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BIOSTIRLING4SKA€¦ · mundo, en Junio de 2012, para intentar extrapolar . TOP SUPER COMPUTER, 1...

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BIOSTIRLING4SKA Lourdes Verdes-Montenegro Juande Santander Vela Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC Granada AERAP Workshop: Renewable Energy Solutions for Radio Astronomy Brussels, October 9 th 2012
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BIOSTIRLING4SKA

Lourdes Verdes-Montenegro Juande Santander Vela

Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSICGranada

AERAP Workshop: Renewable Energy Solutions for Radio AstronomyBrussels, October 9th 2012

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BIOSTIRLING4SKADish Stirling systems for SKA

FP7-ENERGY-2012-1 Collaborative Project

Cost Effective and Efficient Approach for a New Generation of Solar Dish-Stirling Plants Based on Storage and Hybridization

14 Partners all over Europe: 6 in Spain (PI), 8 in Iberia

Total budget: 6.191.682 € (36 months)

Requested contribution from EC: ~4 M€

ENERGY.2012.2.5-1: Research, development and testing of solar dish systems

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Context: projectFeasibility Study of the Spanish Participation in the SKA

Funded by Spanish Ministry for Economy (MINECO), Dec 2011-April 2013

4 CSIC Institutes, including Instituto de Astrofísica de Andalucía

PI: L. Verdes-M. PM: Juande Santander Vela

Observatorio Astronómico Nacional, Instituto de Astrofísica de Canarias

Instituto Nacional de Técnica Aerospacial (INTA)

Universidad de Granada, Barcelona, Cantabria, Valencia, Jaén, Carlos III, and Politécnica de Cartagena

Collaboration with Fractal (Astronomy & Instrumentation Consulting), Induciencia (Science & Technology Industry Association)

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Context: projectAs part of mapping of Spanish industrial capabilities with SKA technologies: Power

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SKA Science CasesHistory of HI: From Reonization to Today

Gravity Tests

Origin & Evolution of Cosmic Magnetism

Protoplanetary Disk

Require challenging technologies

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SKA Sites

SKA1 SKA2

SKA1_LOW ANZ SKA2_LOW ANZ

SKA1_MID RSA SKA2_MID RSA

SKA1_SURVEY ANZ SKA2_AA RSA

SKA1&2 MID

SKA2 AAS

SKA1 SURVEY

SKA2 MID

SKA1 LOW

SOUTH-AFRICA & AUSTRALIA/NEW ZEALAND

JOINT SITE

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SKA Sites

SKA1 SKA2

SKA1_LOW ANZ SKA2_LOW ANZ

SKA1_MID RSA SKA2_MID RSA

SKA1_SURVEY ANZ SKA2_AA RSA

SKA1&2 MID

SKA2 AAS

SKA1 SURVEY

SKA2 MID

SKA1 LOW

SOUTH-AFRICA & AUSTRALIA/NEW ZEALAND

JOINT SITE

A DISTRIBUTED SENSOR

NETWORK AT THE SCALE OF TWO

CONTINENTS

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Computational & Power Challenge

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MASSIVE DATA FLOW, STORAGE & PROCESSING

WorkshopJune 2012 AA Power Challenges

SKA2 wide area data flow

16 Tb/s 4 Pb/s

24 Tb/s

20 Gb/s

20 Gb/s

COURTESY A. FAULKNER

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Correlation

Data Product Generation Temporary

Storage

Long Term Storage

High Availability Storage / DB

On-Demand Processing

>1 EXAFLOP/S

CAN’T STORE IT!1 DAY STREAM = 150 DAYSGLOBAL INTERNET TRAFFIC

PROCESSING NEEDS109 TOP RANGE PCS

Antenna & Fronted-End

Systems

30 PETAFLOP/S

30 PETAFLOP/S

MASSIVE DATA FLOW, STORAGE & PROCESSING

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Estos son los 5 mayores superordenadores del mundo, en Junio de 2012, para intentar extrapolar

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TOP SUPER COMPUTER,1 EXAFLOP IN 2018

Estos son los 5 mayores superordenadores del mundo, en Junio de 2012, para intentar extrapolar

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BEST SCENARIO

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1 GIGAFLOP = 0,5W 1 EXAFLOP = 500MWTARGET: 100MW

This target requires thorough innovation

COURTESY P. CROSBY

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Far from man-made radio frequency emission (away from power supplies) Geographically distributed 24/7 operation Cooling of digital electronic Sustainable Reliable Affordable

Projections from pathfinders and precursors: SKA will be power limited

WITH RENEWABLE ENERGY

SKA is already challenging the ICT industry

NOT ONLY HOW MUCH, BUT HOW

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Context: projectCentro Tecnológico Avanzado de Energías Renovables

(CTAER)Established as a Foundation

aided by the Junta de Andalucía, through its specialized Agencies for Innovation and Energy

later joined by the leaders in the energy sector, and

the Spanish national Centre for Energy-Related, Environmental and Technological Research (CIEMAT)

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Context: projectCentro Tecnológico Avanzado de Energías Renovables

(CTAER)Established as a Foundation

aided by the Junta de Andalucía, through its specialized Agencies for Innovation and Energy

later joined by the leaders in the energy sector, and

the Spanish national Centre for Energy-Related, Environmental and Technological Research (CIEMAT)

