Energia Eólica 2.0: Como a Supercomputação reduz o risco do investimento

A utilização de recursos de Supercomputação na região do Porto tem seguido uma tendência de crescimento nos últimos anos, impulsionada por empresas e por grupos de investigação. Neste artigo, investigadores da Universidade do Porto (Centro de Estudos de Energia Eólica e Escoamentos Atmosféricos – FEUP) exploram novas estratégias e paradigmas de inovação no âmbito da energia eólica, recorrendo ao uso desta ferramenta imprescindível.

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Alexandre Silva Lopes é um dos vários investigadores da FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto) que utiliza a supercomputação. O grupo de trabalho onde está inserido, do Centro de Estudos de Energia Eólica e Escoamentos Atmosféricos (CEsA) recorre às instalações do CICA (Centro de Informática Prof. Correia de Araújo, da FEUP) para desenvolver vários trabalhos na área dos escoamentos atmosféricos.

A equipa foi criada pelo professor António Restivo, um dos pioneiros da introdução da energia eólica em Portugal. Tendo identificado imediatamente o potencial desta área, o grupo colaborou com universidades dinamarquesas e instalou as primeiras torres para medição do vento no país. Iniciou também a investigação ligada à computação, com o desenvolvimento de códigos para a simulação numérica dos escoamentos atmosféricos. Já sob a liderança do professor José Laginha Palma, o grupo interessou-se pela supercomputação, como a via para a solução de problemas mais complexos.

Hoje, o grupo desenvolve a sua atividade mais propriamente no âmbito numérico, de desenvolvimento de modelos utilizados para desenvolver códigos de programação, utilizados por empresas da área da energia eólica. Para tal, é necessário utilizar a tecnologia CFD (Computational Fluid Dynamics) para perceber a movimentação do ar relativamente a uma determinada estrutura.

A RES (Renewable Energy Systems) e a Natural Power são duas empresas do Reino Unido com as quais o grupo colabora de forma continuada. “O contacto com estas empresas surgiu com a apresentação de trabalhos em conferências internacionais, relacionadas com o estudo dos escoamentos atmosféricos e do reconhecimento dos mesmos. A nível nacional também somos contactados por várias empresas, mas apenas no âmbito de colaborações pontuais”, diz Alexandre. “As empresas usam o programa desenvolvido por nós, o Ventos, para estudar locais onde tencionam implantar um parque eólico. Tipicamente são feitas medições do vento sobre esse terreno, e é estimada a frequência com que o vento sopra numa determinada direção, a sua velocidade… Para as direções que se revelam mais interessantes, é feita uma simulação que permite determinar o melhor local para posicionar as turbinas, estimar a quantidade de energia que será possível extrair dessas máquinas e ver também qual é a sua dimensão ideal para aquele local”, explica ainda Alexandre.

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“Quanto mais informações tiverem disponível, melhores serão as condições de financiamento”

A turbulência dos escoamentos é um aspeto fundamental no estudo das variáveis que influenciam as decisões tomadas no dia-a-dia deste tipo de empresas. “O facto de existir uma componente vertical do vento, por exemplo, que é um fenómeno relativamente frequente, obriga-os a colocar máquinas maiores, que são mais caras e com uma menor rapidez de resposta ao vento. Ao ter a possibilidade de conhecer melhor o terreno com que estão a lidar, conseguem fazer com que o risco de investimento seja menor e aumentar o retorno”.

Cada vez mais as empresas procuram este tipo de software principalmente pelo facto de serem capazes de prever determinados fenómenos. A obtenção deste tipo de informação é muito importante a nível do financiamento destas empresas, visto que cada vez mais as entidades bancárias procuram ter o máximo de informação relativamente ao risco da atividade. Na verdade, em muitos casos, este tipo de informação já é exigida pelos bancos. “Quanto mais informações tiverem disponíveis, melhores serão as condições de financiamento que poderão obter. Conseguir informação técnica que revela um menor ou maior risco, é algo muito valioso para uma empresa neste ramo, podendo até ser mesmo fundamental para o avanço de um projeto”, afirma Alexandre.

