Ny supercomputer sætter turbo på vindforskning
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny supercomputer sætter turbo på vindforskning

DTU Vindenergi glæder sig til at få øget regnekraft til deres matematiske beregninger af blandt andet simulere en rotor i en turbulent strømning Illustration: MHI Vestas

Forskning i vindenergi kan se frem til hurtigere og større regnekraft.

DTU har for nyligt sendt en ny supercomputer i udbud til en samlet pris på omkring 20 millioner kroner.

Læs også: Ny supercomputer på DTU skal sikre bedre vindenergimodellering

Den nye HPC-supercomputer bruges primært af DTU Vindenergi, men også DTU Mekanik er med i finansieringen af det HPC-anlæg som skal erstatte den nuværende som blev indviet i foråret 2014.

Det nuværende HPC Supercomputer-anlæg består af 320 maskiner med 20 kerner hver. Det giver i alt 6400 CPU core-processorer bundet sammen i et meget hurtigt infiniband netværk.

45.000 CPU-timer for otte minutter

Supercomputeren er de seneste år især blevet brugt til udregninger der beskriver turbulensen omkring en roterende vindmøllevinge, og i sidste ende til at optimere vingerne og forlænge deres levetid. Det og meget mere vil forskerne på DTU Vindenergi sætte turbo på med en ny optimeret HPC-anlæg

»På den ene side har vi programmer som HAWC2, hvor single core kørsler bruges i meget stort antal til at beregne detaljerede aeroelastiske vindturbine egenskaber, og på den anden side har vi massive parallelle jobs, hvor Computational Fluid Dynamics (CFD), primært vores EllipSys3D kode, samt den meteologiske meso-skala beregninger udøves i stor stil. Det er ikke ualmindeligt, at vi kører jobs af flere dages varighed på flere end 1000 CPU cores, primært ved brug af EllipSys3D koden«, siger Dalibor Cavar, seniorforsker, Ph.d ved DTU Vindenergy på DTU Risø.

Han forklarer at EllipSys3D-koden, som er udviklet på DTU, anses for at være state-of-the-art inden for mikroskala beregninger på vindenergiområdet. Koden bruges blandt andet til optimering og forbedring af rotor aerodynamikken.

»Eksempelvis kan vi i dag simulere en rotor i en turbulent strømning ved brug af en avanceret turbulens model, Detached Eddy Simulation (DES). Men en enkelt beregning på et givet rotordesign med en forholdsvis grov rotor oplysning kan tage ca. 45.000 CPU timer for bare 8 minutters real tidsberegning. Så vi er ”kun” i stand til at lave ca. 1.200 af disse beregninger om året på vores nuværende HPC anlæg – vel at mærke, hvis anlægget udelukkende var dedikeret til dette formål,« siger Dalibor Cavar.

EllipSys3D koden bruges også til simuleringer og optimeringer af vindparkdesigns. Og når man skal simulere en vindmøllepark på omkring 100 vindmøller, så kræver den regnekraft i den helt store skala.

»Når vi bruger en anden beslægtet turbulensmodel, Large Eddy Simulation (LES) bruges der næsten to millioner CPU timer på en 60 minutters realtids simulering, og det er vel og mærke for kun en enkelt vindretning. Så vi kan gennemføre mindre end 30 af disse beregninger om året på vort nuværende system, hvis HPC-anlægget kun blev brugt til den type beregninger,« fortæller Dalibor Cavar.

Kortlægger vindforhold i Europa

Faktisk arbejder de med forskningsprojekter som i dag er så krævende at de ikke kan gennemføres på det nuværende HPC-anlæg.

»I New European Wind Atlas-projektet(NEWA), der kortlægger vindhold i Europa, prøver vi at sammenkoble meso og mikro modeller. Beregningskapaciteten for selve NEWA-projektet er i størrelsesorden 100 Millioner CPU time. Det er to gange mere end den årlige kapacitet for vores nuværende anlæg,« siger Dalibor Cavar.

Men en supercomputer som den DTU Vindenergi anvender har en forholdsvis kort levetid, da halvdelen af omkostningerne til en supercomputer er den løbende drift, primært strøm. Og i takt med at HPC-leverandører bliver bedre til at øge beregningskraft per forbrugt kWh.

Supercomputeren løser i dag i princippet få ligninger, blandt andet Navier-Stokes, men ligningernes natur dikterer, at de løses i flere, ofte i omegnen af 50 -200 millioner beregningspunkter samtidig.

Den kan også koble aerodynamiske beregninger med elastiske strukturelle beregninger, hvilket alt sammen fører til, at man kan blive bedre til at styre og kontrollere vindmøllevinger og dermed kan forlænge deres levetid.

Det er endnu uvist hvor stor den nye supercomputer bliver, da der er tale om et såkaldt beauty contest, hvor DTU spørger blandt leverandørerne, hvor meget regnekraft de kan levere for en samlet udbudssum på ca. 20 millioner kroner.

