RTU zinātnieki meklē plašāku pielietojumu elektromobiļiem – tie der ne tikai braukšanai  (52)

LZA augstu novērtētās RTU zinātnieku radītās inovatīvās līdzstrāvas sistēmas izstrāde aizsākās jau Valsts pētījumu programmas "LATENERGI" (2010. līdz 2013. gads) laikā, tomēr būtiskākā tās daļa veidota septītajā ietvarprogrammas projektā "Automation and Robotics for European Sustainable manufacturing" jeb AREUS kopā ar Vācijas autoražošanas uzņēmumu "Daimler AG" un domāta rūpnīcām, kur robotus izmanto automobiļu "Mercedes-Benz" ražošanā.

RTU izveidotais līdzstrāvas tīkls ļauj robotiem izmantot pašu radīto enerģiju, kā arī to uzkrāt, jo strādājot roboti līdzīgi kā automašīnas bremzē kustību, savukārt bremzējot iespējams enerģiju nevis patērēt, bet ražot un atdot atpakaļ tīklā. Šādas uzkrājēju sistēmas ir veids, kā samazināt izmaksas par enerģiju tā dēvētajā pīķa laikā, kad elektroenerģijas patēriņš ir vislielākais un dārgākais.

"Mums ir daļēji jāatgriežas pie līdzstrāvas, jo mājsaimniecībās, izņemot ledusskapi un veļasmašīnu, mums ir līdzstrāvas aprīkojums, lai gan nu jau arī ledusskapji un veļasmašīnas kļūst par līdzstrāvas iekārtām. Tiesa, vēsturiski mēs lietojam maiņstrāvu, taču līdzstrāvas tīklā varam vienkāršāk atgūt iztērēto elektrību, īpaši kustību paātrinot vai bremzējot, jo mūsdienās fundamentāla prasība ir tērēt pēc iespējas mazāk elektrības," secina RTU Industriālās elektronikas un elektrotehnikas institūta vadošais pētnieks Pēteris Apse–Apsītis, atgādinot, ka mēs joprojām izmantojam ne īpaši zaļus energoresursus – akmeņogles, naftu, gāzi –, savukārt elektrību varam iegūt zaļi, proti, gan no saules, gan vēja un ūdens, videi nenodarot lielu postījumu.

Viedo līdzstrāvas sistēmu, kas ļauj ietaupīt līdz 15% elektroenerģijas, RTU zinātnieki izstrādāja kopā ar starptautiskajiem partneriem, jo zinātnē ir svarīga starptautiskā un starpdisciplinārā sadarbība. Piemēram, testēšanai bija nepieciešams tāds pats robots, kādus izmanto auto rūpnīcās, un to nodrošināja vācu uzņēmums "KUKA Roboter GmbH", savukārt saikni ar "Daimler AG" nodrošināja EEF mācībspēks Dāvis Meike, kurš ikdienā strādā šajā vācu auto ražošanas uzņēmumā. Pētniecības partneri bija arī Itālijā, Zviedrijā, Dānijā un Somijā.

AREUS projektā iesākto RTU turpina tālākos pētījumos kustības vadībā un enerģijas uzkrāšanā. Piemēram, projektā tika izstrādāta litija jonu uzkrājēju sistēma, un EEF Industriālās elektronikas un elektrotehnikas institūta pētnieks Kristaps Vītols skaidro, ka bateriju tehnoloģijas enerģijas uzkrāšanai ir nepieciešamas, lai nodrošinātu efektīvus līdzstrāvas tīklus. Viena no uzkrāšanas iespējām – izmantojot elektroauto, kuros ir litija jonu akumulatori.

Elektroauto ir pamatīga ietilpība — 60–100 kWh, kas pēc enerģijas apjoma ir puse no vidējā mājsaimniecības patēriņa mēnesī. "Skaidrs, ka to visu uzreiz nevar ar auto nobraukt, tāpēc var pārdot," saka Apse-Apsītis.

Elektroauto RTU ir kļuvuši par pētniecības objektu, jo var kalpot ne tikai kā transportlīdzeklis, bet arī kļūt par enerģijas uzkrāšanas bāzi, ietaupot gan izdevumus par elektrību, gan arī nodrošinot enerģijas izkliedēto ražošanu, kad arī patērētāji, izmantojot tehnoloģiju sniegtās iespējas, var nodrošināt sevi ar elektrību.

"Lai bateriju tehnoloģijas savienotu ar tīklu, elektromobiļiem un alternatīvajiem resursiem, ir jāizstrādā jauni pārveidotāji. Tie var gan strādāt paši par sevi, gan arī savu darbību koordinēt ar citiem uzkrājējiem un patērētājiem, veidojot lielākas intelektuālas sistēmas, lai pārvaldītu enerģijas plūsmu un uzkrāšanu lielākā mērogā, un pie tā mēs tagad strādājam," stāsta Vītols.

RTU patlaban norisinās pētījums, kura mērķis ir panākt pēc iespējas ātrāku elektromobiļa uzlādēšanu. Šajā pētījumu procesā zinātniekiem palīdz lieljaudas (150kW) maiņstrāvas–līdzstrāvas elektrotīkla vai iekārtu simulators, kas reālā laikā spēj modelēt attiecīgos elektriskos procesus.
Savukārt bateriju tehnoloģiju zināšanas tiek izmantotas, izstrādājot mācību materiālus gan studentiem, gan industrijai. Piemēram, Vītola izstrādātos materiālus izmanto Ventspils uzņēmums "Bucher Municipal", kas pieder Šveices koncernam "Bucher Industries AG" un ražo komunālos transportlīdzekļus ielu uzkopšanai un atkritumu savākšanai. Šis uzņēmums ir izlēmis līdzšinējo auto ar dīzeļdzinēju vietā ražot elektroauto, un RTU zināšanas par litija jonu baterijām tam noder uzņēmējdarbībā.

Pašreizējie zinātnes sasniegumi nav radušies šeit un tagad, bet gan sakņojas vairāk nekā 50 gadu pagātnē, kad pagājušajā gadsimta sešdesmitajos gados EEF Industriālās elektronikas un elektrotehnikas institūts vēl bija Rīgas Politehniskā institūta (RPI, tagad – RTU) Rūpniecības un transporta elektrifikācijas katedra, kur zinātnieki nodarbojās ar līdzstrāvas piedziņas pētījumiem elektriskajā transportā. RTU rektors un Industriālās elektronikas un elektrotehnikas institūta direktors Leonīds Ribicikis stāsta, ka tolaik RPI zinātnieki elektrisko vilcienu, tramvaju, trolejbusu vadības sistēmās izstrādāja pusvadītāju pārveidotājus, kas sistēmas padarīja energoefektīvas, ļaujot ietaupīt elektroenerģiju un radīt vilcespiedziņu, kas ļauj darbināt elektrotransportu, elektrisko enerģiju izmantojot uz pusi mazāk nekā pirms tam, kad liela daļa enerģijas tika izkliedēta siltumā pretestības rezistoros, kas bija novietoti uz transporta jumta un sildīja gaisu Rīgā un Latvijā. RPI zinātnieku izstrādātā sistēma piepilsētas vilcienos darbojās līdz par pagājušā gadsimta deviņdesmito gadu vidum.

RPI profesors Ivars Raņķis tolaik šajā jomā bijis galvenais speciālists visā toreizējā Padomju Savienībā. "Tā ir elektromobilitāte, un mūsu priekšgājēji pasaulē bija pionieri šajā jomā," akcentē Ribickis.

Arī patlaban Eiropā ir lielie plāni elektroauto ražošanā, lai novērstu kaitīgo izmešu ietekmi uz vidi. Eiropas valstis, izņemot Poliju, ir parakstījušas vienošanos "Eiropas zaļais kurss" jeb "The European Green Deal", apņemoties līdz 2050. gadam nodrošināt kaitīgo emisiju neitrālu Eiropu.

"Tas uzliek lielas prasības tieši transporta sektoram, kas ir viens no lielākajiem CO2 ģenerētājiem," saka Krievs. Ir pat doma par enerģijas uzkrājražotņu izbūvi Eiropā, jo valstis saprot, ka enerģijas uzkrāšana ir nozīmīgs posms visā lielajā enerģijas taupīšanas procesā.

Arī RTU jau pirms vairākiem gadiem ir aktīvi iesaistījusies zaļās domāšanas popularizēšanā, izveidojot Zaļās Ķīpsalas iniciatīvu, kuras mērķis ir videi draudzīgo tehnoloģiju radīšana un izmantošana. Šajā konceptā ir iekļauta arī videi draudzīga mobilitāte, ko nodrošina 2014. gada beigās ar valsts budžeta programmas "Klimata pārmaiņu finanšu instruments" (KPFI) atbalstu iegādātie četrpadsmit "Volkswagen e-up!" elektromobiļi. Piecu gadu laikā RTU ir pārliecinājusies par to efektivitāti. Piemēram, viens elektromobilis gadā nobrauc aptuveni 6500 kilometru. Vītols aprēķinājis, ka benzīna motora "Volkswagen Up" uz šādu pašu kilometrāžu būtu patērējis 308 litrus degvielas un saražojis 709 kilogramus CO2.

Zaļā mobilitāte ir viens no kritērijiem, kas 2019. gadā zaļās politikas un ilgtspējas reitingā "GreenMetric" RTU ļāva ierindoties starp 100 zaļākajām pasaules augstskolām. Tāpēc RTU rektors ir pārliecināts par RTU iesāktā turpināšanu: "Mums ir jāpieņem stratēģisks lēmums, un RTU jāpāriet uz elektromobiļiem".

Tos RTU arvien vairāk integrē arī studiju procesā gan EEF, gan arī Mašīnzinību, transporta un aeronautikas fakultātē, gan Elektronikas un telekomunikāciju fakultātē. Arī zinātnē nākotnes plāni elektromobilitātē un kustības vadībā ir ambiciozi, jo, izmantojot liela kustību diapazona robotizēto simulatoru, ir uzsākti pētniecības projekti par kustības vadību virtuālajā realitātē. Izmantojot šo simulatoru, atbilstošu programmnodrošinājumu un citus tehniskos līdzekļus, kļūst iespējams novērtēt dažādas elektroauto sistēmas, pirms ir radīts tā prototips. Protams, šādām simulācijām, kā arī dažādu modeļu elektrauto izmantošanai gan enerģijas uzkrāšanai, gan to ātrai un efektīvai uzlādei vispirms ir jāiepazīstas ar dažādu ražotāju – "Volkswagen", "Hyundai", "Tesla", "Mercedes" u. c. – elektroauto iespējām un to piemērotību minētajam. Šim ļoti noderīgs ir jau minētais lieljaudas (150kW) maiņstrāvas–līdzstrāvas pārveidotāju reālā laika simulators.

Elektroauto ir ieņēmuši savu vietu mūsdienu tehnoloģiju klāstā, un, pat ja šodien vēl tas izklausās neticami, nākotnē elektroauto tieši to daudzveidīgās funkcionalitātes dēļ būs plaši pieprasīti un lietoti. RTU zinātnieki uzskata, ka šī iemesla dēļ būtu vēlams Latvijā laikus saskatīt elektromobiļu potenciālu un aktivizēt elektroauto tirgu, lai nākotnē visā pilnībā varētu izmantot šo videi draudzīgo auto sniegtās priekšrocības.