Sjajni srebrni robot škljoca duž staze u županijskom zatvoru u Dublinu, u Kaliforniji, i zaustavlja se pored skupa solarnih panela podignutog divovskom rukom. Robot se postavlja na podlogu ruke i polako ga okreće, naginjući lice ploča poput cvijeća prema suncu. Naglavivši upravo solarne panele, robot pomaže da paneli uhvate više zraka i proizvode više energije.
Ovaj robot, veličine mikrovalne pećnice, zamišljeno je QBotix-a, trogodišnje tvrtke sa sjedištem u Silicijskoj dolini koja je svoju kreaciju predstavila prošle godine. Iako naginjanje solarnih panela za praćenje kretanja Sunca nije novi koncept, QBotix je smislio nov pristup koji koristi napredak u tehnologiji robotike napravljen u posljednja dva desetljeća. Ako se ideja pokaže uspješnom, mogla bi dovesti do jeftinije obnovljive energije i učinkovitijeg korištenja zemljišta za velike solarne instalacije.
Takve su inovacije važne ako se solarnom strujom žele postići troškovi usporedivi sa snagom proizvedenom fosilnim gorivima kao što su ugljen i prirodni plin. I u vremenu kada se grade ili planiraju mnoge solarne elektrane za udaljena pustinjska područja, gdje obiluju sunčevo svjetlo i široki slojevi nerazvijene zemlje, robotika nudi način da minimiziraju potrebu radnika na licu mjesta za čišćenjem, popravkom i nadzorom solarnih panela i oprema za praćenje.
Današnja izgradnja velike solarne elektrane obično zahtijeva vojske radnika da kopaju jarke, stavljaju beton, uklanjaju drveće, zavare grede i raspodjeljuju materijal, između ostalih zadataka. Jednom kada se projekt pokrene, operatori postrojenja najčešće zapošljavaju ljude kako bi očistili ploče pomoću crijeva i divovskog čistača ili teške mehanizacije opremljene mehaničkom rukom za prskanje i brisanje. Ostali radnici potrebni su za popravak ili zamjenu problematičnih panela i dijelova, a operateri solarnih postrojenja ponekad angažiraju pilote da prelaze preko svojih polja i uslikaju infracrvene slike kako bi uočili pukotine, kratke spojeve i druge kvarove koji uzrokuju zagrijavanje ploče. Naginjanje solarnih ploča radi praćenja sunca postiže se, ako uopće, pomoću stotina skupih motora i tona čelika.
QBotixov dizajn, raspoređen na pet pilot lokacija u Kaliforniji, Arizoni i Japanu, šalje robove koji zatrpavaju uzdignuti monorail izgrađen duž redova solarnih panela. Svaka robota s baterijama programirana je za prilagođavanje više od tisuću ploča u pažljivo koreografiranom slijedu, naginjući svaki panel u svom jatu za 10 stupnjeva svakih 40 minuta kako bi održao korak sa sunčevim lukom. Kad se baterija napuni, robot se manevrira do mjesta za punjenje iznad monoreda i uključuje se.
"Želite proizvesti što više energije iz solarnih panela jer je ta energija vaš prihod", kaže Wasiq Bokhari, osnivač i izvršni direktor QBotixa. Komunalije su često spremne platiti premiju za obnovljivu energiju isporučenu u vrijeme velike potražnje, poput srede popodneva, velikim dijelom zbog ambicioznih mandata vlade za obnovljive izvore energije. Ovi napori za smanjenje emisije ugljika potaknuli su bum u razvoju solarnih postrojenja, posebno u zapadnim državama poput Kalifornije, gdje komunalna poduzeća moraju povećati količinu obnovljive električne energije u svojim zalihama na 33 posto do 2020. godine.
U uobičajenoj solarnoj farmi ploče u sjevernoj hemisferi trajno su postavljene okrenute prema jugu (u Južnom kutu, ploče okrenute prema sjeveru zauzimaju više sunca). No s ovim dizajnom, poznatim i pod nazivom "fiksni nagib", ploče se suočavaju sa suncem svega nekoliko sati dnevno.
Kako bi istisnuli više električne energije iz svakog panela, veliki programeri solarnih projekata posljednjih godina počeli su dodavati sustav motora, senzora i drugog zupčanika u čeličnu strukturu koja podiže svaki solarni panel. Ovaj sustav, nazvan tracker, pomaže povećati potrošnju energije automatskim rotiranjem ploča kako bi se oni orijentirali na sunčeve zrake.
Pratitelji su, međutim, skupi. Svaki tragač ima svoj motor i opremu za zakretanje skupa od nekoliko ploča. Oni najbolje funkcioniraju na ravnoj površini, tako da se neujednačeno tlo mora ocjenjivati. To dodaje troškove i može utjecati na okoliš na način što otežava sigurnost dozvola. I samo najcjenjeniji sustavi naginju ploče na dvije osi - istok-zapad i sjever-jug - omogućujući maksimalno izlaganje suncu tijekom svih sezona. (Verzije s nižim troškovima naginju ploče samo istok-zapad.) Kao rezultat toga, konvencionalni sustavi za praćenje prisiljavaju vlasnike projekata da biraju između ulaganja dodatnog vremena i novca za stvaranje dodatne energije ili se odlučuju na jeftiniji sustav koji će donijeti manje prihoda.
