Aplikace tříosých servorobotů v průmyslu fotovoltaiky s novou energií

Aplikace tříosých servorobotů v průmyslu fotovoltaiky s novou energií

Na pozadí zrychlující se globální energetické transformace se fotovoltaický průmysl rozrůstá průměrným ročním tempem růstu v řádu dvouciferných čísel. Zprávy z oboru ukazují, že globální trh s automatizací solárních farem dosáhl v roce 2023 hodnoty 7,8 miliardy dolarů a do roku 2030 by měl překročit 18 miliard dolarů. Za tímto explozivním růstem se skrývá neúnavná snaha odvětví výroby fotovoltaiky o přesnost, efektivitu a stabilitu. Tříosé servo robotyse svými jedinečnými technologickými výhodami stávají klíčovými automatizačními zařízeními propojujícími celý řetězec fotovoltaického průmyslu.

Přesnost a efektivita: Hlavní požadavky fotovoltaického průmyslu na roboty

Výrobní proces fotovoltaických produktů zahrnuje zpracování křemíkového materiálu, výrobu článků a balení modulů až po provoz a údržbu elektrárny. Každá fáze klade přísné nároky na automatizační zařízení. Tloušťka křemíkových destiček se snížila z tradičních 160 μm na méně než 100 μm; tento tenký materiál se snadno poškodí i při nepatrných nárazech. Každé 0,1% zvýšení účinnosti přeměny článků vyžaduje kontrolu na mikronové úrovni ve výrobním procesu. Konzistence balení modulů přímo určuje stabilitu výroby energie elektrárny po dobu její 25leté životnosti.

Tříosé servo roboty díky přesné koordinaci v rozměrech X, Y a Z a řízení servosystému v uzavřené smyčce dokonale splňují tyto požadavky. Ve srovnání s tradičními pneumatickými nebo krokově poháněnými zařízeními dosahuje jejich opakovatelnost ±0,02 mm s minimální dobou náběhu pouhých 1,4 sekundy. Při dosahování vysokorychlostního provozu kontrolují míru zlomení křemíkových destiček při manipulaci pod 0,03 %, což je mnohem méně než 1,2 % u ručního provozu. Tato dvojí výhoda „vysoké přesnosti + vysoké rychlosti“ z nich činí klíčovou součást automatizovaných výrobních linek pro fotovoltaiku.

Plná penetrace procesů: Tři základní aplikační scénáře tříosých servorobotů

1. Výroba křemíkových destiček: Přesná ochrana od křemíkových tyčí po destičky

V procesu výroby křemíkových destiček, od řezání polykrystalických křemíkových ingotů přes řezání monokrystalických křemíkových tyčí až po předběžné zpracování, jako je čištění a texturování, hrají tříosé servo roboty klíčovou roli v přenosu materiálu. Využívá systém pohonu s krokovým motorem řízeným PLC. Robot může adaptivně se přizpůsobuje v trojrozměrném prostoru. V kombinaci s přizpůsobeným koncovým efektorem s vakuovou přísavkou dokáže plynule uchopit křemíkové destičky různých specifikací.

Na výrobní lince tenkých křemíkových destiček společnosti First Solar v USA pracuje tříosý servo robot ve spojení s laserovým řezacím zařízením, aby se dosáhlo okamžitého přenosu a třídění křemíkových destiček po nařezání. To zlepšuje efektivitu zpracování o 40 % a snižuje míru odštípnutí hran křemíkových destiček o 65 %. Tato vysoce efektivní spolupráce nejen snižuje počet mezikroků, ale také snižuje riziko kontaminace díky zcela bezkontaktnímu procesu, čímž pokládá pevný základ pro následnou výrobu článků.

2. Výroba buněk: Provoz na mikronové úrovni zajišťuje účinnost konverze

Výroba článků je jádrem fotovoltaiky. Zejména s rozsáhlým zaváděním vysoce účinných technologií článků, jako jsou HJT a TOPCon, jsou kladeny vyšší nároky na úroveň automatizace procesů, jako je tisk elektrod, povlakování a laserové dopování. Aplikace... tříosé servo roboty v tomto procesu se odráží především v přesném dokování a koordinaci parametrů mezi procesními zařízeními.

V procesu potahování vysokopevnostních tavicích článků metodou PECVD musí robot přesně přepravovat křemíkový plátek do potahovací komory. Jeho chyba polohování přímo ovlivňuje rovnoměrnost vrstvy filmu. V řešení evropského výrobce zařízení řídí tříosý servo robot prostřednictvím komunikace v reálném čase s hlavním řídicím systémem zařízení přesnost umístění křemíkových plátků v rozmezí ±0,05 mm, což pomáhá hromadné výrobě vysokopevnostních tavicích článků dosáhnout průměrné účinnosti konverze přesahující 25 %. V procesu tisku elektrod umožňuje robot ve spojení se systémem rozpoznávání obrazu vysokorychlostní otáčení a polohování článků, čímž zvyšuje tiskovou kapacitu o 30 %.

3. Balení modulů a provoz a údržba elektrárny: Zajištění plného životního cyklu

V procesu balení modulů je tříosý servo robot zodpovědný za automatizované stohování materiálů, jako je fotovoltaické sklo, EVA fólie, řetězce článků a zadní vrstvy, a také za montáž a lepení rámů. Jeho kolaborativní schopnosti s více stupni volnosti se dokáží přizpůsobit výrobním potřebám modulů různých velikostí, od standardních 166mm modulů až po ultra velké 210mm moduly, a vyžadují pouze úpravy programu pro rychlé přepínání, což výrazně snižuje náklady na úpravu výrobní linky.

V oblasti provozu a údržby elektráren postupně nahrazují čisticí a inspekční roboty vybavené tříosými servosystémy manuální práci. Robotické ramenoZařízení se mohou flexibilně pohybovat po fotovoltaických panelech a čistit moduly pomocí vysokotlakých vodních pistolí nebo kartáčů. Zároveň pomocí detekčních modulů koncových efektorů identifikují vady v místech s vysokým výkonem. Data ukazují, že automatizované čisticí systémy mohou zvýšit výrobu energie z modulů o 5–8 % a zároveň snížit náklady na údržbu o 42 % ve srovnání s ručním čištěním. V plně automatizovaném nasazení fotovoltaické elektrárny Sudair o výkonu 600 MW v Saúdské Arábii snížilo použití takových robotických ramen roční ztráty výroby energie v elektrárně o 37 %.

Technologická integrace: Budoucí směr vývoje fotovoltaických robotických ramen

Vzhledem k tomu, že se fotovoltaický průmysl transformuje směrem k „vysoké účinnosti, tenčím destičkám a inteligenci“, vyvíjejí se tříosá servo robotická ramena ve třech směrech: Zaprvé, integrace s technologií digitálních dvojčat pro optimalizaci trajektorií pohybu prostřednictvím virtuální simulace, což zkracuje dobu ladění zařízení o 50 %; zadruhé, integrace systémů vidění s umělou inteligencí pro dosažení detekce a klasifikace povrchových vad křemíkových destiček v reálném čase, což zlepšuje výtěžnost procesu; a zatřetí, vývoj modelů se silnější odolností vůči povětrnostním vlivům, které se přizpůsobí potřebám údržby elektráren v extrémních podmínkách, jako jsou pouště a náhorní plošiny, s rozsahem provozních teplot rozšířeným na -40 °C až 85 °C.

Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) vyvíjí komunikační protokol pro automatizaci fotovoltaiky, který dále podpoří propojení mezi tříosými servo roboty a fotovoltaickými výrobními systémy. V budoucnu nebudou tato automatizovaná zařízení pouze jednotlivými výkonnými jednotkami, ale stanou se také klíčovými uzly v digitální transformaci fotovoltaického průmyslu a poskytnou solidní podporu globálním cílům v oblasti čisté energie.

Funkce jednoho robota Robot#Servomotorový robot#Čtyřosý robot#Servo standard#Robot M#Průmyslový robot

Webová stránka:https://www.zhiyirobotics.com/

E-mail:sales@zhiyirobotics.com