Siemens Gamesa Renewable Energy está trabajando con NVIDIA para crear Digital Twins de parques eólicos (grupos de turbinas eólicas utilizadas para producir electricidad).
La empresa tiene miles de turbinas en todo el mundo que iluminan escuelas, hogares, hospitales y fábricas con energía limpia. En total, generan más de 100 gigawatts de energía eólica, suficiente para abastecer a unos 87 millones de hogares al año.
Las representaciones virtuales de los parques eólicos de Siemens Gamesa se construirán utilizando NVIDIA Omniverse y Modulus, que juntos conforman la plataforma Digital Twin de NVIDIA para el cálculo científico.
La plataforma ayudará a Siemens Gamesa a realizar cálculos más rápidos para optimizar la disposición de los parques eólicos, aumentando la producción total y reduciendo las cargas y los costes de explotación.
Dado que es probable que el nivel mundial de instalaciones eólicas anuales se cuadruplique entre 2020 y 2025, es más importante que nunca maximizar la energía producida por cada turbina.
La industria mundial de las energías renovables, que mueve un trillónes de dólares, está recurriendo a los Digital Twins, como los de los parques eólicos de Siemens Gamesa (y uno de la Tierra), para promover la investigación sobre el clima y acelerar la transición a las energías limpias.
Y las rápidas mejoras mundiales en la tecnología de las energías limpias hacen que un dólar gastado hoy en sistemas de conversión eólica y solar produzca 4 veces más electricidad que un dólar gastado en los mismos sistemas hace una década. Esto tiene enormes implicaciones para la transición hacia una Tierra más verde.
Con NVIDIA Modulus, un marco de trabajo de IA para desarrollar modelos de machine learning basados en la física, y Omniverse, una plataforma de simulación global y colaboración en el diseño 3D, los investigadores pueden ahora simular la dinámica de fluidos computacional hasta 4.000 veces más rápido que los métodos tradicionales y visualizar las simulaciones con gran fidelidad.
«La colaboración entre Siemens Gamesa y NVIDIA ha supuesto un gran paso adelante para acelerar la velocidad de cálculo y de implementación de nuestros últimos algoritmos de desarrollo en un campo tan complejo como la dinámica de fluidos computacional», afirma Sergio Domínguez, director del portafolio digital onshore de Siemens Gamesa.
Maximizando la Potencia del Viento
Añadir una turbina junto a otra en un parque puede alterar el flujo del viento y crear efectos de estela, es decir, reducciones de la velocidad del viento aguas abajo, que conducen a una reducción de la producción eléctrica del parque.
Los Omniverse Digital Twins de los parques eólicos ayudarán a Siemens Gamesa a simular con precisión el efecto que puede tener una turbina sobre otra cuando se colocan cerca.
Utilizando los modelos NVIDIA Modulus y Physics-ML que se ejecutan en las GPU, los investigadores pueden ahora ejecutar simulaciones de dinámica de fluidos computacional órdenes de magnitud más rápidas que con los métodos tradicionales, como los basados en las ecuaciones de Reynolds Navier-Stokes o Large Eddy Simulations, que pueden tardar más de un mes en ejecutarse, incluso en un cluster de 100-CPU.
Esta aceleración de hasta 4.000 veces permite una simulación rápida y precisa de los efectos de la estela.
Analizar y minimizar los posibles efectos de la estela en tiempo real, mientras se optimizan simultáneamente los parques eólicos para una variedad de otros escenarios de viento y clima, requiere cientos o miles de iteraciones y simulaciones, que tradicionalmente eran imposibles debido a las limitaciones de tiempo y coste.
NVIDIA Omniverse y Modulus permiten realizar simulaciones precisas de las complejas interacciones entre las turbinas, utilizando modelos de alta fidelidad y alta resolución que se basan en entradas de baja resolución.
Vea el discurso de apertura del fundador y CEO de NVIDIA, Jensen Huang, en el replay del GTC: