河川と潮流の力を活用する: 再生可能エネルギーの革新に関するORPCとの対話

Ocean Renewable Power Company (ORPC) は、自由に流れる河川や潮流の力を利用する再生可能エネルギー技術の先駆者です。ORPC は、遠隔地に持続可能な電力を供給するソリューションを開発しています。私たちは最近、ORPC の上級副社長兼 CTO である Jarlath McEntee 氏にインタビューし、同社がエンジニアリング プロジェクトで高度なシミュレーションとモデリングを最適化するために Rescale をどのように使用しているかを理解しました。

ORPC 上級副社長兼 CTO の Jarlath McEntee との Q&A

ORPC の使命と、再生可能エネルギー業界における ORPC の特徴について教えてください。

ジャラス: 当社の使命は、河川や潮流からの再生可能エネルギーを利用して、世界の発電方法を変革することです。当社が他社と一線を画しているのは、ダムを必要とせずに、自然の水の流れから安定した信頼性の高い電力を生成できる能力です。たとえば、実績のある商用 RivGen® 電力システムは、すでに遠隔地でディーゼル発電機を再生可能エネルギーに置き換えています。現在、当社はこのコア技術を拡張し、世界中のさまざまなエネルギー ニーズに対応しています。当社のモジュラー RivGen® システムでは、病院や廃水処理センターなどの重要なインフラに電力供給停止時に電力を供給できます。また、TidGen システムでは、オングリッドとオフグリッドの両方の用途に潮力発電ソリューションを提供しています。これは、最も必要としている場所に電力を供給する、持続可能で適応性のあるアプローチです。

ORPC のエンジニアの典型的な一日は、特にシミュレーション作業に関してどのようなものですか?

ジャラス: ここでのエンジニアは、主にクロスフロー タービンの設計と改良に注力しています。まず 2D シミュレーションで新しいタービン設計を概念化し、設計が成熟するにつれて 3D に拡張します。3D では、メッシュ ツールを使用して詳細なモデルを作成し、流速や乱流レベルなどのさまざまな動作条件でタービンのパフォーマンスを評価します。ほとんどの数値流体力学 (CFD) シミュレーションは、Rescale のプラットフォームで OpenFOAM を使用して実行します。これにより、複数のシミュレーションを並列かつ大規模に管理できます。流体力学に加えて、構造解析は、過酷な環境での耐久性を確保するために実行されるもう XNUMX つの重要なエンジニアリング ステップです。

設計にシミュレーションを使用する際に、どのような特有の課題に直面しますか?

ジャラス: ORPC のタービンは、独自のクロスフロー設計により、急速に変化する不安定な水流に遭遇します。これは、流れがより予測可能な従来の軸流タービンとは異なります。タービンが回転すると、各翼の迎え角が絶えず変化し、複雑で過渡的な流れパターンが生成され、シミュレーションの計算負荷が高くなります。これには、きめの細かい時間ステップと非常に詳細なメッシュが必要であり、これはリソースを大量に消費しますが、精度にとって重要です。Rescale は、これらの困難なシミュレーションに取り組むためのスケーラブルな計算能力を提供し、私たちにとって大きな違いをもたらします。

ORPC は、特にエンジニアリングとシミュレーションに関して、製品設計にどのように取り組んでいますか?

ジャラス: 当社の製品設計哲学は、堅牢性と効率性のバランスをとることです。たとえば、遠隔地では、最小限のメンテナンスで長期間稼働できる、非常に回復力の高いシステムが必要です。そのためには、システムにかかる構造的および運用上のストレスを徹底的に理解する必要があります。シミュレーションはここで大きな役割を果たし、乱流や極端な温度など、現実世界の課題を模倣した仮想条件下で設計をテストし、改良することができます。

ORPC で HPC に Rescale を選んだ理由は何ですか?

ジャラス: 当社では、大規模な設定を必要としない、スケーラブルでコスト効率の高いソリューションを必要としていました。Rescale は、専門的な IT サポートを必要としないアクセスしやすいインターフェイスを提供してくれました。これは、小規模なチームである当社にとって非常に重要でした。以前は、ローカル ハードウェアに依存していたため、モデルが小規模に制限され、同時シミュレーションの実行が困難でした。Rescale は、スケールを提供するだけでなく、ジョブの送信を簡素化し、エンジニアがコンピューティング リソースの管理よりも分析に集中できるようにします。

Rescale が ORPC のワークフローと成果にどのような影響を与えたかを説明していただけますか?

ジャラス: より大規模で詳細なシミュレーション モデルに取り組むための機能が強化されました。仮想テストを通じてパフォーマンスの期待値を明確に把握できるようになり、さまざまな負荷ケースに基づいて設計上の決定を下せるようになりました。これにより、反復処理が高速化され、より情報に基づいた設計上の選択が可能になります。Rescale の使用開始以来、エンジニアが分析するデータがさらに増えたことが唯一の課題となっていますが、これは悪い問題ではありません。より自信を持って決定を下せるようになるからです。 

シミュレーションは製品開発、特にエネルギーシステムの効率にどのような影響を与えましたか?

ジャラス: 当社の最新世代のタービンは、最大 44% の効率レベルに達しており、以前のモデルの 35% の効率から大幅に改善されています。この 40 分の XNUMX の性能向上は、材料使用量の削減と構造抵抗の低減を伴い、運用コストの削減と信頼性の向上に不可欠です。このような効率向上は、当社の経済的存続にとって極めて重要な均等化発電原価 (LCOE) に直接影響します。電気料金が XNUMX キロワット時あたり XNUMX セントを超えることもある遠隔地のコミュニティでは、効率向上は再生可能エネルギーの競争力を高めるための重要なステップです。

重要な設計上の決定につながった最近のシミュレーション プロジェクトの例を挙げていただけますか?

ジャラス: 当社では、さまざまな流量でのトルク生成など、タービンの性能指標を改善するためにシミュレーション結果を頻繁に使用しています。最近では、複数のタービン回転をシミュレーションして、トルク プロファイルやその他の負荷特性を抽出しました。このデータは、さまざまな流れの条件でタービンがどのように動作するかを予測できるパフォーマンス マップの作成に役立ちます。この機能は、より大規模な市場向けのテクノロジーを開発する際に、信頼性と最適なパフォーマンスを確保するために不可欠です。

ORPC が、特に Rescale の協力を得て検討している将来のイノベーションについて教えてください。

ジャラス: 当社では、Rescale で流体構造相互作用 (FSI) を調査し、タービン内の流体力と構造応答の相互作用を捉える予定です。AI/ML の統合は、構造設計を最適化し、さらに効率化するために近い将来に予定されています。これらの進歩により、設計をさらに改良し、システムのコスト効率を高め、遠隔地のコミュニティを超えてより大規模な市場に適したものにすることができます。

最後に、持続可能なエネルギー プロジェクト向けの HPC ソリューションを検討しているエンジニアリング リーダーに、どのようなアドバイスをされますか?

ジャラス: 使いやすさと拡張性のバランスが取れたプラットフォームを選択してください。私たちにとって、Rescale のわかりやすいインターフェースは画期的なものでした。エンジニアは専門的な IT サポートなしですぐに使いこなせるようになりました。また、特に再生可能エネルギーなどの分野では、正確なモデリングがパフォーマンスとコストの結果に大きな影響を与える可能性があるため、ソリューションがシミュレーションの規模に対応できることを確認してください。