Proyecto europeo de I+D+i computacional fluidodinámica para diseñar quemadores de hidrógeno

Publicado el: 08 / 03 / 2024 | 0 Comentarios | Etiquetas: Combustión de hidrógeno, E&M Combustión, Proyecto computacional fluidodinámico, Proyecto de I+D+i de quemadores de hidrógeno

E&M Combustión (E&MC) culmina, junto a Barcelona Supercomputing Center (BSC), el desarrollo de un proyecto de computación para diseñar quemadores de hidrógeno. El proyecto europeo de I+D+i ha dado lugar a la creación de un software de modelización computacional fluidodinámica de quemadores de hidrógeno, mediante la utilización de Computación de Alto Rendimiento (HPC por su acrónimo en inglés).

El software se encargará de simular, predecir y validar en el ordenador los parámetros de las condiciones de la combustión de hidrógeno con los que va a operar el equipo, y lo hará con el mayor grado de fiabilidad.

El proyecto de digitalización desarrollado por EMC y BSC ha permitido el desarrollo de una plataforma de pruebas virtuales para quemadores industriales, que utilizan la tecnología HPC con el fin de obtener información cuantitativa y cualitativa sobre el rendimiento de la combustión, en términos de dinámica de las llamas, formación de contaminantes y operatividad de los quemadores de hidrógeno.

Los ensayos han combinado pruebas físicas y simulaciones numéricas de “alta fidelidad”, con el objetivo de alinearse con la meta europea de acelerar el despliegue de la generación de energía con bajas emisiones de carbono y, al mismo tiempo, reducir la duración y los costes de las fases de diseño.

La plataforma se integrará ahora en el ciclo de diseño y optimización de E&M Combustión para sus nuevos quemadores bajos en NOx que operan con hidrógeno. De esta manera, la utilización del sistema permitirá una gran reducción del tiempo empleado en las fases tradicionales de cálculo, diseño y fabricación del prototipo, pruebas en situación real, rectificación de prototipos y fabricación de los equipos, acortando los tiempos de salida al mercado.

Proyecto de computación para diseñar quemadores de hidrógeno

El programa europeo FF4EuroHPC ha aportado su financiación al desarrollo del proyecto de computación para diseñar quemadores de hidrógeno, al que ha definido como un Caso de Éxito, por lo que recomienda su diseminación en el entramado industrial europeo, ya que considera clave el uso de la digitalización basada en simulaciones avanzadas habilitadas con tecnología HPC para aumentar la competitividad de las Pymes. FF4EuroHPC es el programa europeo encargado de conectar la industria con tecnologías innovadoras en el campo de la Informática de Alto Rendimiento y en la aplicación de Inteligencia Artificial.

E&M Combustión puede así beneficiarse de una plataforma computacional para pruebas virtuales de quemadores industriales que utilizan HPC (una tecnología que utiliza clústeres de potentes procesadores trabajando en paralelo para procesar conjuntos de datos masivos), lo que se traducirá en ahorros significativos de los costes asociados con las pruebas físicas tradicionales, reduciendo la necesidad de costosos prototipos, así como equipos de prueba y la reducción del tiempo empleado por el personal especializado en estas tareas.

Con las pruebas virtuales, E&MC podrá acelerar el desarrollo de nuevos quemadores industriales, lograr un tiempo de comercialización más rápido y obtener una ventaja competitiva y mayor grado de productividad. Además, la plataforma computacional permitirá a la empresa obtener mejoras en innovación, ya que probará diseños nuevos e innovadores de cámaras de combustión que pueden no haber sido factibles con los métodos de pruebas tradicionales, reduciendo el consumo y las emisiones fósiles de estos métodos.

Según las estimaciones, como resultado del proyecto de I+D+i, la compañía podrá acortar el tiempo de producción y el tiempo de comercialización en un 20%, así como continuar adquiriendo conocimiento en tecnologías del hidrógeno, y reducir los costes de mantenimiento en un 25% mediante esta simulación numérica. Por otra parte, la digitalización del diseño de quemadores, hará posible reducir los costes de diseño en un 30% y los costes de mano de obra en un 5%.

