersätter koks och diesel.
- Sluten värmekrets: avgaser blir ånga och processvärme, inte ett väderfenomen.
- Överflöd av kraft: den solcellsdrivna fabriken (Del 3) producerar de megawatt vi behöver.
Stål utan kol — de två rena vägarna
Väg A — Skrot → EAF (Elektrisk bågugn)
Vi smälter återvunnet stål med en elektrisk båge. Tillsätt en nypa kalk och syre, skumma, gjuta, le. Detta är den energisnålaste vägen när bra skrot finns tillgängligt.
El: ~0.35–0.60 MWh/t stål O₂ & flussmedel: måttligt Elektroder: ~1–2 kg/tValfritt: induktionsugnar för mindre gjuterikörningar (liknande el per ton).
Väg B — DRI(H₂) → EAF
När vi behöver jungfruligt järn reducerar vi järnmalm med väte i en skakelformig ugn (DRI), sedan smälter vi i en EAF. Väte är bara en tillfällig elektronbärare. Inga koksugnar, inga sinterhögar.
Väte: ~50–60 kg H₂/t stål El (inkl. H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Pellets: högkvalitativa, låga föroreningarElektrolyser vid ~50–55 kWh/kg H₂. Vi överdimensionerar solenergi för att mata dem lugnt.
Fuskark per ton (stål)
Inmatningar & energi (per 1 t flytande stål)
| Rutt | Elektricitet | Väte | Anteckningar |
|---|---|---|---|
| Skrot → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Bäst där ren skrot är rikligt |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Elektrolysör + kompression + EAF |
*Antar elektrolysörer ~50–55 kWh/kg H₂ och ren el.
Vad vi ersätter (endast för kontext)
| Gammal väg | Förbränningsenergi | Huvudbränsle |
|---|---|---|
| BF/BOF (masugn) | ~4–6 MWh/t (som värme) | Koks/kol |
| Dieselgruvtransport | — | Ersatt av elskåpbilar (Del 1) |
Vi behåller metallurgin, tar bort röken.
Förberäknade anläggningsscenarier (verkstadsanpassade, inga skript)
Stål EAF (skrotväg)
Endast el. Räckvidden tar hänsyn till skrotblandning och praxis.
| Kapacitet | Genomsnittlig belastning | PV min | 12 h lagring | Anteckningar |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/år | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | 0,5 MWh/t design |
| 5 Mt/år | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Flera ugnar i sektioner |
PV "min" dimensionerad efter daglig energi: PVMWp ≈ Genomsnitt(MW) × 5,14 (5,5 PSH, 85 % utbyte).
Stål DRI(H₂) + EAF
Elektrolyser dominerar belastningen; EAF är sprintern.
| Kapacitet | Genomsnittlig belastning | H₂ behövs | PV min | 12 h lagring |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/år | ~400 MW | ~55 kt/år | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/år | ~2.0 GW | ~275 kt/år | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Elektrolysatorns effektfördelning (1 Mt/år): ~330–360 MW; EAF + balans: ~40–70 MW. Vi kör dem på ett lugnt mikronät, inte ett spikigt.
Utrymme & utrustning (typiska 1 Mt/år campus)
| Block | Område | Anteckningar |
|---|---|---|
| EAF-smältverk (2–3 ugnar) | ~3–6 ha | Innesluten, akustiska paneler |
| DRI-skaft + pelletsgård | ~5–8 ha | Om Route B används |
| Elektrolysanläggning | ~2–4 ha | Containeriserade staplar |
| Gjut-/valsberedning | ~3–5 ha | Billets, slabbar, blooms |
| PV-fält (min) | ~3,0–3,5 km² | För 2,05 GWp i närheten |
| Lagringsgård | ~0,5–1 km² | 4,8 GWh-behållare |
Vi samlokaliserar med sjön (Del 1) för kylvatten & lugn.
Stålets vänner (rena ugnar för andra metaller)
Aluminium — Hall‑Héroult, elektrifierat från början till slut
Aluminiumoxid (Al₂O₃) blir smält aluminium i elektrolytiska celler. Vi kombinerar det med elektriska kalcinatorer och, där tillgängligt, inerta anoder för att eliminera perfluorkarbontoppar.
- El: ~14–16 MWh/t aluminium (smältning)
- Raffinering & gjutning (elektrisk): +2–3 MWh/t
- 500 kt/år anläggning: ~800 MW i genomsnitt • PV min ~4,1 GWp • 12 h lagring ~9,6 GWh
Koppar — pyro + elektroraffinering, prydligt
Sulfidkoncentrat smälts exotermt. Vi fångar SO₂ för svavelsyra (en användbar produkt), och avslutar sedan med elektroraffinering.
- El: ~2,5–4,0 MWh/t katod
- 1 Mt/år campus: ~340 MW i genomsnitt • PV min ~1,76 GWp • 12 h lagring ~4,1 GWh
- Biprodukt: syraverk matar lakningskretsar och grannar
Kisel — elektrometallurgi
Kvarts + kol → metallurgiskt kisel i bågugnar. Med ren kraft och avgassfångst är det en ljus, kontrollerad åskstorm.
- El: ~11–14 MWh/t
- 100 kt/år-anläggning: ~137 MW i snitt • PV min ~0,70 GWp • 12 h lagring ~1,6 GWh
- Uppströms till sol: leder in i wafer-fabrikerna bredvid (Del 3)
Luft, vatten & grannar (tråkigt rena av design)
Luft
- Inga koksbatterier. EAF-lock stängda; ångor skurade & filtrerade.
- SO₂-fångst. Kopparavgas → svavelsyra; ingen avgasskandal.
- Bågblänk, inte skorsten. Buller och ljus inneslutna av höljen.
Vatten
- Stängda kylkretsar med torra kylare; sjön hanterar säsongsvängningar.
- Noll obehandlat utsläpp; vi föredrar ”inget utsläpp” som livsstil.
- Regn från PV-fälten blir processpåfyllning via enkel behandling.
Frågor & svar
”Är väte farligt?”
Det är energirikt och förtjänar respekt — som elektricitet. Vi håller elektrolyser utomhus, rören korta, sensorer överallt och designen tråkig med flit.
”Hur är det med skrotkvaliteten?”
Vi försorterar aggressivt (Del 2 energi in, energi ut). När jungfruligt järn behövs fyller DRI(H₂) gapet utan att importera ett sekel av utsläpp.
”Är inte detta mycket kraft?”
Ja — och det är poängen. Solfabriken producerar kraft i stor skala (Del 3). Vi bygger uppsamlarna snabbare än ursäkter, och kopplar dem direkt till ugnarna.
Nästa upp: Stål: Civilisationens ben — Gjutning av plåtar, ämnen & balkar (Del 5). Vi formar solljus till former starka nog att hålla i ett sekel.