Svetovno povpraševanje po električni energiji narašča. Nizkoogljični viri, kot so obnovljivi viri in jedrska energija, morajo zadovoljiti to rast. Za inženirje to pomeni velik pritisk: zasnovati morajo pametnejše in čistejše energetske sisteme, ki jih je mogoče hitreje uvesti v uporabo, jih je enostavno vzdrževati ter zagotavljajo zanesljivo in dolgoročno delovanje. Potreben je nov inženirski delovni proces – tak, ki združuje hitrejše odločanje, sodelovanje in napredne simulacije za preverjanje zmogljivosti že od prve iteracije naprej.
Nastajajoči energetski sistemi in njihovi izzivi
Inženirji ne izboljšujejo več zgolj obstoječih zasnov. Na novo oblikujejo način razvoja in uvedbe celotnih energetskih sistemov. Ta preobrazba prinaša nove inženirske izzive na področju več prebojnih tehnologij.
Fuzijska energija:
Komercialna fuzija zahteva reševanje ekstremnih inženirskih izzivov, kot so odpornost materialov na nevtronsko obsevanje, učinkovito hlajenje in varna zasnova reaktorjev. Simulacije omogočajo virtualno testiranje teh pogojev in zmanjšujejo potrebo po prototipih.
Mali modularni reaktorji (SMR):
SMR-ji in reaktorji generacije IV so varnejši in prilagodljivejši od klasičnih jedrskih elektrarn. Simulacije pomagajo poenostaviti proizvodnjo, pospešiti razvoj in zagotoviti skladnost z regulativo brez ogrožanja varnosti.
Vetrna energija na morju:
Zaradi zahtevnih morskih razmer simulacije omogočajo vnaprejšnje modeliranje vetra, valov in utrujenosti materialov, kar zmanjša tveganja, stroške in izboljša zanesljivost sistemov.
Moč simulacij in virtualnih dvojčkov
Virtualni dvojček je natančen 3D-model, ki združuje geometrijo, podatke in fizikalne zakonitosti ter zajema obnašanje in zmogljivost energetskega sredstva skozi celoten življenjski cikel. Napredne simulacije povezujejo realne podatke z modelom in prikazujejo odziv sistema v različnih pogojih. Ta živa povezava med fizičnim in virtualnim svetom omogoča spremljanje, optimizacijo in upravljanje energetskih sistemov ter ponuja napovedne vpoglede za boljše odločitve.
Za ponudnike energije virtualni dvojčki prinašajo več prednosti:
- Manjše tveganje: ideje je mogoče preizkusiti virtualno še pred gradnjo, kar zmanjša popravke in investicijsko tveganje.
- Pametnejša integracija: simuliranje interakcij med obnovljivimi viri, hranilniki in omrežji izboljša zanesljivost sistema.
- Hitrejše načrtovanje: upravljavci lahko predvidijo delovanje prenosnih omrežij v prihodnjih scenarijih in dolgoročno načrtujejo bolj proaktivno.
Energetski inovatorji te pristope že uporabljajo. Podjetje NAAREA uporablja simulacije za oceno svojih mikro-modularnih reaktorjev in v virtualne dvojčke vključuje realne podatke za preverjanje varnosti in zmogljivosti. Envision Energy modelira celotne sisteme vetrnih turbin za optimizacijo zasnove in zanesljivosti. LM Wind Power uporablja napredno aeroakustično modeliranje za razvoj tišjih in učinkovitejših lopatic brez dragih terenskih testov.
MODSIM: združevanje načrtovanja in simulacije
Sodobni inženirski projekti so preveč kompleksni za tradicionalne, linearne razvojne pristope. Združeno CAD-načrtovanje in simulacija, imenovano MODSIM, ponuja praktično rešitev. MODSIM odpravlja ločnice med konstruiranjem in simulacijo. Ekipe sodelujejo na eni platformi, kjer hkrati načrtujejo in simulirajo na skupnem podatkovnem modelu.
Simulacije na 3DEXPERIENCE platformi temeljijo na preverjenih in uveljavljenih reševalnikih (npr. Abaqus). MODSIM vzpostavlja neprekinjeno povratno zanko: inženirji lahko oblikujejo geometrijo, mrežijo dele in določijo robne pogoje brez izvažanja datotek. Ob vsaki spremembi zasnove se simulacija samodejno posodobi. To omogoča hitro raziskovanje zasnov in tehtanje kompromisov brez upočasnjevanja razvoja.
Ta združeni pristop izboljšuje sodelovanje, saj odpravlja ročne prenose med oblikovalci in analitiki. S povezovanjem CAD-a, simulacij in vodenja projektov v enem okolju 3DEXPERIENCE platformi deluje kot enoten vir resnice. Odločevalci lahko sledijo vsaki projektni odločitvi vse do njenih zmogljivostnih podatkov. To znižuje vstopno oviro za uporabo simulacij in omogoča, da oblikovalci in inženirji simulirajo neposredno v okolju SIMULIA, brez poglobljenega znanja analitikov. MODSIM podjetjem pomaga preiti na agilnejši, digitalno povezan razvojni proces.
Vir: https://blog.3ds.com/brands/simulia/how-simulation-accelerates-sustainable-energy-innovation/