Titulaires d'une chaire

Profil

Mario Fafard

Département de génie civil
Université Laval

Titre de la chaire

Chaire de recherche industrielle CRSNG-Alcoa-Hydro-Québec sur la modélisation avancée des cuves d’électrolyse et l’efficacité énergétique (MACE3)

Programme de la chaire

Programme de professeurs-chercheurs industriels

Rôle

Titulaire principal depuis 2009

Sommaire

La production canadienne d'aluminium primaire est passée de 0,69 mégatonne par année en 1960 à environ 3 mégatonnes en 2007, ce qui place le Canada au troisième rang mondial des producteurs et au deuxième rang des pays exportateurs d'aluminium. Le Canada produit 54 p. 100 du tonnage d'aluminium primaire en Amérique du Nord, 37 p. 100 de la production des Amériques et 10 p. 100 de la production mondiale.

La production d'aluminium primaire joue un rôle économique majeur au Canada et plus particulièrement au Québec, qui détient 90 p. 100 de la capacité de production canadienne. Un peu plus du tiers (35 p. 100) du coût de production d'une tonne métrique d'aluminium est lié à la consommation d'énergie. De 1960 à 2000, la consommation d'énergie par tonne est passée de 23 kWh/kg à 15,5 kWh/kg en moyenne.

L'objectif de la chaire est de développer les connaissances et les techniques requises pour aider à améliorer la performance énergétique des cuves Hall-Héroult en se basant sur une approche modélisation, identification de paramètres et validation. On compte amener l'utilisation du calcul haute performance à un niveau similaire à celui d'autres secteurs, afin d'optimiser le rendement des cuves.

Le programme de recherche comprend trois volets :

• le développement des connaissances de base sur les phénomènes couplés qui affectent le rendement énergétique et la durée de vie des cuves et sa modélisation multiphysique comportant le calcul de haute performance;
• la caractérisation des matériaux réfractaires et des interfaces en situation extrême (1000oC);
• l'optimisation des systèmes afin de réduire la consommation énergétique en utilisant des méthodes numériques avancées et le calcul de haute performance.

Le programme de la chaire repose sur l'expertise du titulaire de la chaire en modélisation multiphysique de la cuve Hall-Héroult et une étroite collaboration avec des chercheurs des secteurs du génie civil, chimique, métallurgique, mécanique et informatique. Une étroite relation a été créée avec les chercheurs d'Alcoa et ceux du Laboratoire des technologies de l'énergie (LTE) de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec. Les personnes qui participeront au programme de la chaire travailleront dans les installations d'Alcoa ou du LTE.

La chaire permettra d'optimiser le rendement énergétique de cuves dans l'espace virtuel afin de diminuer la consommation d'énergie et d'optimiser le procédé en prenant en compte le plus possible la réalité physique de ces cuves. L'avancement des connaissances, la mise au point d'outils numériques puissants et la compréhension du comportement des matériaux prépareront le terrain pour le développement d'approches rationnelles et rentables qui devraient réduire considérablement les coûts de production de l'aluminium et ainsi augmenter la compétitivité des alumineries canadiennes tout en favorisant le développement durable dans le processus de production de l'aluminium.

Partenaires

• Alcoa
• Institut de recherche d'Hydro-Québec

Coordonnées

Département de génie civil
Université Laval
Pavillon Adrien-Pouliot
1065, avenue de la Médecine
Québec (Québec)
G1V 0A6

Tél. : 418-656-7605
Téléc. : 418-656-2928
Courriel : Mario.fafard@gci.ulaval.ca

Site Web :
http://mace3.fsg.ulaval.ca/