SATURISKĀ ATSKAITE

Pielikums Nr. 9 Līgums par valsts pētījumu programmas “Enerģētika”

atklāta projektu pieteikumu konkursa “Atjaunojamie un vietējie energoresursi”

projekta īstenošanu (datums, reģistrācijas Nr. )

SATURISKĀ ATSKAITE

Saņemšanas datums            

Projekta nosaukums “Inovatīvi risinājumi un rekomendācijas Latvijas vietējo un atjaunojamo energoresursu apguves palielināšanai (RTUAER)”
Atskaite par 5. posmu	no	2021. gada 1. janvāra	līdz	2021. gada 30. jūnijam
Projekta vadītājs (Xxxxxxx Xxxxxxxx)

1. Informācija par projektā (projekta posmā) sasniegtajiem saturiskajiem rezultātiem atbilstoši projekta pieteikuma I daļai “Horizontālie uzdevumi, rezultāti un nozares specifisko kritēriju izpilde”.

Projekta ietvaros sasniegtie kvalitatīvie un kvantitatīvie rezultāti (līdz 7500 zīmēm)

WP1 (Saules-vēja mikrotīkla izstrāde un novērošana Latvijas klimatiskajos apstākļos)

RTUAER projekta ietvaros RTU telpās atjaunīgo energoresursu laboratorijā tika izveidots viedais nanotīkls, kurš iekļauj fotoelektrisko invertoru, enerģijas uzkrājēja divvirzienu invertoru, viedās rozetes, iekārtu vadības bloku (SMA Home Manager) un sadales skapi, kurš pārslēdz viedā tīkla konfigurāciju. Izmantojot šī viedā tīkla iespējas, tika veikti vairāki pētījumi, lai noteiktu tirgū izvēlēto tehnoloģiju veiktspējas slodžu vadībā un ģenerējamās enerģijas pārvaldībā. Analizējot pētījumu rezultātus, var secināt, ka iekārtu vadības bloka iebūvētā funkcija, kas realizē prioritāro slodžu vadību kopumā strādā un ļauj efektīvi izmantot Saules enerģiju elektrisko slodžu barošanai. Tāpat arī tika konstatētās nepilnības, jo dažādu prioritātāšu slodzes slēdzās secīgi pēc prioritātes, bet ne atbilstoši jaudas rezervei, kā rezultātā uz dažām sekundēm tika ieslēgtās slodzes, kuru kopējā jauda pārsniedza Saules mikroģenerācijas sistēmas ģenerējamo jaudu. Veicot pētījumus ar enerģijas uzkrājēju, izmantojot iebūvēto baterijas uzlādes līmeņa optimizēto vadību, tika konstatēts, ka enerģijas uzkrājējs strādā kā plānots, uzņemot jaudas pārpalikumu no Saules mikroģenerācijas sistēmas un kompensē nepietiekošo jaudu lielas slodzes gadījumā, kad tas ir nepieciešams.

WP2 (Jaunāko energoelektronikas tehnoloģiju izpēte atjaunojamās elektroenerģijas avotiem un uzkrājējiem)

Projekta posmā tika pilnveidots divpus-barota aktīvā tilta topoloģija enerģijas uzkrājēju vajadzībām. Kā aktīvie pusvadītāju elementi tiek izmantoti GaN tranzistori, kuri atšķirībā no Si vai SiC tehnoloģijām var strādāt pie augstākas frekvences un to atvērtā stāvokļa pretestība (Rds(ON)) ir mazāka. Lai maksimāli izmantotu GaN tranzistoru priekšrocības, liela uzmanība tika pievērsta spiestās plates projektēšanai, pilnveidošanai un izstrādei, no kā ir atkarīga siltuma novadīšana caur spiestās plates slāņiem, kā arī parazītiskās induktivitātes samazināšana. Tāpat arī tiek veikta tranzistoru vadības izpēte, izmantojot dažādus vadības elementus (draiverus), lai panāktu stabilu darba režīmu atbilstoši tehniskajam uzdevumam.

WP3 (Termoķīmiska atjaunojamo ogļūdeņražu degvielu ieguve)

5 3

Veicot Fišera – Tropša reakciju sintezēto katalizatoru klātbūtnē 240 -300 oC temperatūrā atkarībā no temperatūras 15,4% – 37,6% no kopējiem reakcijas produktiem bija gāzveida agregātstāvoklī. Tādējādi F-T gāzes fāze var būt nozīmīgs enerģijas avots ne tikai transporta sektoram. Liela daļa no gāzveida produktiem tomēr ir izmantojama atjaunojamo ogļūdeņražu degvielu ražošanai transportam. Gāzes fāzē C + frakcija ir jāatdala un jāiekļauj benzīna sastāvā, bet C – C4 frakcijas jāizmanto LPG ražošanai. Arī C2 frakciju iespējams izmantot transporta degvielu ražošanai pēc dehidrogenēšanas un polimerizācijas. Metāna frakciju iespējams izmantot bez tālākas pārstrādes ievadot esošajā gāzes vadā. Šajā gadījumā tāpat kā LPG un šķidro degvielu gadījumā eksistē gatava degvielas piegādes un uzglabāšanas struktūra.

Hromatogrāfijas rezultāti liecina, ka produktu gāzes fāzi veidoja galvenokārt CO2 un C1-C5 ogļūdeņraži un aptuveni 1% skābekli saturoši savienojumi (C1-C5 n-spirti un acetons). Lai gan izejas gāze no reaktora plūda caur karsto (120 °C) un auksto (5 °C) “slazdu” produktu kondensēšanai, kondensēšana nav notikusi pietiekami efektīvi un neliela daļa C5+ produktu acīmredzami nav paspējuši kondensēties un ir palikuši gāzveida fāzē.

Paaugstinot reakcijas temperatūru, mainījās gāzes fāzes ogļūdeņražu sastāvs (skat. 3.1. att.). Reakcijā metāna selektivitāte, paaugstinot reakcijas temperatūru, pieauga no 4,1% līdz 9,9%. Aplūkojot tikai gāzes fāzes ogļūdeņražu frakciju, redzams, ka metāna saturs šajā frakcijā palielinājās no 31% līdz 47%, bet C2-C4 un C5+ frakciju saturs attiecīgi samazinājās no 45% un 24% 240 °C temperatūrā līdz 38% un 15% 300 °C temperatūrā. 3.1. attēlā redzams, ka paceļot reakcijas temperatūru no 280 uz 300 oC reakcijas gāzveida produktu sastāvs turpināja mainīties būtiski, kaut gan CO konversijas pieaugums bija neliels. Reakcijas temperatūras pazemināšana vai paaugstināšana 60 oC robežās tehnoloģiski ir vienkāršākais produktu sastāva mainīšanas veids un ļauj pietiekami plašā diapazonā sekot aktuālajam tirgus pieprasījumam.

Ogļūdeņražu selektivitāte, %

50

40

30

20

10

0

240 260 280 300

Temperatūra, °C

CH4 C2-C4 C5+

3.1. att. Temperatūras ietekme uz gāzes fāzes ogļūdeņražu sastāvu WP4 (Tehnoloģijas lignocelulozi saturošas biomasas pārveidošanai vērtīgos produktos)

Projekta posma ietvaros publicēta zinātniskā publikācija [6] par biomasas resursu izmantošanas potenciālu fermentējamo ogļhidrātu ražošanai. Attiecīgi, iegūta pārliecība, ka Latvijā sastopamie resursi ir piemēroti biodegvielu ražošanai. Tāpat veikti pētījumi par piemērotāko biodegvielas veidu. Analizējot pieejamo informāciju, noteikts, ka atbalstāma tieši biobutanola ražošana. Laboratorijas apstākļos veikta butanolu ražojošo baktēriju atlase – izvērtēta septiņu brīvi pieejamu Clostridium sugu un paveidu augšanas testi un butanola veidošana vidēs ar un bez biomasas ogļhidrātu klātbūtnes. Noslēdzošajā projekta posmā plānots veikt reaktora tipa eksperimentus

ar diviem labākajiem kandidātiem, lai demonstrētu tehnoloģiju, kā arī vienas zinātniskās publikācijas sagatavošana un iesniegšana par biobutanolu ražojošo Clostridium

atlasi un optimālākajiem augšanas apstākļiem.

Attēls 4.1. Biobutanolu ražojošo Clostridium trauku mēroga fermentācijas eksperimenti

Tāpat posma ietvaros balstoties uz literatūras datiem un laboratorijas mērījumiem sagatavotas rekomendācijas par piemērotāko biodegvielas produktu, kas saražojams no Latvijā sastopamiem biomasas resursiem – biobutanolu.

2. Projekta uzdevumu izpilde

Nr. p.k.	Rezultāts (atbilstoši Ministru kabineta 2018. gada 4. septembra noteikumu Nr. 560 “Valsts pētījumu programmu projektu īstenošanas kārtība” 12. punktam un konkursa nolikuma 11. punktam	Atbilstība projekta uzdevumam (konkursa nolikuma 9. punkts)	Skaits (atskaites posmā)	Skaits (kopā)
1.	[12.1.2. oriģināli zinātniskie raksti, kas publicēti Web of Science vai SCOPUS (A vai B) datubāzēs iekļautajos žurnālos vai konferenču rakstu krājumos;]	Publicēti un publicēšanai iesniegtie darbi: [1] Xxxxxx Xxxxxxxx, Xxxxx Xxxxx, Xxxxxxxxx Xxxxxxxxxx, Xxxxxxxx Xxxxxxxx. Scheduling and Sizing Method for Battery Energy Storage System Based on Day-Ahead Prices. ECCE Asia, May 24-27, 2021. [2] Xxxxxxxx Xxxxxxxxx, Xxxxxxxxx Xxxxxxxxxx, Xxxxx Xxxxx, Xxxxxxx Xxxxxxxxxxxx, Xxxxxxxx Xxxxxxxxx, Xxxxx Xxxxxxxxxx, Xxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxx.	6	22

		Investigation of the influence of hail mechanical impact parameters on photovoltaic modules. Engineering Failure Analysis, Volume 124, 2021, 105309, ISSN 1350-6307, xxxxx://xxx.xxx/00.0000/x.xxxxxxxxxxx.0000.000000. [3] Xxxxxx Xxxxxxxxx, Xxxxxx Xxxxxx, Xxxxxxxx Xxxxx. Indirect Multiple DC Link Current Sensing Using Op-Amp Circuits in a Three-Phase Three-Level PWM Inverter. PCIM Europe digital days, 2021, 3 – 7 May 2021. pp.1614-1621. ISBN 978-3-8007-5515-8 [4] X.Xxxxxxxx, X.Xxxxxxxx. Power Module Temperature in Simulation of Robotic Manufacturing Application. Latvian Journal of Physics and Technical Sciences. Pieņemts publicēšanai 2021. gada 4. (augusta) numurā (DOI: 10.2478/lpts-2021-0029) [5] Xxxxxx X., Stipniece A.A., 2021. Novel qualitative screening approach for determination of ABE in fermentation products. Chemical Engineering Transactionsm 86, 43-48. [6] Xxxxxx X., Xxxxxxxxx B., Xxxxxxx B., Xxxxxxxx X., Xxxxx T., 2021. Natural grasslands as lignocellulosic biofuel resources: factors affecting fermentable sugar production. Energies, 14, 1312, 1-12.
2.	12.7. sekmīgi nokārtots maģistra valsts (gala) pārbaudījums un noteiktā kārtībā aizstāvēts promocijas darbs, ievērojot programmas mērķi un uzdevumus;	Maģistra darbi: • Xxxxxx Xxxxx “Mājsaimniecības līdzstrāvas un maiņstrāvas nano tīklu tehniski ekonomiskais salīdzinājums” • Xxxxxxx Xxxxxxxxx “Elektrisko transportlīdzekļu uzlādes staciju integrācija esošajos tīklos, izmantojot saules kolektoru uzlādes potenciālu” • Xxxxxxxx Xxxxxxxx “Elektriskās piedziņas enerģijas uzkrājējsistēmas modelēšanas stenda izpēte” • Xxxxxxx Xxxxxxx “Elektromobiļu energoefektivitātes izpēte ar robotizētu kustību simulatoru sistēmām” • Xxxxxx Xxxxxxx “Problēmrisinājumi vienotas ēku vadības sistēmas darbībā, izmantojot dažādu ražotāju iekārtas” • Xxxxxx Xxxxxxxxxx “Objekta kustības dinamikas parametru noteikšanas un arhivēšanas metožu izstrāde liela diapazona kustību simulatoros” • Xxxxxx Xxxxxx “Jaunu uz SiO2 uznestu dzelzs katalizatoru izmantošana Fišera–Tropša sintēzē” • Xxxxxx Xxxxxxxxx “Effect of mesoporous silica catalysts on the intermediate pyrolysis of forestry residue; Mezoporainu silīcija dioksīda katalizatoru ietekme uz mežsaimniecības atlikumu vidēji ātro pirolīzi”.	8	19

3. Projekta horizontālo uzdevumu izpilde

Nr. p.k.	Horizontālais uzdevums (atbilstoši Ministru kabineta 2018. gada 26. septembra rīkojumu Nr. 462 “Par valsts pētījumu programmu “Enerģētika”” 7.punktam)	Apraksta viena vai vairāku horizontālo uzdevumu izpildi, ja dotajā projekta posmā tie ir veikti (līdz 500 simboliem katram atsevišķajam uzdevumam)
1.	Starpdisciplināru zinātnieku grupu attīstība enerģētikas problēmu risināšanai nacionālā un starptautiskā līmenī	• Iesaistīšanās starptautiskas un starpdisciplināras grupas izveidē COST projekta “European network for the energy transition through microgrids' boosting” (Projekta Nr. OC-2020-1-24459) ietvaros. Grupas galvenais mērķis ir izveidot zināšanu ietilpīgu tīklu enerģētikas pārejas periodam, lai dalītos ar pieredzi un veiktu eksperimentus kopā ar reģiona vadošajiem jomas spēlētājiem Eiropā, kā arī veicināt sadarbību un jaunas sinerģijas, lai Eiropu pozicionētu kā progresīvu tehnoloģiju līderi viedo tīklu jomā. • RTU pētniecības platformu projekts “Atrās uzlādes infrastruktūras attīstības iespēju analīze un tehnisko risinājumu izstrāde Latvijas apstākļos”, kura ietvaros tika noslēgts sadarbības līgums ar A/S “FERRUS”. • Sagatavots un iesniegts Latvijas - Lietuvas – Norvēģijas projekts “Efficient Conversion of Biomass to H2 and Methane for direct injection in the Gas Grid (Bio2Grid)”. • Sagatavots un iesniegts Latvijas - Lietuvas – Taivānas projekts - Zn/MOF (Zn/ZIF-8) Supported Copper Nanocrystals as Catalyst for the Conversion of CO2 to Methanol: From Greenhouse Gas to Renewable and Environmentally Benign Carbon Neutral Fuel • Apstiprināta dalība COST akcijā FULLRECO4US (“Cross-border transfer and development of sustainable resource recovery strategies towards zero waste”), kas tiešā veidā saistīta ar projekta aktivitātēm, jo veicinās aktivitātes atkritumu mazināšanas un resursu atgūšanas jomās, piesaistīs jaunas zināšanas par šo problēmu tehnoloģiskajiem risinājumiem, stiprinās Latvijas dalību Eiropas zaļā kursa aktivitātēs. Akcijā iesaistīti partneri no 13 valstīm.
2.	Zinātniskās darbības attīstīšana vismaz vienā no šādiem virzieniem: 2.1. sadarbība ar enerģētikas nozares sociālajiem partneriem (uzņēmumiem, sabiedrības mērķa grupām, nozaru profesionālajām	2.1. • Pamatojoties uz projekta izstrādnēm un tā ietvaros iegūtajām zināšanām RTU ir iesaistījusies Zaļo un ViedoTehnoloģiju Klasterī (xxxxx://xxxxxxxxxxxxxxx.xx/xx/xxx-xxxx/), kas ir atbalsta mehānisms biznesa attīstībai, nodrošinot efektīvu sadarbības tīklu komersantu, izglītības un pētniecības organizāciju un biznesa atbalsta organizāciju starpā. • Realizēts līgumdarbs par zinātnisko pakalpojumu sniegšanu - ražošanas tehnoloģisko ūdeņu attīrīšanas testi un mērījumi (SIA ASNS Ingredient, Nr. 03000-3.1.2.2-e/20 no 11.03.2021.), kas paredz vienas atkritumu plūsmas attīrīšanas tehnoloģijas optimizāciju zirņu pārstrādes laikā. Uzņēmums iesaistīts arī alternatīvās enerģijas izmantošanas jautājumos.

organizācijām, valsts un pašvaldību iestādēm u.c.); 2.2. iesaistīšanās izglītības procesā, attīstot ar programmas mērķiem un uzdevumiem saistītus maģistratūras un doktorantūras studiju kursus un programmas; 2.3. iesaistīšanās starptautiskos pētniecības un attīstības projektos; 2.4. zināšanu un tehnoloģiju pārnese. 2.2. Turpinās projekta rezultātu izmantošana vairāku jaunu studiju kursu izstrādē dažāda līmeņa studiju programmās “Adaptronika”, “Viedā enerģētika” un “Lietišķā ķīmija”, kā arī LU un RTU kopējā bakalaura līmeņa studiju programmā “Biotehnoloģija un Bioinženierija”. Dažas no studiju programmām tiek veidotas ESF projekta "Rīgas Tehniskās universitātes akadēmiskā personāla stiprināšana stratēģiskās specializācijas jomās" (vienošanās Nr. 0.0.0.0/00/X/000) un “Rīgas Tehniskās universitātes studiju programmu fragmentācijas samazināšana un resursu koplietošanas stiprināšana” (vienošanās Nr. 8.2.1.SAM) ietvaros. Iegūtās zināšanas un pieredze projekta realizācijā tiek iekļautas tādos studiju priekšmetos kā • Elektroenerģijas elektronisko pārveidotāju teorija (EEP584) • Industriālie frekvences pārveidotāji un invertori (EEP583) • Elektroniskās iekārtas (EEP475) • Adaptīvo sistēmu elementi (EEI714) • Adaptīvo sistēmu elementi(1) (EEI714) • Automatizētā elektriskā piedziņa (EEP433) • Atkritumu apsaimniekošana (BŪK324) • Degvielas un ziežvielas (ĶVĶ302) • Ievads rūpnieciskās un vides biotehnoloģijās (BŪK710) • Ievads mikrobioloģijā (BŪK709) 2.3. • No 02.2021. uzsākts ERAF projekts „Tehnoloģiju izstrāde notekūdens dūņu pārstrādei sekundārās izejvielās”, Vienošanās Nr. 0.0.0.0/00/X/000, kas paredz izstrādāto tehnoloģiju pārnesi no lignocelulozes biomasas atkritumiem uz notekūdens dūņām, attiecīgi nodrošinot ogļhidrātu atgūšanu. Tiešā veidā aktivitātes veicina RED 2001/2008 izpildi un Eiropas Zaļā kursa mērķu sasniegšanu. • No 05.2021. uzsākts jauns Eiropas Ekonomikas zonas (EEZ) grantu projekts „Jauni biorafinēšanas risinājumi lignocelulozi saturošu atkritumu valorizācijai”, Nr. EEA-RESEARCH-173, kas paredz izstrādāt tehnoloģijas biomasā esošā lignīna pārstrādei. RTU aktivitātes saistītas ar lignīna bioloģisko degradāciju, kas RTUAER ietvaros netiek risināts, bet ir papildinošs kopējā atkritumu mazināšanas ietvarā
2.4. • Publicēts Latvijas Patents LV15557A·2021-03-20 “A method for water disinfection using CaFeO” (līdzautors ir Xxxxx Xxxxxx), kas paredz tehnoloģiju ūdens dezinfekcijai, kura izmantojama lignocelulozes biomasas pārstrādes procesā, īpaši sagatavojot cukuru šķīdumus fermentācijai.

3.	Pētniecības un tās rezultātu komunikācijas un pamanāmības sabiedrībā nodrošināšana;	• Raksts portālā Delfi “Ceļā uz klimatneitrālu Latviju: 11 RTU pētnieku idejas, kas var padarīt pasauli zaļāku” (xxxxx://xxx.xxxxx.xx/xxxxxx/xxxxxx/xxxx-xx-xxxxxxxxxxxxxx-xxxxxxx-00-xxx-xxxxxxxx-xxxxxx-xxx-xxx-xxxxxxx-xxxxxxx- zalaku?id=53303085) • Sadarbībā ar Rīgas Tehniskās universitātes Inženierzinātņu vidusskola (IZV) tika vadīta skolēnu prakse četriem skolēniem saistībā ar atjaunīgo energoresursu izmantošanu un energoelektroniku, tādējādi veicinot interesi par enerģētikas jomu. • Dalība starptautiskā konferencē “15th International Conference on Chemical and Process Engineering” (23-26. maijs, online) ar mutisko ziņojumu: “Novel qualitative screening approach for determination of ABE in fermentation products” (Xxxxxx X., Stīpniece A.A.) • Dalība starptautiskā seminārā “Hi-Water closing week” (24-28. maijs, online) ar mutisko ziņojumu “Biotechnologies in Engineering Systems” (X. Xxxxxx)
4.	Programmas īstenošanas nodrošināšanai programmas projektu īstenotāji savstarpēji sadarbojas kopīgu aktivitāšu ietvaros (piemēram, oriģināli zinātniskie raksti, sabiedrības informēšanas pasākumi, konferences un semināri).

Zinātņu prorektors X. Xxxxx