RU gebruikt fpga's op zonne- en windenergie bij onderzoek afgelegen gebieden

De Radboud Universiteit gaat bij wetenschappelijk onderzoek in de Chileense Atacama-woestijn data van telescopen via fpga-units verwerken die stroom betrekken van wind- en zonne-energie. De universiteit heeft hiervoor met partners speciale containers ontwikkeld.

De duurzame energievoorziening en dataverwerkingsmodules zijn onderdeel van het Hipersense-systeem, dat onder andere uit een container, 133 zonnepanelen en een windmolen bestaat. De Hipersense-eenheden zijn makkelijk te verplaatsen en kunnen ook eenvoudig op het spanningsnet worden aangesloten of energie van andere duurzame voorzieningen betrekken, zoals waterkracht. Daarnaast zijn een aggregaat en accu aanwezig. De bedoeling is dat de systemen niet alleen voor wetenschappelijk onderzoek ingezet worden, maar ook bij noodhospitaals, festivals, defensie, smartgridtoepassingen en telecomaanbieders een rol gaan spelen.

In eerste instantie zet de Radboud Universiteit ze in voor het BlackGEM-project. Hipersense moet de energievoorziening en dataverwerking van drie optische telescopen voor zijn rekening nemen. Deze telescopen moeten gravitatiegolven identificeren: rimpels in de ruimtetijd die veroorzaakt zijn door de samensmeltingen van zwarte gaten en neutronensterren. "We gebruiken op een afgelegen bergtop in de Atacama-woestijn in Chili dieselaggregaten terwijl er continu zon en wind in overvloed is. Ik dacht een paar jaar geleden: dat moet toch anders kunnen", zegt Paul Groot, hoofd van de afdeling Sterrenkunde Radboud Universiteit tegen Tweakers.

Daarop nam hij het initiatief om partijen in de provincie Gelderland samen te brengen. "Het project heeft een aanlooptijd van 2 jaar gehad. De kosten waren 600.000 euro, waarvan 40 procent voor rekening van de provincie via het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling is gekomen. Uiteindelijk hopen we Hipersense niet alleen in Chili maar bijvoorbeeld ook voor klimaatonderzoek op de Noordpool in te kunnen zetten. Of denk aan onderzoek bij atollen, daar wil je echt niet met dieselgeneratoren werken."

De bedoeling is dat voor het rekenwerk modules van het bedrijf Incaa gebruikt worden. Die bevatten een Xilinx-soc met Artix-7-fpga en twee Cortex A9-cores met een kloksnelheid van 667MHz. Daarnaast is 512MB geheugen en evenveel flashopslag aanwezig, evenals twee gigabitethernetinterfaces, usb 2.0 en ondersteuning voor gps en 3g. Het verbruik ligt op 4W en de module zou 3,2megaflops rekenkracht kunnen leveren. In de Hipersense-unit kunnen meerdere modules geplaatst worden. "De uitdaging is om zoveel mogelijk van de imagedata van de BlackGEM-array van telescopen door de programmeerbare chips te laten verwerken", zegt Groot. "Andere systemen met bijvoorbeeld Intel-cpu's kunnen ook gebruikt worden, maar dan stijgt je verbruik en dat wil je niet."

Om energie op te slaan en ook 's nachts stroom te kunnen blijven leveren beschikt de Hipersense over 55 in serie geschakelde accu's van 12V/200Ah, die voor een energiebuffer van 72kWh zorgen. "Dit zijn lood-kristal-accu's, die gekozen zijn vanwege hun lange levensduur", zegt Ronald Haasdijk, die als projectleider bij Pasman Motoren & Aggregaten bij Hipersense betrokken is. "Daarnaast kunnen ze tegen hoge en lage temperaturen en hoef je ze niet te ventileren."

De 133 zonnepanelen van elk 1,6m² leveren ieder een vermogen van maximaal 260W. De windmolen met diameter van 1,95 meter dient als aanvulling. Deze heeft een rendement van 1200kWh per jaar, met een maximum bij windrijke gebieden van 2800kWh. Landinwaarts komt het eerder uit op 300 tot 500 kilowattuur. Bij nood kan teruggevallen worden op een in de container aanwezig aggregaat die maximaal 20kW levert. Dat bleek geen overbodige luxe: bij een geplande demonstratie vrijdag op Industriepark Kleefse Waard in Arnhem, moest het aggregaat al ingeschakeld worden. De zonnepanelen waren beschadigd geraakt tijdens de herfststorm van afgelopen week en daarom niet aangesloten.

Reacties (15)

Is er over dit project ook nog informatie te vinden dat er echt actief studenten mee bezig zijn geweest, of dat er ook echt wat van geleerd is? Het lijkt nu een beetje alsof Paul Groot, hoofd van de afdeling Sterrenkunde Radboud Universiteit een goed idee had en daarna €600.000 in de regio heeft besteed. Een container met een aggregaat en een off-grid PV installatie, een simpele Google actie en er zijn zelfs bedrijven die beweren dat ze dit 'off the shelf' kunnen leveren. Het enige 'spannende' is dan nog de FPGA's.

