Во главе швейцарской энергетической революции вместе с роботами ABB

Чтобы реализовать блестящую идею развития солнечной энергии в густонаселенных районах с использованием складных солнечных панелей, необходимо было внедрить инновационную роботизированную систему автоматизации, а также технологии управления от лидера отрасли – компании ABB.

Задача

Компания Dhp Technology искала решение по автоматизации с возможностью высокоточного позиционирования материалов для сборки инновационных складных солнечных панелей, не имеющих аналогов в Швейцарии.

Робот IRB 6700-150 от компании ABB автоматизирует процесс соединения двух пластин солнечных панелей c высокой точностью и скоростью. Технические средства управления и технология подачи материалов, разработанные компанией B&R, дочерним предприятием ABB, обеспечивают высокую надежность процесса автоматизации.

Применение

Точное позиционирование компонентов солнечных панелей с использованием роботизированной системы автоматизации.

Солнечная энергия играет решающую роль в переходе на чистую энергию. В Швейцарии у нее гораздо больший потенциал по сравнению с ветряной энергетикой. Но где в густонаселенной стране установить достаточно фотоэнергетических установок, чтобы вывести солнечную энергию из тени лидеров энергетической отрасли? Солнечная энергетика составляет всего 3% от всего электричества, генерируемого в стране, что открывает возможность активному внедрению инновационных решений.

Именно такое решение реализует компания Dhp Technology, базирующаяся кантоне Гризон (Швейцария).

Вопрос установки солнечных энергетических систем на крышах и фасадах уже хорошо проработан, но едва ли возможно применять такой подход в Швейцарии, где количество открытых пространств ограничено. Поэтому Dhp решила использовать существующие территории промышленных предприятий, которые можно преобразовать в место производства солнечной энергии, никак не влияя на работу самого предприятия.

Одно из таких мест – резервуары очистных станций. Более 800 очистных резервуаров установлено по всей Швейцарии, и они сами по себе являются крупными потребителями энергии. Установка солнечных панелей над ними могло бы стать идеальным решением для разгрузки энергосети. Тем не менее, установка постоянной солнечной энергосистемы над очистными резервуарами невозможна – необходимо, чтобы она не мешала системе кранов.

«Вот здесь-то в игру выступаем мы с нашей запатентованной идеей – складной крышей с солнечными панелями – из легких конструкций с системой кабелей», – рассказывает Джан Андри Дием (Gian Andri Diem), сооснователь и управляющий партнер dhp.

Модули такой складной солнечной крыши, названной Horizon («Горизонт»), убираются в ветроустойчивое хранилище и раскладываются обратно одним нажатием кнопки. Они также автоматически складываются в случае приближения шторма, града или сильного снегопада. Чтобы панели были как можно легче, при их производстве используются новые фотоэлектрические элементы, в которых нет стекла.

Пилотный вариант системы был установлен Dhp Technology в начале 2017 года для обслуживающей компании IBC Energie Wasser Chur над резервуарами очистных станций на их основной производственной площадке в Гризоне. При полностью разложенных панелях солнечная энергетическая система занимает площадь сопоставимую с футбольным полем. Ежегодно она генерирует 550,000 кВт·ч солнечной энергии, что сравнимо с годовым энергопотреблением около 120 домохозяйств. В данном случае около 20% энергии потребляется самой очистной станцией. В итоге успешный пилот проект получил большое количество наград, и в скором времени начали поступать новые заказы.

Следующий шаг

«Было понятно, что мы хотим организовать серийное производство рядом с нашим предприятием, чтобы наши эксперты могли работать над дальнейшим усовершенствованием системы», – отмечает Андреас Хюгли (Andreas Hügli), основатель и управляющий партнер Dhp Technology. Dhp нашла подходящее производственное здание в Цицерсе рядом с Ландквартом и для проектирования и запуска производственной площадки заключила соглашение о сотрудничестве с компанией Aerne Engineering.

Основа системы – полностью автоматизированное производство отдельных элементов для складных солнечных крыш, в которых фотоэлектрические модели приклеиваются к каркасу. Эту задачу выполняет робот IRB 6700-150 от ABB. Радиус его действия составляет 3,2 метра, грузоподъемность – 150 кг, а главное – у него высокая точность в выполнении операций. По словам Свена Фюрера (Swen Fürer), директора по продажам в Aerne Engineering, робот IRB 6700-150 идеально подходит для такое работы.

Автоматизация процесса

Робот берет фотоэлектрическую панель с помощью вакуумных захватов-присосок и устанавливает ее с высочайшим уровнем точности на клеевую поверхность. Использование плазменного пучка значительно улучшает прочность склеивания. Затем он вдавливает готовую панель в раму из хромированной стали, которая также предварительно автоматически обработана плазмой и на контактную поверхность которой нанесен клей. Наконец, робот помещает склеенный элемент в автоматизированный многоярусный стеллаж, где он затвердевает в течение 8 часов. Цикл склейки компонентов занимает около 160 секунд.

Для этапов производственного процесса по подготовке рамы, солнечной панели и управления всей гибкой производственной ячейкой Aerne Engineering применила технологии управления и конвейера, в том числе программируемые контроллеры, приводы и регуляторы от компании B&R, дочернего предприятия ABB.

Затем, чтобы как можно больше сократить объем монтажных работ на площадке, рабочие собирают модули в общую конструкцию. Заранее также осуществляется ручная сборка компонентов системы приводов и кабелей.

«Мы получили запрос на проект с большим количеством спецификаций, и заказчик был готов его с нами открыто обсуждать, чтобы определить риски и пошагово методом проб и ошибок реализовать проект по внедрению этой новой сложной системы», – отмечает Силас Бюхлер (Silas Bühler), старший проектный менеджер в Aerne Engineering. Особо сложные процессы, такие как предварительная обработка плазмой, были впервые сконструированы и испытаны на площадке Aerne Engineering. Применение роботизированного решения можно было заранее смоделировать с помощью инновационного программного обеспечения RobotStudio компании ABB.

В сентябре 2019 году Dhp запустила серийное производство в Цицерсе. «Робот ABB работает в полном соответствии с нашими ожиданиями, то же самое можно сказать о внедрении с технических средств управлениям от B&R», – рассказывает Фабиан Фогельбахер (Fabian Vogelbacher), директор по производству в Dhp.

Недавно компания получила контракт на установку складных крыш с солнечными панелями над парковкой от энергетической компании St. Gallisch Appenzellischen Kraftwerke AG. Весной 2020 года солнечные панели установили на парковке канатной дороги Якобсбад – Кронберг. Этот проект ознаменовал собой еще одну веху в инновационном и экологичном использовании существующей инфраструктуры для популяризации чистой солнечной энергии для энергетической системы Швейцарии.