Вчені NREL занурюються в дані в пошуках відповідей

Перевидано Платоном

читають: 0

Втеча на природу. Вдихнути гірське повітря. Погляньте на яструба, який летить на вітрі. Це досвід Лінді Вільямс, який народився і виріс у Колораді.

Вони також є тим досвідом, який вона працює над тим, щоб зберегти для інших як спеціаліст із обробки даних у Національній лабораторії відновлюваної енергії (NREL).

Маючи на увазі цю місію, Вільямс занурюється в дані та моделі, щоб побачити життя на Землі по-новому та досягти проривів, яких потребує наша планета. Застосовуючи свій досвід моделювання та маніпулюючи даними, щоб краще зрозуміти, як флора і фауна — і люди — можуть процвітати серед технологій, які перетворюють енергію, Вільямс бореться з такими питаннями, як:

Як птахи можуть безпечно літати навколо вітрових електростанцій?
Як інженери можуть досягти точніших прогнозів окремих компонентів вітрової турбіни?
Як можна зберегти якість повітря серед зростаючих транспортних вузлів?

Лінді Вільямс, дослідник групи даних, аналізу та візуалізації в NREL. Фотографія Brianna Cote Photography

Роботу Вільямса можна візуалізувати в NREL Інсайт-центр — де оживають моделі, створені колегами Rimple Sandhu і Charles Tripp. Твердо стоячи на землі та орієнтуючись на майбутнє чистої енергії для світу, Вільямс та інші можуть злетіти в 3D-візуалізації моделі траєкторії польоту орла.

Маршрути через вітрові електростанції починають з’являтися, коли вона налаштовує свою модель. Але не тільки птахи взаємодіють з вітровими турбінами. Для людей, які експлуатують і обслуговують вітрові електростанції, важлива механічна надійність. Проведений Williams аналіз даних генератора та коробки передач допомагає виявити потенційні недоліки продуктивності, які неможливо помітити людському оку.

Приклади успішної командної роботи Вільямса можна знайти в Міжнародному енергетичному агентстві (МЕА). Цифровізація енергії вітру Завдання 43 та її презентація у співавторстві на прогностична аналітика за несправності компонентів турбіни.

Коли Вільямс не зосереджується на маршрутах польоту птахів, вона думає про шляхи чистої енергії для літаків і транспортні центри, які їх з’єднують.

Команда Athena націлена на затори в аеропорту

Якщо щось дуже потребує більш чистого енергетичного шляху, то це взаємозалежна мережа масового транспортування людей і товарів у всьому світі, яка швидко розвивається, і яка породила 8.2 гігатонн вуглекислого газу в 2018 році, за даними МЕА. (Одна гігатонна еквівалентна 10,000 2019 повністю завантажених авіаносців США.) У XNUMX році транспортний сектор створив найбільшу частку (29%) викидів парникових газів у Сполучених Штатах, згідно з даними Агентства з охорони навколишнього середовища США.

Навички Вільямс моделювання та аналізу разом із її лідерством відіграють ключову роль у просуванні роботи NREL у розумінні, прогнозуванні та визначенні впливу різноманітних чистих шляхів транспортування. Ось чому її запитав Калеб Філліпс, головний дослідник Міністерства енергетики США (DOE). Афіна — пілотна програма в міжнародному аеропорту Даллас-Форт-Ворт (DFW), спрямована на визначення моделей стійкого зростання для зменшення заторів — для виконання завдань аналізу для програми.

Потрібні додаткові кількісні дослідження, щоб оцінити затори, створювані наземним транспортом до та з аеропортів. Оскільки люди в різних масштабах обирають більше варіантів мобільності, як-от електричні та автономні транспортні засоби, аеропортам потрібно передбачити відповідні зміни поведінки та визначити розумні шляхи розвитку. Без ретельного аналізу ці поведінкові зміни можуть призвести до неефективної та дорогої роботи аеропорту.

