Kiiltävä hopearobotti vetoketjulla kulkee kiskoa pitkin County-vankilassa Dublinissa, Kaliforniassa, ja pysähtyy viereisen aurinkopaneelin viereen. Robotti lukittuu käsivarren pohjaan ja kääntää sitä hitaasti, kallistaen paneelien pintoja kuten kukkia aurinkoon. Kääntämällä aurinkopaneeleja vain niin, robotti auttaa paneeleja saamaan enemmän säteitä ja tuottamaan enemmän energiaa.
Tämä robotti, suunnilleen mikroaaltouunin kokoinen, on QBotixin, joka on kolme vuotta vanha Piilaaksossa toimivan yrityksen, aivotuottaja, joka paljasti viime vuonna luomisensa. Vaikka aurinkopaneelien kallistaminen auringon liikkumisen seuraamiseksi ei ole uusi käsite, QBotix on keksinyt uudenlaisen lähestymistavan, jossa hyödynnetään robottitekniikan viimeisen kahden vuosikymmenen aikana saavutettua edistystä. Jos idea osoittautuu onnistuneeksi, se voi johtaa halvempaan uusiutuvaan energiaan ja tehokkaampaan maankäyttöön suurissa aurinkoenergialaitoksissa.
Tällaiset innovaatiot ovat tärkeitä, jos aurinkoenergialla halutaan saavuttaa kustannukset, jotka ovat verrattavissa fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen ja maakaasun, tuottamaan sähköön. Ja aikana, jolloin monia aurinkovoimalaitoksia rakennetaan tai suunnitellaan syrjäisille autiomaa-alueille, joilla auringonvaloa ja laajamittaista maata on kehittymätöntä maata, robotti tarjoaa tavan minimoida paikan päällä olevien työntekijöiden tarpeen puhdistaa, korjata ja valvoa aurinkopaneeleja. ja seurantalaitteet.
Laajamittaisen aurinkovoimalan rakentaminen vaatii nykyään tyypillisesti työntekijöiden armeijoita kaivaakseen ojia, valamaan betonia, poistamaan puita, hitsaamaan palkit ja jakamaan materiaaleja muun muassa. Kun projekti on käynnistynyt ja käynnissä, laitoksen operaattorit palkkaavat yleensä ihmisiä paneelien puhdistamiseen letkulla ja jättilastalla tai raskaalla koneella, joka on varustettu mekaanisella varrella ruiskuttamiseen ja pyyhkimiseen. Muita työntekijöitä tarvitaan korjaamaan tai korvaamaan ongelmalliset paneelit ja osat, ja aurinkovoimalaitosten operaattorit toisinaan palkkaavat lentäjiä lentämään joukkojensa yli ja napsauttamaan infrapunakuvia havaitsemaan halkeamia, oikosulkuja ja muita toimintahäiriöitä, jotka aiheuttavat paneelin kuumenemisen. Aurinkopaneelien kallistaminen auringon seuraamiseksi tapahtuu, jos ollenkaan, satojen kalliiden moottorien ja tonnin teräksen avulla.
QBotixin malli, joka on sijoitettu viiteen pilottikohteeseen Kaliforniassa, Arizonassa ja Japanissa, lähettää robotit vetoketjulla pitkin kohotettua monorailua, joka on rakennettu aurinkopaneelirivien rinnalle. Jokainen akkukäyttöinen robotti on ohjelmoitu säätämään yli tuhat paneelia huolellisesti koreografisoidussa järjestyksessä, kallistamalla kutakin paneelia osoitetussa parvessaan 10 astetta 40 minuutin välein pysyäkseen auringon valokaarissa. Kun akun varaus loppuu, robotti siirtää itsensä latauspisteeseen monorailun yläpuolella ja kytkeytyy pistorasiaan.
"Haluat tuottaa niin paljon energiaa aurinkopaneeleista kuin mahdollista, koska se on tulojasi", sanoo Wasiq Bokhari, QBotixin perustaja ja toimitusjohtaja. Yhdyskuntayritykset ovat usein halukkaita maksamaan palkkion uusiutuvista energialähteistä, jotka toimitetaan korkean kysynnän aikana, kuten keskipäivällä, suurelta osin valtion tai paikallishallinnon kunnianhimoisten uusiutuvan energian toimeksiantojen vuoksi. Nämä pyrkimykset vähentää hiilidioksidipäästöjä ovat edistäneet aurinkovoimalaitosten kehitystä, etenkin Kalifornian kaltaisissa länsivaltioissa, joissa laitosten on lisättävä uusiutuvan sähkön määrää toimituksissaan 33 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä.