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BIOSTIRLING --> 4SKA

1. GESTAMP RENEWABLE INDUSTRIES (GRI)

2. ALENER SOLAR

3. CLEANERGY

4. AGC GLASSEUROPE

5. UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ (JYU)

6. CENTRO TECNOLOGICO AVANZADO DE ENERGIAS RENOVABLES (CTAER)

7. U. SEVILLE (US)8. CSIC-IAA9. ASTRON

10. IT AVEIRO

11. MPIfR12. FRAUNHOFER-ISE13. LÓGICA

14. GESTAMP SOLAR STEEL (GSS)

1 2 14

3

4

5

6 7 8

9

10

11

12

13

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BIOSTIRLING --> 4SKA

1. GESTAMP RENEWABLE INDUSTRIES (GRI)

2. ALENER SOLAR

3. CLEANERGY

4. AGC GLASSEUROPE

5. UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ (JYU)

6. CENTRO TECNOLOGICO AVANZADO DE ENERGIAS RENOVABLES (CTAER)

7. U. SEVILLE (US)8. CSIC-IAA9. ASTRON

10. IT AVEIRO

11. MPIfR12. FRAUNHOFER-ISE13. LÓGICA

14. GESTAMP SOLAR STEEL (GSS)

1 2 14

3

4

5

6 7 8

9

10

11

12

13

SUBMITTED EOI FOR POWER WP OF SKA STAGE 1

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Dishes with Stirling engines:

Highest efficiency of solar power generation system

Not commercially exploitable yet: reduce costs for mass manufacturing

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Key solution for SKADifferent load profiles at different locations and stations:

modular power generatorspacked together to provide energy to the most densely packed stations, able by themselves to provide energy to the most isolated stationsEnergy resource dependence? (water)Stirling: only water requirements are for the collectors cleaning

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Key solution for SKADifferent load profiles at different locations and stations:

modular power generatorspacked together to provide energy to the most densely packed stations, able by themselves to provide energy to the most isolated stationsEnergy resource dependence? (water)Stirling: only water requirements are for the collectors cleaning

STIRLING DISH SYSTEM

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Key solution for SKAPower consumption to be maintained night and day HYBRIDIZATION WITH BIOMASS AND ENERGY STORAGE

Life timeINNOVATIVE MATERIALS (GLASS COATINGS, NEW STEEL WITH IMPROVED RESISTANCE AND STIFFNESS)

Interdisciplinary approach required

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SKA Timeline

COURTESY A. FAULKNER

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SKA Timeline

COURTESY A. FAULKNER

BIOS

TIRL

ING

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MOURA

HARD RFI INCIDENTS

In one of the least RFI affected areas in EuropeThe Moura Site

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The Moura Site

HORIZONTAL SOLAR

IRRADIANCE

In one of the most solar irradiated areas in Europe

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The Moura Site

MOURA

HORIZONTAL SOLAR

IRRADIANCE

In one of the most solar irradiated areas in Europe

CTAER

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The Moura Site

MOURA

HORIZONTAL SOLAR

IRRADIANCE

In one of the most solar irradiated areas in Europe

CTAER

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The Moura Site

MOURA

HORIZONTAL SOLAR

IRRADIANCE

INSTALLATIONS PRODUCING SOLAR POWER (PHOTOVOLTAIC AND THERMAL) ON THE PORTUGUESE AND SPANISH SIDES OF THE COMMON BORDER

In one of the most solar irradiated areas in Europe

CTAER

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VISIT OF SKA PROJECT OFFICE

28th May, Sevilla: Concentrated Solar Power Facilities PS10 y PS20 of Abengoa

Georgina Harris

Rob Millenaar

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Similarities to Sites

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Similarities to Sites

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Working PackagesWP1 Key Performance Indicators and specs.

WP2 Solar Dish Concentrator

WP3 Fully renewable hybrid engine

WP4 Power conversion unit integrated with a storage system

WP5 Plant control system

WP6 System integration with SKA demonstrator

WP7 Exploitation and dissemination

BIOSTIRLING aims to provide 24/7 power, and will be tested in a “solarly” similar site as South Africa

Moura prototype will be the first hybrid solar/biomass system in the world

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Final remarks SKA only global project on ESFRI list:

67 institutes in 20 countries participating (and increasing)

Highest priority in EU ASTRONET roadmap together with ELT

Research Infrastructures: have both responsability and need for reduced (sustainable) energy consumption

T. Parker: Must act when the facility is new

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Direct technology transfer:

Computing resources consume 1.5% of the world energy. This percentage should double in 5 years

(source: European Codes of Conduct for ICT / 2009)

2012 International Year of Sustainable Energy for All 1.6 billion people could benefit from SKA developments AND facilities

Final remarks

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Direct technology transfer:

Computing resources consume 1.5% of the world energy. This percentage should double in 5 years

(source: European Codes of Conduct for ICT / 2009)

2012 International Year of Sustainable Energy for All 1.6 billion people could benefit from SKA developments AND facilities

Final remarks

From Citizen science to Science for the citizen

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Research in Renewable Energies as BIOSTIRLING +

SKA challenge: energy supply in remote areas

=

Prototype/demonstrator for sustainable Mega Science Infrastructures with

0% Carbon Footprint

Final remarks

Spain happy to collaborate in RE innovation for RIs• CTAER Almería test facilities for Solar Tower, parabolic

channel, ground for essays• Funding mechanisms in Spain for collaborations with SA

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Thank you!

Lourdes Verdes-Montenegro <[email protected]>.Juan de Dios Santander-Vela <[email protected]>


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