El grup de recerca GREiA de la Universitat de Lleida ja fa temps que integra l’enginyeria industrial amb la intel·ligència artificial (IA) per anar més enllà en la seva recerca. No es tracta d’aplicar mètodes o tècniques d’un àmbit en l’altre, sinó que es tracta de treballar conjuntament per aconseguir grans innovacions.
Dins del projecte SUSHEAT (GA 101103552) finançat per la Unió Europea a través del programa Horizon Europe, estem fent exactament això, materialitzant-ho en un nou disseny d’un dipòsit d’emmagatzematge d’energia tèrmica (TES) amb materials de canvi de fase (PCM). SUSHEAT introdueix un concepte racional per obtenir energia de fonts renovables i calor residual per substituir l'energia fòssil per a la indústria, amb el gran objectiu de contribuir a la descarbonització de la indústria a Europa. Això permetrà a la indústria fer una transició allunyant-se dels combustibles contaminants amb altes emissions de carboni. S’estan explorant emprar la IA per millorar sistemes, o crear-ne de nous, per a una captació, conversió revalorització òptimes de la calor, i el seu emmagatzematge. S’està treballant en tres noves tecnologies:
- Una actualització eficient de la temperatura de la calor (150-250 °C) mitjançant una bomba de calor d'alta temperatura basada en un cicle Stirling que funciona amb fluids de baix potencial d'impacte global per aconseguir l'actualització de calor d'alta temperatura objectiu.
- Un sistema TES altament eficient, de nou disseny i inspirat en la natura (bioinspirat), que utilitza un PCM que s'adapta als requisits de calor de les temperatures objectiu i que ha de proporcionar flexibilitat al sistema. Aquí és on s’emmarca la contribució del grup GREiA de la Universitat de Lleida.
- Un sistema intel·ligent de control i integració, un bessó digital basat en IA, i alimentat per dades de demostració industrial.
Els dipòsits TES comercials basats en PCM utilitzen dipòsits de carcassa i tubs. El GREiA ha desenvolupat una primera idea de l'ús d'un dipòsit TES bioinspirat en la natura que augmentaria la potència de càrrega i descàrrega sense haver d'afegir-li aletes, llanes o altres addicions. Els avantatges competitius d'un dipòsit TES bioinspirat són la simplicitat (una sola peça produïda amb fabricació additiva), una major potència de càrrega i descàrrega, una major densitat d'energia i un menor cost. "Bioinspirat" en si mateix no és nou; l'estat de la tècnica ja explora sistemes PCM biomimètics i dissenys de transferència de calor de vena foliar/vascular i intercanviadors de calor basats en bresca amb matrius capil·lars i entrades/sortides dedicades per a dos fluids, dissenyats per augmentar la superfície i millorar l'intercanvi de calor.
Un dipòsit TES bioinspirat tindria l'aspecte que es mostra a la Figura: imitant la trajectòria del flux de fluid d'un sistema biològic a través d'una estructura ramificada en forma d'arbre, la trajectòria del flux del fluid de transferència de calor es va dissenyar per augmentar la superfície de transferència de calor efectiva. Aquest disseny no hauria estat possible sense la utilització de la intel·ligència artificial. La col·laboració dels Drs. Gabriel Zsembinszki i Emiliano Borri (en el disseny energètic) i els Drs. Carles Mateu i Ramon Béjar (en el disseny amb IA) ho ha fet possible.
