A Siemens Gamesa Renewable Energy está trabalhando com a NVIDIA para criar Digital Twins de parques eólicos (grupos de turbinas eólicas usadas para produzir eletricidade).
A empresa tem milhares de turbinas ao redor do mundo que iluminam escolas, casas, hospitais e fábricas com energia limpa. No total, elas geram mais de 100 gigawatts de energia eólica, o suficiente para abastecer anualmente cerca de 87 milhões de lares.
As representações virtuais dos parques eólicos da Siemens Gamesa serão construídas usando o NVIDIA Omniverse e Modulus, que juntos compõem a plataforma Digital Twin da NVIDIA para computação científica.
A plataforma ajudará a Siemens Gamesa a realizar cálculos mais rápidos para otimizar os layouts dos parques eólicos, aumentando a produção geral ao mesmo tempo em que reduz as cargas e os custos operacionais.
Com o nível global das instalações anuais de energia eólica provavelmente quadruplicando entre 2020 e 2025, é mais importante do que nunca maximizar a potência produzida por cada turbina.
A indústria global de energia renovável de trilhões de dólares está se voltando para os Digital Twins, como os dos parques eólicos da Siemens Gamesa (e um dos da própria Terra) para promover a pesquisa climática e acelerar a transição para energia limpa.
E as rápidas melhorias globais da tecnologia de energia limpa significam que um dólar gasto hoje em sistemas de conversão eólica e solar resulta em 4 vezes mais eletricidade do que um dólar gasto nos mesmos sistemas há uma década. Isto tem tremendas implicações para a transição em direção a uma Terra mais verde.
Com o NVIDIA Modulus, uma estrutura de AI para o desenvolvimento de modelos de machine learning baseados pela física, e Omniverse, uma plataforma de colaboração de projeto 3D e simulação global, os pesquisadores podem agora simular a dinâmica de fluidos computacional até 4.000 vezes mais rápido do que os métodos tradicionais, e visualizar as simulações em alta fidelidade.
“A colaboração entre a Siemens Gamesa e a NVIDIA significou um grande passo em frente para acelerar a velocidade computacional e a velocidade de implementação de nossos últimos algoritmos de desenvolvimento em um campo tão complexo como a dinâmica de fluidos computacional”, disse Sergio Dominguez, gerente de portfólio digital onshore da Siemens Gamesa.
Maximizando a Potência do Vento
Adicionar uma turbina ao lado de outra em uma fazenda pode alterar o fluxo do vento e criar efeitos de despertar, isto é, reduções na velocidade do vento a jusante, que levam a uma redução na produção de eletricidade da fazenda.
O Omniverse Digital Twins dos parques eólicos ajudarão a Siemens Gamesa a simular com precisão o efeito que uma turbina pode ter sobre outra quando colocadas próximas.
Usando os modelos NVIDIA Modulus e Physics-ML rodando em GPUs, os pesquisadores podem agora executar simulações computacionais de dinâmica de fluidos com ordens de magnitude mais rápidas do que com métodos tradicionais, como aqueles baseados em equações de Reynolds Navier-Stokes ou Large Eddy Simulations, que podem levar mais de um mês para rodar, mesmo em um cluster de 100-CPU.
Esta velocidade de até 4.000 vezes permite a simulação rápida e precisa dos efeitos de esteira.
Analisar e minimizar potenciais efeitos de esteira em tempo real, enquanto simultaneamente otimiza parques eólicos para uma variedade de outros cenários de vento e clima, requer centenas ou milhares de iterações e simulações, que tradicionalmente eram impossíveis por restrições de tempo e custos.
NVIDIA Omniverse e Modulus permitem simulações precisas das complexas interações entre as turbinas, usando modelos de alta fidelidade e alta resolução que são baseados em entradas de baixa resolução.
Assista ao discurso principal do fundador e CEO da NVIDIA, Jensen Huang GTC, no replay: