Metalaren industria oso intentsiboa da, bai energiari dagokionez, bai materialen kontsumoari dagokionez, eta horrek hondar-energia eta hondakin solido asko eragiten ditu, hala nola altzairuaren zepa. Egoera horrek erronka esanguratsuak planteatzen ditu jasangarritasun eta eraginkortasunari dagokienez.

Horregatik, arazo horri erantzuteko, beroa berreskuratzeko eta materialak berrerabiltzeko hainbat teknologia proposatu dira, sektore hori eredu jasangarriago eta ekonomikoki bideragarriago bihurtzeko.

Teknologia horietako bat Europako LIFE Heat It Yourself For Sustainability (LIFE HI4S) proiektuak proposatzen duena da. Proiektu horrek biki digital bat erabiltzen du ad hoc teknologia optimizatzeko eta eskalatzeko. Orain arte egindako lanari esker, Eurostaten elektrizitate-prezioari buruzko datuak erabiliz (0.2525 €/ kWh), modelizazio-lan horri eta lantegiaren eragiketa optimizatzeko lehen hurbilketari esker, 200.000 eurotik gorako aurrezpenak kuantifikatu ahal izan dira, ihes-gasen % 1-2ren artean soilik prozesatuz; gainera, 1,000 MWh energia termiko inguru berreskuratu dira eta 20 MWh elektrizitate garbi inguru ekoitzi.

Metalaren industria

Metalaren industriak asko laguntzen du berotegi-efektuko emisio globaletan. Adibidez, 2020an, isurketen % 7 inguru eta karbono dioxidoaren (CO2) % 11, 3.6 gigatonelada (36 eta 11 zero, hurrenez hurren) industria horretakoak dira. Gainera, zenbaki horiek, behera egin beharrean, gora egiten jarraitzen dute urtez urte, altzairuaren mundu mailako eskari gero eta handiagoak bultzatuta.

Garrantzitsua da nabarmentzea altzairua lortzeko prozesua ez dela eraginkorra ekoitzitako altzairu tona bakoitzeko CO2 eta energia isurtzeari dagokionez. Izan ere, kalkulatzen da 1.91 t_CO2/t_altzairu isurtzen direla eta 21.31 GJ/t_altzairu kontsumitzen direla batez beste. Kontsumitutako energia hori ekoitzitako altzairuaren guztizko prezioaren % 20-40 da, eta, beraz, eraginkortasunean hobekuntzak egiteak eragin nabarmena izango luke azken produktuaren kostuan.

Europar LIFE HI4S proiektua

LIFE HI4S proiektuak egoera horri heltzen dio industria-prozesu honetako hondar-energia tratatzeko, berreskuratzeko eta berrerabiltzeko teknologia garatuz. Berreskuratutako energia hori lehengai gisa erabiltzen den txatarraren aurreberokuntzan eta Rankine ziklo organiko baten bidezko ekoizpen elektrikoan erabiltzen da (ORC ingelesezko siglen arabera). Gainera, elementu horiek energia termikoaren biltegiratze batekin osatzen dira (TES – Thermal Energy Storage) packed bed teknologian oinarrituta, beroa biltegiratzeko tratatutako zepa metalikoa erabiliz, energia-iturriaren aldizkakotasunari aurre egiten diona, buffer eta kostu txikiko biltegiratze gisa funtzionatuz.

CIC energiGUNE Europako proiektu honen koordinatzailea da, eta zenbait helburu tekniko partzialetan ere laguntzen du. Alde batetik, sistemen ingeniaritzako eta transferentzia teknologikoko taldeak bere esperientzia zabala eskaintzen du biltegiratze termikoekin eta bero-transferentziarekin, Sestaoko (Bizkaia) Arcelor Mittalen instalatuko den instalazio pilotua diseinatzeko. Gainera, TEren aurreberokuntza- eta karakterizazio-sistemaren dimentsionamenduaz eta diseinuaz arduratzen da.

Bestalde, sistema osoaren modelatze digitalaz arduratzen da TRNSYS softwarearen bidez; plantaren portaera dinamikoa modu eraginkorrean modelatzeko aukera ematen duen softwarea, osagaien dimentsionamendua eskala industrialean ahalbidetuz eta kontrola optimizatuz.

Modelatze digitalaren onurak

Sistema edo eredu digitalak ingeniaritzan modelatzea sistema fisiko baten edo software espezializatua erabiltzen duen prozesu baten irudikapen birtuala da. Eredu horiek algoritmoekin eta ekuazio matematikoekin elikatzen dira sistema errealen prozesuak simulatzeko, eta konfigurazio eta parametro desberdinak probatzeko eta aztertzeko modu eraginkor eta zehatza ematen dute, mundu errealean inplementatu aurretik, denbora eta baliabideak aurreztuz.

LIFE HI4S proiektuan ezartzen ari den eredu digitaletako batek teknologiaren baliozkotzea, osagaien eskalagarritasuna eta erreprodukgarritasuna bilatzen ditu. Proiektu honetan TRNSYS softwarea erabili da, sistema dinamikoen simulazioak egiten dituena. Horrela, eredua Sestaoko (Espainia) Arcelor Mittal altzairutegiko irteera-gasetatik datozen tenperatura-datuekin elikatzen da, bertan instalatuko baita instalazio pilotua.

Modelizazio-lanaren ondoren, beharrezkoa da eredu hori baliozkotzea saiakuntza esperimentalen bidez, proiektuaren planta pilotua jokoan jarriz. Baliozkotzea egin ondoren, eredu digitalak hainbat logika, eragiketa-modu eta osagaien konfigurazio probatzeko aukera ematen du, tamainak edo konfigurazioak aldatuz. Ondorioz, eragiketan prozesua optimizatzea, hobekuntzak egitea edo askatasun-maila berriak ezartzea ahalbidetzen du.

Hurrengo irudian eredu digitalaren diseinua agertzen da (sinplifikatua). Bertan, kontzeptua softwarera nola egokitzen den ikus daiteke, aurrez diseinatutako eta berezko Typeak barne, aldez aurretik baliozkotuak.

Eredua osatzen duten osagaiak kontrolatzeko eta dimentsionatzeko malgutasun horrek aukera ematen du instalazioaren portaera aldatzeko eta denbora errealean erabakiak hartzeko biltegiratzea kargatzea edo deskargatzea eraginkorrena den uneari buruz, zein unetan txatarra altzairutegiaren premiaren arabera aurreberotzeko, instalazioa elektrizitate konstante eta aktiboaren ekoizpenari eusten zaion bitartean.

Modelatze digitala CIC energiGUNEn

CIC energiGUNEren Thermal Energy Solutions (TES) arloan, energia termikoaren biltegiratzean, kudeaketan, berreskurapenean eta bihurketan adituak gara, hainbat espezialitatetako ikertzaile eta ingeniari talde batekin, hainbat ezagutza-arlotan. Arlo horien artean dago modelatze digitala hainbat tresna komertzialekin, hala nola TRNSYS, Simulink edo Ansys Fluent.

Tresna horiei eta CIC energiGUNEn sortzen dugun ezagutzari esker, gai gara altzairuaren industriari irtenbideak emateko LIFE Hi4S bezalako proiektuen bidez, prozesuen eraginkortasuna eta iraunkortasuna hobetuz eta, horrela, sektore horren ingurumen-inpaktua murrizten lagunduz.