Tavanomaisessa aurinkotilalla pohjoisen pallonpuoliskon paneelit ovat pysyvästi sijoitettu kohti etelää (eteläkulmassa pohjoiseen suuntautuvat paneelit keräävät enemmän aurinkoa). Mutta tällä kiinteästi kallistettavalla rakenteella paneelit ovat suoraan aurinkoon vain muutama tunti päivässä.
Puristaaksesi enemmän sähköä jokaisesta paneelista, suuret aurinkoenergiaprojektien kehittäjät ovat viime vuosina alkaneet lisätä moottorien, antureiden ja muiden varusteiden järjestelmää teräsrakenteeseen, joka tukee jokaista aurinkopaneelia. Tämä järjestelmä, jota kutsutaan trackeriksi, auttaa lisäämään energiantuotantoa kääntämällä paneeleja automaattisesti pitämään ne suuntautuneina auringonsäteisiin.
Seurat ovat kuitenkin kalliita. Jokaisella seurannalla on oma moottori ja vaihde pyörittääksesi useita paneeleja. Ne toimivat parhaiten tasaisella pinnalla, joten epätasainen maa on tasoitettava. Tämä lisää kustannuksia ja voi vaikuttaa ympäristöön tavalla, joka vaikeuttaa lupien turvaamista. Ja vain priciest-järjestelmät kallistavat paneeleja kahdella akselilla - itä-länsi ja pohjois-etelä - mahdollistaen maksimaalisen auringonvalon kaikkina vuodenaikoina. (Halvemmat versiot kallistavat paneeleja vain itään ja länteen.) Seurauksena ovat, että perinteiset seurantajärjestelmät pakottavat projektin omistajat valitsemaan lisää aikaa ja rahaa lisäenergian tuottamiseksi tai valitsemaan edullisemman järjestelmän, joka tuottaa vähemmän tuloja.
Robotit voivat tarjota iloisen väliaineen, mikä tarjoaa yhden akselin seurantajärjestelmän alhaisemman hinnan korkeamman energiatehokkuuden kanssa premium-kaksiakselisessa järjestelmässä. "Perinteiset kaksiakseliset seurantalaitteet vaativat enemmän moottoreita ja terästä", sanoo Randy Wu, aurinkopaneelien valmistajan ja projektikehittäjän Trina Solarin kehityspäällikkö, joka aikoo tarjota QBotixin tekniikan vaihtoehtona sijoittajille rakentamissa laitoksissa. ”QBotixin lähestymistapa on hyvin erilainen”, hän lisää, koska yksi QBotix-robotti voi tehdä satojen kaksiakselisten jäljittäjien työn. Suunnittelu eliminoi moottorikentän asentamisen tarpeen, ja kohotettu kisko tekee luokituksesta tarpeettoman. "He hallitsevat ympäristöä asettamalla robotiikan kiskolle", sanoo Bostonissa sijaitsevan Fraunhofer-keskuksen kestävän energian järjestelmien aurinkosähkötekniikan johtaja Geoffrey Kinsey.
Robottien avulla paneelien kallistamiseen Bokhari sanoo, "se on kuin turbolaturin lisääminen moottoriin". Ja he voivat suorittaa myös muita töitä. Aurinkovoimalaitosten rakentamisen ja käytön maailmassa, joka nojautuu edelleen suurelta osin käsityöhön, robottiikka on nouseva trendi. Jotkut yritykset, kuten Alion Energy ja Greenbotics, ovat suunnitelleet robotteja puhdistamaan tahmean, aurinkoa estävän pölyn, joka taipumus kerääntyä aurinkopaneeleihin. Alionin toinen malli asentaa aurinkopaneelit ja kiinnityslaitteet.
