fr.wedoany.com Rapport : Le projet METAWAVE de l'Union européenne utilise le chauffage par plasma micro-ondes pour remplacer les systèmes traditionnels au gaz, visant à atteindre une efficacité de chauffage de 70 % pour le fabricant de céramique GRES ARAGÓN, et à réduire la consommation annuelle d'énergie de 5,76 GWh à 3,8 GWh, diminuant ainsi les émissions de 427 tonnes d'équivalent CO₂ par an. La phase de cuisson de la céramique, qui repose généralement sur le gaz naturel pour atteindre des températures de 1 100 °C à 1 200 °C, est l'une des principales sources d'émissions industrielles dans l'UE.
Le four prototype METAWAVE est conçu comme un système à trois étages, comprenant le préchauffage, la cuisson et le refroidissement. La zone de préchauffage utilise des résistances et l'air chaud recyclé de la zone de cuisson pour élever la température des carreaux. La section de cuisson emploie des torches à plasma générant de la chaleur radiante par énergie micro-ondes. La zone de refroidissement stabilise les produits céramiques par un refroidissement à l'air ambiant en trois étapes. L'équipe du projet a utilisé des simulations de dynamique des fluides computationnelle (ANSYS Fluent) pour prédire le transfert de chaleur et l'écoulement des fluides dans le four, réduisant ainsi les coûts d'essais et d'erreurs. En ce qui concerne les matériaux réfractaires, l'Université de Modène (UNIMORE) a fabriqué de nouvelles briques réfractaires circulaires à partir d'alumine régénérée et de cyanite par un procédé de géopolymérisation. Ces briques présentent un coefficient de conductivité thermique de 0,63 W/mK, une résistance maximale à la température de 1 200 °C et une constante diélectrique de 4,89-i0,05, garantissant une isolation thermique sans interférer avec le champ micro-ondes.
En matière de surveillance et de contrôle, le projet a déployé des capteurs à fibre optique et un équipement d'imagerie multispectrale infrarouge à ondes courtes pour fournir une distribution thermique continue et des relevés de température de surface dans l'environnement plasma micro-ondes. L'architecture numérique est construite sur la base de la norme IEC 61499, transmettant les données via la passerelle CPSizer et les protocoles MQTT et OPC UA à la plateforme cloud Kharon, réalisant ainsi la convergence des technologies opérationnelles (OT) et des technologies de l'information (IT). Intelligence artificielle : le projet a développé un modèle réduit basé sur la physique, intégré à une IA pilotée par les données, utilisant un agent d'apprentissage par renforcement pour optimiser les décisions de contrôle en temps réel. Le système de gestion de l'énergie utilise une programmation linéaire en nombres entiers mixtes, combinée à des modules de prévision de la demande énergétique et des prix de l'électricité, afin de permettre une gestion énergétique en boucle fermée avec la centrale électrique virtuelle.
La phase de modélisation numérique et de simulation a réussi à reproduire le cycle de cuisson cible, la distribution des températures en régime permanent étant conforme aux normes industrielles. L'évaluation environnementale préliminaire indique que les matériaux réfractaires circulaires à base d'alumine régénérée sont techniquement et écologiquement viables, et le projet devrait atteindre un taux d'économie d'énergie de 33,2 %. L'efficacité de chauffage de 70 % du plasma micro-ondes, combinée à l'optimisation de 5 % du système numérique, confère à l'électrification à haute température des performances économiques et environnementales supérieures à celles des systèmes au gaz naturel. La modularité du cadre de contrôle basé sur la norme IEC 61499 permet également à cette plateforme de s'étendre à des domaines tels que la production d'asphalte et la fabrication du verre. La prochaine phase du projet consistera à construire un prototype physique et à valider les résultats dans des conditions opérationnelles réelles. À long terme, le projet vise à intégrer l'électricité renouvelable via une centrale électrique virtuelle pour éliminer l'intensité carbone.
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