Tussen 2025 en 2026 treden binnen Europa de eerste zeven zogeheten AI Fabrieken in werking. Dat maakte de Europese Commissie op 10 december 2024 bekend. Het besluit komt voort uit de European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC). De AI-fabrieken versterken de positie van Nederland in de windenergiesector door toegang te bieden tot geavanceerde rekenfaciliteiten en expertise, wat leidt tot verbeterde ontwerpen, efficiëntere operaties en verhoogde innovatiecapaciteit. Een overzicht van de mogelijkheden.
Wat is de EuroHPC en hoe werkt het?
De Gemeenschappelijke Onderneming EuroHPC financiert en ondersteunt projecten die gericht zijn op het gebruik van HPC in toepassingen zoals AI, machine learning, energieoptimalisatie en cybersecurity. Het is een gezamenlijk initiatief van de EU, Europese landen en particuliere partners om een supercomputing-ecosysteem van wereldklasse in Europa te ontwikkelen. Het budget wordt gebruikt voor de ontwikkeling, aanschaf en exploitatie van HPC-systemen. De private sector brengt marktkennis en technische expertise in, terwijl publieke partners de infrastructuur en beleidskaders ondersteunen. Samenwerkingen tussen landen en bedrijven zorgen ervoor dat deze projecten breed toepasbaar zijn.
HPC-centra worden verspreid over verschillende Europese landen, wat zorgt voor een betere toegankelijkheid en regionale ontwikkeling. Dit netwerk ondersteunt zowel nationale als grensoverschrijdende onderzoeks- en industriële projecten. Onderzoekers, bedrijven en overheden krijgen toegang tot de systemen op basis van prioriteiten zoals wetenschappelijk belang, maatschappelijke impact en innovatiepotentieel.
De eerste AI-fabrieken komen in Finland, Duitsland, Griekenland, Italië, Luxemburg, Spanje en Zweden.
Impact op de Nederlandse windindustrie
Toegang tot HPC-faciliteiten stelt Nederlandse bedrijven en onderzoekers in staat om complexe simulaties uit te voeren voor het ontwerpen en optimaliseren van windturbines en windparken. Dit leidt tot efficiëntere ontwerpen, hogere energieopbrengsten en verlaging van operationele kosten. Dit is met name van belang voor de volgende onderwerpen:
- Weersvoorspellingen en energieproductieplanning - Met verbeterde rekenkracht kunnen nauwkeurigere weersvoorspellingen worden gemaakt, wat essentieel is voor het plannen van energieproductie en het integreren van windenergie in het elektriciteitsnet. Denk aan:
- Windresourceanalyse: HPC-systemen kunnen gebruikt worden voor het modelleren van windpatronen op regionale en lokale schaal, wat essentieel is voor het identificeren van de beste locaties voor windparken.
- Offshore Wind Modellering: Simulaties van offshore windomstandigheden, inclusief de impact van golven en stromingen, verbeteren de planning en plaatsing van windparken.
- Weersvoorspellingen: Zoals bij het MAELSTROM-project, kan nauwkeurige korte- en langetermijnvoorspelling van windpatronen de planning van energieproductie optimaliseren.
- Real-time Monitoring: HPC kan real-time gegevens van sensoren verwerken om de prestaties van turbines en windparken te monitoren en te verbeteren.
- Energieopslagoptimalisatie: HPC kan helpen bij het simuleren en verbeteren van batterijsystemen die de variabele energieopbrengst van windparken opvangen.
- Smart Grids: Het modelleren en optimaliseren van slimme netwerken (smart grids) om de integratie van windenergie in het elektriciteitsnet efficiënter te maken.
- Ondersteuning bij onderzoek en innovatie - De samenwerking binnen EuroHPC JU biedt Nederlandse onderzoeksinstellingen de mogelijkheid om deel te nemen aan Europese projecten gericht op de ontwikkeling van nieuwe technologieën en toepassingen in de windenergiesector met betrekking tot:
- Aerodynamica -HPC kan helpen bij het modelleren van complexe luchtstromen rond windturbines (). Dit leidt tot efficiëntere ontwerpen en een hogere energieopbrengst.