Dat staat een beetje in schril contrast met de 3 TU's die baanbrekend onderzoek op het gebied van zonneauto's doen. Je zou verwachten dat 'Sterrenkunde' eigenlijk van ondergeschikt belang zou zijn in dit project, het draait immers om energie & computing.
Maar goed, het is ook gesponsord door het 'Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling', dus misschien was mijn verwachting wel iets te hoog. Als de 'regio' blij is, dan zal de EU ook wel blij zijn, het is alleen jammer als Twente niet mee kan doen met de Solar Challenge vanwege budget, maar we wel honderdduizenden euro's 'doneren' aan Chili, met alleen wat 'banen in de regio'.

Er staat toch dat het met partners is ontwikkeld? Dus bedrijven uit de regio hebben gewoon bijgedragen?

Je kunt idd veel van dit soort containers kopen, maar die zijn meestal niet gebaseerd op duurzame energie. Dan zit er nog ergens een diesel generator bij, exact zoals men aangeeft, dat heeft deze ook maar puur als laatste optie. De combinatie van duurzaam met de aangepaste computing capaciteit op locatie, zodat je geen diesel hoeft aan te slepen, is wat men heeft opgezet.

Sterrenkunde (en veel andere wetenschappen) heb vaak technische uitdagingen. En sterrenkunde is tegenwoordig erg veel computing; de hoeveelheid data die men verwerkt is best wel schokkend. Toch leuke dat fundamenteel wetenschappelijk onderzoek invloed heeft op andere gebieden zoals energie en computing.

Je reactie heeft een wat negatieve ondertoon, bijna jaloers?
Ik zie niet goed in waarom er geld zou moeten naar een wedstrijd aan de andere kant van de wereld om een zonne-auto te laten rijden? Lijkt mij meer iets voor bedrijven, laten die het dan sponseren?

Maar goed, ik wil niet negatief klinken.

Mooie oplossing, lijkt veel op de container data-centers die beschikbaar zijn. Wel zit daar reguliere server hardware in en moet je er een dikke stroom kabel in proppen. Dat gaat op een bergtop of de Noordpool natuurlijk een probleem worden.

Vreemde zaak: "55 in serie geschakelde accu's van 12V" leveren een vreemde spanning en een verhoogd risico. (bij een verstoring van 1 exemplaar ligt de hele keten eruit.)

En dan nog wat marketingtaal: "energie van andere duurzame voorzieningen betrekken, zoals waterkracht."
Klopt vast; ik schat in dat smerige bronnen als electriteit opgewekt via het verbranden van bruinkool ook werken.

Dat vond ik ook vreemd, in serie zou dat 660V gelijkspanning zijn. Overbodig en link. Ik denk dat men parallel bedoeld. Mogelijk levert het 12v en heeft omvormers om 110v of 220v wisselspanning te leveren.
E.e.a. lijkt me goed op 12v te kunnen werken. 55 * 200Ah @ 12v is ook 132 kWh, niet 72. Ben benieuwd van welke leverancier ze accus betrekken, ik ben zelf ook op zoek naar goede en niet dure lood kristal accus voor vergelijkbare projecten.

[Reactie gewijzigd door snig op 22 november 2015 17:33]

Als de zonnepanelen een Nederlandse herfst storm al niet kunnen overleven dan ben ik benieuwd wat dat gaat worden in de in het artikel genoemde gebieden, daar zijn de natuurelementen toch nog iets heftiger dan hier in Nederland

Het lijkt me wel dat ze daar wat degelijker worden vastgemaakt dan op een proefveldje.

Het is te hopen ja

Wat is hier nieuw aan? Een container met accu's en computers die aangesloten is op zonnepanelen en een windmolen. Dat kan je toch zo van de plank pakken? Vervolgens hebben ze er ook een stekker aangezet om de container op het net aan te kunnen sluiten.

"... modules van het bedrijf Incaa gebruikt worden. Die bevatten een Xilinx-soc met Artix-7-fpga en twee Cortex A9-cores met een kloksnelheid van 667MHz"

Aha, een Zynq uit de 7000 serie dus.

Maar waar is al dat vermogen nu voor nodig? Want als de 'rekenmodule' 4W gebruikt, en het artikel suggereert dat er maar een in zit, dan moet er toch iets meer in de container zitten? Zo'n Zynq bordje neemt ook maar iets van 5x5cm in, meer maatje mobiel dan maatje container.

3.2mflops? Dat is niet veel toch. Of is het Mflops

3.2 MFlops lijkt me ook erg weinig voor dat verbruik, ik hoop dat dat GFlops moeten zijn.

Het gaat om de s. Dan is het geen Megaflop. Goed werk doen ze.

"Uiteindelijk hopen we Hipersense niet alleen in Chili maar bijvoorbeeld ook voor klimaatonderzoek op de Noordpool in te kunnen zetten. Of denk aan onderzoek bij atollen, daar wil je echt niet met dieselgeneratoren werken."

Ja, diesekgeneratoren wil je daar niet, maar batterijen met lood wel ?

De dieselgeneratoren vervuilen de omgeving met hun giftige afvalgassen. Lood in de accu's daarentegen blijft in de behuizing.