机器人加速太阳能开发时代!

  • 2022年06月14日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

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  • 翻译: Selina Shi

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AES的Atlas机器人采用先进技术,沿着跟踪器的扭矩管安装组件。

AES的Atlas机器人采用先进技术,沿着跟踪器的扭矩管安装组件。

AES公司发布了一款自动化太阳能开发机器人--Atlas。AES称,这是同类产品中的首款,AES向PV Tech Power介绍了Atlas的完整发展历程。

为了应对气候变化带来的重大挑战,全球必须在2050年之前实现净零排放。为了实现这一目标,各国政府、企业和社区需要改变针对七种排放基础设施系统的方式:能源、工业、交通、建筑、农业、林业和废物。

加速可再生能源的大规模开发是这一变化的重要组成部分,这需要重新设想太阳能的安装方式。为了巩固安全性、提升包容性,对此,AES正在迎接这一挑战。在加速太阳能开发,解决劳动力短缺问题并在近期推出了自动化太阳能安装机器人Atlas。

同时,AES还通过投资5B公司来解决土地限制和施工时间问题,5B公司是一家专注于预制太阳能技术的清洁技术创新企业。

前所未有的太阳能市场增长

当前,电力行业约占全球二氧化碳排放量的30%。为了在2050年实现净零排放,几乎所有的电力都必须由可再生能源生产。此外,目前由化石燃料驱动的系统,特别是交通、工业和建筑,都需要过渡到电力。

在某些情况下,这将通过采用新的产品和技术,如电动汽车和热泵等来实现,而其他系统将间接实现电气化,消耗由电力原料生产的燃料,如绿氢。

因此,至2050年,对电力的需求将增至今天的两到三倍,增加的需求主要会由太阳能来满足。这代表了一个前所未有的太阳能扩张的机会,提出了快速建设大型太阳能设施的需求。

太阳能产业协会(SEIA)预计,如要实现拜登政府提出的2035年100%清洁电力的目标,仅在美国就需要每年开发逾130GW太阳能,较2021年的24GW增长了5倍。

在全球范围内,国际能源署(IEA)预计,每年的太阳能开发量将需要从2021年的183GW增至本十年年末的逾630GW。

劳动力短缺,大组件改变太阳能安装格局

这给已面临劳动力短缺问题的建筑行业带来了巨大的挑战和机遇。如果不改变太阳能光伏电站的安装方式,美国专业从事太阳能施工的劳动力数量将需要翻两番,从现在的23万名太阳能工人增长到2035年的逾90万名。

一个大型地面太阳能电站可能需要安装几十万块太阳能组件。在太阳能项目中,将组件分批放置并固定到安装结构上是重复性最高、最耗时的一部分流程。Atlas旨在通过完成这些任务为已捉襟见肘的劳动力提供帮助,提高安装率以缩短施工时间,同时提供优质安装工作岗位。

除了这种劳动力扩张外,太阳能行业在未来数年还需要管理越来越多的安全限制问题,而自动化安装可以缓解这些限制问题。太阳能行业正在向更大的高容量组件发展。新的组件制造标准会有助于提高效率,优化项目经济性,这是支持太阳能加速扩张所需要的。

然而,尽管更大的组件可以节省劳动力开支、平衡电站成本并更有效地利用土地,但它们增加的重量也相当可观。新的组件标准比此前的行业标准重了50%,表面积扩大了60%,这使得它们更难吊装和处理。Atlas降低了对体力的要求,提高了安全性和包容性, 为太阳能安装人员完成了这一重任。

除了更重的吊运外,太阳能安装人员还可能面临更炎热的安装条件。据美国国家气象局预计,至本世纪中叶,经历30天或更多的100+高温指数日的美国城市数量将增长四倍,而且极端热浪可能会变得更加频繁。

遮蔽少的高日照场所可带来最佳的太阳能产出,因而太阳能通常建在天气状况严苛的高温地区。因此,我们的行业采用了重要的保护措施来防止与高温有关的疾病。为了确保太阳能施工工人免受高温相关疾病的影响,避免对施工作业和项目时间表产生影响,未来几年,这些努力将变得越来越重要。

