Блестящ сребърен робот се движи по пистата в графския затвор в Дъблин, Калифорния и спира до набор от слънчеви панели, подпряни от гигантска ръка. Роботът пристяга към основата на ръката и го завърта бавно, наклонявайки лицето на панелите като цветя към слънцето. Като поставя така соларните панели, роботът помага на панелите да улавят повече лъчи и да произвеждат повече енергия.
Този робот, с размерите на микровълновата фурна, е произходът на QBotix, тригодишна компания със седалище в Силиконовата долина, която разкри създаването си миналата година. Въпреки че накланянето на слънчеви панели за проследяване на движението на слънцето не е нова концепция, QBotix разработи нов подход, използващ напредъка в технологията на роботиката, направен през последните две десетилетия. Ако идеята се окаже успешна, това би могло да доведе до по-евтино възобновяема енергия и по-ефективно използване на земята за големи слънчеви инсталации.
Такива иновации са важни, ако слънчевото електричество трябва да постигне разходи, сравними с мощността, генерирана от изкопаеми горива като въглища и природен газ. И във време, когато много слънчеви централи се строят или планират за отдалечени пустинни райони, където слънчевата светлина и широките части на неразвитата земя са в изобилие, роботиката предлага начин да се сведе до минимум нуждата от работници на място за почистване, ремонт и наблюдение на слънчеви панели и проследяващо оборудване.
Изграждането на мащабна слънчева електроцентрала днес обикновено изисква армии работници да копаят канавки, да наливат бетон, да премахват дървета, да заваряват греди и да разпространяват материали, наред с други задачи. След като проектът стартира и работи, операторите на инсталации обикновено наемат хора за почистване на панелите, използвайки маркуч и гигантска чистачка или тежки машини, оборудвани с механично рамо за пръскане и избърсване. Други работници са необходими за поправка или подмяна на проблемни панели и части, а операторите на слънчеви инсталации понякога наемат пилоти, за да прелитат своите масиви и да пускат инфрачервени изображения, за да открият пукнатини, късо съединение и други неизправности, които причиняват нагряване на панела. Накланянето на слънчеви панели за проследяване на слънцето се осъществява, ако въобще, чрез стотици скъпи мотори и тонове стомана.
Дизайнът на QBotix, разположен в пет пилотни обекта в Калифорния, Аризона и Япония, изпраща роботи, ципиращи по повдигнат монорелс, изграден заедно с редици слънчеви панели. Всеки бот, захранван от батерия, е програмиран да регулира повече от хиляда панела в внимателно хореографирана последователност, накланяйки всеки панел в определеното му стадо с 10 градуса на всеки 40 минути, за да бъде в крак със дъгата на слънцето. Когато зарядът на батерията му се изтощи, роботът се маневрира до точка на зареждане на върха на монорелсата и се включва.
„Искате да произвеждате колкото е възможно повече енергия от слънчевите панели, защото тази енергия е вашите приходи“, казва Васик Бохари, основател и изпълнителен директор на QBotix. Комуналните услуги често са готови да плащат премия за възобновяема енергия, доставяна по време на голямо търсене, като например в следобедните часове, в голяма степен поради амбициозни мандати за възобновяема енергия от държавата или местните власти. Тези усилия за намаляване на въглеродните емисии допринесоха за бум в развитието на слънчевите централи, особено в западните щати като Калифорния, където предприятията трябва да увеличат количеството на възобновяемата електроенергия в своите доставки до 33 процента до 2020 г.
В конвенционална соларна ферма панелите в Северното полукълбо са постоянно позиционирани, за да са обърнати на юг (в Южния ъгъл панелите с лице на север улавят повече слънце). Но с този дизайн, известен като "фиксиран наклон", панелите се сблъскват директно със слънцето само за няколко часа всеки ден.
За да изтласкат повече електроенергия от всеки панел, големите разработчици на соларни проекти през последните години започнаха да добавят система от двигатели, сензори и други съоръжения към стоманената конструкция, която подсилва всеки слънчев панел. Тази система, наречена тракер, спомага за увеличаване на изхода на енергия чрез автоматично завъртане на панелите, за да ги ориентира към слънчевите лъчи.
Тракерите обаче са скъпи. Всеки тракер има свой мотор и предавка за въртене на набор от няколко панела. Те функционират най-добре на равна повърхност, така че неравномерното основание трябва да бъде степенувано Това увеличава разходите и може да повлияе на околната среда по начин, който затруднява осигуряването на разрешителни. И само най-ценните системи накланят панелите на две оси - изток-запад и север-юг - позволявайки максимално излагане на слънце през всички сезони. (Версиите с по-ниски разходи накланят панелите само на изток-запад.) В резултат конвенционалните системи за проследяване принуждават собствениците на проекти да избират между инвестиране на допълнително време и пари за генериране на допълнителна енергия или да изберат по-евтина система, която ще генерира по-малко приходи.