Emner : Vindmøller
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det er helt fint at optimere vindmøllers ydelse og især konstruktionernes holdbarhed, men det bør være vindindustrien, der finansierer computertiden på DTU. Det er nemlig producenterne, der kan spare omkostninger og øge indtjeningen, når møllernes holdbarhed øges.
Energipolitisk er der derimod ikke meget at hente.
Vindmøllers ydelse er næsten i top, og kan derfor kun øges ubetydeligt, da man allerede nu er tæt ved 80 % (måske lidt mere?) af den optimale fysiske virkningsgrad.
Vindmøllernes langt største problem er, at de stort set ikke leverer el mere end 100 dage om året, hvor et kun blæser lidt eller slet ikke.
Det kan super-computere kun ændre marginalt, og derfor uden betydning for vindmøllernes samfundsmæssige betydning.
Så længe elektrisk energi ikke kan lagres i stor stil, bør vore politikere vide, at grænsen for møllernes dækning af elforbruget er overskredet. - Forstået på den måde, at det er vore nabolande, især Sverige og Norge, der sikrer, at vi har stabil el på nettet, når det ikke blæser, og aftager masser af el, når det blæser kraftigt.
Hvis det er acceptabelt, er alt OK, - men er det acceptabelt??? - Spørg ministeren eller andre politikere, og de vil svare på noget andet, end det, du spørger om! - De kender nemlig ikke problemet!

  • 2
  • 12

Normalt så er artiklerne i Ing.dk til at læse for de fleste med en teknisk baggrund.
Denne artikel er fuld af en masse koder som ikke lige er til at forstå.

  • 0
  • 3

"Vindmøllernes langt største problem er, at de stort set ikke leverer el mere end 100 dage om året, hvor et kun blæser lidt eller slet ikke."
Nej. Kun i DK hvor vi har en meget stor del af vores strøm fra møller. Men heldigvis har vi kabler til vores naboer, så vi kan købe deres overskydende når de har og sælge når de har.
Hvis Danmark var en strøm-ø, som det sydlige Australien er, så ville de dage være et problem.
Nu er det kun en udfordring som kan håndteres. Hvornår har vi sidste haft dage hvor vi ikke kunne få lys i lamperne? Det er ikke 100 dage om året det sker. Det er knap 100 minutter om året, og det skydes ikke fejl som møllerne har skabt.
Lidt nord for os er der en række store batterier - ofte kaldet Norsk Hydro. Vi sælger strøm når den er billig. Vi køber den når den er dyrere. Men i gennemsnit får vi billigere og mere stabil strøm forbi vi kan købe og sælge. Ja, nordmændene tjener. Men det gør vi også, og vi sparer mange kraftværker som skulle stå standby, hvis vi ikke havde kabler til vores naboer.

I DK er problem hovedsageligt at visse vestjyder har fået bildt politikerne ind at vindmøller er grimme.

Og kære Holger - Nej, der er ikke 100 dage om året hvor vindmøllerne producerer kun producerer meget lidt. Jeg håber du er poetisk, ikke fakta-baseret.

  • 4
  • 1

Hvad hjælper det at kunne vurdere en vindmølles forhold i en given vind, hvis man ikke ved hvilken vind man får eller hvorfra den kommer.
Det er uden tvivl spændende at få sådan en kraftig supercomputer, men som Holger Skjerning nævner, hvor er nytten.

  • 1
  • 8

Holger

Det er lodret forkert at vindmøller ikke har noget potentiale for aerodynamisk forbedring.

Kun i meget bestemte vindhastigheder er vindmøller nogenlunde effektive og ser du på vindfarm basis er der meget store muligheder for optimering.

Lige pt udvikles LIDAR teknologi som muliggør at vindmøller kender vindhastighed og retning inden vinden faktisk går igennem rotoren. Tilsvarende er der nu LIDAR systemer som kan se vindhastigheder over en hel vindfarm.

Data kan både bruges til at forbedre vingernes aerodynamik og til at indføre dynamisk pitch af vingerne på hver omdrejning samt til at krøje vingerne og/eller pitche dem lidt anderledes for st optimere vindfarm udbytte fremfor udbytte per vindmølle hver for sig.

Sæt dig nu ind i sagerne istedet for at forestil dig tingene.

Det er absolut de danske tekniske universiteters vigtigste forskningspligt at varetage den slags grundforskning og vedligeholde Danmarks betydelige position i vindindustrien. Iøvrigt vil forskningen også kunne bruges til at optimere eksisterende vindmøller der jo ejes af alle mulige interessenter incl. nogle offentligt ejede virksomheder. Og derudover er Ørsted den mest dynamiske store virksomhed i kongeriget og de vil i høj grad sende resultater ned på bundlinien af denne forskning.

  • 5
  • 1