Un robot argintiu strălucitor glisează de-a lungul unei cărți de la o închisoare județeană din Dublin, California și se oprește lângă un set de panouri solare susținute de un braț uriaș. Robotul se blochează pe baza brațului și îl întoarce încet, înclinând fața panourilor ca florile spre soare. Înclinând panourile solare doar așa, robotul ajută panourile să prindă mai multe raze și să producă mai multă energie.
Acest robot, despre dimensiunea unui cuptor cu microunde, este creierul QBotix, o companie veche de trei ani cu sediul în Silicon Valley, care și-a dezvăluit creația anul trecut. Deși înclinarea panourilor solare pentru a urmări mișcarea soarelui nu este un concept nou, QBotix a venit cu o abordare nouă care folosește progresele tehnologiei robotice realizate în ultimele două decenii. Dacă ideea se dovedește a avea succes, ar putea duce la energie regenerabilă mai ieftină și la utilizarea mai eficientă a terenului pentru instalațiile solare mari.
Astfel de inovații sunt importante dacă energia electrică solară obține costuri comparabile cu energia generată de combustibilii fosili, cum ar fi cărbunele și gazele naturale. Și într-o perioadă în care multe fabrici solare sunt construite sau planificate pentru regiuni deșertice îndepărtate, unde lumina solară și lățimile largi ale terenurilor nedezvoltate sunt abundente, robotica oferă o modalitate de a reduce nevoia lucrătorilor la fața locului de a curăța, repara și monitoriza panourile solare. și echipamente de urmărire.
Construcția unei centrale solare pe scară largă astăzi necesită în mod obișnuit armate de lucrători să sape șanțuri, să toarne beton, să scoată copaci, să sudeze grinzi și să distribuie materiale, printre alte sarcini. Odată ce un proiect se pune în funcțiune, operatorii de instalații angajează de obicei oameni pentru curățarea panourilor folosind un furtun și o racletă uriașă sau mașini grele echipate cu un braț mecanic pentru pulverizare și ștergere. Alți lucrători sunt necesari pentru repararea sau înlocuirea panourilor și pieselor problematice, iar operatorii instalațiilor solare angajează uneori piloți pentru a zbura peste matricele lor și pentru a fotografia imagini cu infraroșu pentru a detecta fisuri, scurtcircuite și alte defecțiuni care determină încălzirea unui panou. Înclinarea panourilor solare pentru a urmări soarele se realizează, chiar dacă, prin intermediul a sute de motoare costisitoare și tone de oțel.
Proiectul QBotix, implementat pe cinci site-uri pilot din California, Arizona și Japonia, trimite roboți cu fermoar de-a lungul unui monorail ridicat construit alături de rânduri de panouri solare. Fiecare bot alimentat cu baterii este programat să ajusteze mai mult de o mie de panouri într-o secvență coregrafată cu atenție, înclinând fiecare panou din efectivul alocat cu 10 grade la fiecare 40 de minute pentru a ține pasul cu arcul soarelui. Când încărcarea bateriei este scăzută, robotul se manevrează într-un punct de încărcare deasupra monorailului și se conectează.
„Vrei să produci cât mai multă energie din panourile solare, deoarece energia respectivă este venitul tău”, spune Wasiq Bokhari, fondator și CEO al QBotix. Utilitățile sunt deseori dispuși să plătească o primă pentru energia regenerabilă livrată în perioade cu o cerere ridicată, cum ar fi mijlocul după-amiezii, în mare parte din cauza mandatelor ambițioase de energie regenerabilă din partea guvernelor de stat sau locale. Aceste eforturi de reducere a emisiilor de carbon au generat o boomă în dezvoltarea instalațiilor solare, în special în statele occidentale, cum ar fi California, unde utilitățile trebuie să crească cantitatea de energie electrică regenerabilă în aprovizionarea lor la 33% până în 2020.
Într-o fermă solară convențională, panourile din emisfera nordică sunt poziționate permanent pentru a se orienta spre sud (în unghiul sudic, panourile orientate spre nord captează mai mult soare). Dar, cu acest design, cunoscut sub numele de „înclinare fixă”, panourile sunt orientate direct la soare doar câteva ore în fiecare zi.
Pentru a stoarce mai multă energie electrică din fiecare panou, dezvoltatorii de proiecte solare mari din ultimii ani au început să adauge un sistem de motoare, senzori și alte unelte la structura de oțel care sprijină fiecare panou solar. Acest sistem, numit tracker, ajută la creșterea puterii de energie prin rotirea automată a panourilor pentru a le menține orientate către razele solare.
Urmărirea, însă, este scumpă. Fiecare tracker are propriul motor și angrenaj pentru a roti un set de mai multe panouri. Ele funcționează cel mai bine pe o suprafață plană, astfel încât terenul neuniform trebuie să fie clasificat. Acest lucru adaugă costuri și poate afecta mediul într-un mod care face mai dificilă securizarea permiselor. Și numai cele mai prețioase sisteme înclină panouri pe două axe - est-vest și nord-sud - care permit expunerea maximă la soare în toate anotimpurile. (Versiunile cu costuri reduse înclină panourile doar în est-vest.) Drept urmare, sistemele de urmărire convenționale obligă proprietarii de proiecte să aleagă între a investi mai mult timp și bani pentru a genera energie suplimentară sau a opta pentru un sistem mai puțin costisitor, care va genera venituri mai puține.
