CASE HISTORY DREAM

CASE HISTORY DREAM

L’avenir des fours pour céramiques : la reconnaissance de l’Europe au projet DREAM de SACMI Forni

La Commission inscrit le projet, terminé de manière très satisfaisante au mois de septembre 2019, parmi les cas de succès cofinancés au sein du programme Horizon 2020. Le résultat : un modèle prédictif pour accélérer l’innovation avec l’épargne nette des consommations, gains d’efficacité et réduction des émissions.
 
Produire fours céramiques capables de fournir les performances les meilleures, mais tout en consommant et en polluant le moins. C’est le but du projet DREAM (Design for Resource and Energy efficiency in cerAMic kilns), cofinancé par Union européenne et mené par SACMI Forni et CRIT (Centro di ricerca e innovazione tecnologica) avec siège à Vignola.
Terminé en 2019, le projet figure parmi les “exemples de succès” sur le portail de la Commission Ue et récompense le dur travail de recherche et développement qui a vu les deux réalités de premier plan se coordonner avec les autres 11 partenaires européens représentatifs de l’université, de l’industrie et de la recherche.

Le logiciel

Au cœur du projet DREAM est le développement d’un modèle informatique de machine thermique où chaque phase du procès – préfour, préchauffage, cuisson, refroidissement indirect et final – est repartie en temps discrets et analysée par des systèmes d’équations à haut pouvoir prédictif. Le résultat : indications importantes et mesurables sur les effets attendus et un modèle utile à accélérer l’innovation.

Le logiciel

L'option micro-turbine

« Produire toute l’énergie électrique dont on a besoin, mais pas au-delà du besoin », explique Gabriele Frignani de SACMI Forni, c’est au cœur de la proposition, qui a expérimenté la possibilité de remplacer les turbines de grosse taille traditionnelles pour l’alimentation électrique, avec des micro-turbines.
Au premier avantage de nature strictement économique – l’énergie en excès produite par les grandes turbines est habituellement revendue au réseau, donc soumise à taxation – s’en ajoute le deuxième : la simplification des fluxes d’installation et la possibilité d’intervenir, de façon ciblée, sur la machine pour produire exactement sa propre quantité d’électricité, qui alimentera tous usages électriques et thermiques.
A titre d’exemple et considérant l’installation d’une micro-turbine sur un four existant (le projet DREAM a essayé une solution de puissance 100 kW/h), l’épargne énergétique réalisée sur la conduite du four est du 100% de l’énergie produite, hors coûts de la combustion de méthane (en Italie, le différentiel de coût entre gaz et énergie électrique est un cinquième environ, à parité de kW produits).
Troisième avantage, un contrôle plus efficace des éventuelles pannes générales. Avec ce système, le four ne doit pas être redémarré, ce qui rendra donc la normale procédure de ‘nettoyage’ des volumes internes (ça peut prendre même dix minutes ou plus et générer déchets et arrêts aux machines) pas nécessaire.

Utiliser au mieux la chaleur du four en excès

Un des avantages du modèle prédictif est de vérifier en avant l’opportunité et l’utilité de certaines interventions à la conception du four. Un exemple : le choix d’adresser les fumées chaudes vers les parties du four peut se montres moins satisfaisant par respect à la possibilité d’utiliser cette chaleur à l’alimentation du séchoir en amont ou les autres machines qui exploitent la chaleur comme source principale.
« Selon le modèle théorique et les essais effectués, telles économies sont maximales si, par exemple, la chaleur est adressée à l’atomiseur (en termes numériques, la chaleur associée aux fumées de la micro-turbine réduit la consommation de l’atomiseur).

Utiliser au mieux la chaleur du four en excès
Il pourrait être relativement profitable d’adresser les fumées aux séchoirs à récupération, tandis que la solution – effectivement testée sur le terrain – d’adresser la chaleur vers les séchoirs à recirculation ne s’est avérée que partiellement efficace », fait remarquer Gabriele Frignani.
La conséquence est une épargne supplémentaire, grâce à une utilisation la plus rationnelle de l’énergie thermique des fumées de combustion.

