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– Software de acesso aberto, benchmarks e registros de dados: A Iniciativa de Computação Energética da Associação Helmholtz apóia a transformação climática dos sistemas de energia. Transição energética
Courtesy by KIT: Modelos de computador são essenciais para obter retorno de energia também conhecido como Transição Energética. As simulações podem ajudar no planejamento de capacidades para gerar, transportar e armazenar energia, levando em consideração parâmetros dinâmicos, como clima e consumo de energia.
Os cientistas do Instituto de Tecnologia Karlsruhe (KIT) tiveram uma parte crucial no desenvolvimento das ferramentas de modelagem correspondentes que a Associação Helmholtz (HGF) disponibilizou recentemente em uma plataforma da Internet – gratuita e de código aberto. Esta Iniciativa de Computação Energética Helmholtz (HECI) visa facilitar a cooperação na implementação de medidas de proteção climática em sistemas energéticos.
Seja no contexto do planejamento de novas linhas de energia, usinas de energia distribuída ou uma futura alteração da regulamentação do mercado de energia – os modelos de computador ajudam a tomar decisões bem fundamentadas no contexto da recuperação de energia.
Até agora, não existiam padrões de modelagem comuns. Com a Iniciativa de Computação de Energia Helmholtz (HECI), na qual participam cientistas de vários centros de Helmholtz, incluindo KIT, o HGF agora apresenta uma plataforma na qual, pela primeira vez, benchmarks de acesso aberto, métodos escalonáveis, dados realistas, e softwares de código aberto estão disponíveis para o planejamento do projeto e a otimização de futuros sistemas de energia.
“Com esta iniciativa, fornecemos acesso gratuito a recursos valiosos no caminho para um sistema de energia seguro, sustentável e acessível”, diz o professor Holger Hanselka, Vice-Presidente do campo de pesquisa em Energia da Associação Helmholtz e Presidente do KIT. “Estamos, portanto, claramente comprometidos com o código aberto e uma troca transparente de ciência.
Dessa forma, não apenas estabelecemos padrões globais para modelagem de sistemas de energia, mas também para cooperação e ciência aberta, no espírito dos princípios da Associação Helmholtz. ”
Caixa de ferramentas para a transformação do sistema de energia
Entre as inúmeras ofertas da HECI está, por exemplo, uma caixa de ferramentas de software livre chamada “Python para análise de sistema de energia” (PyPSA), que pode ser usada para simular e otimizar os sistemas modernos de fornecimento de energia.
A “Estrutura para Avaliação Integrada de Energia” (FINE) – software especialmente desenvolvido para melhorar os sistemas de energia intersetoriais – ajuda a determinar os caminhos de transformação para o sistema geral.
Algoritmos recentemente desenvolvidos, como o “Algoritmo baseado em McCormick para otimização global não linear de número misto” (MAiNGO) ou o “Módulo de agregação de séries temporais” (tsam), estão disponíveis para resolver problemas típicos de otimização na expansão de energia renovável.
Além das ofertas de software, a plataforma HECI contém registros de dados e referências, ou seja, modelos completos de sistemas de energia, incluindo dados para avaliação e aprimoramento dos métodos de simulação.
A interação de diferentes ferramentas permite ótimas decisões operacionais e de investimento em toda a gama de sistemas de energia, desde propriedades individuais até redes transeuropeias de transmissão de energia. Ao mesmo tempo, ajudam a cumprir as metas climáticas de Paris.
A plataforma HECI foi implementada por cientistas no âmbito da iniciativa conjunta Helmholtz “Energy System 2050”. Para esta iniciativa, o KIT cooperou com o Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e o Forschungszentrum Jülich (FZJ), o Helmholtz Center Potsdam (GFZ), o Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), o Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), o Instituto Max-Planck para Física de Plasma (parceiro associado ao IPP), Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental (UFZ).
Promoção da cooperação e do intercâmbio em pesquisa energética
Um ecossistema aberto e compartilhado para a modelagem de sistemas de energia tem muitas vantagens: Como a política de energia pode ser altamente controversa, a pesquisa aberta aumenta a confiança dos tomadores de decisão políticos e do público nos resultados da ciência.
A disponibilidade de acesso aberto também reduz redundâncias no trabalho de pesquisa, para que os recursos possam ser usados com mais eficiência. Além disso, isso terá um efeito benéfico na qualidade da pesquisa em si: as correções de feedback e erros de vários atores podem contribuir para o desenvolvimento adicional do código-fonte aberto.
E, finalmente, a disponibilidade de software de código aberto também promove a cooperação no setor de energia em nível nacional e internacional. Isso facilita a troca de modelos, pois eles foram criados com as mesmas ferramentas; e o software também pode ser adaptado mais facilmente às necessidades individuais.
Em vez de recorrer a um treinamento caro, os usuários podem se apoiar ao trabalhar com as ferramentas. As ferramentas de modelagem da Helmholtz Association já estão em uso hoje, por exemplo, nos principais operadores da rede de transmissão de energia na Alemanha. Eles também são usados em todo o mundo por instituições de pesquisa, ONGs e empresas.
Sobre a iniciativa “Sistema de energia 2050”
A “Transição Energética” alemã (recuperação de energia) é um projeto social ambicioso que se estende até o futuro. Para permitir a adaptação às influências e condições de contorno em mudança a qualquer momento, a transformação do sistema de energia até 2050 deve permanecer flexível.
Isso requer uma visão sistêmica e abrangente, que inclua todas as propriedades do sistema energético, como estrutura e componentes, estabilidade e controlabilidade, confiabilidade, segurança, viabilidade econômica, compatibilidade ambiental, legislação e aspectos sociais e éticos. “Energy System 2050”, a iniciativa conjunta no campo de pesquisa de energia da Associação Helmholtz, utiliza o conhecimento interdisciplinar de engenharia e ciências naturais,
Mais sobre o KIT Energy Center
Sendo “a Universidade de Pesquisa da Associação Helmholtz”, o KIT cria e transmite conhecimento para a sociedade e o meio ambiente. O objetivo é fazer contribuições significativas para os desafios globais nos campos de energia, mobilidade e informação.
Para isso, cerca de 9.300 funcionários cooperam em uma ampla gama de disciplinas nas ciências naturais, ciências da engenharia, economia e humanidades e ciências sociais. O KIT prepara seus 24.400 estudantes para tarefas responsáveis na sociedade, indústria e ciência, oferecendo programas de estudos baseados em pesquisas.
Os esforços de inovação no KIT constroem uma ponte entre importantes descobertas científicas e sua aplicação em benefício da sociedade, prosperidade econômica e preservação de nossa base natural de vida. O KIT é uma das universidades alemãs de excelência.
Mais informações Transição energética : https://www.helmholtz.de/forschung/energie/energie_system_2050/
Sobre o KIT Energy Center: http://www.energie.kit.edu
Link para a plataforma HECI: https://www.helmholtz.de/heci/
Fonte: Instituto de Tecnologia Karlsruhe (KIT)
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