Roboții pot oferi un mediu fericit, oferind prețul mai mic al unui sistem de urmărire cu o singură axă cu o putere mai mare de energie a unui sistem premium cu două axe. „Următoarele trasee tradiționale cu două axe necesită mai multe motoare și oțel”, spune Randy Wu, directorul general de dezvoltare la Trina Solar, producător de panouri solare și dezvoltator de proiecte care intenționează să ofere tehnologia QBotix ca opțiune în uzinele pe care le construiește pentru investitori. „Abordarea QBotix este foarte diferită”, adaugă el, pentru că un robot QBotix poate lucra sute de urmăriri cu două axe. Proiectarea elimină necesitatea instalării unui câmp de motoare, iar șina ridicată face ca gradarea să nu fie necesară. „Ei controlează mediul punând robotica pe o șină”, spune Geoffrey Kinsey, directorul tehnologiilor fotovoltaice din cadrul Centrului Fraunhofer pentru sisteme de energie durabilă din Boston.
Folosind roboți pentru înclinarea panourilor, Bokhari spune, „este ca și cum ai adăuga un încărcător turbo la motorul tău”. Și pot îndeplini și alte joburi. În lumea construcției și funcționării centralei solare, care se bazează în mare parte pe manopera manuală, robotica este o tendință emergentă. Unele companii, cum ar fi Alion Energy și Greenbotics, au conceput roboți pentru a șterge praful lipicios, care blochează soarele, care tinde să se acumuleze pe panourile solare. Un alt proiect de la Alion instalează panouri solare și echipamente de montare.
Istoric, roboții de inginerie pentru înlocuirea oamenilor s-au dovedit o sarcină descurajantă pentru unele industrii, deoarece roboții îndeplinesc doar o sarcină restrânsă și nu se pot adapta la un mediu în schimbare sau se pot pregăti pentru noi sarcini, spune Kinsey. Până de curând, asta a făcut roboții o investiție mai scumpă și mai riscantă decât angajarea oamenilor pentru a face lucrări precum construcții și reparații electrice. De asemenea, face proiectarea de roboți pentru utilizare în aer liber deosebit de dificilă.
Apariția unor procesoare, senzori și programe sofisticate mai puternice au contribuit la micșorarea dimensiunilor roboților industriali și la crearea lor mai mobilă și mai inteligentă la îndeplinirea unor sarcini mai complexe, spune Kinsey. El indică, de exemplu, Rethink Robotics cu sediul în Boston, care a dezvăluit anul trecut un robot capabil să învețe să îndeplinească diferite sarcini pe o linie de asamblare din fabrică și să reacționeze la schimbări, cum ar fi piese neplătite. O altă companie, numită Kiva Systems (achiziționată de Amazon în 2012), furnizează flote de roboți către depozite din întreaga țară. Controlate de un computer central, roboții portocalii mobili zâmbesc în jurul podelelor depozitului și scanează codurile de bare de pe sol pentru a prelua obiectele de pe rafturi pentru transport. Și la fabrica Tesla Motors din California, roboții de pe linia de asamblare extrem de automatizată a companiei pot comuta între mai multe funcții. „Sunt ca Edward Scissorhands”, spune Kinsey.
Proiectele se îmbunătățesc. Robotii QBotix sunt echipati cu GPS, senzori si echipamente de comunicatie wireless pentru a inregistra si raporta munca lor. Și compania a dezvăluit o versiune simplificată a sistemului său de roboți pe șine în această vară, prezentând un bot mai mic, mai ușor și mai rapid, capabil să gestioneze 340 de kilowati de panouri solare la fiecare 40 de minute. Acesta este un tablou suficient de mare pentru a acoperi acoperișurile a 85 de case tipice unifamiliale din California. „Este un design aerodinamic pentru rezistență și viteză - ca și cum te-ai căsători cu un Hummer cu un Lamborghini”, spune Bokhari.
QBotix spune că tehnologia sa ar putea produce cu până la 15 la sută mai multă energie electrică decât un proiect folosind trackere cu o singură axă - fără costuri suplimentare. "QBotix este un salt înainte, deoarece a dus la reducerea costurilor", spune Wu. "Este foarte atrăgător",
Compania intenționează să își dezvolte tehnologia dincolo de roboții tracker. Echipa sa formată din 15 ingineri lucrează la un robot nou care ar curăța panourile solare și ar detecta fisurile sau alte probleme cu panourile solare și echipamentele, spune Bokhari. Ideea este să folosiți același sistem feroviar, dar roboți diferiți pentru a face lucrările sau să înființați un sistem doar pentru roboții de curățare și inspecție.
Deși folosirea roboților pentru reglarea panourilor solare este o propunere sănătoasă, Kinsey spune, ziua în care roboții vor depăși oamenii în a face cea mai mare parte a construcției și a funcționării centralelor solare rămâne departe. Utilitățile care doresc să achiziționeze energie electrică de la dezvoltatorii solari vor să blocheze prețurile la energie electrică timp de 20 de ani sau mai mult, astfel încât clienții potențiali doresc asigurări că noua tehnologie de la noi companii precum QBotix și colegii săi vor fi sigure pe termen lung. La fiecare rundă a pistei, roboții adună date pentru a-și face cazul.