安全是我们的首要任务,通过自动化的组件安装流程,我们可以限制人员在高热指数条件下的暴露程度和剧烈活动,同时加快开发步伐,缩短施工时间。

推进自动化:组件安装机器人

AES旨在共同加速能源的未来。我们在着手重新构想太阳能项目,使其更安全、更快速、更实惠、更易获取、更高效且可升级。

“在此推动下,我们开发了Atlas这一首屈一指的人工智能太阳能组件安装机器人。凭借多年来的创新流程,我们设计出Atlas并与我们的合作伙伴Calvary Robotics及其他第三方合作构建了这一产品。”AES高层说道。

据介绍,Atlas是一种协助太阳能安装人员的工具,它实现了太阳能组件安装流程中重复性步骤和手动步骤的自动化。Atlas安装太阳能组件所需的时间是目前全手工安装所需时间的一半,这减少了施工时间。同时,通过减少重物吊装,在恶劣气候环境下创造更好的工作条件提升了安全性。

受控的、结构化环境中,如工厂的自动化技术已经存在了几十年。在太阳能行业中,机器人技术和先进的制造技术已被用于组件制造的四个步骤中:硅锭、硅片、电池和组件。在这一领域,机器人自动割草机和光伏组件清洁机器人等简单的机器人应用正变得越来越普遍。

近年来,人工智能、计算机视觉、移动机器人技术以及用于动态环境中的导航、定位和检测的先进传感技术的进步使先进机器人和自动化应用成为可能,而就在几年前,这些都是不可能的。从自动驾驶汽车到自动化农业和施工机械,非结构化环境中的户外自动化现已成为现实。

AES称,“我们评估、跟踪了这些技术进步,把先进的机器人技术和计算机视觉融入Atlas。我们没有从最简单的安装任务开始,而是把重心放在流程中重复最多的步骤上。我们的目的是证明Atlas能够克服最困难的挑战,提升信心并实现升级。”

据悉,第一代Atlas机器人由一个机械臂组成,它可以拾取光伏组件并放置到太阳能结构及对应的夹具上。计算机视觉系统使Atlas能够 "看到 "太阳能结构和夹具,然后计算其相对于扭矩管的位置,确定放置和固定组件的位置。Atlas的第二个机械臂通过定位和扭紧夹具尾部来完成安装流程,从而实现太阳能组件的完整安装。

Atlas机器人具备了光伏结构和光伏组件的无害化设计。人工智能使它能够在不同的太阳能结构和组件组合中进行训练。太阳能组件的安装硬件是为人类、而不是为机器人设计的。我们设计Atlas是为了与这些现有的商用安装系统配合使用,而不是为了实现自动化而研发出一种新的跟踪器和夹具设计。

AES表示:“虽然开发这样的跟踪器会简化Atlas的设计和操作,但它要求太阳能开发商和安装商引入新的安装产品,这让事情变得复杂,限制了Atlas的影响力。随着规模的扩大,我们可能会通过影响供应链,使用优化的安装硬件实现进一步加速。

我们正与合作伙伴一道,通过在AES太阳能项目中推出Atlas来进一步提升产品开发能力。Atlas将继续积累经验,扩大其可以使用的组件和跟踪器系统的组合。为了实现我们的愿景,性能改进将是Atlas继续挑战的核心领域之一。随着在更多的拓扑结构中建造更多的太阳能项目,Atlas的容量和多功能性将继续增长。

我们正在执行Atlas的技术路线图并与优秀的团队展开合作,对Atlas进行迭代和改进。我们将继续扩大项目队伍以承接更多、更大的项目。我们致力于共同实现加速能源未来的目标,我们很高兴将Atlas引入太阳能行业,助力释放全球实现净零排放所需的太阳能开发速度。”

(责任编辑:Selina Shi)

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