Поможет ли внедрение роботов экспансии гелиоэнергетики?

Установка и корректное обслуживание фотоэлементов всё ещё остаются весьма трудоёмкими процессами. Правда, уже появились роботы, способные заменить человека на этих участках. И, кажется, они справляются очень хорошо.

Несмотря на радикальное падение цен на фотоэлементы в последние годы, киловатт-час работающей солнечной батареи пока обходится несколько дороже, чем у газовой или угольной ТЭС. Одну из основных ролей в этом играют так называемые мягкие компоненты её стоимости. Уже сейчас цена фотоэлементов в соответствующих генерирующих установках упала до 40% (и ниже) от общей стоимости, и даже дальнейшее удешевление панелей скажется на «ценнике» солнечных батарей не очень сильно.

Выходит, надо снижать стоимость «мягких» компонентов солнечной энергии. В первую очередь это установка фотоэлементов на местности, где их крепят на металлические рамы при помощи саморезов. Для этого нужна рабочая сила, тратящая уйму человеко-часов. И эта рабсила в развитых странах дорога.

Но есть ещё один способ удешевления солнечного киловатт-часа. Это борьба с пылью, которая способна уменьшить энергоотдачу блока батарей на весомые 6% всего за шесть недель. Однако тут наблюдаются те же сложности, что и с монтажом: вручную очищать панели очень дорого, поэтому сегодня выгоднее не мешать пыли «ронять» КПД батарей, нежели тратиться на их перманентную очистку.

«В прошлом десятилетии отрасль фиксировалась на цене фотоэлементных модулей, поскольку она составляла внушительную часть трат на систему в целом, — говорит Арно Харрис (Arno Harris), глава Recurrent Energy, фирмы, занимающейся вводом в строй солнечных электростанций. — А теперь мы фокусируемся на снижении физической стоимости систем посредством уменьшения расходов на материалы и рабочую силу».

За счёт чего? Металлические рамы дороги и подвержены коррозии. В то же время бетонные направляющие для фотоэлементов значительно дешевле, и, объединяя их со специальными ручками на устанавливаемых фотоэлементных модулях, можно избежать использования саморезов (и любого другого крепежа).

А ещё солнечные батареи на такие бетонные основания можно устанавливать при помощи сравнительно простых роботов вроде Rover (см. видео). Сегодня машина, эффективно вкручивающая саморезы под разными углами, стоит безумно дорого, а вот автомат, просто вставляющий панели в бетонные пазы, — продукт довольно массовый. И подобная роботизированная установка уже применяется компанией Recurrent Energy:

Сроки строительства электростанций, работающих от Солнца, при использовании таких специализированных роботов (несетевых, питающихся от солнечных батарей и хранящих их энергию в набортных аккумуляторах) падают от 6–8 месяцев до каких-то 12 недель, что позволяет исключительно быстро внедрять гелиоЭС.

Самые глазастые читатели уже готовы сказать: такие рамы снижают выработку электроэнергии солнечными батареями, по крайней мере за пределами субэкваториальных областей, поскольку угол ориентации в них не является постоянно изменяемым, то есть оптимальным. И действительно, на широте, к примеру, Москвы на вертикальную неподвижную панель за год приходится всего 900 кВт•ч энергии Солнца; на неподвижную горизонтальную — 1 000 кВт•ч; при оптимальной же ориентации (с непрерывной корректировкой, как у подсолнухов) — более 1 500 кВт•ч.

Но дело в том, что корректирующие системы пока серьёзно удорожают солнечные батареи, да и срок эффективной работы последних тем ниже, чем больше солнечного излучения падает на них в единицу времени. При этом ориентация под углом 30–40° относительно горизонтальный плоскости (в зависимости от широты) позволяет получать до 80% от максимальных значений инсоляции без необходимости строительства подвижных фотоэлементных установок.

Но, кроме собственно возведения гелиоэлектростанций, роботы могут решить проблему дальнейшей их эксплуатации: напарник робота-строителя Rover по имени Spot легко протирает солнечные батареи от пыли без угрозы повредить их по неаккуратности, которая так свойственна человеческим существам. Кстати, согласно проведённым компанией испытаниям, батареи, которые изо дня в день чистит Spot, дают на протяжении года на 12,5% больше электричества, чем те, что не чистятся вообще.

В принципе, эти роботы — лишь ответвление систем для автоматической чистки окон небоскрёбов; технологически они не особо сложны, хотя по производительности, понятно, радикально превосходят нас с вами.

Но роботы могут не только строить и чистить. Другой калифорнийский стартап, Qbotix, уже создал робота, позволяющего удешевить постоянную переориентацию солнечных батарей. Аппарат движется вдоль рядов установленных солнечных батарей по направляющему рельсу и «вручную» корректирует угол их наклона на протяжении всего дня, повышая отдачу от каждого фотоэлемента. Поскольку одна такая машина обслуживает множество панелей, она обходится дешевле, чем корректирующее устройство в каждой из них. При этом энергоотдача растёт, и довольно сильно — от 25 до 40%, что более чем оправдывает покупку такого робота.

Как говорят в гелиоотрасли, внедрение этих сравнительно простых, но весьма результативных роботов не модная технологическая «фишка», не самоцель, а лишь средство «побить» дешёвый природный газ, который в США пока ещё серьёзно сдерживает внедрение солнечных электростанций. По мнению специалистов, в условиях высокой цены на рабсилу роботам в гелиоэнергетике просто нет альтернатив.