Skip to main content
European Commission logo print header

High performance computing for wind energy

Article Category

Article available in the following languages:

Obliczenia dużej skali dla elektrowni wiatrowych o wysokiej wydajności

Dzięki obliczeniom dużej skali pewien finansowany ze środków UE projekt może przyczynić się do zwiększenia wydajności elektrowni wiatrowych, co przełoży się na większe wykorzystanie energii wiatrowej.

Energia icon Energia

Jeśli Europa chce zrealizować swój cel, który zakłada, że stanie się ona pierwszym kontynentem neutralnym klimatycznie do 2050 roku, musi wdrożyć odpowiednią strategię dla systemu energetycznego, który obecnie odpowiada za emisję ponad 75 % wszystkich gazów cieplarnianych. Wiedząc, że kluczem do rozwiązania tego problemu są odnawialne źródła energii, UE zamierza zwiększyć do 2030 roku ich udział w koszyku energetycznym do 40 % w porównaniu do 20 % w 2019 roku. „Jesteśmy na najlepszej drodze do tego, aby energia wiatrowa stała się w Europie odnawialnym źródłem energii pierwszego wyboru”, przekonuje Atanas Popov, profesor inżynierii na Uniwersytecie w Nottingham. „Już teraz 15 % elektryczności w Europie pochodzi z tego źródła, którego niewątpliwą zaletą jest skalowalność, opłacalność i dostępność”. Problem jednak w tym, że w Europie nie buduje się dostatecznie dużo nowych elektrowni wiatrowych. Z analiz ośrodka WindEurope wynika, że w 2021 roku w UE zainstalowano 11 GW mocy wiatrowej, zaś w planach jest wybudowanie rocznie średnio 18 GW nowych elektrowni wiatrowych w latach 2022–2026. Tymczasem, osiągnięcie do 2030 roku celów związanych z odnawialnymi źródłami energii wymaga od UE instalowania rocznie 30 GW mocy. Rozwiązaniem tego problemu zajmują się między innymi badacze z finansowanego ze środków UE projektu HPCWE project, którego celem jest wykorzystanie obliczeń dużej skali (ang. high-performance computing, HPC) dla zwiększenia wydajności elektrowni wiatrowych, co ma się przełożyć na większe wykorzystanie energii wiatrowej. „Naszym celem było wykorzystanie najnowszych osiągnięć z zakresu HPC, aby lepiej zrozumieć fizykę przepływu atmosferycznego wpływającego na zachowanie i wydajność turbin i elektrowni wiatrowych”, tłumaczy prof. Popov, który jest również koordynatorem projektu.

Sieć energii wiatrowej łącząca UE z Brazylią

Aby maksymalnie zwiększyć wpływ projektu, badacze z UE nawiązali współpracę z kolegami z Brazylii – kraju, który jest dziewiątym największym na świecie producentem energii wiatrowej. Ponadto w Brazylii co roku notuje się dziesięcioprocentowy wzrost łącznej mocy elektrowni wiatrowych, a w kraju działa ich obecnie niemal 500. „Dzięki powstaniu sieci energii wiatrowej łączącej UE z Brazylią, w ramach której współpracują ze sobą uniwersytety, firmy i agencje konsultingowe, możemy tworzyć i testować niezwykle nowoczesne strategie HPC na potrzeby symulacji numerycznych przepływu wiatru w elektrowni wiatrowej”, dodaje prof. Popov.

Większa wydajność elektrowni wiatrowych

Wykorzystując wiedzę z obu regionów świata, zespół projektu z powodzeniem zademonstrował skuteczny i wydajny sposób użycia HPC na potrzeby symulacji energii wiatru. Mówiąc dokładniej, badacze opracowali i wdrożyli szereg innowacyjnych algorytmów, które dostarczyły nowych rozwiązań z zakresu weryfikacji, walidacji, kwantyfikacji niepewności i interpretacji danych naukowych in situ. Kolejnym ważnym efektem projektu było precyzyjne i bezproblemowe włączenie do modeli i symulacji różnych skal geoprzestrzennych i czasowych związanych z przepływem atmosferycznym i zachowaniem strukturalnym turbin. Innym ważnym osiągnięciem było skuteczne wdrożenie nowych metod, w tym narzędzi programowych, do zarządzania dużymi zbiorami danych. „Te rezultaty z pewnością dowiodą, że nasze rozwiązanie jest użyteczne dla przemysłu i innych zainteresowanych grup”, przekonuje prof. Popov. „Na przykład, narzędzia HPC opracowane w ramach projektu przekształcą wiele praktyk branżowych i inicjatywy R&D podejmowane w sektorze energii wiatrowej”. Co więcej, dostawcy usług HPC będą mogli wykorzystać wyniki projektu do podniesienia wydajności i energooszczędności symulacji ruchu cieczy na potrzeby sektora energii wiatrowej, podczas gdy organizacje badawcze mogą wykorzystać innowacyjne algorytmy opracowane przez zespół projektu do symulacji nowych i poważniejszych problemów z zakresu energetyki wiatrowej. „Nasze prace położyły fundamenty pod bardziej zaawansowane eksperymenty i symulacje, które w ostatecznym rozrachunku zwiększą wydajność turbin i elektrowni wiatrowych, przyczyniając się do rozpowszechnienia energetyki wiatrowej”.

Słowa kluczowe

HPCWE, obliczenia dużej skali, HPC, elektrownie wiatrowe, energia wiatrowa, energia, energia ze źródeł odnawialnych, emisje gazów cieplarnianych, WindEurope, turbiny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania