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Il supercomputer, ospitato nel Green Data Center di Ferrera Erbognone, è uno strumento fondamentale per accelerare la transizione di Eni verso le energie del futuro.
Si è svolta ieri la cerimonia di inaugurazione del sistema di supercalcolo HPC5 di Eni alla presenza dell’Amministratore Delegato Claudio Descalzi e della Presidente Emma Marcegaglia, con la partecipazione di alcuni partner Eni nella ricerca e innovazione scientifica come il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), il Politecnico di Torino, il Massachusetts Institute of Technology (MIT), la Stanford University, insieme ai partner tecnologici, Dell Technologies, Intel e Nvidia.
Claudio Descalzi, Amministratore Delegato di Eni, ha dichiarato: “Oggi Eni inaugura un’infrastruttura di supercalcolo dalle caratteristiche uniche al mondo in ambito industriale, in grado di potenziare e perfezionare ancora i più complessi processi aziendali a supporto delle attività delle persone Eni, accelerando il nostro processo di digitalizzazione e trasformazione. Questo è un momento importante nel percorso di transizione energetica. È un ulteriore passo avanti verso il traguardo globale che condividiamo con i partner tecnologici e di ricerca: rendere le energie di domani una realtà sempre più vicina”.
Il nuovo supercalcolatore affianca il sistema precedente (HPC4) triplicandone la potenza di calcolo da 18 a 52 PetaFlop/s, vale a dire 52 milioni di miliardi di operazioni matematiche svolte in un secondo, permettendo all’ecosistema di supercalcolo Eni di raggiungere una potenza di picco totale pari a 70 PetaFlop/s. HPC5 è anche di fatto l’infrastruttura di supercalcolo dedicata al supporto di attività industriali più potente al mondo e porta l’azienda a superare un altro traguardo nel processo di digitalizzazione.
L’architettura
L’architettura del nuovo supercalcolatore HPC5 è stata concepita con la stessa filosofia delle precedenti, basate su tecnologia cluster ibrida (CPU, Central Processing Unit + GPU, Graphics Processing Unit), un’architettura accelerata inaugurata da Eni già nel 2013 con applicazione nel settore industriale dell’O&G e oggi riconosciuta come vincente e ampiamente diffusa nei più importanti centri di calcolo mondiali. HPC5 sarà fornito da Dell Technologies ed è costituito da 1820 nodi Dell EMC PowerEdge C4140, ognuno dotato di 2 processori Intel Gold 6252 a 24 core e 4 acceleratori NVIDIA V100 GPU. I nodi sono connessi tra di loro attraverso una rete ad altissime prestazioni InfiniBand Mellanox HDR 200 Gbit/s secondo una topologia full-non-blocking che garantisce un’interconnessione efficiente e diretta di ciascun nodo. Il sistema HPC5 è affiancato da un sistema di storage di 15 PetaBytes ad alte prestazioni (200 GByte/s di banda aggregata in lettura/scrittura).
Eni continua a tracciare un percorso strategico in cui il nuovo sistema di supercalcolo, oltre a essere cruciale nel processo di trasformazione digitale lungo tutta la catena del valore della filiera energetica aziendale, rappresenta uno strumento fondamentale per il conseguimento della “vision” di Eni sull’energia del futuro. HPC5 permette l’utilizzo dei “big data” generati in fase di operation da tutti gli asset produttivi, e consente di imprimere un’ulteriore accelerazione nella ricerca e sviluppo di fonti energetiche non fossili, oltre a supportare tutte le fasi di esplorazione, sviluppo e monitoraggio dei giacimenti.
La casa verde del supercomputer
Il Green Data Center di Eni, inaugurato nel 2013, ospita tutti sistemi informatici di elaborazione e i dati aziendali: la struttura è stata sviluppata dall’azienda con l’obiettivo di realizzare un complesso di avanguardia tecnologica ed è una delle infrastrutture più innovative per l’efficienza energetica a livello mondiale, che permette di alimentare HPC5 anche in parte con l’energia prodotta dal campo fotovoltaico installato presso il centro.
La struttura dell’edificio
L’edificio si sviluppa all’interno di un’area di circa 100.000 mq per una superficie lorda di quasi 45.000 mq, ed è in grado di ospitare il nuovo supercalcolatore HPC5 senza necessitare di modifiche strutturali.
L’architettura è costituita da due corpi perfettamente simmetrici, completamente indipendenti e distanti 20 m tra loro, strutturati con l’obiettivo di garantire continuità d’esercizio sia dal punto di vista informatico che impiantistico. Ognuno dei due corpi, detti trifogli, contiene una sala controllo e 3 edifici per gli apparati IT, due sale con dimensione di circa 800 mq ed una, quella di testa, di circa 1.000 mq, per un totale di 5.200 mq netti utili.
Tutto l’edificio, tranne la zona centrale che separa i due trifogli, è interrato fino alla quota di copertura per realizzare una collina artificiale piantumata.
L’avanguardia tecnologica al servizio dell’efficienza energetica: il sistema “free cooling” e il parco fotovoltaico
Eni, la cui strategia si basa su elementi di forza come tecnologie proprietarie all’avanguardia, sostenibilità, efficienza e competenze interne di alto livello, ha ricercato soluzioni innovative per garantire la massima efficienza energetica non solo degli apparati informatici, ma dell’intero sistema Data Center.
L’efficienza energetica del Green Data Center deriva soprattutto dal particolare sistema di raffreddamento che, con le sue 6 torri di ventilazione, caratterizza anche lo skyline dell’impianto.
Per raffreddare gli apparati informatici, i comuni Data Center tradizionali utilizzano ininterrottamente sistemi di raffreddamento ad acqua oppure condizionamento e ventilazione forzata. Il Green Data Center Eni, invece, vanta un sistema “free cooling” che regola la temperatura usufruendo, per almeno il 92% del tempo, direttamente dell’aria esterna senza alcuna necessità di raffreddamento. Un risultato ancor più d’eccellenza se si considera la sua collocazione nella pianura padana, al 45° parallelo.
Il sistema di “free-cooling” restituisce anche aria più pulita all’ambiente. Infatti, prima di arrivare ai computer, l’aria viene filtrata dalle polveri, eliminandone circa 3 mila chilogrammi all’anno. Inoltre questo sistema, che consente di limitare l’utilizzo di condizionatori a meno dell’8% del tempo e di aumentare l’efficienza complessiva della struttura, impedisce l’emissione nell’ambiente di circa 7000 tonnellate annue di CO2 che, combinate con il risparmio energetico dovuto all’efficienza informatica, superano le 20.000 tonnellate annue.
Per soddisfare il fabbisogno energetico dell’intera infrastruttura, Eni ha scelto soluzioni a basso contenuto carbonico. L’infrastruttura viene alimentata dal parco fotovoltaico da circa 1 MW in grado di fornire fino al 50% della potenza necessaria ai supercalcolatori installati e, per il fabbisogno restante, dalla centrale termoelettrica di Enipower, situata accanto al centro.
HPC5: il supercomputer per l’energia di oggi e di domani
In Eni, tecnologia e digitalizzazione sono da sempre parte del DNA aziendale, soprattutto per il ruolo che hanno a supporto della sicurezza delle persone e dell’asset integrity. Sono i pilastri della strategia Eni che portano l’azienda a superare un altro traguardo nel processo di digitalizzazione: il nuovo sistema di supercalcolo HPC5 permette al Green Data Center di raggiungere una potenza di picco totale pari a 70 PetaFlop/s divenendo l’infrastruttura di supercalcolo dedicata al supporto di attività industriali più potente al mondo. Nuove figure come giovani geologi, informatici e data scientist di Eni potranno beneficiare di uno strumento innovativo per migliorare l’analisi dei dati, aprendo strade innovative in fatto di processi produttivi.
HPC5 per l’energia di oggi
Strumenti digitali d’innovazione aprono a modi nuovi di concepire la realtà lavorativa. L’aumento della velocità di calcolo consente di raffinare ulteriormente i processi di lavoro e di raggiungere importanti obiettivi come maggiore sicurezza sugli impianti, migliori performances, migliore pianificazione dei pozzi. L’applicazione dell’Artificial Intelligence con l’avvio della piattaforma Cognitive Discovery, consente di supportare gli esploratori nel loro lavoro quotidiano e migliorare il loro processo decisionale. Il programma di trasformazione digitale in Eni è continuo e costante: è dello scorso novembre l’annuncio dell’applicazione a livello industriale di ECHELON, un simulatore dinamico avanzato di giacimento per l’ottimizzazione di monitoraggio, sviluppo e produzione di giacimenti di idrocarburi. L’utilizzo dei “big data” generati in fase di operation da tutti gli asset produttivi consente di imprimere un’ulteriore accelerazione nella ricerca e sviluppo di fonti energetiche non fossili, oltre a supportare tutte le fasi di esplorazione, sviluppo e monitoraggio dei giacimenti.
Nuovi approcci operativi: parallelizzazione dei processi upstream e riduzione del time-to-market
HPC5 permette ad Eni di studiare con straordinaria precisione i dati provenienti dal sottosuolo, consentendo di integrare e parallelizzare le fasi di esplorazione e di sviluppo. Il principio che segue l’azienda è quello di ingegnerizzare l’intero ciclo industriale, a partire dalla selezione esplorativa: durante l’esplorazione vengono svolte attività di analisi propedeutiche allo sviluppo, le informazioni raccolte sono necessarie a migliorare l’ingegneria di progetto e ridurre il tempo per arrivare alla final investment decision. Grazie alle tecnologie avanzate di analisi e di perforazione, il processo sequenziale convenzionale, di esplorazione, reservoir, ingegneria, procurement e esecuzione, è stato sostituito in Eni da un approccio parallelo fast-track. Questo è uno dei pilastri su cui poggia il successo del nostro modello upstream, che permette di mettere in produzione giacimenti in tempi record.
Il supercalcolo per l’eccellenza nell’esplorazione: imaging sismico
Eni collabora dagli anni ’70 con la Stanford University allo Stanford Exploration Project (SEP), per approfondire lo studio delle geoscienze e del Seismic Imaging. La combinazione tra Seismic Imaging e HPC ha contribuito a tutte le più recenti scoperte esplorative di Eni nel mondo.
L’imaging sismico è una tecnica di telerilevamento utilizzata per l’investigazione di tutto ciò che si trova nel sottosuolo. Le attività di imaging sisimico e l’elevata potenza di calcolo consentono una conoscenza approfondita del giacimento riducendo la fase esplorativa. Le onde acustiche che dalla superficie si propagano nel sottosuolo vengono parzialmente riflesse verso l’alto dagli strati di roccia; dalla registrazione in superficie delle vibrazioni riflesse si ottengono le informazioni necessarie per ricostruire un’immagine tridimensionale di ciò che si trova in profondità. Gli algoritmi che vengono utilizzati per ottenere queste immagini si basano sul principio che le riflessioni che vengono registrate in superficie devono essere matematicamente riportate nei punti in profondità dove sono state riflesse verso l’alto. Questa operazione di rifocalizzazione dell’onda è alla base di tutti gli algoritmi di imaging sismico. Con queste tecniche di indagine si riesce a raggiungere una profondità di investigazione fino a 10/15 km, con estensione delle aree investigate nell’ordine delle centinaia fino alle migliaia di km2. I livelli di risoluzione delle immagini che si possono ottenere sono nell’ordine della decina di metri. La quantità di dati raccolti in una tipica acquisizione sismica si misura nell’ordine dei Terabyte.
HPC5 per l’energia di domani
HPC5 è uno strumento essenziale per lo sviluppo, la ricerca e il miglioramento di processi relativi alle nuove fonti energetiche, così da accelerare ulteriormente il percorso di transizione verso nuove fonti di energia e quello di trasformazione dell’azienda. La potenza di calcolo disponibile col nuovo HPC5 verrà utilizzata anche per progetti di studio del clima, oltre a supportare ulteriormente la ricerca e lo sviluppo di tecnologie per lo sfruttamento dell’energia del Sole e del mare e quella sulla fusione a confinamento magnetico, continuando i numerosi progetti di collaborazione e ricerca in cui Eni è partner, sia a livello nazionale sia internazionale.
L’energia che viene dal mare e HPC5: incontro di tecnologie
La decarbonizzazione avviene anche grazie alla ricerca sulle energie alternative del futuro. Eni, in collaborazione con il Politecnico di Torino, ha sviluppato il potenziale energetico della più grande fonte rinnovabile: il mare. Il moto ondoso è la forma di energia a emissioni zero più concentrata, prevedibile, costante e inutilizzata al mondo. 15 Le attività dell’infrastruttura informatica di Eni sono state un impulso per lo sviluppo di ISWEC, Inertial sea wave energy converter, e del PowerBuoy®, per lo sfruttamento dell’energia da moto ondoso. Attraverso modelli matematici avanzati, la potenza di calcolo del Green Data Center consente di combinare informazioni sulle condizioni meteomarine con quelle sul comportamento della Culla dell’Energia, e di disegnare diversi i modelli in funzione delle specifiche condizioni locali.
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Le onde, grazie alle loro caratteristiche intrinseche, sono una risorsa altamente promettente per il futuro del pianeta. Grazie a questa tecnologia, Eni è in grado di integrare le energie del mare e del sole contribuendo a decarbonizzare i processi offshore dell’Oil & Gas. In un’ottica di economia circolare, inoltre, integrata in ogni aspetto della vita aziendale Eni massimizzando l’efficienza nei processi, riducendo gli sprechi e trasformando gli scarti, le nostre piattaforme stanno diventando gli apripista per la realizzazione di veri e propri hub per la cattura e l’utilizzo di energie rinnovabili dal moto ondoso. Lo scorso ottobre Eni, CDP, Fincantieri e Terna hanno stabilito una collaborazione per realizzare impianti di produzione di energia da moto ondoso su scala industriale. Alla presenza del Presidente del Consiglio dei Ministri, Giuseppe Conte è stato siglato un accordo che consentirà di trasformare il progetto pilota ISWEC, in un impianto su scala industriale. Nella seconda metà del 2020 è previsto il piano di realizzazione per estendere il beneficio della tecnologia anche a vantaggio delle isole minori, In Italia e all’estero. Grazie a HPC5, Eni e il Politecnico di Torino approfondiranno le ricerche sul ruolo che la potenza di calcolo ha nella rapida applicazione industriale di energie rinnovabili da moto ondoso.
HPC5 per la ricerca: fusione nucleare, solare, clima e ambiente
Per Eni, scienza e industria sono ispirate agli stessi valori: innovazione, internazionalizzazione ed eccellenza.
La potenza di calcolo di HPC5 permette a Eni di apportare un valore aggiunto alle numerose attività di ricerca svolte in sinergia con alcune delle realtà d’eccellenza con cui collaboriamo: dal MIT di Boston ai Politecnici di Torino e Milano, dai CNR alle Università di Bologna, Pavia e Napoli, dall’ENEA al Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente, passando per la Stanford University. Risale al gennaio scorso il progetto, in alleanza con ENEA, per la realizzazione di un polo scientifico-tecnologico sulla fusione DTT (Divertor Tokamak Test), che verrà realizzato nel Centro Ricerche ENEA di Frascati (Roma). Dal 2018, invece, l’avanzamento tecnologico dell’energia da fusione a confinamento magnetico è uno degli obiettivi principali della collaborazione tra Eni e MIT, in vista del suo ruolo primario nella decarbonizzazione dei sistemi energetici globali.
La fusione è l’energia primaria che alimenta tutto l’Universo, quella che viene prodotta nel Sole e nelle altre stelle. È l’energia del futuro: virtualmente illimitata, ambientalmente ed economicamente sostenibile e sicura perché non produce emissioni inquinanti. Eni, oltre a promuovere la ricerca sulla fusione a confinamento magnetico attraverso il MIT Laboratory For Innovations in Fusion Technologies, continuerà a far parte del Low-Carbon Energy Center della MIT energy initiative per la ricerca e lo sviluppo di tecnologie per la cattura, il confinamento e l’utilizzo della CO2, l’energia solare nonché lo stoccaggio dell’energia. Inoltre, Eni e MIT collaborano sul solare avanzato dal 2008. Il progetto sul fotovoltaico organico avanzato di Eni, OPV, viene seguito nel Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente di Novara, ma si avvale anche del supporto del Technical Research Center of Finland (VTT) di Oulu con il quale si sviluppano processi di stampa a rotocalco su substrato flessibile per la realizzazione dei moduli fotovoltaici organici. Vengono così sviluppati pannelli solari che utilizzano polimeri al posto del silicio, risultando così più convenienti, robusti, leggeri e versatili. Molteplici e vari sono gli ambiti in cui la tecnologia OPV può essere applicata: dall’integrazione in dispositivi elettronici all’edilizia fino all’elettrificazione di aree remote e difficili da raggiungere.
La ricerca sui sistemi fotoattivi si arricchisce anche della tecnologia sui concentratori solari luminescenti (LSC). Si tratta di lastre trasparenti e colorate che assorbono una parte della luce solare e la riemettono a lunghezza d’onda maggiore. La radiazione è intrappolata nella lastra e indirizzata, come in una fibra ottica, verso i bordi, rendendoli luminescenti. Qui piccole celle fotovoltaiche trasformano la radiazione ricevuta in energia elettrica. L’innovazione degli LSC è stata sviluppata per dare nuove possibilità all’utilizzo del fotovoltaico: possono essere impiegati, infatti, in agricoltura, in architettura e per le infrastrutture. Dalla ricerca Eni sugli LSC nasce la nuova tecnologia Eni Ray Plus. La disponibilità dell’infrastruttura di supercalcolo Eni ha reso possibile la ricerca e lo sviluppo di OPV e LSC, che si avvalgono di sofisticate simulazioni di modellistica molecolare.
Parte della potenza di calcolo disponibile col nuovo HPC5 sarà dedicata a progetti di studio su clima e ambiente. A questo proposito, lo scorso marzo è stato firmato un Joint Research Agreement tra Eni e CNR, con l’istituzione di quattro centri di ricerca congiunti nel Mezzogiorno. La ricerca si focalizza su quattro aree fondamentali: a Lecce si studiano i cambiamenti climatici e la criosfera nell’Artico, a Gela la fusione a confinamento magnetico. In Basilicata l’accento è sull’ottimizzazione del ciclo dell’acqua nell’agricoltura e in zone aride, mentre a Portici si approfondisce la sostenibilità e la decarbonizzazione nell’agricoltura, in un’ottica di economia circolare.