Roboti mogu ponuditi sretan medij, osiguravajući nižu cijenu jednoosnog sustava za praćenje s većom potrošnjom vrhunskog dvoosnog sustava. "Tradicionalni dvoosni traktori zahtijevaju više motora i čelika", kaže Randy Wu, generalni direktor razvoja u Trina Solaru, proizvođač solarnih panela i programer koji planira ponuditi QBotix tehnologiju kao opciju u postrojenjima koja gradi za investitore. "Pristup QBotixa vrlo je različit", dodaje on, jer jedan QBotix robot može obaviti posao stotina dvoosnih pratilaca. Dizajn eliminira potrebu za ugradnjom polja motora, a povišena šina čini ocjenjivanje nepotrebnim. „Oni kontroliraju okoliš postavljanjem robotike na šinu“, kaže Geoffrey Kinsey, direktor fotonaponskih tehnologija u Fraunhofer-ovom centru za održivi energetski sustav sa sjedištem u Bostonu.
Korištenje robota za naginjanje ploča, kaže Bokhari, "je poput dodavanja turbo punjača u vaš motor." I oni mogu obavljati i druge poslove. U svijetu izgradnje i rada solarnih elektrana, koji se još uvijek u velikoj mjeri oslanja na ručni rad, robotika je trend u nastajanju. Neke su tvrtke, poput Alion Energy i Greenbotics, projektirale robote za uklanjanje ljepljive prašine koja blokira sunce koja se nakuplja na solarnim pločama. Drugi dizajn tvrtke Alion ugrađuje solarne panele i montažnu opremu.
Povijesno gledano, inženjerski roboti koji zamjenjuju ljude pokazali su se zastrašujući zadatak u nekim industrijama, jer roboti obavljaju samo uski zadatak i ne mogu se prilagoditi promjenjivom okruženju ili se obučiti za nove zadatke, kaže Kinsey. Donedavno je to robote činilo skupljim i rizičnijim ulaganjem od zapošljavanja ljudi za obavljanje poslova poput građevinskih i električnih popravaka. Projektiranje robota za vanjsku upotrebu čini posebno izazovnim.
Pojava snažnijih procesora, senzora i sofisticiranog softvera pomogli su smanjiti veličinu industrijskih robota i učiniti ih mobilnijima i pametnijima u obavljanju složenijih zadataka, kaže Kinsey. Primjerice, ukazuje na Boston, Rethink Robotics, koji je prošle godine predstavio robota sposobnog naučiti izvoditi različite zadatke na tvorničkoj montažnoj liniji i reagirati na promjene poput pogrešnih dijelova. Druga tvrtka, pod nazivom Kiva Systems (koju je Amazon kupio 2012.), isporučuje flote robota u skladišta širom zemlje. Upravljani središnjim računalom, mobilni narančasti roboti zujiju po podovima skladišta i skeniraju barkodove na terenu kako bi povukli predmete s polica za otpremu. A u tvornici Tesla Motors u Kaliforniji, roboti na visoko automatiziranoj proizvodnoj liniji tvrtke mogu se prebacivati s više funkcija. "Oni su poput Edwarda Scissorhandsa", kaže Kinsey.
Dizajni se poboljšavaju. Roboti QBotixa opremljeni su GPS-om, senzorima i bežičnom komunikacijskom opremom za snimanje i izvještavanje o svom radu. Tvrtka je ovog ljeta predstavila pojednostavljenu verziju svog sustava robotskih tračnica, pokazujući manji, lakši i brži bot koji može upravljati sa 340 kilovata solarnih panela svakih 40 minuta. To je niz koji je dovoljno velik da pokrije krovove 85 tipičnih obiteljskih kuća u Kaliforniji. "To je aerodinamični dizajn za hrapavost i brzinu - kao da se udate za Hummera sa Lamborghinijem", kaže Bokhari.
QBotix kaže kako bi njegova tehnologija mogla proizvesti do 15 posto više električne energije od projekta korištenjem jednoosnih tragača - bez dodatnih troškova. "QBotix je skok naprijed jer je to znatno smanjilo troškove, " kaže Wu, "Izvrsno je privlačan."
Tvrtka planira razviti svoju tehnologiju izvan tracker robota. Njegov tim od 15 inženjera radi na novom robotu koji bi čistio solarne panele i otkrivao pukotine ili druge probleme sa solarnim pločama i opremom, kaže Bokhari. Ideja je da se za isti posao koristi isti željeznički sustav, ali različiti roboti, ili da se postavi sustav samo za robote za čišćenje i inspekciju.
Iako je upotreba robota za podešavanje solarnih panela zvučan prijedlog, kaže Kinsey, dan kada će roboti prestići ljude radeći većinu zgrade i pokretanje solarnih elektrana ostaje daleko. Komunalna poduzeća koja žele kupiti električnu energiju od solarnih programera žele zaključiti cijene električne energije na 20 ili više godina, tako da potencijalni kupci žele jamstva da će nova tehnologija novih tvrtki poput QBotixa i njegovih vršnjaka biti dugoročno pouzdana. Svakim krugom staze, roboti prikupljaju podatke kako bi napravili svoj slučaj.
