France – Lundi 26/10/2020 – energiesdelamer.eu. Le flotteur de l’IFPEN et SBM Offshore, en couverture du trimestriel « MerVeilleEnergie #3 – L’année des flotteurs : des territoires en mouvement » paru la semaine dernière, a pu accéder à des ressources de calcul pour la réalisation de simulations de très grandes tailles, dîtes « Grands Challenges ».
La machine Jean Zay a offert, juste avant sa mise en exploitation, à donner à quelques utilisateurs académiques et industriels pilotes la possibilité d’accéder à des ressources de calcul pour la réalisation de simulations de très grandes tailles. Classée à la 54e place dans le TOP5001- classification des 500 calculateurs les plus puissants au monde.
IFPEN a ainsi remporté un appel à projet «Grands Challenges» mettant à disposition 6 millions d’heures de calcul de la machine (soit l’équivalent d’environ 300 000 simulations), pour son projet d’étude du comportement et de la durée de vie d’éoliennes offshore flottantes (support flottant et lignes d’ancrage).
Une base de référence exhaustive conduisant à des évolutions des méthodes de design
Les approches conventionnelles n’explorent que partiellement les combinaisons de paramètres environnementaux marins (hauteur, période et direction de la houle) et de vent (vitesse moyenne, turbulence et direction) auxquelles peut être soumise une éolienne flottante. L’utilisation de la puissance de calcul de la machine Jean Zay a permis de prendre en compte l’ensemble de ces combinaisons associées à un site donné et de réaliser ce travail en 5 jours, l’équivalent de 80 années de calculs sur un PC standard.
Ces simulations numériques fournissent aujourd’hui une base de référence exhaustive, adaptée au design en fatigue des structures pour l’éolien en mer. Cette base de référence permettra de qualifier les nouvelles méthodologies de design par plan d’expériences dit «adaptatif», en cours de développement par IFPEN, qui reposent sur l’identification automatique des combinaisons de paramètres environnementaux susceptibles de créer le plus d’endommagement en fatigue à l’éolienne. Peu couteuses en temps de calcul et très précises, ces méthodologies pourront conduire à terme à de nouvelles approches pour l’ingénierie et la certification des futurs projets éoliens en mer flottants.
Un enjeu économique pour l’éolien flottant
Dans un contexte de transition énergétique, l’éolien offshore flottant offre des perspectives intéressantes pour une production électrique bas carbone. Situées au large à des profondeurs d’eau de plus de 50 mètres, les éoliennes flottantes bénéficient de conditions de vent plus favorables. Différents projets de fermes pilotes et précommerciales sont en cours de déploiement, comme par exemple le projet Provence Grand Large mené par EDF Renouvelables au large de Port-Saint-Louis-du-Rhône, qui prévoit l’installation de trois éoliennes à l’horizon 2022, l’un des quatre projets pilotes d’éolien flottant de 25 MW chacun ont d’ores et déjà attribués par le gouvernement français en 2016.
Le premier débat public sur l’éolien flottant pour un parc commercial en France se tient depuis le 20 juillet jusqu’au 30 novembre 2020. La Commission particulière de débat public Bretagne sud présidée par Laurent Pavard doit se prononcer sur les deux zones à aménager en mer au large de la Bretagne sud. Il reviendra ensuite à la CRE et au ministère de la transition écologique de décider des zones à retenir ou pas. Il sera suivi par un débat public au 1er semestre 2021 organisé par la Commission particulière pour la Méditerranée, présidée par Sylvie Denis-Dintilhac
La réduction des coûts reste un défi important. Les industriels ambitionnent un coût de 80 -100 € /MWh pour les premières fermes commerciales d’ici 2023-2025 selon Wind Europe. L’optimisation du design des structures flottantes face aux conditions environnementales complexes est donc un enjeu central pour atteindre les objectifs de compétitivité de la filière.
