Rescale ist stolz darauf, diesen Kunden im Fokus zu präsentieren. Amogys Innovationen im Bereich saubere Energie, die durch den Einsatz fortschrittlicher Ingenieurmethoden auf Rescale ermöglicht werden. Der Blog wird von einem Gastautor verfasst. Chaitanya Wadkar mit Beiträgen von Matthew Montgomery und Allison Agre.

Amogys Ziel, den Schwerlastverkehr und die stationäre Energieerzeugung zu dekarbonisieren, hängt von der Weiterentwicklung von Ammoniak-zu-Strom-Systemen ab, die zuverlässig im kommerziellen Maßstab arbeiten können. Mit zunehmender technologischer Reife haben sich Reaktorplattformen hinsichtlich Größe und Durchsatz deutlich vergrößert, was neue Komplexitäten in den Bereichen Fluiddynamik, Wärmeübertragung und Reaktionsverhalten mit sich brachte. Diese Herausforderungen haben die Bedeutung hochpräziser Simulationen als zentralen Treiber für Designverifizierung und Innovation erhöht.

Um diese rasche Skalierung zu unterstützen, entwickelte das Ingenieurteam von Amogy ein einheitliches, multiphysikalisches Modellierungsframework, das detaillierte Strömungseigenschaften, Mischungsmuster, Temperaturgradienten und Reaktionswege in einer einzigen Simulationsumgebung abbilden kann. Dieser integrierte Ansatz spiegelt die enge Kopplung des Systems wider und ermöglicht präzise Analysen über ein breites Spektrum an Betriebsbedingungen hinweg. Mit zunehmender Größe der Reaktorgeometrien und Intensität der Betriebsregime wurde dieser einheitliche Workflow unerlässlich, um leistungsrelevante Wechselwirkungen zu analysieren, die die Umwandlungseffizienz, Stabilität und Skalierbarkeit beeinflussen.

Größere kommerzielle Reaktorkonstruktionen erforderten deutlich größere Netzgrößen als frühere Prototypen, mit Rechendomänen, die höhere Massenströme und zunehmend komplexere interne Strukturen widerspiegelten. Diese Erweiterungen stellten erhebliche Anforderungen an die Stabilität des Solvers, den Speicherbedarf und die parallele Leistungsfähigkeit. In dieser Phase wurde der ständige Zugriff auf skalierbare Hochleistungsrechner unerlässlich. Die digitale Engineering-Plattform von Rescale bot die nötige Flexibilität und den erforderlichen Durchsatz, um diese erweiterten Simulationen ohne Engpässe, Wartezeiten oder Ressourcenkonflikte durchzuführen. Die nahtlose Skalierbarkeit ermöglichte es dem Team, schnell zu iterieren, verschiedene Designkonfigurationen zu evaluieren und Erkenntnisse zu gewinnen, die durch reine Hardwaretests schwer zu erlangen gewesen wären.

Mit fortschreitender Reaktorentwicklung wurde die Simulation eng mit funktionsübergreifenden Entwicklungsabläufen verknüpft. Designiterationen erforderten eine enge Abstimmung zwischen den Teams für mechanische Konstruktion, Fertigung und Strukturanalyse, die alle unter hohem Zeitdruck und sich ständig ändernden regulatorischen Vorgaben arbeiteten. Simulationsergebnisse dienten häufig als Grundlage für nachgelagerte Entscheidungen, wodurch die Bearbeitungszeit zu einem entscheidenden Faktor für den reibungslosen Ablauf der Teamarbeit wurde. In einigen Fällen erforderten unerwartete Designänderungen wie Geometrieverfeinerungen, Materialaktualisierungen oder Anpassungen des Betriebsbereichs eine schnelle Validierung, um Verzögerungen zu vermeiden. Cloudbasiertes HPC über die Rescale-Plattform ermöglichte es, diese dringenden Simulationen sofort im vollen Umfang zu starten und so die Entwicklungszeitpläne bei gleichbleibender Modellgenauigkeit einzuhalten. Dadurch konnten die Produktentwicklungszyklen trotz der erhöhten Komplexität einheitlicher Multi-Physik-Workflows und skalierter Reaktorarchitekturen um bis zu 60 % reduziert werden. Dies wurde durch interaktive Workstation-Funktionen ermöglicht, die Echtzeit-Anpassungen an laufenden Simulationen erlaubten, kombiniert mit leistungsstarken Kernarchitekturen, die die Lösungszeiten pro Iteration um bis zu 50 % reduzierten. Zusammen ermöglichten diese Fähigkeiten häufigere Designiterationen, eine frühere Identifizierung von Leistungskompromissen und eine schnellere Annäherung an marktreife Konfigurationen.

Das hochpräzise Modellierungsframework und die skalierbare Simulationsinfrastruktur, die heute zentral für das Reaktorentwicklungsprogramm von Amogy sind, wurden durch die Arbeit von Chaitanya Wadkar, einem der leitenden CFD-Ingenieure bei Amogy, geschaffen. Er erklärte: „Diese Beiträge ermöglichten den Übergang von frühen Prototypen zu Reaktorarchitekturen im kommerziellen Maßstab und schufen die Simulationsgrundlage, die Designentscheidungen über mehrere Produktgenerationen hinweg unterstützt. Dieses Framework prägt weiterhin die Technologiestrategie von Amogy und ist zu einem Eckpfeiler der Innovationskraft des Unternehmens im Bereich der Ammoniak-zu-Kraft-Systeme geworden.“ 

Hochleistungssimulationen erwiesen sich insbesondere in den frühen Validierungsphasen als wertvoll. Das Verständnis subtiler Wechselwirkungen innerhalb des Reaktors verkürzte die Entwicklungszyklen und reduzierte die Risiken beim Prototyping. Cloud-Rechenressourcen ermöglichten es dem Team, Parameterbereiche umfassend zu untersuchen, die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern und Designlösungen zu entwickeln, die mit kommerziellen Betriebsumgebungen kompatibel sind. Dieser beschleunigte Feedback-Kreislauf stärkte die Grundlage für die Systeme der nächsten Generation von Amogy und trug maßgeblich zum Übergang von Pilotanlagen zu größeren, marktreifen Einheiten bei.

Während Amogy seine Technologieplattform kontinuierlich erweitert, bleibt die skalierbare Simulation zentral für die Beschleunigung von Forschungsergebnissen, die Reduzierung von Unsicherheiten und die Optimierung von Systemen. Dank der Unterstützung durch die Cloud-HPC-Umgebung von Rescale kann das Entwicklungsteam immer anspruchsvollere Reaktorarchitekturen realisieren und gleichzeitig die für die Kommerzialisierung erforderliche Geschwindigkeit und Präzision beibehalten. Dieser integrierte Ansatz für Modellierung und Berechnung bietet einen entscheidenden Vorteil für das Unternehmen, das wirkungsvolle, emissionsfreie Energielösungen für eine dekarbonisierte Welt entwickeln möchte.

Um mehr darüber zu erfahren, wie Rescale die technischen Innovationen von Amogy ermöglicht, lesen Sie bitte die zusätzlichen Ressourcen:

• Amogy beschleunigt saubere Energietechnologie für nachhaltigen Schwertransport mit HPC für die Cloud (Fallstudie)
• Rescale unterstützt das emissionsfreie Energieunternehmen Amogy bei der schnelleren Entwicklung sauberer Ammoniaklösungen in der Cloud (Pressemitteilung)