Si è svolto il 18 aprile il COMSOL Day: Renewable Energy, la giornata online dedicata alla simulazione nel mondo delle tecnologie per l’energia rinnovabile.
L’evento di respiro internazionale ha consentito agli oltre 570 iscritti di approfondire potenzialità, benefici e prospettive per l’uso della simulazione multifisica, che offre straordinarie possibilità in un settore strategico e in crescita come quello delle energie rinnovabili. Non sono mancati gli interventi di tecnici ed esperti che hanno condiviso la propria esperienza attraverso esempi concreti tratti dal proprio lavoro.
La giornata si è aperta con una panoramica sull’uso dei modelli multifisici, delle app di simulazione, dei digital twin e dei modelli surrogati nel campo delle energie rinnovabili. La presentazione ha evidenziato come il software possa essere utilizzato per la ricerca e la progettazione di motori elettrici, generatori, sistemi di batterie, cavi ad alta tensione, elettronica di potenza, celle a combustibile a idrogeno ed elettrolizzatori ad acqua.
Dopo l’introduzione, è arrivato il momento della prima keynote, tenuta da Topçuoglu (GKN Aerospace, Fokker Elmo). Topçuoglu ha spiegato come la simulazione viene utilizzata nello studio del sistema di interconnessione del cablaggio elettrico (EWIS) per l’elettrificazione dell’aviazione del futuro. Nel settore dell’aviazione elettrica, l’analisi multifisica di GKN identifica le aree per migliorare la progettazione dell’EWIS, la verifica dei sistemi e dei sottosistemi e l’installazione attraverso rigorosi test di convalida. Grazie a queste analisi, i partner di GKN hanno la possibilità di modificare o migliorare i loro progetti prima di effettuare test costosi e dispendiosi. Inoltre, l’emergere dei mercati dell’aviazione completamente elettrica e dell’aviazione più elettrica anticipa l’uso di alimentatori a corrente alternata a più alta frequenza e di sistemi ad alta potenza e ad alta tensione. Di conseguenza, queste nuove sfide tecniche richiedono cambiamenti significativi nei meccanismi di guasto, nei sistemi di protezione, nei regolamenti di certificazione e nelle considerazioni di progettazione.
Di seguito hanno avuto spazio le sessioni tecniche: si è parlato delle funzionalità del software per l’analisi di macchine elettriche rotanti come motori elettrici e generatori e di come sono trattati gli effetti magnetici non lineari quali l’isteresi e le proprietà dipendenti dalla temperatura. Un’altra sezione ha approfondito lo strumento delle app di simulazione, che possono essere incorporate in digital twin da utilizzare per la manutenzione delle apparecchiature e il funzionamento dei processi. L’ultima versione di COMSOL Multiphysics® include funzionalità per la creazione di modelli surrogati basati sui dati delle simulazioni e sull’approssimazione avanzata delle funzioni, come DNN e processo gaussiano, che rendono le app di simulazione velocissime.
Dopo una sessione dedicata al flusso di lavoro in COMSOL Multiphysics®, ha preso la parola Kevin X. Authier (Duurzaam Energie Perspectief, Alliander). Il relatore ha raccontato che, nonostante quasi tutta la rete elettrica dei Paesi Bassi funzioni al massimo della sua capacità, in diverse località la capacità è limitata a causa di colli di bottiglia in determinati punti caldi. Simulando le acque sotterranee e l’effetto di un canale che scorre sopra i cavi su una base temporale infinita e confrontando i risultati con i metodi di calcolo attuali, Alliander è riuscita a migliorare notevolmente la capacità dei cavi della rete elettrica.
Le sessioni successive hanno spiegato come il software possa essere utilizzato per comprendere e progettare sistemi di gestione termica in dispositivi di accumulo di energia e macchine elettriche, e quali sono le sue potenzialità nel campo delle celle a combustibile e degli elettrolizzatori. Le funzionalità del software in questo ambito includono lo studio del trasporto di specie neutre e cariche per elettroliti di composizione arbitraria, con formulazioni già pronte per i tipi di elettroliti più comuni. La cinetica degli elettrodi può essere descritta utilizzando Butler-Volmer, Tafel o espressioni definite dall’utente del potenziale di eccesso e della concentrazione locale dell’elettrolita. Gli accoppiamenti multifisici consentono una simulazione che combina il trasporto delle specie con il flusso dei fluidi, compreso, ad esempio, il flusso multifase per gli elettrodi a evoluzione gassosa.
Nel pomeriggio si sono svolti infine interventi tecnici dedicati alla progettazione di cavi e dispositivi ad alta potenza per l’elettronica di potenza e ai sistemi di storage dell’energia a batteria (BESS) in applicazioni stazionarie, celle e pacchi batteria per applicazioni automobilistiche.
Il programma dei COMSOL Day per il 2024 prevede molti altri eventi, ciascuno dedicato all’uso della simulazione in un settore specifico. Consulta il calendario per scoprire le prossime giornate: https://www.comsol.it/c/fytn
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