1- Liste TOP500 – Juin 2020
Jean Zay est le supercalculateur convergé acquis par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation par l’intermédiaire de la société GENCI (Grand équipement national de calcul intensif). Le marché d’acquisition, passé auprès de la compagnie Hewlett-Packard Entreprise (HPE) été signé le 8 janvier 2019 par Frédérique Vidal en présence de Philippe Lavocat, Pdg de GENCI, Gilles Thiebault, Pdg de H.P.E. France et Antoine Petit, Pdg du C.N.R.S.
Il a été installé à l’IDRIS, centre national de calcul du CNRS, au cours du premier semestre de 2019. Il dispose d’une puissance de crête de 14 PFlop/s (14 millions de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde) et il permet d’étendre les modes d’utilisation classiques du calcul de haute performance (HPC) à de nouveaux usages pour l’intelligence artificielle (IA).
Une nouvelle procédure a également été définie avec GENCI pour faciliter l’accès à ce calculateur pour l’ensemble de la communauté de recherche en intelligence artificielle, dont les besoins et les modalités de travail diffèrent fortement de celles de la communauté du HPC.
Caractéristiques du supercalculateur Jean Zay
Jean Zay, qui a été acquis auprès de la compagnie HPE, est un calculateur HPE SGI 8600 composé de deux partitions. Il est composé de nœuds scalaires et de nœuds dits « convergés », qui sont des nœuds hybrides équipés à la fois de CPU et de GPU (chacun de la dernière génération disponible), qui permettent à la fois des usages de type HPC et de type IA, ce pourquoi ils sont appelés nœuds convergés, ou plus explicitement « nœuds convergés hybrides accélérés ». La seconde partition comprend plus de 1000 GPUs. L’ensemble des nœuds du calculateur sont interconnectés par un réseau Intel Omni-Path et accédent à un système de fichiers partagé à très forte bande passante.
- 1528 nœuds de calcul XA730i, avec 2 processeurs Intel Cascade Lake 6248 (20 cœurs à 2,5 Ghz), soit 40 cœurs par nœud;
- 261 nœuds convergés XA780i, avec 2 processeurs Intel Cascade Lake 6248 et 4 GPUs Nvidia V100 SXM2 32 Go;
- la puissance crête cumulée sera de 13,9 Pflop/s;
- chaque nœud disposera de 192 Go de mémoire;
- réseau d’interconnexion Omni-Path 100 Gb/s (1 lien par nœud scalaire et 4 liens par nœud convergé);
- 5 nœuds frontaux (avec 2 processeurs Intel Cascade Lake 6248 et 192 Go de mémoire par nœud);
- 5 nœuds de visualisation (avec 2 processeurs Intel Cascade Lake 6248 par nœud, 1 GPU Nvidia P6000 et 192 Go de mémoire par nœud);
- 4 nœuds à large mémoire (avec 4 processeurs Intel Skylake 6132 de 12 cœurs à 3,2 GHz, 1 GPU Nvidia V100 et 3 To de mémoire par nœud);
- système de fichiers parallèle Spectrum Scale (ex-GPFS);
- dispositif de stockage parallèle avec disques SSD (GridScaler GS18K SSD) d’une capacité de 1 Po.
POINTS DE REPÈRE
Le trimestriel MerVeille Energie #3 « L’année des flotteurs : des territoires en mouvement » est paru en octobre 2020.
L’éolien flottant est en passe d’acquérir sa maturité commerciale. Plusieurs technologies de flotteurs sont encore en présence. Elles font l’objet d’une concurrence féroce au niveau international, mais les européens sont à la pointe sur le sujet comme Principle Power, Saitec Offshore, X1 Wind, Nautilus, W2Power, Saipem et tout particulièrement les français (Naval Energies, Ideol – Bouygues, SBM Offshore/Ifpen, Ceteal, Eiffage, Nexans pour les câbles, etc.).
Une première version numérique était parue en septembre à l’occasion de FOWT 2020 qui s’est tenue à Marseille. La version numérique et la version papier du mois d’octobre comprennent en plus, l’analyse des présentations de FOWT et cela du salon du Littoral où une table ronde était consacrée au prochain débat public de Méditerranée sur l’éolien flottant d’une part et d’autre part la présentation du concept « Hibiki » du port de Kitakyushu. On peut le feuilleter et/ou l’acheter en ligne.
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