Matemàtiques sota l'asfalt: el paper del CRM en la millora d'Europa

Enhance Europe és un projecte de recerca europeu que explora com els carrers de les ciutats poden convertir-se en fonts d'energia neta i reutilitzable. El CRM contribueix al projecte a través de la seva Unitat de Transferència de Coneixement (KTU), treballant juntament amb 13 institucions de 9 països, incloent-hi universitats, centres de recerca, empreses tecnològiques i autoritats públiques.

La idea central que hi ha darrere Millorar Europa és utilitzar l'energia solar (més precisament, la calor absorbida per les superfícies de les carreteres) i transformar-la en un recurs tèrmic aprofitable. Això es fa mitjançant la inserció de canonades d'intercanvi de calor dins l'asfalt. Aquestes canonades transfereixen l'energia recollida a un fluid, que després pot satisfer les necessitats tèrmiques locals, com ara aigua calenta o calefacció per a edificis propers. En paral·lel, el sistema contribueix a refredar la superfície de la carretera, ajudant a mitigar l'efecte d'illa de calor urbana.

"Dins del projecte Enhance Europe, el CRM és responsable de la modelització matemàtica i la simulació numèrica del sistema”, explica David Romero, director de la KTU. «El CRM desenvolupa i aplica mètodes numèrics avançats per resoldre les equacions diferencials parcials (EDP) que governen la transferència de calor i la dinàmica de fluids en els sistemes de captació d'energia integrats al paviment. Aquest treball és essencial per predir el comportament del sistema, optimitzar el rendiment i donar suport al disseny de solucions efectives i escalables.»

As Lucia Escudero, tècnic de recerca del CRM KTU, descriu: “El paper central del CRM és la modelització matemàtica, integrant tots els aspectes tècnics del projecte, com ara la modelització de les canonades o l'ús de models matemàtics per simular els mecanismes de transferència de calor. També ens centrem en l'anàlisi d'eficiència i sensibilitat, proporcionant informació sobre com funciona el sistema en diferents condicions.”

Aquest treball dóna suport a decisions sobre com s'ha de construir i operar el sistema en diversos entorns urbans. Des de la geometria i els materials fins a les variacions de temperatura i la dinàmica de fluids, els models de CRM ofereixen una manera d'anticipar què passarà al món real, abans que es col·loqui ni un sol metre de canonada.

“CRM desenvolupa i aplica mètodes numèrics avançats per resoldre les equacions diferencials parcials (EDP) que governen la transferència de calor i la dinàmica de fluids en els sistemes de captura d'energia integrats al paviment.”
- David Romero, CRM KTU

«Des d'una perspectiva matemàtica», afegeix Romero, «és especialment atractiu veure com les idees de les matemàtiques abstractes (com ara les equacions diferencials parcials i els mètodes computacionals) poden evolucionar del món de la teoria cap a una aplicació concreta i impactant. És una demostració poderosa de com la ciència fonamental pot donar forma activa a solucions del món real i contribuir a la construcció d'un futur més sostenible».

Enhance Europe està coordinat per la Universitat de Pàdua. El projecte s'estén del 2025 al 2028 i està finançat pel programa europeu CETPartnership. Durant els propers tres anys, es construiran i provaran demostradors a escala real en quatre ciutats: Pàdua (Itàlia), Ostrava (República Txeca), Riga (Letònia) i Vaasa (Finlàndia). Cada ubicació ofereix un clima i una infraestructura urbana diferents, cosa que ajuda els investigadors a validar el sistema en diferents condicions.

Compartir coneixement i repensar el potencial urbà

Com a part de la seva participació, CRM també lidera el paquet de treball de comunicació del projecte. «CRM coordina els esforços per difondre el progrés i els resultats del projecte, conscienciar les parts interessades i promoure l'adopció més àmplia d'aquesta tecnologia innovadora», afirma Romero.

Finalment, Lucia Escudero emfatitza que les matemàtiques tenen un paper més profund del que es podria esperar en un projecte centrat en la infraestructura i el medi ambient: «L'enfocament matemàtic proporciona la base tècnica per millorar i predir el comportament del sistema. Fem servir models matemàtics per entendre el sistema i apliquem tècniques d'optimització i anàlisi per identificar els paràmetres òptims i millorar la presa de decisions».

A l'extrem, Millorar Europa tracta de reimaginar el que poden ser les ciutats i com fins i tot les superfícies més quotidianes, com l'asfalt, poden contribuir a la transició cap a l'energia neta.

Podeu obtenir més informació sobre el projecte visitant https://enhanceeurope.eu/