一家英國公司使用 NVIDIA GPU 對風電場進行詳細的模擬，為自己、為客戶以及未來的凈零排放開辟了更廣闊的前景。

北海的 140 臺渦輪發動機以及一些位于云端的 GPU 為 David Standingford 和 Jamil Appa 的夢想插上了翅膀。

作為同在一家英國航空公司工作的同事，他們有著共同的夢想：創辦公司，并將其在高性能計算方面的專業知識應用到多個行業。

他們創立了 Zenotech，并將所學到的計算流體動力學知識編入 zCFD 軟件 。他們還構建了名為 EPIC 的工具，用于簡化 zCFD 和其他高性能計算工作在公有云最新硬件上的運行。

但由于缺乏大型、公開的數據集來展示其工具用途，因此 Zenotech 很難在英國布里斯托爾以外的地方引起關注。

風電場數據采集

他們面臨的問題與風能行業的問題不謀而合。

由于政府對風電場的補貼減少，投資者要求對項目的潛在投資回報進行更深入的分析，這是傳統工具無法做到的。英國政府的一個項目為 Zenotech 與可再生能源領域的咨詢公司和南蘇格蘭電力公司(SSE)牽線搭橋。SSE 是英國大型公用事業公司，該公司愿意分享全球最大的風電場之一，北海風電場的數據。

Zenotech 模擬了 SSE 的 Greater Gabbard 風電場，這座風電場是北海眾多風電場中最大的一座。

Zenotech 使用 zCFD 模擬了該風電場 140 臺渦輪發動機的能源產量。它考慮了幾十種風速和風向，包括此前未被追蹤過的關鍵現象，例如渦輪發動機相互之間的綜合影響。

Zenotech 董事兼聯合創始人 Standingford 表示：“風電場周圍的這些‘尾流’和‘堵塞’效應甚至可以影響大氣氣流。”

zCFD 還可以追蹤像是附近森林中的樹木落葉，這種地形對風所產生的細微但重要的影響。

根據 SSE 的驗證，最終模擬結果與該公司的測量數據相差不到 2%，這為 zCFD 提供了非常寶貴的參考。

云端加速

此外，Zenotech 還展示了云端 GPU 如何快速、經濟地交付結果。

例如該公司在最近的 GTC 大會上表示，zCFD 在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上的運行速度是在 CPU 上的 43 倍，而成本卻只有四分之一。NVIDIA NCCL 庫可加速 GPU 系統之間的通信，使獲得結果的速度再提升 15%。

Zenotech 在 NVIDIA GPU(左圖中的綠色)與 CPU(藍色)以及帶有和不帶有 NCCL 庫的 GPU 集群(右圖)上進行了 zCFD 基準測試。

Standingford 表示，根據測試結果，在 CPU 上耗時 5 小時以上的工作在 GPU 上只需不到 50 分鐘。細致分析風的微妙影響并在一天內完成報告，“引起了人們的關注”。

他在該項目的報告中總結：“現在整個行業都能用得起和用得上高保真模擬風能項目所需的工具和算力。”

減少碳排放，緩解氣候變化

Farah Hariri 負責幫助 NVIDIA 客戶實現凈零排放轉型。作為該團隊的技術負責人，她指出風能發電是減少碳排放最大且最具成本效益的途徑。

“ zCFD 通過對尾流相互作用和堵塞效應進行建模，幫助風電場以最小的安裝成本獲取最大的能量。”

Everose 是該項目中與 Zenotech 合作的咨詢公司。該公司的合伙人 Richard Whiting 表示，這種快速而詳細的分析降低了投資者的風險，使風電場在經濟效益上比傳統能源更具有吸引力。

展望未來，Whiting 預計，到 2030 年全球風電場的規模可能超過 2100 吉瓦，相比 2020 年增長 3 倍。這將給許多領域帶來更多的機會。

他還補充道：“我們預計未來的項目將使用更大的渦輪發動機陣列，所以建模的難度也會越來越大。”

緩解氣候變化領域迎來更多商業機會

Zenotech 幫助許多可再生能源項目落地，這也讓公司業務一帆風順。

在得到 SSE 的分析結果后，該公司已參與了至少 10 個項目的風電場或渦輪發動機設計工作，這些項目均位于歐洲和亞洲。現在，Zenotech 有一半的業務拓展到英國之外。

隨著公司擴張，Zenotech 也在重新審視其在航空領域的根基，推動無人機和空中出租車等新型業務的發展。

多管齊下

卡迪夫機場正在支持新興公司開展現場試驗，這些公司在云端 GPU 上使用 zCFD 來預測城市環境中的風向變化，從而制定安全、高效的路線。

Standingford 表示：“這種方法使用當前的空域管理來規劃空中出租車、機場自動安檢等未來的服務，十分具有前瞻性。”

“小型飛機平臺出現了大量創新，我們正在與領先的平臺制造商和英國的主要站點開展合作。”

這也是 Zenotech 把握風向、順勢發展的途徑。

原文標題：好風憑借力：高性能計算代碼推動可再生能源行業的發展

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審核編輯：湯梓紅