- Structuurmodellering - Het simuleren van mechanische belasting op turbines onder verschillende weersomstandigheden kan de levensduur en betrouwbaarheid van windturbines verbeteren.
- Ecologische Modellering: HPC kan simulaties draaien om de milieu-impact van windparken, zoals de interactie met vogels en mariene ecosystemen, te minimaliseren.
- Geluidshinder en Visuele Impact: Modellen voor het analyseren van geluidsoverlast en visuele esthetiek van windparken kunnen verbeterd worden.
- Met de overgang naar exascale computing kan EuroHPC JU nog grotere datasets en complexere simulaties ondersteunen, wat op elk van de hierboven genoemde gebieden een revolutie teweeg kan brengen. (Zie uitleg hieronder)
- Cybersecurity en infrastructuurbescherming - Door gebruik te maken van HPC kunnen geavanceerde beveiligingsmaatregelen worden ontwikkeld om de digitale infrastructuur van windparken te beschermen tegen cyberdreigingen.
Wat is Exascale computing en waarom is dit belangrijk?
Exascale systemen kunnen complexe simulaties en analyses uitvoeren die onmogelijk zijn op kleinere schaal. Escale computing verwijst naar de volgende generatie supercomputers die in staat zijn om minstens één exaflop aan berekeningen per seconde uit te voeren. Een exaflop staat gelijk aan één triljoen (10^18) floating-point operaties per seconde. Dit betekent dat een exascale computer evenveel berekeningen per seconde kan uitvoeren als 1 miljard mensen die elk 1 miljoen berekeningen per seconde doen.
De stap naar exascale computing is cruciaal om te voldoen aan de groeiende vraag naar geavanceerde berekeningen in een wereld waarin big data, kunstmatige intelligentie en simulatie een steeds grotere rol spelen. Met deze rekenkracht kunnen wetenschappers en ingenieurs problemen oplossen die tot nu toe onoplosbaar waren door de beperkingen van hardware en software. De officiële website van de Europese Commissie benadrukt het belang van het ontwikkelen van exascale supercomputers voor het verwerken van big data en het stimuleren van een competitieve Europese technologie-industrie.
Het EuroHPC JU-initiatief richt met name zich op het ontwikkelen van exascale systemen in Europa om de concurrentiepositie te versterken en om innovatieve oplossingen te bieden voor uitdagingen op gebieden zoals energie (inclusief windenergie), gezondheid, klimaat en beveiliging. Een recent persbericht van EuroHPC JU kondigt de ondertekening aan van het hostingcontract voor de tweede Europese exascale supercomputer, Alice Recoque, en bespreekt de rol ervan in het aanpakken van maatschappelijke en wetenschappelijke uitdagingen.
De JUPITER Exascale Supercomputer is de eerste Europese exascale supercomputer. Dit persbericht benadrukt de verwachte impact op wetenschappelijke excellentie in Europa.
Exascale computing vertegenwoordigt dus een enorme sprong in technologische capaciteit en biedt ook ongekende mogelijkheden voor innovatie in de windenergie en daarbuiten. De systemen worden ontworpen om een breed scala aan toepassingen te ondersteunen, van wetenschap en industrie tot beveiliging en klimaatonderzoek bijvoorbeeld met betrekking tot:
- Klimaat- en Weersvoorspellingen:Ultranauwkeurige voorspellingen van extreme weersomstandigheden, zoals stormen en droogtes.Simulaties van lange-termijn klimaatveranderingen.
- Windenergie:Gedetailleerde modellering van windpatronen en turbulentie op macro- en microschaal.Optimalisatie van de ontwerp- en plaatsingsstrategieën voor windturbines.
