Proyecto HPC4E: supercomputación para gestionar y optimizar la energía

Supercomputadora BSC

Europa y Brasil mejorarán en eficiencia energética gracias al proyecto del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), HPC4E (High Performance Computing for Energy). Esta iniciativa, enmarcada en Horizonte 2020, fue ideada para generar el conocimiento y la tecnología necesarias que permitan realizar simulaciones a gran escala, diversificadas en diferentes energías: producción de energía eólica, sistemas de combustión de biogás y exploración geofísica de las reservas de hidrocarburos.

La Comisión Europea, con un presupuesto de dos millones de euros, financiará las áreas energéticas de las siguientes instituciones, tanto públicas como privadas: Repsol, Iberdrola, Total, Petrobras y los centros de investigación Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación, CIEMAT, Inria y la Universidad de Lancaster. Por otro lado, COPPE, LNCC, ITA, la Universidad Federal do Rio Grande do Sul y la Universidad Federal de Pernambuco, serán los financiados por la parte brasileña.

“Solucionar problemas”, ese es el máximo objetivo que tiene el BSC. José María Cela, coordinador del proyecto HPC4E y alma máter del mismo, explica a innovaspain.com cuáles serán los avances de la iniciativa: “Nosotros aplicaremos las nuevas tecnologías de los supercomputadores a los problemas que actualmente tienen las industrias energéticas, ya que se marcaron unas líneas prioritarias para la ejecución del HPC4E, como la supercomputación y la energía”. Su idea supera todo lo visto anteriormente. “Han cambiado mucho las cosas. Si utilizáramos los supercomputadores tan grandes que tenemos con los chips que analizarán todo lo que pretendemos los quemaríamos. Así que hay que reducir la frecuencia a la que trabajan, ir más despacio. Los procesadores que se suelen utilizar, en cantidad, oscilan entre los 40.000 y los 50.000. Nosotros necesitamos 100 millones de procesadores”, aclara. Actualmente no están preparados para ello, pero eso no supone ningún problema para Cela y el equipo del BSC: sólo hay que crear un programa que lo gestione, un software que lo aguante. Y, al parecer, ya están en camino.

Para que se pueda imaginar el nivel de supercomputación del que hablamos, pondremos el ejemplo de Repsol. La compañía petrolífera se encargará de la exploración de hidrocarburos, pero antes necesita saber qué se encontrará antes de investigarlos. Es una decisión crítica, ya que si se comienza a perforar y no se encuentra nada en la exploración geofísica, las pérdidas podrían suponer entre 100 y 150 millones de euros. “Una posible mejora en los tiempos de cálculo podría ayudarnos a ser más eficientes en la exploración de hidrocarburos, con potencial para aumentar la tasa de éxito exploratorio”, afirma a este medio Jesús García San Luis, director de Relaciones Científicas y Computación de la compañía petrolífera y responsable de Repsol en este proyecto. Además, asegura que “como consecuencia de una posible aplicación de las tecnologías HPC mejoraríamos el conocimiento y toma de decisiones que tengan que ver con la geofísica”. Las últimas innovaciones en este campo las explica Cela: “Hay que desarrollar los últimos algoritmos que hay. Nosotros no sólo damos imágenes del terreno, sino que le damos color a cada tipo de roca, y lo más importante: a los tipos de líquidos que tiene en sus poros”. Los ahorros en perforaciones fallidas, al anticiparnos, serían enormes.

Repsol tendrá un papel muy activo en el proyecto. “Participarán científicos e investigadores del Centro de Tecnología Repsol, especializados en computación, matemáticas y simulación, quienes contarán con el apoyo y conocimiento del resto de científicos de la compañía, entre ellos, aquellos especializados en diferentes áreas relacionadas con la geofísica de los hidrocarburos”, explica García San Luis, también cabeza visible del Centro de Tecnología Repsol en el área de conocimiento. Sus innovaciones en este campo vendrán de allí, ya que este centro “cuenta con altas capacidades de simulación y modelización matemática aplicados al ámbito de la exploración de hidrocarburos y con proyectos pioneros a nivel mundial en la materia, cuyo conocimiento podrá ser trasladado al ámbito del proyecto HPC4E en el momento adecuado”, asegura.

En eólica, la industria más competitiva, el líder es Europa, pero Brasil es el país con más potencial. Por ello, la supercomputación será muy importante para futuras mejoras. “Simularemos cómo es el viento, en microescala y con precisión de metros, y lo haremos con las condiciones reales de cualquier terreno”, afirma Cela. Esto permitirá una gran optimización y que los pronósticos sobre cuánta energía se va a proporcionar sea casi exacto, algo difícil teniendo en cuenta la ciencia meteorológica. “Las precisiones tienen que ser muy finas, en sólo 48 horas. Actualmente, todo se simplifica, como en el espacio meteorológico de los telediarios, pero para que sea óptimo y rentable todo tiene que ser muy preciso, por lo que mejoraremos los modelos y utilizaremos máquinas aún más potentes”, adelanta. La compañía española Iberdrola será la referencia de la pata eólica del proyecto, proporcionando sus estudios, junto al propio BSC, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT),  el Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) y el Centro de Energias Renováveis – Universidad de Pernambuco.

El año 2020 no sólo traerá la próxima generación de innovaciones energéticas en el sector eólico y en los hidrocarburos. La combustión de biogás también es importante para el proyecto, aunque surge un problema: la variabilidad de los residuos que se utilizan para generar este combustible. “Al tratarse de residuos orgánicos, su composición química suele fluctuar, cosa que impide conocer de antemano su rendimiento con precisión y hace inestable su combustión. El objetivo de HPC4E en este campo es desarrollar modelos que reproduzcan con exactitud las reacciones químicas que se producen en las cámaras de combustión, para poder controlar y predecir con más precisión la combustión del biogás”.

En la inauguración del proyecto, celebrada en Barcelona, José María Cela resumió: “El energético, por las características de los grandes retos a los que hace frente, es uno de los sectores que más se puede beneficiar de las posibilidades de la supercomputación. Hoy en día no podríamos mejorar la eficiencia de los sistemas de producción de energía si no dispusiésemos de supercomputadores. Si en estos momentos, la computación de altas prestaciones ya está considerada como un factor clave en la investigación y la innovación, las características de la próxima generación de supercomputadores los hará todavía más imprescindibles”.

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