У своїй статті в Транспорт Дослідження Частина A, Структура моделювання для проектування та оцінки політики управління трафіком на узбіччі в міжнародному аеропорту Даллас-Форт-Ворт, дослідники NREL команди Athena та Національної лабораторії Оук-Ріджа представили структуру моделювання, яка об’єднує кодування режиму подорожі, прогноз попиту та мікросимуляцію, щоб дозволити аеропортам розробляти, моделювати та оцінювати політику управління трафіком на узбіччі та вимірювати її вплив.

«Перетворювати ідеї на дієву дорожню карту — це дуже весело», — сказала вона. «Це величезна групова робота, і команда справді неймовірна».

Використовуючи цю структуру, дослідники проаналізували кілька сценаріїв дорожнього руху та політик для DFW, які включали запуск моделювання для моделювання впливу пандемії COVID-19. Їх результати показали, що порівняно з іншими показниками:

Збільшення кількості транзитних пасажирів DFW відкладає потребу в розширенні узбіччя аеропорту надовго.
Заохочення спільної мобільності за допомогою політики використання лише автобусів забезпечує найбільше зменшення затримок на узбіччях.
Автоматизація та електрифікація для всіх поїздок пасажирських транспортних засобів до або з DFW забезпечує найбільше зниження споживання палива та викидів.
Неконтрольоване впровадження автономних транспортних засобів призводить до найбільшого збільшення споживання палива, затримок і викидів, і може вимагати негайного розширення пропускної здатності аеропорту.

DFW одразу помітив цінність глибокого моделювання та аналізу даних, виконаного Вільямсом і командою Athena. Натхненні цим успіхом, Вільямс та її колега Монте Луначек шукали можливість застосувати та розширити ці важливі знання.

Нагорода розширює можливості для трансформації транспорту

За підтримки Калеба Філіпса Вільямс і Луначек отримали грант у розмірі 75,000 XNUMX доларів США від Управління автомобільних технологій Міністерства енергетики. Нагорода дозволила їм використати уроки, отримані від Athena, для оптимізації потоку товарів в аеропортах та інших транспортних вузлах.

Ця спроба відбулася в рамках Енергетичний I-корпус — інтенсивна двомісячна навчальна програма, спонсорована Управлінням технологічних переходів Міністерства енергетики, де дослідники національної лабораторії визначають ціннісні пропозиції, проводять інтерв’ю з клієнтами та розробляють життєздатні ринкові шляхи для своїх технологій. Учасники програми Вільямс і Луначек провели 75 інтерв’ю, щоб краще зрозуміти, як інвестиції в транспортні вузли можуть змінити ландшафт галузі.

«Ми багато дізналися про те, де розташована галузь і який апетит до технологій», — сказав Вільямс. «Цей грант дав нам можливість поставити запитання та зрозуміти більше деталей про те, що можливо».

Рухається пристрастю, живиться людьми

Хоча існує потреба в аналізі даних майже в кожній галузі, місія NREL узгоджується з пристрастю Вільямса. Саме її відданість справі зменшення викидів і збереження нашого природного середовища привела її до NREL у 2018 році для роботи над аналізом і візуалізацією даних.

Але її там утримують люди з NREL.

Вільямс захоплюється багатьма жінками в NREL і черпає в них натхнення. Вона прагне наслідувати їх приклад, керуючи різними проектами з аналізу даних. «Мені пощастило працювати разом з дуже розумними, сильними жінками-лідерами, на додаток до чоловіків, які допомагали та підбадьорювали протягом усього мого шляху», — сказала вона.

Керуючись пристрастю та силою людей, Вільямс та її команда талановитих дослідників даних вирішують складні проблеми, щоб зберегти прості задоволення. І дані лідирують.

Де у вашому світі з’являться обчислювальні наукові можливості NREL? Відвідайте NREL Веб-сайт Computational Science для останньої інформації.

Цінуєте оригінальність CleanTechnica? Подумайте про те, щоб стати Член, прихильник, технік або посол CleanTechnica - або покровитель на Patreon.