Développer un four plus perf… – Information Centre – Research & Innovation
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© malp #204874730, source:stock.adobe.com 2020
Lindustrie céramique joue un rôle considérable dans léconomie de lUE, avec ses 17 000 entreprises employant plus de 240 000 personnes et produisant près de 30 milliards dEUR de revenus. Toutefois, cette industrie consomme énormément dénergie. En réalité, la simple production dune tonne de carreaux de céramique nécessite 1,67 MWh dénergie.
La majorité de cette énergie (55 {f08ff3a0ad7db12f5b424ba38f473ff67b97b420df338baa81683bbacd458fca}) est utilisée durant le processus de cuisson, au cours duquel largile et les vernis sont amenés à une température très élevée. Cette cuisson seffectue généralement en recourant au gaz naturel qui, en tant que combustible fossile, produit une quantité non négligeable de gaz à effet de serre. Alors que ces gaz sont très réglementés, il nest pas surprenant que lindustrie céramique compte le plus grand nombre dinstallations dans le système déchange de quotas démission (SEQE) de lUE.
La clé pour réduire cette empreinte carbone consiste à créer un four plus efficace, ce que le projet DREAM, financé par lUE, sest précisément donné pour mission.
«Afin dorienter lévolution des fours vers un paradigme plus durable, le projet DREAM a conçu, développé et démontré le bien-fondé dune architecture entièrement revue pour les fours industriels destinés à la céramique», explique Gabriele Frignani, responsable du département de recherche appliquée à Sacmi, une corporation multinationale de céramique implantée en Italie, et coordinateur du projet DREAM. «Il en résulte un nouveau four de pointe à la consommation énergétique optimisée, et aux émissions et aux coûts dexploitation réduits.»
Lexpérimentation par la technologie
Par le passé, lindustrie a déjà réduit ses émissions polluantes en installant un sac filtrant dans la cheminée dévacuation du four. Bien que cette solution permette de maintenir les taux démission juste sous le seuil légal, elle nempêche pas les polluants comme lazote et les oxydes de soufre de séchapper dans lair. Cette défaillance, combinée au fait que les taux démission acceptables doivent être revus à la baisse, a contraint lindustrie à trouver une meilleure solution.
Afin de résoudre ce problème, le projet DREAM sest tourné vers la technologie. Léquipe a développé et testé un modèle logiciel de simulation capable danalyser tous les processus thermiques qui se produisent dans un four, y compris le préchauffage, la cuisson et le refroidissement. Ce système a permis non seulement didentifier rapidement les points à améliorer, mais aussi de tester numériquement différentes modifications et solutions.
«Ces simulations font gagner du temps et réduisent les coûts durant la phase de développement étant donné quelles mettent rapidement en lumière les options prometteuses et celles qui mèneraient probablement à une impasse», explique M. Frignani.
«Cette approche savère précieuse dans ce type de projet de recherche où, en raison des contraintes liées au délai et au budget, il est nécessaire de suivre une feuille de route précise.»
Par exemple, grâce aux exercices de simulation, on peut sattendre à ce que le remplacement des grandes turbines par des microturbines tout au long de la ligne de production génère un niveau personnalisé délectricité pour une machine spécifique.
Cette option permet non seulement déviter dutiliser (et de gaspiller) un excédent dénergie, mais elle réduit également le temps nécessaire pour restaurer les conditions thermiques après les pannes électriques et contribue à diminuer lempreinte carbone dun four.
Un meilleur type de four
Malgré leurs avantages, les outils de simulation ont leurs limites. Par exemple, ils ne peuvent pas prédire si une variation dans le processus de cuisson aura un impact négatif sur le matériau. Afin de combler cette lacune, le projet a mené un test au niveau industriel, en appliquant son modèle virtuel à un véritable four de production.
«Ces tests ont montré de manière concluante quavec notre logiciel, les entreprises de céramique peuvent disposer dun suivi en temps réel et intervenir directement le cas échéant pour améliorer lefficacité dune phase», explique M. Frignani. «Le résultat net est un four plus performant qui consomme et pollue moins.»
M. Frignani souligne que, en raison du temps et de linvestissement requis, ce type de recherche et de développement est devenu presque impossible à financer pour des entreprises individuelles, en particulier dans un secteur concurrentiel comme la céramique. «Les projets de recherche comme DREAM joueront un rôle de plus en plus considérable dans le développement des technologies et du savoir-faire dont dépendront les solutions écologiques de demain», conclut-il.
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