مشروع METAWAVE الأوروبي يحقق كفاءة حرق بنسبة 70% للسيراميك باستخدام البلازما الميكروويفية

أخبار ar.wedoany.com، يستخدم مشروع METAWAVE الأوروبي التسخين بالبلازما الميكروويفية بدلاً من أنظمة الغاز التقليدية، بهدف تحقيق كفاءة حرارية تصل إلى 70% لصالح شركة تصنيع السيراميك GRES ARAGÓN، وخفض استهلاك الطاقة السنوي من 5.76 جيجاواط/ساعة إلى 3.8 جيجاواط/ساعة، مما يقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المكافئة بمقدار 427 طناً سنوياً. تعتمد مرحلة حرق السيراميك عادةً على الغاز الطبيعي للوصول إلى درجات حرارة تتراوح بين 1100 و1200 درجة مئوية، وهي أحد المصادر الرئيسية للانبعاثات الصناعية في الاتحاد الأوروبي.

صُمم فرن METAWAVE النموذجي كنظام ثلاثي المراحل يشمل التسخين المسبق والحرق والتبريد. تستخدم منطقة التسخين المسبق المقاومات الكهربائية والهواء الساخن المعاد تدويره من منطقة الحرق لرفع درجة حرارة بلاط السيراميك، بينما تستخدم مرحلة الحرق شعلات البلازما لتوليد حرارة إشعاعية عبر طاقة الميكروويف، وتقوم منطقة التبريد بتثبيت منتجات السيراميك من خلال التبريد بالهواء المحيط على ثلاث مراحل. استخدم فريق المشروع محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية (ANSYS Fluent) للتنبؤ بنقل الحرارة وتدفق الموائع داخل الفرن، مما يقلل من تكاليف التجربة والخطأ. وفيما يتعلق بالمواد الحرارية، قامت جامعة مودينا (UNIMORE) بتصنيع طوب حراري دائري جديد من خلال عملية البلمرة الجيولوجية باستخدام أكسيد الألومنيوم المعاد تدويره والكيانيت، بمعامل توصيل حراري يبلغ 0.63 واط/متر.كلفن، وقدرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية، وثابت عازل يبلغ 4.89-i0.05، مما يضمن العزل الحراري دون التداخل مع مجال الميكروويف.

فيما يتعلق بنظم المراقبة والتحكم، تم نشر أجهزة استشعار الألياف الضوئية وأجهزة التصوير متعددة الأطياف بالأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة لتوفير قراءات مستمرة للتوزيع الحراري ودرجة حرارة السطح في بيئة البلازما الميكروويفية. تم بناء البنية الرقمية وفقاً لمعيار IEC 61499، ويتم نقل البيانات عبر بوابة CPSizer وبروتوكولي MQTT وOPC UA إلى منصة Kharon السحابية، مما يحقق التكامل بين التكنولوجيا التشغيلية (OT) وتكنولوجيا المعلومات (IT). في مجال الذكاء الاصطناعي، طور المشروع نموذجاً مختزلاً قائماً على النماذج الفيزيائية ودمجه مع الذكاء الاصطناعي المعتمد على البيانات، باستخدام وكيل التعلم المعزز لتحسين قرارات التحكم في الوقت الفعلي؛ ويعتمد نظام إدارة الطاقة على البرمجة الخطية الصحيحة المختلطة، مع دمج وحدات التنبؤ بالطلب على الطاقة وأسعار الكهرباء، لتحقيق إدارة مغلقة للطاقة مع محطة الطاقة الافتراضية.

نجحت مرحلة النمذجة العددية والمحاكاة في إعادة إنتاج دورة الحرق المستهدفة، وتتوافق توزيعات درجات الحرارة المستقرة مع المعايير الصناعية. يشير التقييم الأولي للأثر البيئي إلى أن المواد الحرارية الدائرية المصنوعة من أكسيد الألومنيوم المعاد تدويره مجدية من الناحيتين التقنية والبيئية، ومن المتوقع أن يحقق المشروع نسبة توفير في الطاقة تبلغ 33.2%. إن الجمع بين كفاءة التسخين بنسبة 70% للبلازما الميكروويفية وتحسين الأنظمة الرقمية بنسبة 5% يجعل الكهربة في درجات الحرارة العالية تظهر أداءً اقتصادياً وبيئياً أفضل من أنظمة الغاز الطبيعي. كما أن الطبيعة المعيارية لإطار التحكم القائم على معيار IEC 61499 تمنح المنصة إمكانية التوسع في مجالات مثل إنتاج الأسفلت وتصنيع الزجاج. ستقوم المرحلة التالية من المشروع ببناء نموذج أولي مادي والتحقق من النتائج في ظل ظروف التشغيل الفعلية، وتخطط الخطة طويلة الأجل لدمج الطاقة المتجددة من خلال محطات الطاقة الافتراضية للقضاء على كثافة الكربون.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com