Segundo Alexandre, a supercomputação é a base do trabalho do grupo: “para além do facto de desenvolvermos códigos para serem executados em supercomputadores, sem estes não conseguíamos atingir o mesmo nível de conhecimento sobre os escoamentos”.

“Sem a supercomputação, o interesse em colaborar connosco provavelmente desapareceria”

A supercomputação é uma ferramenta que deu um grande impulso à investigação na área dos escoamentos atmosféricos, principalmente no que diz respeito à dimensão dos problemas que têm sido resolvidos. “Sem a supercomputação, o interesse em colaborar connosco provavelmente desapareceria porque estaríamos limitados à resolução de problemas muito reduzidos. Isto acontece porque apesar de estas empresas possuírem supercomputadores, necessitam de recorrer a quem se dedica ao desenvolvimento deste tipo de códigos. Para essas empresas, se não conseguíssemos formular códigos que possibilitassem o estudo de um terreno de 20km2, não haveria razões para continuar a usá-los”, diz o investigador.

Para além da dimensão dos problemas, a supercomputação permitiu também reduzir o tempo de resolução, o que faz com que hoje sejam estudados alguns problemas que antes nem seriam considerados, por serem classificados como “impossíveis” de estudar. Revela por isso ser uma ferramenta estratégica para atrair e enriquecer o contributo dado com as parcerias que se estabelecem, bem como para gerar mais visibilidade do trabalho que é feito pelo grupo, ainda que de forma indireta.

“A supercomputação permite-nos aproximar mais da realidade”

Devido à génese do projeto, a utilização de supercomputadores já não era uma novidade para os vários investigadores que integraram o grupo ao longo dos anos. Alexandre, por exemplo, já tinha utilizado supercomputadores no NCSA (National Center for Supercomputing Applications), em Illinois, nos E.U.A., e foi também parte do júri que decidiu a aquisição do primeiro cluster instalado no CICA (Centro de Informática Prof. Correia de Araújo, da FEUP). Apesar das parcerias de sucesso que o grupo tem com várias empresas, Alexandre considera que ainda existe no seio do mundo empresarial alguma desconfiança e desconhecimento relativamente à supercomputação. “Muitas vezes as pessoas desconfiam dos métodos numéricos porque acham que a realidade é demasiado diferente daquilo que «sai dos computadores» ou que o trabalho desenvolvido é demasiado teórico e que não terá uma aplicação no dia-a-dia. A verdade é que a realidade é mais complexa do que a simulação, mas a supercomputação permite-nos aproximar mais da realidade do que se não a tivéssemos”.

Para contrariar o sentimento de desconfiança sentido em relação à supercomputação, Alexandre considera que a colaboração entre empresas e o mundo académico “poderia ser um bom ponto de partida para uma maior aproximação à supercomputação”, mas em relação à qual existem várias limitações: “muitas vezes as universidades nem sempre se dispõem a auxiliar as empresas nacionais, porque muitas vezes estas procuram técnicas consideradas mais «simples» que as universidades não estão interessadas em investigar. No entanto, se as auxiliassem usando inicialmente essas tais técnicas mais «simples», as empresas ao estarem mais familiarizadas com a tecnologia, poderiam começar a procurar técnicas mais complexas, consideradas mais «interessantes» para as universidades”.

 

 

Artigo desenvolvido em colaboração com:

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Alexandre Silva Lopes

Doutorado em Engenharia Mecânica em 2000, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Em 2000 fez um estágio de quatro meses num centro de investigação da Fiat Auto (Elasis, em Pomigliano d’Arco, Nápoles, Itália). Entre 2001 e 2004 dividi o meu tempo entre a Universidade do Porto e a Universidade de Maryland (College Park, Maryland, USA), onde integrou o grupo de investigação do prof. Ugo Piomelli. Em 2009 regressou à FEUP, para um lugar de Investigador Auxiliar,  além de lecionar Mecânica dos Fluidos ao Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica.

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