COMET-Modul PlasmArc4Green

Simulation, Modelling and Monitoring of Plasma and Arc Based Processes for Green Metal Production

Das Ziel des COMET-Moduls PlasmArc4Green ist die Entwicklung numerischer Modellierungs- und experimenteller Überwachungswerkzeuge zur genauen Leistungsprognose von plasmabasierten Metallproduktionsprozessen.

Thematische Schwerpunkte

  • Modellierung von Plasma in Zuständen außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts, in elektrodennahen Regionen und bei sehr hohen Stromdichten
  • Entwicklung zuverlässiger, theoretischer Modelle zu den Auswirkungen von Kollisionen und Spezies-Drifts auf die Plasmaeigenschaften
  • Theoretische und experimentelle Untersuchung von Oberflächen-Plasma-Wechselwirkungen, einschließlich elektromagnetischer und chemischer Phänomene, die im elektrodennahen Bereich auftreten
  • Entwicklung neuartiger In-situ-Messtechniken zur besseren Prozesskontrolle
  • Validierung von Simulationen durch metallurgische Experimente im Labor- und Pilotmaßstab
  • Implementierung einer Datenverwaltungsplattform nach FAIR-Datenprinzipien

Beschreibung

Die Metallindustrie gilt seit langem als einer der Hauptverursacher von Treibhausgasemissionen, wobei Kohlendioxid (CO2) der Hauptschadstoff ist. Da die weltweite Nachfrage nach Metallen weiter steigt, müssen dringend innovative Lösungen zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit gefunden werden. Um dieses Problem zu bewältigen, ist die Entwicklung nachhaltiger und CO2-neutraler Metallproduktionsprozesse unerlässlich.

Lichtbogenplasma-basierte Prozesse haben großes Potenzial, brennstoffbasierte Prozesse zu ersetzen, und werden zur vorherrschenden Technologie zur Reduzierung von CO2-Emissionen in der Metallproduktion. Durch den Einsatz der Lichtbogenplasma-Technologie ist es möglich, die Energieeffizienz zu steigern und den CO2-Fußabdruck der Metallproduktion zu reduzieren. Viele Phänomene, die diesen Prozessen zugrunde liegen, sind jedoch immer noch nicht gut verstanden, und die Nachfrage nach detaillierten Modellen und Messtechniken, die bessere Einblicke geben, nimmt stark zu.

Das Ziel dieses COMET-Moduls ist die Entwicklung von Simulations-, Modellierungs- und Messmethoden, welche die Leistung von Lichtbogenplasma-basierten Metallproduktionsprozessen genau vorhersagen können. Diese Tools werden verwendet, um Prozessparameter zu optimieren und Verbesserungspotenziale zu identifizieren.

K1-MET wird neue Einblicke in bisher nicht oder unzureichend verstandene Phänomene generieren, die jedoch die Leistung und Effektivität der relevanten Prozesse in hohem Maße beeinflussen. Dies sind beispielsweise Wechselwirkungen von Hochstromlichtbögen mit umgebenden Medien wie Graphitelektroden oder Feuerfestmaterialien sowie der Einfluss der Verdampfung der Schmelze auf die Reduktionseffizienz von wasserstoffplasmabasierten Schmelzprozessen. K1-MET wird diese Probleme sowohl mit Modellierungstechniken, die streng auf physikalischen Grundlagen basieren, als auch mit fortschrittlichen Sensortechnologien, die für solch herausfordernde Umgebungen entwickelt werden, angehen. Mit diesen neuen Erkenntnissen wird maßgeblich dazu beigetragen, die Herausforderungen zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 zu bewältigen.

Hier finden Sie einen kompakten Überblick zum Programm des Moduls:

Projekt 1

Bulk Plasma Properties and Dynamics

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Projekt 2

Plasma-Solid Interaction

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Projekt 3

Plasma-Liquid Interaction

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Projekt 4

In-Situ Measurements and Data Analysis

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Projekt 5

Model Application

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Projekt 6

Data Management Platform

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Rahmenbedingungen

COMET-Modulprogramm der FFG für bestehende COMET-K1-Zentren

Das COMET-Modul PlasmArc4Green wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMAW, das Land Oberösterreich, das Land Steiermark und das Land Tirol gefördert. COMET wird durch die FFG abgewickelt.

 

Finanzierung

Fördermittel (80 %) Beteiligte Universitäten und Forschungsinstitutionen (5 %) Beteiligte Industrieunternehmen (15 %)
Bundesförderung 2 M€ (53.3 %) In-kind Beteiligungen 187.500 € Cash Beteiligung 353.500,00 €
Landesförderung Oberöstereich,
Steiermark und Tirol 1 M€ (26.7 %)
(Bundesländer Oberösterreich € 577.800,00; Steiermark € 244.400,00 und Tirol € 177.800,00)
  In-kind Beteiligung 209.000,00 €
Gesamtförderung: 3 M€ Total: 187.500,00 € Total: 562.500,00 €

 

Projektzeitraum

1. Juli 2024 – 30. Juni 2028

Förderung

Unterstützt durch