Svetleč srebrn robot se zadržuje ob progi v okrožnem zaporu v Dublinu v Kaliforniji in se ustavi poleg nabora sončnih panelov, ki jih je podpirala orjaška roka. Robot zaskoči na dnu roke in ga počasi obrača ter nagiba obraz plošč kot cvetje proti soncu. S tako usmerjenimi sončnimi paneli robot pomaga, da plošče ujamejo več žarkov in proizvedejo več energije.
Ta robot, približno velikosti mikrovalovne pečice, je zamisel triletnega podjetja QBotix s sedežem v Silicijevi dolini, ki je predstavilo svoje ustvarjanje lani. Medtem ko nagibanje sončnih plošč za sledenje sončevemu gibanju ni nov koncept, je QBotix pripravil nov pristop, ki izkorišča napredek tehnologije robotike v zadnjih dveh desetletjih. Če se ideja izkaže za uspešno, bi lahko privedla do cenejše obnovljive energije in učinkovitejše uporabe zemljišč za velike sončne napeljave.
Takšne novosti so pomembne, če želimo s sončno električno energijo doseči stroške, primerljive z močjo, pridobljeno iz fosilnih goriv, kot sta premog in zemeljski plin. V času, ko gradijo ali načrtujejo številne sončne elektrarne za oddaljena puščavska območja, kjer je obilo sončne svetlobe in široke struge nerazvite zemlje, robotika ponuja način za zmanjšanje potrebe delavcev na kraju samem za čiščenje, popravilo in nadzor sončnih plošč in sledilno opremo.
Današnja gradnja velike sončne elektrarne običajno zahteva, da vojske delavcev med drugimi opravili izkopavajo jarke, nalijejo beton, odstranijo drevesa, zvarijo grede in razdelijo materiale. Ko se projekt začne izvajati, upravljavci obratov običajno zaposlijo ljudi, da čistijo plošče s pomočjo cevi in velikanskega otiralnika ali težkih strojev, opremljenih z mehansko roko za brizganje in brisanje. Drugi delavci so potrebni za popravilo ali zamenjavo problematičnih plošč in delov, upravljavci sončnih elektrarn pa včasih najamejo pilote, da preletijo svoje matrike in snemajo infrardeče slike, da opazijo razpoke, kratke stike in druge okvare, zaradi katerih se plošča segreje. Nagibanje sončnih panelov za sledenje soncu se doseže, če sploh, s pomočjo stotine dragih motorjev in ton jekla.
Zasnova QBotixa, ki je nameščena na petih pilotnih mestih v Kaliforniji, Arizoni in na Japonskem, pošilja robote, ki zadržuje vzdolž povišanega monoreda, zgrajenega poleg vrst sončnih panelov. Vsak bot se napaja z nastavitvijo več kot tisoč plošč v skrbno koreografiranem zaporedju, pri čemer vsaka plošča v svoji dodeljeni jati nagiba za 10 stopinj vsakih 40 minut, da sledi koraku s sončnim lokom. Ko je baterija skoraj povsem napolnjena, se robot manevrira do polnilne točke nad enotirnico in se priklopi.
"Iz solarnih panelov želite proizvesti čim več energije, ker je ta energija vaš prihodek, " pravi Wasiq Bokhari, ustanovitelj in izvršni direktor QBotixa. Komunalna podjetja so pogosto pripravljena plačati premijo za obnovljivo energijo, dobavljeno v času velikega povpraševanja, na primer popoldne, predvsem zaradi ambicioznih mandatov države ali lokalnih vlad za obnovljivo energijo. Ta prizadevanja za zmanjšanje emisij ogljika so spodbudila razmah pri razvoju sončnih elektrarn, zlasti v zahodnih zveznih državah, kot je Kalifornija, kjer morajo podjetja do leta 2020 povečati količino obnovljive električne energije v svojih dobavah na 33 odstotkov.
V običajni sončni farmi so plošče na severni polobli stalno nameščene proti jugu (v južnem kotu plošče, obrnjene proti severu, zajamejo več sonca). Toda s to zasnovo, imenovano "fiksni nagib", se plošče vsak dan neposredno soočajo s soncem le nekaj ur.
Da bi iz vsake plošče iztisnili več električne energije, so veliki razvijalci projektov za sončno energijo v zadnjih letih začeli dodajati sistem motorjev, senzorjev in drugega orodja v jekleno konstrukcijo, ki podpira vsako sončno ploščo. Ta sistem, imenovan sledilnik, pomaga povečati oddajanje energije s samodejnim vrtenjem plošč, da se usmerijo v sončne žarke.
Sledilci pa so dragi. Vsak sledilnik ima svoj motor in prestavo za vrtenje sklopa več plošč. Najbolje delujejo na ravni površini, zato je treba razvrščati neenakomerno podlago. To povečuje stroške in lahko vpliva na okolje na način, da otežuje varstvo dovoljenj. In samo najcenejši sistemi nagibajo plošče na dveh osi - vzhod-zahod in sever-jug -, kar omogoča največjo izpostavljenost soncu v vseh letnih časih. (Različne cenejše različice nagibajo plošče samo od vzhoda do zahoda.) Zaradi tega običajni sistemi za sledenje silijo lastnike projektov, da izbirajo med vlaganjem dodatnega časa in denarja za ustvarjanje dodatne energije ali pa se odločijo za manj drag sistem, ki bo prinesel manj prihodkov.
