Ventspils Augstskolas Inženierzinātņu institūtā “Ventspils Starptautiskais radioastronomijas centrs” (VSRC) 30. novembrī noslēdzās nozīmīgs lietišķo pētījumu projekts, kura īstenošanā gandrīz trīs gadu garumā bija iesaistītas četras organizācijas: kā galvenais partneris Ventspils Augstskola un kā sdarbības partneri valsts zinātniskais institūts - atvasināta publiska persona  Fizikālās Enerģētikas institūts, nodibinājums “Ventspils Augstskolas attīstības fonds” un AS “LATVO”. Projektu īstenoja 14 komandas darbinieki - zinātniskais un zinātnes tehniskais personāls, ka arī studenti.

Lietišķo pētījumu projekts Nr. 1.1.1.1/20/A/185 “Ūdeņraža hidrauliskās kompresijas tehnoloģijas izstrāde ūdeņraža degvielas uzpildes stacijām (H2- Compression)” (turpmāk Projekts) tika īstenots Eiropas Reģionālā attīstības fonda (ERAF) darbības programmas “Izaugsme un nodarbinātība” 1.1.1. specifiskā atbalsta mērķa “Palielināt Latvijas zinātnisko institūciju pētniecisko un inovatīvo kapacitāti un spēju piesaistīt ārējo finansējumu, ieguldot cilvēkresursos un infrastruktūrā”, 1.1.1.1. pasākuma “Praktiskās ievirzes pētījumi” 4. kārtas ietvaros.

Aizvien vairāk valstu un uzņēmumu intensīvi konkurē par vadošo lomu tīro ūdeņraža tehnoloģiju jomā. Pašlaik vairāk nekā 30 valstis ir izstrādājušas vai gatavo ūdeņraža stratēģijas, kas liecina par pieaugošu interesi par ūdeņraža nozares attīstību. Ir acīmredzams, ka ūdeņradim ir potenciāls sniegt būtisku ieguldījumu trīs svarīgāko uzdevumu risināšanā attiecībā uz enerģijas izmantošanu: Eiropas Savienības ilgtspējīgā ekonomiskā attīstība, siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšana un gaisa piesārņojuma ierobežošana.

Pēdējos gados ūdeņraža enerģijas izmantošana transportā un ūdeņraža ekonomikas koncepcija ir guvusi jaunu un spēcīgu politisko atbalstu. Tajā pašā laikā strauji augošās tehnoloģijas ir radījušas iespēju izmantot ūdeņradi kā virzītājspēku nākotnes oglekļa ziņā neitrālai energosistēmai. Šīs iniciatīvas pamatā ir vēlme pēc energoapgādes drošības un neatkarības. Eiropas Savienība ir izvirzījusi vērienīgu mērķi līdz 2050. gadam kļūt par pirmo klimatneitrālo kontinentu, kas atbilst Eiropas Komisijas pamatnostādnēm.

Pētniecības projekta mērķis bija iegūt jaunas zināšanas un prasmes inovatīva tehnoloģiskā risinājuma izstrādei, lai saspiestu gāzveida ūdeņradi. Šajā sistēmā zemspiediena ūdeņraža gāze tiek saspiesta, pakāpeniski ievadot to vertikāli novietotos saspiešanas cilindros. Saspiešana tiek panākta, izmantojot šķidru virzuli, ko darbina augstspiediena hidrauliskais sūknis. Ierosinātā ūdeņraža hidrauliskās saspiešanas tehnoloģija ir paredzēta kā kompresora pastiprinātājs degvielas uzpildes stacijā. Šī stacija var vai nu saņemt ūdeņradi, ko ieved kravas automašīnas tvertnēs, vai arī ierobežotā daudzumā ražot ūdeņradi uz vietas, izmantojot ūdens elektrolīzi. Šī risinājuma unikalitāte ir tā, ka tas ir pielāgojams mainīgiem ūdeņraža ieplūdes spiediena parametriem, un tas ļauj stabilizēt ūdeņraža uzkrāšanās procesu augstspiediena buferrezervuārā.

Projekta īstenošanas laikā tika veiksmīgi izpildīti visi izvirzītie uzdevumi, tostarp:

• esošo tehnoloģiju analīze un ūdeņraža hidrauliskās saspiešanas problēmu izpēte;
• ūdeņraža saspiešanas procesa ar šķidro virzuli ticama skaitliskā modeļa izveide, izstrādājamās sistēmas termodinamisko parametru analīze un temperatūras izmaiņas gāzes saspiešanas laikā ierosinātajā risinājumā;
• ar ūdeņraža gāzi saderīga darba šķidruma izvēle, kas piemērots izmantošanai kompresijā;
• algoritmu kopuma izstrāde kompresijas procesu vadībai ūdeņraža saspiešanas sistēmā.
• jaunas kompresijas kameras ģeometrijas tehnoloģijas izstrāde, kas ļauj samazināt gāzes temperatūru un putēšanu tvertnes iekšpusē, piepildot to ar darba šķidrumu zem augsta spiediena;
• darba šķidruma plūsmas kompresijas kamerā skaitlisko modeļu izstrāde;
• ciparu modeļu un kalibrēšanas metodoloģijas izstrāde digitālajam plūsmas skaitītājam;
• enerģijas patēriņa noteikšana noteikta gāzes tilpuma saspiešanai.
• kompresoru un augstspiediena ūdeņraža uzglabāšanas tvertņu, kas spēj izturēt spiedienu līdz 100 MPa, piemērotu materiālu analīze;
• dokumentācijas sagatavošana tehnisko risinājumu patentēšanai;
• projekta rezultātu sagatavošana publicēšanai zinātniskajos žurnālos un prezentēšanai konferencēs.
• industriālo partneru atlase un izstrādātās sistēmas tehnisko parametru pielāgošana lietotāju vajadzībām.

