L’industrie cimentière, particulièrement énergivore et émettrice de gaz à effet de serre, est soumise à de fortes contraintes légales et environnementales. De fait, sa performance énergétique est un enjeu clé. Cependant, le processus de fabrication du ciment est complexe et les besoins en combustibles et électricité dépendent de multiples facteurs : qualité du ciment fabriqué, procédé cimentier utilisé, paramétrage des lignes de cuisson, stockage des matières, performance des filtres, choix des combustibles fossiles ou alternatifs, composition chimique du crû. Autant d’éléments qui compliquent son optimisation énergétique.
Heureusement, le digital ouvre de nouvelles opportunités !
Digitaliser pour un pilotage énergétique optimal
Grâce aux indicateurs disponibles en temps réel et à la constitution d’un jumeau numérique, la puissance de la plateforme digitale d’intelligence énergétique permet d’optimiser le procédé cimentier en assurant la pérennité des savoir-faire le concernant.
➛ Le paramètre temporel : temps réel et inertie
L’inertie du procédé de fabrication du ciment complique souvent l’identification dans le temps et dans l’espace des impacts des modifications réalisées en amont par les opérateurs. La digitalisation des flux énergétiques, par des analyses fines et précises qui intègrent la dynamique du procédé, met en avant des scénarios d’optimisation jusqu’alors non-intuitifs et difficiles à déceler et permettent de mieux expliquer les conséquences des différents paramétrages tout en tenant compte de l’inertie des phénomènes.
De plus le résultat des analyses est présenté en temps réel ! Ceci permet véritablement une rupture dans la gestion de la performance énergétique :
« L’intelligence énergétique alerte en temps réel les opérateurs et met à leur disposition les informations nécessaires pour agir rapidement sur les dérives éventuelles. En identifiant les conséquences des actions individuelles sur le processus global de fabrication, cet outil rend le process cimentier dans son ensemble beaucoup plus performant » affirme Ignace de Francqueville, VP Energy et General Manager de METRON Italie.
➛ Le jumeau numérique
Concrètement, l’optimisation énergétique est permise par la constitution d’un jumeau numérique de l’usine, soit un double virtuel extrêmement fidèle à la réalité industrielle. Équipements, outils, comportements, consommations, environnement : toutes ces données sont intégrées et analysées grâce à une base de connaissance métier et énergie.
« L’intelligence artificielle, alimentée par cette donnée et ces multiples connaissances, teste les différents scénarios d'optimisation en continu pour déceler les meilleures décisions opérationnelles. Les opérateurs peuvent alors appliquer les recommandations et observer les effets grâce à la quantification en temps réelle des économies générées.”
➛ La pérennisation de l’expertise
La plateforme alimente par ailleurs des indicateurs précis, pour chaque étape du process industriel.
« Les indicateurs révélés par la digitalisation aident les cimentiers à ajuster la consommation d’énergie en continu, identifier les dérives et détecter les gisements d’économies afin d’agir durablement sur l’opération des systèmes, en amont et en aval du four rotatif. »
Enfin, en consolidant la base de connaissance du procédé industriel de la cimenterie et l’historique de ces indicateurs, la digitalisation garantit la pérennisation de l’expertise et des savoir-faire. « Un point essentiel dans cette industrie historique » ajoute Ignace de Francqueville.
Exemple d’action à court terme : réduire la consommation électrique des moulins broyeurs
Grâce aux alertes et recommandations reçues en temps réel, l’opérateur est invité à rectifier immédiatement les conditions d'opération du procédé afin de toujours être en situation énergétiquement optimale. De fait, les pratiques quotidiennes peuvent être ajustées et les anomalies comme les surconsommations immédiatement corrigées. Il est même possible d'intégrer de nouvelles pratiques de régulation grâce à une digitalisation plus poussées des paramètres de contrôle comme les données de qualité par exemple.
Exemple d’action à plus long terme : optimiser le mix énergétique
Le choix des combustibles du four rotatif, leur stockage, leur évolution et leur répartition est un levier essentiel d’optimisation énergétique au sein d’une cimenterie. Par une modélisation complexe, la digitalisation permet des recommandations sur le choix et la répartition des combustibles, fossiles ou alternatifs.
« À partir de simulations dynamiques réalisées en amont et en aval du processus de cuisson, la plateforme digitale d’intelligence énergétique identifie les meilleures associations de combustibles, détecte les substitutions possibles et élabore les scénarios d’optimisation énergétique les plus performants » explique encore Ignace de Francqueville.
La digitalisation appliquée à la fabrication du ciment permet donc à la fois d’ajuster la consommation énergétique, d’optimiser à terme le mix de combustibles tout en assurant la pérennité de l’expertise et la qualité de la production.
Et vous, où en êtes-vous de l'optimisation de vos consommations énergétiques ?
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