Historiallisesti ihmisten korvaamiseen tarkoitetut robotit ovat osoittautuneet pelottavaksi tehtäväksi joillekin toimialoille, koska robotit suorittavat vain kapean tehtävän ja eivät pysty sopeutumaan muuttuvaan ympäristöön tai saamaan koulutusta uusiin tehtäviin, Kinsey sanoo. Viime aikoihin asti se on tehnyt roboteista kalliimman ja riskialttiimman sijoituksen kuin ihmisten palkkaaminen töihin, kuten rakennus- ja sähkökorjauksiin. Se tekee myös robottien suunnittelusta ulkokäyttöön erityisen haastavaa.
Tehokkaampien prosessorien, anturien ja hienostuneiden ohjelmistojen esiintyminen on auttanut pienentämään teollisuusrobotien kokoa ja tehneet niistä entistä mobiileja ja älykkäämpiä suorittamaan monimutkaisempia tehtäviä, Kinsey sanoo. Hän viittaa esimerkiksi Bostoniin perustuvaan Rethink Robotics -yritykseen, joka viime vuonna paljasti robotin, joka kykenee oppimaan suorittamaan erilaisia tehtäviä tehtaan kokoonpanolinjalla ja reagoimaan muutoksiin, kuten vääriin osiin. Toinen yritys, nimeltään Kiva Systems (jonka Amazon osti vuonna 2012), toimittaa robottilaivastoja varastossa ympäri maata. Keskeisen tietokoneen ohjaamana mobiili oranssi robotti sumisee varastotasojen ympärille ja skannaa viivakoodit maassa noutaakseen esineet hyllyiltä kuljetusta varten. Ja Tesla Motorsin tehtaalla Kaliforniassa yrityksen erittäin automatisoidun kokoonpanolinjan robotit voivat vaihtaa useiden toimintojen välillä. "Ne ovat kuin Edward Scissorhands", Kinsey sanoo.
Suunnittelu paranee. QBotixin robotit on varustettu GPS: llä, antureilla ja langattomilla viestintälaitteilla työn tallentamiseksi ja ilmoittamiseksi. Ja yritys esitteli tänä kesänä virtaviivaisen version robotti-kisko-järjestelmästään, joka esittelee pienemmän, kevyemmän ja nopeamman robotin, joka pystyy hallitsemaan 340 kilowattia aurinkopaneeleja 40 minuutin välein. Se on riittävän suuri ryhmä kattaakseen 85 Kalifornian tyypillisen omakotitalon katot. "Se on kestävyyden ja nopeuden aerodynaaminen muotoilu - ikään kuin avioliitto Hummerin kanssa Lamborghinilla", Bokhari sanoo.
QBotix sanoo, että sen tekniikka voisi tuottaa jopa 15 prosenttia enemmän sähköä kuin projekti, jossa käytetään yksiakselisia seurantalaitteita - ilman lisäkustannuksia. "QBotix on harppaus eteenpäin, koska se on tuonut kustannukset huomattavasti alas", sanoo Wu. "Se on erittäin houkutteleva",
Yhtiöllä on suunnitelmia kehittää tekniikkaansa jäljitysrobotien lisäksi. Sen 15 insinöörin tiimi työskentelee uuden robotin parissa, joka puhdistaisi aurinkopaneelit ja havaitsisi halkeamia tai muita aurinkopaneelien ja laitteiden ongelmia, Bokhari kertoo. Ajatuksena on käyttää samaa raidejärjestelmää, mutta erilaisia robotteja työn suorittamiseen, tai perustaa järjestelmä vain puhdistus- ja tarkistusroboteille.
Vaikka robottien käyttäminen aurinkopaneelien säätämiseen on järkevä ehdotus, Kinsey sanoo, että päivä, jolloin robotit ohittavat ihmiset tekemällä suurimman osan aurinkovoimalaitosten rakennuksesta ja käytöstä, on kaukana. Laitokset, jotka haluavat ostaa sähköä aurinkokehittäjiltä, haluavat lukita sähkön hinnat vähintään 20 vuodeksi, joten potentiaaliset asiakkaat haluavat takeita siitä, että uusien yritysten, kuten QBotixin ja sen kumppaneiden, uusi tekniikka on luotettavaa pitkällä aikavälillä. Jokaisella radan kierroksella robotit keräävät tietoja tilanteensa selvittämiseksi.