Roboti lahko ponudijo srečen medij, ki zagotavljajo nižjo ceno enoosnega sledilnega sistema z višjo energijo vrhunskega dvoosnega sistema. "Tradicionalni dvoosni sledilci potrebujejo več motorjev in jekla, " pravi Randy Wu, generalni direktor razvoja pri Trina Solar, izdelovalec sončnih panelov in razvijalec projektov, ki namerava tehnologijo QBotix ponuditi kot opcijo v obratih, ki jih gradi za vlagatelje. "Pristop QBotixa je zelo drugačen, " dodaja, saj lahko en robot QBotix opravi na stotine dvoosnih sledilcev. Zasnova odpravlja potrebo po namestitvi motorja, dvignjena tirnica pa razvrščanje ni potrebna. "Obvladujejo okolje s postavljanjem robotike na tirnico, " pravi Geoffrey Kinsey, direktor fotonapetostnih tehnologij v bostonskem Centru za trajnostne energetske sisteme Fraunhofer.
Bokhari pravi, da uporaba robotov za nagibanje plošč "pomeni dodajanje turbo polnilnika v vaš motor." In lahko opravljajo tudi druga dela. V svetu gradnje in obratovanja sončnih elektrarn, ki se še vedno v veliki meri opira na ročno delo, je robotika nov trend. Nekatera podjetja, kot sta Alion Energy in Greenbotics, so izdelala robote, s katerimi so odstranili lepljiv prah, ki preprečuje sonce, ki se ponavadi nabira na sončnih panelih. Druga zasnova podjetja Alion namesti sončne panele in opremo za pritrditev.
V preteklosti je inženiring robotov za nadomeščanje ljudi dokazal zastrašujočo nalogo za nekatere panoge, saj roboti opravljajo le ozko nalogo in se ne morejo prilagoditi spreminjajočemu se okolju ali se usposobiti za nove naloge, pravi Kinsey. Do nedavnega je to robote postalo dražja in bolj tvegana naložba kot najemanje ljudi za opravljanje delovnih mest, kot so gradnja in električna popravila. Zlasti izziv predstavlja oblikovanje robotov za zunanjo uporabo.
Pojav močnejših procesorjev, senzorjev in izpopolnjene programske opreme je pomagal zmanjšati velikost industrijskih robotov in jih narediti bolj mobilne in pametnejše pri opravljanju kompleksnejših nalog, pravi Kinsey. Na primer opozarja na bostonsko družbo Rethink Robotics, ki je lani predstavila robota, ki se je sposoben naučiti izvajati različne naloge na tovarniški montažni liniji in reagirati na spremembe, kot so napačni deli. Drugo podjetje, imenovano Kiva Systems (prevzelo ga je Amazon leta 2012), dobavlja flote robotov v skladišča po vsej državi. Mobilni oranžni roboti, ki jih nadzoruje centralni računalnik, brskajo po tleh skladišča in pregledujejo črtne kode na tleh, da bi odstranili predmete s polic za odpremo. In v tovarni Tesla Motors v Kaliforniji roboti na zelo avtomatizirani montažni liniji podjetja lahko preklapljajo med več funkcijami. "So kot Edward Scissorhands, " pravi Kinsey.
Oblike se izboljšujejo. Roboti QBotixa so opremljeni z GPS, senzorji in brezžično komunikacijsko opremo za snemanje in poročanje o svojem delu. In podjetje je to poletje predstavilo racionalizirano različico svojega sistema robotov na tirnicah, ki prikazuje manjši, lažji in hitrejši bot, ki je sposoben upravljati 340 kilovatov sončnih plošč vsakih 40 minut. To je niz, ki je dovolj velik, da lahko pokrije strehe 85 tipičnih enodružinskih domov v Kaliforniji. "To je aerodinamična zasnova za robustnost in hitrost - kot da se poročite s Hummerjem z Lamborghinijem, " pravi Bokhari.
QBotix pravi, da bi njegova tehnologija lahko ustvarila do 15 odstotkov več električne energije kot projekt, ki uporablja enoosne sledilce - brez dodatnih stroškov. "QBotix je korak naprej, saj je stroške precej znižal, " pravi Wu. "To je zelo privlačno, "
Družba načrtuje, da bo svojo tehnologijo razvila izven sledilnih robotov. Njegova skupina 15 inženirjev dela na novem robotu, ki bi čistil sončne panele in odkrival razpoke ali druge težave s sončnimi paneli in opremo, pravi Bokhari. Ideja je, da za opravljanje dela uporabimo isti železniški sistem, vendar različne robote, ali pa postavimo sistem samo za robote za čiščenje in pregledovanje.
Čeprav je uporaba robotov za prilagajanje sončnih plošč dobra rešitev, pravi Kinsey, dan, ko bodo roboti prehiteli človeka pri večini gradnje in obratovanju sončnih elektrarn, je še vedno daleč. Komunalna podjetja, ki želijo kupiti električno energijo od sončnih razvijalcev, želijo zabeležiti cene električne energije za 20 let ali več, zato si bodoči kupci želijo zagotoviti, da bo nova tehnologija novih podjetij, kot sta QBotix in njeni kolegi, dolgoročno zanesljiva. Z vsakim krogom proge roboti zbirajo podatke za svoj primer.
