Ciento y cuarenta turbinas en el Mar del Norte, y algunas GPUs en el cloud, soplaron viento a las alas del sueño de David Standingford y Jamil Appa.
Estos colegas de una firma aeroespacial británica compartieron la visión de crear una empresa para aplicar su experiencia en computación de alto rendimiento en muchas industrias.
Formaron Zenotech y codificaron lo que aprendieron sobre la dinámica de fluidos computacional en un programa llamado zCFD. También crearon una herramienta, EPIC, que simplifica su ejecución y la de otros trabajos de Computación de Alto Desempeño en el hardware más reciente en instancias de cloud públicas.
Lograr visibilidad más allá de su hogar en Bristol, Reino Unido, fue un desafío, debido a la falta de grandes conjuntos de datos abiertos para demostrar lo que podían hacer sus herramientas.
Cosecha de Datos en un Parque Eólico
Su problema encontró la solución perfecta en el sector de la energía eólica.
A medida que disminuyeron las subvenciones gubernamentales para parques eólicos, los inversores exigían un análisis más profundo del probable retorno de la inversión de un proyecto, algo que las herramientas tradicionales no lograban brindar. Un proyecto del gobierno del Reino Unido reunió a Zenotech con firmas de consultoría en energía renovable y SSE, una gran empresa británica dispuesta a compartir datos sobre su parque eólico del Mar del Norte, uno de los más grandes del mundo.
Con zCFD, Zenotech simuló la salida de energía probable de las 140 turbinas de la granja. El programa representó docenas de direcciones y velocidades del viento. Esto incluyó fenómenos clave, pero que antes no se habían detectado, delante y detrás de una turbina, como los efectos combinados que las turbinas tenían entre sí.
«Estos efectos llamados ‘estela’ y ‘bloqueo’ que están presentes en un parque eólico incluso pueden afectar las corrientes atmosféricas», dijo Standingford, director y cofundador de Zenotech.
El programa también puede realizar un seguimiento de los pequeños pero importantes efectos del terreno sobre el viento, como cuando los árboles de un bosque cercano pierden sus hojas.
SSE validó que la simulación final estaba dentro del 2 por ciento de los datos medidos de la utilidad, lo que le dio a zCFD una referencia increíble.
Aceleración en el Cloud
Además, Zenotech demostró que las GPU en el cloud entregaron resultados de forma rápida y rentable.
Por ejemplo, el programa se ejecutó 43 veces más rápido en las GPUs NVIDIA A100 Tensor Core que en las CPUs y a un cuarto de los costos de las CPU, informó la compañía en una reciente sesión de GTC (que se puede ver bajo demanda). Las bibliotecas NVIDIA NCCL que aceleran las comunicaciones entre los sistemas de GPU aumentaron aún más los resultados hasta un 15%.
Como resultado, el trabajo que tomó más de cinco horas en las CPUs se ejecutó en menos de 50 minutos en las GPUs. La capacidad de analizar en detalle los efectos del viento matizados y de completar el informe en un día «llamó la atención de las personas», dijo Standingford.
«Las herramientas y la potencia de computación para realizar simulaciones de alta fidelidad de los proyectos eólicos ahora son accesibles para la industria en general», concluyó en un informe sobre el proyecto.
Reducir la Huella Carbono y Disminuir el Cambio Climático
La energía eólica es uno de los contribuidores más grandes y rentables de la reducción de las emisiones de carbono, señala Farah Hariri, líder técnico del equipo que ayuda a los clientes de NVIDIA a administrar sus transiciones para lograr cero emisiones netas.
«Al modelar tanto las interacciones de las estelas como los efectos de bloqueo, zCFD ayuda a los parques eólicos a extraer la máxima energía para los costos mínimos de instalación», dijo.
Este tipo de análisis rápidos pero detallados reduce el riesgo para los inversores, lo que hace que los parques eólicos sean más atractivos económicamente que las fuentes de energía tradicionales, dijo Richard Whiting, socio de Everose, uno de los consultores que trabajó en el proyecto con Zenotech.
De cara al futuro, Whiting estima que podrían aprovecharse más de 2100 gigawatts de los parques eólicos en todo el mundo para 2030, el triple en comparación con 2020. Es una oportunidad cada vez mayor en muchos niveles.
«En el futuro, esperamos que los proyectos usen matrices más grandes de turbinas más grandes, por lo que el desafío del modelado solo será más grande», agregó.
Menos Cambio Climático, Más Negocios
Ayudar a que los proyectos renovables despeguen también sirvió como impulso a Zenotech.
Desde el análisis de SSE, la compañía ha ayudado a diseñar parques eólicos o turbinas en al menos otros 10 proyectos de Europa y Asia. Ahora, la mitad de los negocios de Zenotech está fuera del Reino Unido.
A medida que la compañía se expande, también retoma sus raíces en el sector aeroespacial, ya que estudia las perspectivas de nuevos tipos de negocios para drones y taxis aéreos.
Una Oportunidad Paralela
Por ejemplo, el aeropuerto de Cardiff está apoyando pruebas en vivo donde las empresas emergentes utilizan zCFD en las GPUs de cloud para predecir los cambios de viento en entornos urbanos, a fin de que puedan determinar rutas seguras y eficientes.
«Es una forma de pensar en el futuro para utilizar el espacio aéreo administrado de la actualidad, a fin de planificar futuros servicios como taxis aéreos e inspecciones de aeropuertos automatizadas», dijo Standingford.
«Estamos viendo mucha innovación en plataformas de aviones pequeños y estamos trabajando con los principales fabricantes de plataformas y sitios clave del Reino Unido».
Es una forma más de que la compañía siga aprovechando el viento.