نخستین کوره خورشیدی جهان برای بازیافت فولاد در سوئیس

به گزارش آهن آنلاین؛ صنعت فولاد جهان با تحولی بی‌سابقه روبه‌رو شده است. شرکت سوئیسی Panatere در حرکتی پیشگامانه، نخستین کوره خورشیدی برای بازیافت فولاد را در شهر «لا شو–دو–فون» (La Chaux-de-Fonds) واقع در کانتون نوشاتل سوئیس به بهره‌برداری رسانده است. این طرح نوآورانه، گامی مهم در مسیر توسعه فناوری‌های کم‌کربن و تحقق ایده تولید فولاد سبز محسوب می‌شود.

فولاد با انرژی خورشید؛ پایان وابستگی به سوخت فسیلی

کوره خورشیدی جدید با بهره‌گیری از بیش از ۵۰۰ آینه مقعر و سامانه هلیواست، نور خورشید را به نقطه‌ای متمرکز هدایت می‌کند و دمایی در حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد ایجاد می‌نماید. این میزان حرارت برای ذوب فولاد و آهن آلات کافی است و هیچ نیازی به استفاده از گاز طبیعی، زغال‌سنگ یا برق تولیدی از سوخت‌های فسیلی ندارد. در این سامانه، فرآیند ذوب فولاد قراضه در حدود ۹۰ دقیقه انجام می‌شود و خروجی آن شمش‌های فولادی با همان کیفیت فولاد تولیدشده از روش‌های سنتی است. تمام مراحل فرآیند، از ذوب تا شکل‌دهی، با انرژی خورشیدی انجام می‌گیرد که این موضوع آن را به یکی از پاک‌ترین خطوط تولید فولاد در جهان تبدیل کرده است.

کاهش چشمگیر انتشار کربن

مطالعات اولیه نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند میزان انتشار دی‌اکسیدکربن را به حدود ۴۱ گرم برای هر کیلوگرم فولاد کاهش دهد؛ در حالی که روش‌های سنتی تولید فولاد، چندین کیلوگرم دی اکسید کربن در هر کیلوگرم محصول منتشر می‌کنند. بدین‌ترتیب، این پروژه یکی از کم‌کربن‌ترین فرآیندهای ذوب فلز در جهان به شمار می‌رود. این فناوری همچنین با هدف به حداقل رساندن مصرف انرژی جانبی طراحی شده است. بخش عمده انرژی مورد نیاز کوره از تابش مستقیم خورشید تأمین می‌شود و تنها بخش محدودی از برق مصرفی آن از شبکه محلی گرفته می‌شود. نتیجه، یک سیستم خودکفا با ردپای کربنی ناچیز است که می‌تواند الگوی جدیدی برای صنایع انرژی‌بر جهان باشد.

هدف‌گذاری برای تولید سالانه ۱۰۰۰ تن فولاد خورشیدی

برنامه شرکت Panatere، گسترش ظرفیت تولید و دستیابی به حجم سالانه حدود ۱۰۰۰ تن فولاد خورشیدی تا سال ۲۰۲۸ است. این تولید در مرحله نخست برای تأمین نیاز صنایع دقیق سوئیس، به‌ویژه صنعت ساعت‌سازی، مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

در حال حاضر بخش عمده فولاد زنگ‌نزن مصرفی در این کشور از خارج وارد می‌شود. اجرای این پروژه می‌تواند وابستگی سوئیس به واردات را کاهش داده و به خودکفایی نسبی در تأمین مواد اولیه فلزی منجر شود. نخستین شمش تولیدشده از این کوره‌ها نیز به‌عنوان نماد آغاز عصر جدید فولاد سبز، در «موزه بین‌المللی ساعت» این شهر به نمایش گذاشته شده است.

طراحی دوگانه برای آزمایش‌های صنعتی فولاد

بر اساس گزارش رسانه‌های صنعتی، این طرح شامل دو مقیاس کوره است. مدل بزرگ‌تر دارای سطح هلیواست ۱۳۸ مترمربع و آینه‌های مقعر در ۶۵ مترمربع بوده و برای ذوب حجم‌های بیشتر فولاد طراحی شده است. نسخه کوچک‌تر، با هلیواستی ۳۰ مترمربعی و حدود ۴۶۰ آینه، تمرکز نوری قوی‌تری دارد و برای انجام آزمایش‌های دقیق‌تر و کنترل فرآیندهای حرارتی به‌کار گرفته می‌شود.

هر دو کوره توانایی دستیابی به دمایی بین ۱۸۰۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد را دارند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در آینده بتوان از آنها برای ذوب فلزاتی مانند آلومینیوم، تیتانیوم و مس نیز استفاده کرد. این انعطاف‌پذیری، پروژه Panatere را به یکی از پیشرفته‌ترین مدل‌های صنعتی در حوزه متالورژی خورشیدی تبدیل کرده است.

همکاری گسترده بخش دولتی و دانشگاهی

پروژه کوره خورشیدی فولاد با حمایت دفتر فدرال محیط‌زیست سوئیس و همکاری دولت‌های محلی کانتون‌های نوشاتل، ژورا و برن اجرا شده است. همچنین چندین دانشگاه و مؤسسه تحقیقاتی در زمینه طراحی مواد مقاوم در برابر حرارت بالا و بهینه‌سازی تمرکز نور خورشید با Panatere همکاری داشته‌اند. این طرح از نظر علمی نیز یکی از نمونه‌های موفق هم‌افزایی بین صنعت و دانشگاه محسوب می‌شود. نهادهای علمی در کنار صنعتگران توانسته‌اند فناوری‌ای را توسعه دهند که هم از نظر اقتصادی قابل اجرا و هم از نظر زیست‌محیطی پایدار است. اگرچه فناوری جدید چشم‌انداز روشنی دارد، اما محدودیت‌هایی نیز پیش‌رو است. عملکرد کوره به شدت به شرایط جوی و تابش خورشید وابسته است و در روزهای ابری یا فصل زمستان ممکن است بازدهی کمتری داشته باشد. همچنین هزینه نصب و نگهداری مجموعه آینه‌ها و سامانه‌های هلیواست، در مقایسه با کوره‌های الکتریکی متداول، بالاتر است.

برای رفع این چالش‌ها، توسعه سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی و ترکیب انرژی خورشیدی با سایر منابع تجدیدپذیر در دستور کار قرار گرفته است. کارشناسان معتقدند که در صورت بهبود زیرساخت‌ها، این فناوری می‌تواند به‌طور کامل با مدل‌های تولید صنعتی سازگار شود و هزینه‌ها در مقیاس انبوه کاهش یابد.

گامی مهم به‌سوی صنعت فولاد بدون کربن

افتتاح نخستین کوره خورشیدی فولاد، نمادی از تغییر رویکرد صنعت جهانی به سوی انرژی‌های پاک است. در شرایطی که صنعت فولاد یکی از بزرگ‌ترین منابع انتشار گازهای گلخانه‌ای در جهان به شمار می‌رود، استفاده از انرژی خورشیدی در فرآیند ذوب فلز می‌تواند مسیر کاهش قابل توجه انتشار دی اکسید کربن را هموار کند. با رشد فناوری‌های تجدیدپذیر و بهبود بهره‌وری انرژی، انتظار می‌رود چنین طرح‌هایی در سال‌های آینده در کشورهای صنعتی گسترش یابد. اگر این فناوری در مقیاس جهانی توسعه پیدا کند، می‌تواند به یکی از مؤثرترین راهکارها برای کاهش ردپای کربنی صنعت فولاد تبدیل شود.