Роботите могат да предложат щастлива среда, осигурявайки по-ниската цена на едноосова система за проследяване с по-високата мощност на първокласна двуосна система. „Традиционните двуосни проследявачи изискват повече двигатели и стомана“, казва Ранди Ву, генерален мениджър за развитие в Trina Solar, производител на слънчеви панели и разработчик на проекти, който планира да предложи технологията на QBotix като опция в инсталациите, които изгражда за инвеститорите. „Подходът на QBotix е много различен“, добавя той, защото един робот QBotix може да свърши работата на стотици двуосни проследяващи устройства. Конструкцията елиминира необходимостта от инсталиране на поле с двигатели, а повдигащата се релса прави класирането ненужно. „Те контролират околната среда, като поставят роботиката върху релса“, казва Джефри Кинси, директор на фотоволтаичните технологии в базиран в Бостън център за устойчиви енергийни системи Fraunhofer.
Използването на роботи за накланяне на панели, казва Бохари, „е като добавяне на турбо зарядно към вашия двигател“. И те могат да изпълняват и други задачи. В света на изграждането и експлоатацията на слънчеви централи, който все още до голяма степен разчита на ръчния труд, роботиката е нововъзникваща тенденция. Някои компании, като Alion Energy и Greenbotics, са разработили роботи, за да изтрият лепкавия, блокиращ слънцето прах, който има тенденция да се натрупва на слънчеви панели. Друг дизайн на Alion инсталира слънчеви панели и оборудване за монтаж.
В исторически план инженерните роботи за замяна на хора се оказаха ужасяваща задача за някои отрасли, защото роботите изпълняват само тясна задача и не могат да се адаптират към променящата се среда или да бъдат обучени за нови задачи, казва Кинси. Доскоро това правеше роботите по-скъпа и по-рискова инвестиция от наемането на хора, които да вършат работа като строителни и електрически ремонти. Освен това прави проектирането на роботи за употреба на открито особено предизвикателно.
Появата на по-мощни процесори, сензори и усъвършенстван софтуер помогнаха за намаляване на размера на индустриалните роботи и да ги направят по-мобилни и по-интелигентни при изпълнение на по-сложни задачи, казва Кинси. Той посочва например базираната в Бостън Rethink Robotics, която миналата година представи робот, способен да се научи да изпълнява различни задачи на фабрична сборна линия и да реагира на промени като неправилно поставени части. Друга компания, наречена Kiva Systems (придобита от Amazon през 2012 г.), доставя флоти от роботи в складове в цялата страна. Контролиран от централен компютър, мобилните оранжеви роботи бръмчат около складовите етажи и сканират баркодове на земята, за да изтеглят артикулите от рафтовете за доставка. А във фабриката на Tesla Motors в Калифорния роботите на високо автоматизираната производствена линия на компанията могат да превключват между множество функции. „Те са като Едуард Ножици“, казва Кинзи.
Дизайните се подобряват. Роботите на QBotix са оборудвани с GPS, сензори и безжично комуникационно оборудване, за да записват и отчитат своята работа. И компанията представи опростена версия на своята система на роботи на релси това лято, представяйки по-малък, по-лек и по-бърз бот, способен да управлява 340 киловата слънчеви панели на всеки 40 минути. Това е масив, достатъчно голям, за да покрие покривите на 85 типични еднофамилни домове в Калифорния. „Това е аеродинамичен дизайн за здравина и скорост - все едно че се ожениш за Hummer с Lamborghini“, казва Бокхари.
QBotix твърди, че технологията му може да произвежда до 15 процента повече електроенергия от проект, използващ едноосни проследяващи устройства - без допълнителни разходи. "QBotix е скок напред, тъй като доведе до намаляване на разходите", казва Ву. "Това е много привлекателно, "
Компанията има планове да развива своите технологии извън тракерските роботи. Екипът му от 15 инженери работи върху нов робот, който ще почисти слънчеви панели и ще открие пукнатини или други проблеми със слънчевите панели и оборудване, казва Бохари. Идеята е да се използва една и съща железопътна система, но различни роботи, за да се свърши работата, или да се създаде система само за роботите за почистване и проверка.
Въпреки че използването на роботи за регулиране на слънчеви панели е добро предложение, казва Кинси, денят, в който роботите ще изпреварят хората при извършването на по-голямата част от изграждането и работата на слънчеви централи, остава далеч. Комунални услуги, които искат да закупят електроенергия от слънчеви разработчици, искат да заключат цените на електроенергията за 20 или повече години, така че бъдещите клиенти искат уверения, че новата технология от нови компании като QBotix и нейните партньори ще бъде надеждна в дългосрочен план. С всеки кръг на пистата роботите събират данни, за да направят своя случай.