- Energie:Optimalisatie van energieopwekking en distributie.Simulaties van nieuwe energieopslagsystemen.
- Cybersecurity:Detectie en preventie van cyberaanvallen via real-time analyse van grootschalige netwerken.
- Wetenschappelijk onderzoek:Simulaties van kosmologische processen en fundamentele natuurkundige experimenten.Waarom is Exascale Computing belangrijk?
Voorbeelden van samenwerking
Een land zoals Nederland kan via EuroHPC JU samenwerken met Duitsland, Frankrijk en private partners aan een project dat voorspellende modellen ontwikkelt voor offshore windenergie. Nederland kan de infrastructuur van een HPC-centrum gebruiken voor simulaties, terwijl onderzoekers uit Duitsland werken aan de aerodynamica en Franse bedrijven bijdragen aan de beveiligingstechnologie. Samen ontwikkelen ze efficiëntere windturbines en versterken ze de Europese energietransitie.
De European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) speelt een cruciale rol in het bevorderen van windenergie door het ondersteunen van projecten die high-performance computing (HPC) inzetten voor energiegerelateerde toepassingen. Een prominent voorbeeld is het EoCoE-III-project (Energy-oriented Centre of Excellence for Exascale HPC applications), dat zich richt op vijf exascale-toepassingen binnen de energiesector, waaronder windenergie. Dit project streeft naar geavanceerde modellering van windparken in complexe terreinen, wat kan leiden tot efficiëntere ontwerpen en exploitatie van windenergie-infrastructuren.
Daarnaast ondersteunt EuroHPC JU projecten zoals MAELSTROM, die HPC en machine learning combineren om weersvoorspellingen te verbeteren. Deze verbeterde voorspellingen zijn essentieel voor de planning en optimalisatie van windenergieproductie, aangezien ze nauwkeurige inschattingen van windpatronen en extreme weersomstandigheden mogelijk maken. Onderdeel is het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Dit onafhankelijke, intergouvernementele onderzoeksinstituut is gevestigd in Reading, Bologna en Bonn. Het is een 24/7 operationele weerdienst voor middellange, maandelijkse en seizoensgebonden voorspellingen. Het wordt gesteund door 34 staten en is een thuisbasis van supercomputers, zoals het Integrated Forecast System (IFS), het Artificial Intelligence Forecast System (AIFS) en ERA5.
Het ECMWF bestaat 50 jaar. In die tijd heeft het o.a. de klimaatverandering en de samenstelling van de atmosfeer gevolgd via de Copernicus Climate Change Service (C3S) en Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) van de EU. Het neemt ook deel aan het Destination Earth-initiatief van de EU om een digitale tweeling, of replica, van het aardsysteem te creëren. Deze diensten zijn nauw verbonden met de weersvoorspellingsactiviteiten van het onderzoeksinsittuut.
Samenwerking met Nederland
De samenwerking tussen Nederland en de European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) biedt aanzienlijke voordelen voor de Nederlandse windindustrie. Door deelname aan EuroHPC JU kan Nederland profiteren van geavanceerde high-performance computing (HPC)-infrastructuren en expertise, wat cruciaal is voor de verdere ontwikkeling en optimalisatie van windenergieprojecten.
Zo biedt de samenwerking binnen EuroHPC JU biedt Nederlandse onderzoeksinstellingen de mogelijkheid om deel te nemen aan Europese projecten gericht op de ontwikkeling van nieuwe technologieën en toepassingen in de windenergiesector.
Nederland is actief betrokken bij EuroHPC JU, onder meer via het National Competence Centre (NCC) Netherlands, dat deel uitmaakt van het EuroCC-project. Dit centrum fungeert als het centrale contactpunt voor HPC en gerelateerde technologieën in Nederland en faciliteert kennisdeling tussen onderzoeksinstellingen, het bedrijfsleven en overheidsorganisaties.
Bekijk al het nieuws