一家英國公司使用 NVIDIA GPU 對風電場進行詳細的模擬，為自己、為客戶以及未來的凈零排放開辟了更廣闊的前景。

北海的 140 臺渦輪發(fā)動機以及一些位于云端的 GPU 為 David Standingford 和 Jamil Appa 的夢想插上了翅膀。

作為同在一家英國航空公司工作的同事，他們有著共同的夢想：創(chuàng)辦公司，并將其在高性能計算方面的專業(yè)知識應用到多個行業(yè)。

他們創(chuàng)立了 Zenotech，并將所學到的計算流體動力學知識編入 zCFD 軟件 。他們還構建了名為 EPIC 的工具，用于簡化 zCFD 和其他高性能計算工作在公有云最新硬件上的運行。

但由于缺乏大型、公開的數(shù)據(jù)集來展示其工具用途，因此 Zenotech 很難在英國布里斯托爾以外的地方引起關注。

風電場數(shù)據(jù)采集

他們面臨的問題與風能行業(yè)的問題不謀而合。

由于政府對風電場的補貼減少，投資者要求對項目的潛在投資回報進行更深入的分析，這是傳統(tǒng)工具無法做到的。英國政府的一個項目為 Zenotech 與可再生能源領域的咨詢公司和南蘇格蘭電力公司(SSE)牽線搭橋。SSE 是英國大型公用事業(yè)公司，該公司愿意分享全球最大的風電場之一，北海風電場的數(shù)據(jù)。

Zenotech 模擬了 SSE 的 Greater Gabbard 風電場，這座風電場是北海眾多風電場中最大的一座。

Zenotech 使用 zCFD 模擬了該風電場 140 臺渦輪發(fā)動機的能源產(chǎn)量。它考慮了幾十種風速和風向，包括此前未被追蹤過的關鍵現(xiàn)象，例如渦輪發(fā)動機相互之間的綜合影響。

Zenotech 董事兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Standingford 表示：“風電場周圍的這些‘尾流’和‘堵塞’效應甚至可以影響大氣氣流?！?/p>

zCFD 還可以追蹤像是附近森林中的樹木落葉，這種地形對風所產(chǎn)生的細微但重要的影響。

根據(jù) SSE 的驗證，最終模擬結果與該公司的測量數(shù)據(jù)相差不到 2%，這為 zCFD 提供了非常寶貴的參考。

云端加速

此外，Zenotech 還展示了云端 GPU 如何快速、經(jīng)濟地交付結果。

例如該公司在最近的 GTC 大會上表示，zCFD 在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上的運行速度是在 CPU 上的 43 倍，而成本卻只有四分之一。NVIDIA NCCL 庫可加速 GPU 系統(tǒng)之間的通信，使獲得結果的速度再提升 15%。

Zenotech 在 NVIDIA GPU(左圖中的綠色)與 CPU(藍色)以及帶有和不帶有 NCCL 庫的 GPU 集群(右圖)上進行了 zCFD 基準測試。

Standingford 表示，根據(jù)測試結果，在 CPU 上耗時 5 小時以上的工作在 GPU 上只需不到 50 分鐘。細致分析風的微妙影響并在一天內完成報告，“引起了人們的關注”。

他在該項目的報告中總結：“現(xiàn)在整個行業(yè)都能用得起和用得上高保真模擬風能項目所需的工具和算力。”

減少碳排放，緩解氣候變化

Farah Hariri 負責幫助 NVIDIA 客戶實現(xiàn)凈零排放轉型。作為該團隊的技術負責人，她指出風能發(fā)電是減少碳排放最大且最具成本效益的途徑。

“ zCFD 通過對尾流相互作用和堵塞效應進行建模，幫助風電場以最小的安裝成本獲取最大的能量?！?/p>

Everose 是該項目中與 Zenotech 合作的咨詢公司。該公司的合伙人 Richard Whiting 表示，這種快速而詳細的分析降低了投資者的風險，使風電場在經(jīng)濟效益上比傳統(tǒng)能源更具有吸引力。

展望未來，Whiting 預計，到 2030 年全球風電場的規(guī)?？赡艹^ 2100 吉瓦，相比 2020 年增長 3 倍。這將給許多領域帶來更多的機會。

他還補充道：“我們預計未來的項目將使用更大的渦輪發(fā)動機陣列，所以建模的難度也會越來越大?！?/p>

緩解氣候變化領域迎來更多商業(yè)機會

Zenotech 幫助許多可再生能源項目落地，這也讓公司業(yè)務一帆風順。

在得到 SSE 的分析結果后，該公司已參與了至少 10 個項目的風電場或渦輪發(fā)動機設計工作，這些項目均位于歐洲和亞洲?，F(xiàn)在，Zenotech 有一半的業(yè)務拓展到英國之外。

隨著公司擴張，Zenotech 也在重新審視其在航空領域的根基，推動無人機和空中出租車等新型業(yè)務的發(fā)展。

多管齊下

卡迪夫機場正在支持新興公司開展現(xiàn)場試驗，這些公司在云端 GPU 上使用 zCFD 來預測城市環(huán)境中的風向變化，從而制定安全、高效的路線。

Standingford 表示：“這種方法使用當前的空域管理來規(guī)劃空中出租車、機場自動安檢等未來的服務，十分具有前瞻性?！?/p>

“小型飛機平臺出現(xiàn)了大量創(chuàng)新，我們正在與領先的平臺制造商和英國的主要站點開展合作?！?/p>

這也是 Zenotech 把握風向、順勢發(fā)展的途徑。

原文標題：好風憑借力：高性能計算代碼推動可再生能源行業(yè)的發(fā)展

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審核編輯：湯梓紅