Priorización de tecnologías bajas en carbono

El compromiso de la Unión Europea de lograr cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050 está impulsando a la industria de generación de energía en la priorización del desarrollo de tecnologías bajas en carbono.

Entre las diferentes soluciones, el hidrógeno verde y los combustibles enriquecidos con hidrógeno tienen un potencial significativo para permitir la transición a un sistema energético limpio y con bajas emisiones contaminantes –particularmente en lo que se refiere a NOx -lo cual crea desafíos para todas las industrias, y en particular para las PYMEs-. Por esta razón, la UE considera clave para aumentar su competitividad la digitalización basada en simulaciones avanzadas habilitadas con tecnología HPC (computación de alto rendimiento) con simulaciones fluidodinámicas, conocidos como CFD (acrónimo de Computational Fluids Dyanimics) para entender y predecir el comportamiento de un fluido en unas condiciones determinadas.

Aplicación de tecnologías de vanguardia

La iniciativa europea FF4EuroHPC facilita a las pymes el acceso a todas las tecnologías relacionadas con la informática de alto rendimiento, con lo que proyecta aumentar el potencial de innovación de la industria europea. FF4EuroHPC conecta empresas con tecnologías de vanguardia, ejecutando simulaciones de alta resolución, realizando análisis de datos a gran escala o incorporando aplicaciones de inteligencia artificial en los flujos de trabajo de las pymes.

Dentro del programa FF4EuroHPC, las pymes europeas pueden desarrollar productos únicos, oportunidades comerciales innovadoras y ser más competitivas mediante el uso de servicios HPC europeos de alta gama. A través del proyecto se han ofrecido hasta ahora dos convocatorias abiertas, dirigidas a experimentos de alta calidad que involucran a PYMEs innovadoras y ágiles.

Las propuestas presentadas han abordado los desafíos empresariales de las PYME europeas en diversos ámbitos de aplicación. Se han llevado a cabo experimentos que han cumplido con los estándares de la convocatoria abierta en los sistemas HPC basados en la nube, agrupados en dos tramos. Los experimentos consisten en un estudio de caso relevante para el usuario final, que demuestra el uso de HPC basado en la nube y los beneficios que aporta a la cadena de valor. Cuando el experimento concluye con éxito, el resultado es una historia de éxito que inspira a la comunidad industrial.

El programa FF4EuroHPC comenzó a principios de septiembre de 2020 y ha contado con una duración de tres años. El programa está financiado por la Comisión Europea dentro de H2020, el Programa Marco de Investigación e Innovación de la UE, con un presupuesto total de 9,9 millones de euros. Está coordinado por la Universidad de Stuttgart (USTUTT, DE) y está compuesto por otros 5 socios: Scapos AG (DE), Teratec (FR), CINECA (IT), CESGA (ES) y Arctur (SI).

Barcelona Supercomputing Center

Para llevar a cabo el proyecto europeo de I+D+i de quemadores de hidrógeno, E&M Combustión, usuario final del proyecto de investigación, ha colaborado con el Barcelona Supercomputing Center (BSC), a través del grupo de trabajo de Tecnologías de la Propulsión, que trabaja en modelos computacionales para aplicaciones de energía y propulsión.

E&M Combustión

E&M Combustion es una ingeniería térmica española que desarrolla soluciones a medida para sistemas de combustión industrial y centrales térmicas. Los campos de aplicación incluyen las industrias de generación de energía, petróleo y gas, acero y metal y alimentación y bebidas. E&MC desarrolla quemadores para plantas de producción de energía para operar con todo tipo de combustibles líquidos y gaseosos, desde diésel o gas natural hasta combustibles alternativos, como el biogás y el hidrógeno.