Szybsze i tańsze narzędzia oceny dają nadzieję na większą rentowność sektora energetyki wiatrowej
Coraz mniejsza dostępność nizinnych terenów pod farmy wiatrowe powoduje wzrost zainteresowania budową instalacji na obszarach morskich i o złożonej topografii. W takich przypadkach jedyną uzasadnioną metodę, dzięki której możliwe jest dokonanie dokładnych pomiarów i oceny opłacalności instalacji, stanowią modele oparte na obliczeniowej dynamice płynów (ang. Computational Fluid Dynamics, CFD). Wymagają one jednak pokaźnych zasobów obliczeniowych, które znacznie podnoszą początkowe koszty inwestycji, na co mniejsze podmioty nie zawsze mogą sobie pozwolić. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu ZephyCloud-2 (Making Wind Energy More Profitable... Faster!) połączono wiedzę fachową dotyczącą modelowania CFD energii wiatrowej z wiedzą w dziedzinie programowania. Celem przedsięwzięcia było opracowanie innowacyjnych, ale niedrogich narzędzi oceny mocy energii elektrowni wiatrowych, i stworzenie platformy referencyjnej dla sektora energetyki wiatrowej. „Dzięki chmurze obliczeniowej i modelowi płatności za rzeczywiście wykorzystane zasoby nasze rozwiązanie umożliwia dokładne szacowanie przyszłej wielkości produkcji energii wiatrowej, zmniejszając zarówno koszty, jak i margines niepewności w tym zakresie”, mówi Tristan Clarenc, koordynator projektu, a zarazem założyciel i prezes firmy Zephy-Science.
Nowa platforma wspiera farmy wiatrowe
Badacze zatrudnieni w Zephy-Science wykorzystali opracowane przez siebie otwarte oprogramowanie do projektowania farm wiatrowych – ZephyTOOLS – do stworzenia ulepszonej usługi przetwarzania w chmurze. „Każdy projektant farm wiatrowych może teraz z łatwością wykonać zaawansowane modelowanie przepływu wiatru. Za pomocą tego procesu nasi użytkownicy mogą wykonywać obliczenia i jednocześnie mieć nad nimi pełną kontrolę”, wyjaśnia Clarenc. Oprócz usługi przetwarzania w chmurze zespół stworzył platformę internetową ZephyFarm, przeznaczoną dla projektów związanych z energetyką wiatrową. Oferuje ona szeroką gamę usług, dokumentacji, danych, narzędzi i modułów naukowych. Clarenc dodaje: „Ma to zapewnić dostęp do kompleksowego narzędzia do analizy wiatru i optymalizacji działania instalacji w całym cyklu realizacji przedsięwzięcia, od opracowania projektu po eksploatację farmy wiatrowej”. Rozwiązanie ZephyOpen umożliwia wprowadzanie na platformie nowych usług modelowania, które mogą być oferowane albo prywatnie (użytkownik może skorzystać z możliwości przetwarzania w chmurze), albo publicznie (usługi są dostępne dla wszystkich użytkowników połączonych z platformą). Ponadto pozwalają one zwiększyć skalę i złożoność modeli oraz wspierają wdrożenie nowych zaawansowanych metod oceny przez podmioty z sektora energetyki wiatrowej.
Lepsze modelowanie zwiększa dokładność oceny
Zespół projektowy jest szczególnie dumny z wdrożenia kompleksowej i dokładnej metody umożliwiającej prawidłową analizę cienia aerodynamicznego w obrębie i wokół farmy wiatrowej. „To ważny krok w kierunku spełnienia podstawowych wymagań branży, a mianowicie wyeliminowania niepewności związanej z cieniem aerodynamicznym, szczególnie teraz, gdy podmioty z sektora energetyki wiatrowej zamierzają inwestować w instalacje morskie”, zauważa Clarenc. Rozwiązanie ZephyCloud-2 umożliwi stosowanie najbardziej zaawansowanych modeli numerycznych, projektowanie rentownych farm wiatrowych, a także optymalizację turbin wiatrowych oraz obniżenie kosztów eksploatacji i konserwacji. Wyniki projektu przyspieszą też opracowanie platformy w chmurze nowej generacji przeznaczonej do wykonywania symulacji i analiz energii wiatrowej, która ułatwi wykorzystanie odnawialnych źródeł energii na szerszą skalę, a tym samym przełoży się na osiągnięcie unijnych i globalnych celów w zakresie czystej energii. Dodatkowo koncepcja i struktura usługi w chmurze i platformy ZephyFarm mają duże znaczenie również dla innych sektorów przemysłu opartego na energii ze źródeł odnawialnych, które mają podobne potrzeby. „Niezależnie od tego, czy chodzi o energię pływów, fal, wody, czy nawet przepływów cieplnych w procesach opartych na energii słonecznej i geotermalnej, wszystkie te systemy wymagają modelowania o wysokiej dokładności, które pomoże zmniejszyć niepewność szacunków dotyczących wydajności, zwiększyć możliwości uzyskania środków na realizację projektów, a także obniżyć koszty operacyjne”, podsumowuje Clarenc.
Słowa kluczowe
ZephyCloud-2, farma wiatrowa, energia wiatrowa, obliczeniowa dynamika płynów (CFD), przetwarzanie w chmurze, chmura obliczeniowa, ZephyFarm, cień aerodynamiczny
