For å forstå utviklingen av Norsk Hydro-virksomheten på Rjukan, må vi se på den industrielle aktiviteten som var delt inn i tre faser: Rjukan I, Rjukan II og Rjukan III.
Rjukan I
Rjukan I presenterte flere byggeprosjekter som utviklet og administrert samtidig og bygget på land som hadde tilhørt Saaheim-gården.
Denne fasen ble preget av ofte utfordrende byggeprosjekter i bratt og vanskelig terreng. Med produksjon ved hjelp av lysbuemetoden, var denne innledende fasen basert på elektrisitet fra Vemork, som ble satt i drift 4,5 kilometer vest i 1911.
Fabrikkbygningene lå på land som hadde tilhørt Såheim-gården, på sørsiden av Månaelva. Alle de eksisterende bygningene fra denne fasen som er utpekt som viktige gjenstander i verdensarven, ble ferdigstilt i 1911, med unntak av pumpehuset som ble ferdigstilt i 1910:
- Ovnshus I
- Kjelhus
- Tønnefabrikk
- Pumpehuset
- Laboratorium
Rjukan II
Rjukan II-fasen var også basert på lysbue-teknologien, og disse Norsk Hydro-operasjonene startet da den nye Såheim kraftstasjonen ble åpnet 2. desember 1915. Såheim kraftverk ligger en kilometer øst for fabrikkområdet. Det inneholdt Ovnshus II som produserte nitrogenholdig gass, og som deretter ble ført med rørledning til det opprinnelige Tårnhuset (nå revet).
Utvidelsen som resulterte i Rjukan II, begynte i 1911 – samme år Rjukan I ble operativ. I 1916 var arbeidet ferdig. De nye tilskuddene inkluderte 35 Birkeland/Eyde-ovner inne i kraftverket, med tilhørende kjelehus. Dessuten ventilasjonshus (revet), 5 gassrørledninger og et tårnhus med 50 granittårn og 10 jerntårn, fordelt på 10 rad.
Det var også et stort tårnhus (10 000 m2), med tilhørende fordampningsreduksjonsanlegg for natriumnitrat. Rjukan II inneholdt dessuten et anlegg som var designet for å produsere konsentrert syre.
I tillegg ble det gjort utvidelser og forbedringer av kalkoppløsningsanlegget, fordampnings-reduksjonsanlegg, pukkverk og pakkeanlegg.
Fra Såheim kraftverk til Tårnhuset ble det installert et én km langt system med aluminiumsrørledninger i 1926, og ytterligere Birkeland/Eyde-ovner ble installert. To i Ovnshus I, og fire nye i Ovnshus II. Alle disse anleggene i Rjukan II var i drift til de nye produksjonsanleggene ble tatt i bruk.
Rjukan III
Dette var de nye produksjonsanleggene som ble satt i drift i 1929, ved bruk av ammoniakkmetoden (Haber-Bosch) og hydrogen. Dette krevde store justeringer av infrastrukturen fra Hydro, inkludert:
- Konvertering av Vemork og Såheim kraftverk for å levere likestrøm, i tillegg til å fortsette å levere strøm med den opprinnelige metoden.
- Anlegg ble bygd på Herøya ved Porsgrunn, for å konvertere ammoniakk til kunstgjødsel.
Rjukan III fortsatte også konverteringen til gjødsel, 40% av den årlige produksjonen på 70.000 tonn.
I motsetning til i Tyskland, hvor kull ble brukt til produksjon av hydrogen, ble hydrogenelektrolyse valgt i Norge, fordi det var nesten ubegrenset tilgang til både vann og elektrisitet. Selve ammoniakkproduksjonen var ellers identisk med den som ble brukt i Tyskland.
De viktigste anleggene på Rjukan III - alle ferdigstilt i 1928, med unntak av Syntesen som ble satt i drift i 1929 - inkluderte:
- Nitrogenfabrikken
- Kompressorhuset
- Syntesen
- Mekanisk verksted
Hydrogenfabrikken (revet) ble bygd foran Vemork og på Såheim foran kraftanleggbygningen (revet), ettersom likestrøm ikke kunne overføres over større avstander uten tap av kraft.
Hydrogenfabrikken på Vemork er en annen historie som det fortsatt snakkes om i dag.