Réduire gaspillages et émissions

Par définition, chaque four industriel dissipe une certaine quantité de chaleur dans l’environnement. Une partie du projet DREAM est constituée par le développement et l’essais de revêtements du four de nouvelle génération (nouvelles peintures et matériaux réfractaires) qui permettent de réduire cette dissipation relative de 10 points de pourcentage environ.
Pas seulement. Le nouveau revêtement élaboré a montré même des propriétés inattendues de résistance à l’agression chimique, « un produit entièrement nouveau sur le marché qui maintenant est devenu partie intégrante de l’offre commerciale de SACMI Forni », avec une plus longue durée de vie utile des tous revêtements et réduction des coûts d’entretien.
Dans le contexte des usines, l’adoption des nouveaux systèmes peut rendre une moindre consommation d’énergie thermique, qui dépasse même le 5% (en supposant une consommation annuelle de 5 millions de mètres cubes de méthane, ou équivalent en électricité, on obtiendrait une épargne nette de 500 tons environ sur les émissions CO2).
En tous cas, toutes économies d’énergie électrique et thermique provenant de la combustion de méthane se traduisent par une diminution nette des émissions de dioxyde de carbone, selon la proportion de 2kg de CO2 chaque m3 de méthane de combustion (ou équivalent en termes d’énergie électrique).

Les vides de production

Ce sont des nouveautés essentielles celles du projet DREAM dans l’approche à la gestion des “vides de production”. Contrairement à l’approche traditionnel qui abordait sur place le problème avec l’application de la “formule vides ” dans le four, on a étudié un logiciel qui permet d’identifier le vide depuis sa formation en ligne et qui, grâce à son superviseur, permet au four de “préparer” les conditions thermiques les meilleures pour l’arrivée du vide. « Essentiellement, le modèle peut anticiper la présence de vides de production quand même générés des machines de la ligne, en évaluant, à l’avance et sur paramètres objectifs, l’opportunité d’agir ou pas sur le four avec des corrections ».

L'avenir

Cet étude a également testé tant un nouveau logiciel de monitorage que la mise au point d’une nouvelle génération de filtres à cheminée “multi-usage” aptes à réduire sensiblement – et sans aucun besoin de baisser la température des fumées avant la filtration – les émissions de NOx aussi, jetant les bases de la mise en conformité des installations céramiques qui sera sans doute nécessaire en 2023, lorsque les nouvelles BREF et les nouveaux limites et typologies de gaz de cheminées seront publiées.
« A présent, cette nouvelle génération de filtres est en phase de Recherche et Développement. Nous considérons que ce domaine jouera un rôle majeur dans l’avenir de nos établissements industriels, notamment si la nouvelle règlementation prévoirait une réduction supplémentaire des limites imposées aux émissions d’oxides d’azote ».

L'avenir

Les limites du modèle virtuel

« Elever le niveau des connaissances dans les domaines qui pourraient se montrer cruciaux afin d’anticiper les évolutions du marché, des règlementations et styles de consommation – souligne Gabriele Frignani – s’est révélée la valeur clés du projet DREAM, ainsi que la possibilité de travailler au plus haut niveau au sein d’équipes internationales et pluridisciplinaires ». Activité de recherche que, sans le support de l’Europe, aurait pu été dénié aux entreprises individuelles, « étant donné que le marché repose sur l'innovation continue et en temps réel ».
Evidemment – précise Gabriele Frignani – même le modèle virtuel a ses limites, par exemple «il ne peut pas prévoir d’éventuels défauts du matériel suite aux variations des paramètres du processus, toutefois il peut indiquer les conditions thermodynamiques les meilleures à se dérouler ». C’est pourquoi « les essais industriels sont également nécessaires, effectués directement dans l’usine, par application du modèle virtuel au four réel, déjà en production ».
Telle est la valeur adjointe de la stratégie SACMI Forni qui, non seulement elle comprend plusieurs innovations développées dans le cadre du projet DREAM dans sa nouvelle gamme d’offres, mais elle travaille chaque jour aux cotés de ses clients pour tester sur place et apprécier l’efficacité de cette nouvelle approche à l’ingegnerisation et à la gestion des machines thermiques, en vue d’une plus grande durabilité, compétitivité, efficacité.
 
Lisez l’article sur Site de la commission européenne (Direction Générale de Recherche et Innovation)

Ruota il tuo device.