【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

作者: 来源:现状博览 时间:2020-06-13 17:10:33 浏览(441)

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

太阳能发展至今,有几个常被批评的主要缺点,首先是昂贵;其次是「靠天吃饭」,供电情况仰赖天气,以及夜间无法发电;最为人垢病的则是以往製造一个太阳能电池,用到坏,所发出来电力,还少于製造它所需要的能源。

但这些都已经是过去式了,太阳能价格经历近年的崩跌,虽然目前仍然比其他能源贵,但已非以往的天价;而各种能源储存科技也正在发展;2013年,由于太阳能电池能源效率提升,太阳能电池毕生所发的电力扣掉製造所需能源,可望由负转正。

这是太阳能的过去与现在,那幺太阳能的未来要往哪里走?本系列将探讨许多新技术,让我们一窥这个重要可再生能源的未来发展。

系列一:安装自动化

在台湾,往往提到太阳能就直接想到太阳能电板,目前的太阳能发电其实应该分为两大类:聚光式太阳能,与太阳能电池。聚光式太阳能的原理跟我们小时候用放大镜聚光烧纸的原理一样,使用各种不同的反射镜,聚焦加热,以热能煮水产生蒸汽来发电,这部分后续再谈。

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

聚光式太阳能发电

太阳能电池模组,由许多太阳能电板与电路等其他零组件所组成,则是直接把光能转换成电能。台湾较熟悉太阳能电板与电池模组──因为许多台厂有在生产。  【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

太阳能电板(photo credit: Courtesy of DuPont)

2011年以来,太阳能电板价格经历了有如地震走山一样的大崩盘(可参考Energy trend:不堪价格竞争压力,中小型太阳能厂商暂时关闭产能),许多人认为太阳能电板已经降到一个极限,不容易再进一步降低价格了。

降低安装成本为关键

但这不表示太阳能电池的总体发电成本就不能再下降,在电板价格崩跌后,佔总体成本的比例下降,而太阳能电池除了电板本身,还有模组製造成本,以及最后的安装成本。在人工昂贵的欧美国家,安装成本居高不下,以德国来说,太阳能电池发电的总成本,竟有高达7成来自于安装过程,而有3成为工人的劳力成本,几乎与太阳能电池模组本身相当。

因此,与其汲汲营营的再压低太阳能电板的价格,想办法降低安装成本更能有效的压低总成本,进一步使太阳能电池发电更有竞争力。

发展自动化安装机器人

德国身为劳工雇用成本数一数二高的国家,很早就开始着眼如何减少安装过程的劳工成本,他们想到的办法是:发展自动化安装机器人。

PV Kraftwerke在2012年7月发表了「Momo」自动化机器人,虽然讲自动化机器人好像很「高科技」,其实只是一台採购市面上现有零件组装的拼装车,技术性门槛并不高,它的全身零组件都从日本市面上就买得到。

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

(photo credit: PV Kraftwerke)

拼装车的基础是一辆小型履带式全地形车辆,上头加装一只长的长机械臂,机械臂前端装上日本开发的,专门用来运送玻璃的工业用吸盘,德国人很聪明的想到这个吸盘也可以用来吸太阳能电板。车上还装有3架摄影机,提供影像,经专用软体计算出空间定位资讯,以适应不同的安装场所与地形。

Momo机器人省工、零错误

以往PV Kraftwerke安装太阳能电池,需要一整组包含35个工人的安装团队,而改用「Momo」机器人以后,只需要1个人驾驶「Momo」以吸盘吸起太阳能电板模组,放至定位,另外2名工人将模组锁在预先架设好的底座上固定就好了,总共只要3名劳工,安装时间更可以降低到原本的8分之1。

机器人还能排除人为错误的风险,所谓人就是会犯错,以往以人来安装时,经常因为一不小心,把太阳能电板模组摔到地上、碰到建物而撞坏,或是因组装不当而毁损;使用机器人以程式化设定安装时,发生错误的机会降到几近于零,省下了非常多额外成本。

而机器人风雨无阻,更是一大利器,以往要是遇上大雨、下雪、风大或夜间,工人的人身安全有危险,失误也可能会增加,只好停工,若使用机器人,则可全年无修,大为减少施工时间,也可望降低安装总成本。

在这个状况下,PV Kraftwerke估计,以往一座14MW的太阳能发电厂,安装工程经费约需要200万美元,若以机器人安装,则可以节省一半。

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

研究安装机器人的德厂不只有PV Kraftwerke,Gehrlicher Solar AG更早在2010年就推出「Gehrlicher Assembly Robot」,与特製的运送车一起运作,可以从运送到组装一贯作业,在intersolar 2010大会上获颁intersolar大奖。

随插即用方法,可节省时间人力

另一方面,其他太阳能厂则想出了如同预铸混凝土一样概念的策略。

以往安装太阳能电池模组,得先在客户的屋顶上栓紧好几组金属轨道,组成支架底座,底座设置完成后,工人才把太阳能电板模组栓在底座上,拉出接地线、电力缆线等等,整个过程需耗费大量人力。

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(一):安装自动化

(photo credit: USDAgov)

如果在工厂中就把支架与线路一起製作完成,就像预铸混凝土一样,那到现场「随插即用」,能节省大量时间。

2011年10月,Solon Energy在2011国际太阳能会议(2011 Solar Power International conference)上,推出商用屋顶太阳能电板模组解决方案SOLquick,使用质轻坚固不导电的Fibrex材质,减轻重量,可节省运送与施工成本;不导电因此无需安装接地线;「随插即用」让SOLquick节省物理施工安装时间达85%,节省电力系统施工时间一半,10个单位模组只需要1人时即可安装完成。SOLquick于2012年正式推出,并于2012年6月得到intersolar大奖。

中国的天合光能也开发了类似的内建支架模组,只是用的是金属支架,宣称发电成本每瓦可节省10美分。

太阳能未来:降低安装成本

许多人认为太阳能电池要有划时代的突破才能再降低成本,可说只见到太阳能电板部分,见树不见林。其实以现有机器人科技,即可靠自动化安装,节省大量安装成本,或甚至只在模组设计上改良,就能进一步大量降低安装成本,这不仅是太阳能的未来,也已经是现在进行式。


上一篇:
下一篇:

相关文章