Projekta rezultāts ir divas jaunas inovatīvas ūdeņraža saspiešanas tehnoloģijas, kas paredzētas izmantošanai ar ūdeņradi darbināmā pilsētas transporta degvielas uzpildes stacijās. Projekta ietvaros izstrādātie tehniskie risinājumi varētu būt īpaši interesanti turpmākai komercializācijai kopā ar uzņēmumiem, kas nodarbojas ar ūdeņraža saspiešanu un ūdeņraža nozares attīstību. Ierosinātā koncepcija ir īpaši pievilcīga, ja to apvieno ar "zaļā" ūdeņraža izmantošanu, kas iegūts elektrolīzes ceļā, izmantojot vēja turbīnas, saules baterijas vai elektrotīklu.

Šis projekts, kas sākotnēji tika iecerēts kā rūpnieciskās pētniecības pasākums, ir nodrošinājis visiem projektā iesaistītajiem komandas dalībniekiem jaunas zināšanas un prasmes inovatīvu tehnoloģisko risinājumu radīšanā.

Projekta laikā iegūtie rezultāti ievērojami paplašināja izpratni par ūdeņraža ekonomikas nozari un skaidrāk identificēja tās nākotnes perspektīvas. Pateicoties šim projektam, pētnieku komanda pievienojās Latvijas Ūdeņraža aliansei. Pusotra gada laikā regulāri informējām apvienību par notiekošo pētījumu, dalījāmies ar projekta rezultātiem, meklējām potenciālos partnerus turpmākai sadarbībai, kā arī vienmēr bija pieejama aktuālā informācija ūdeņraža enerģētikas jomā.

Projekts tika uzsākts, ņemot vērā nozares vajadzības un risinot specifiskas problēmas ūdeņraža kompresijas jomā. Projekta sākumā bija paredzēts izstrādāt hidrauliskās saspiešanas tehnoloģiju un sasniegt TRL 5. līmeni. Projekta īstenošanas laikā tas tika īstenots pilnā apjomā. Deklarētās tehnoloģijas sistēma un komponenti (hidrauliskās kompresijas process, vadības sistēma, nepieciešamie darba šķidrumi, kompresijas kameras ģeometrija) tika testēti laboratorijas apstākļos un attiecīgajā vidē (ūdeņraža atmosfērā).

Turklāt pētījumi ļāva mums izstrādāt jaunu kompresijas kameras ģeometriju un apstiprināt to laboratorijā. Otrā tehnoloģiskā risinājuma izstrādes līmenis ir sasniedzis TRL 4.

Projektā tika sperts liels solis uz priekšu, padarot tehnoloģiju praktiskāku un lietderīgāku. Tas arī pavēra iespēju sadarboties ar rūpniecības nozari daudzu jaunu iespēju īstenošanā. Projektā galvenā uzmanība tika pievērsta reālu problēmu risināšanai un tika aplūkots viss process kopumā, tādējādi tas kļuva par galveno faktoru, lai virzītu ūdeņraža izmantošanu uz priekšu kā videi draudzīgu enerģijas avotu.

Projekta rezultātu novitāti un nozīmīgumu apliecina 2 Latvijas patenti un Eiropas patenta pieteikums. Zinātniskie materiāli ir atspoguļoti trīs rakstos un divās konferencēs.

Projekta īstenošanas laikā esam iesnieguši arī virkni projektu pieteikumu citiem projektiem, kas saistīti ar atjaunojamās enerģijas tēmām, kas palīdzēs mums turpināt pētījumus enerģētikas jomā. Turklāt tuvākajā laikā Latvijas Investīciju un attīstības aģentūrā (LIAA) plānots iesniegt pieteikumu komercializēta projekta īstenošanai. Projekta ietvaros iegūtie patenti piesaistīja starptautiskās korporācijas Atawey, kas ir viens no ūdeņraža nozares līderiem, interesi. 2023. gada novembrī notika izsole, kurā Atawey piekrita iegādāties šos patentus. Šai rīcībai jāveicina ciešāka sadarbība starp projekta komandu un nozares pārstāvjiem.

Kopējās apstiprinātās projekta izmaksas bija 539 577,35 EUR un tās tika finansētas no šādiem finanšu avotiem: ERAF – 444 018,20 EUR, valsts budžeta finansējums – 55090,84 EUR, Ventspils Augstskolas, Ventspils Augstskolas attīstības fonda, APP Fizikālās enerģētikas institūta un AS “LATVO” finansējuma – 40 468.31 EUR apmērā.

Projekta īstenošanas laiks bija 31 mēneši (01.05.2021 – 30.11.2023).

Informāciju sgatavoja:

Projekta zinātniskais vadītājs - VSRC vadošais pētnieks Valerijs Bezrukovs,

Projekta administratīvā vadītāja Ieva Rozenberga,

Projekta galvenais izpildītājs Vladislavs Bezrukovs.