Aplicació de servorobots de tres eixos a la nova indústria fotovoltaica d'energia

Aplicació de servorobots de tres eixos a la nova indústria fotovoltaica d'energia

En el context d'una transició energètica global accelerada, la indústria fotovoltaica s'està expandint a una taxa de creixement anual mitjana de dos dígits. Els informes del sector indiquen que la mida del mercat global de l'automatització de parcs solars va arribar als 7.800 milions de dòlars el 2023 i es preveu que superi els 18.000 milions de dòlars el 2030. Darrere d'aquest creixement explosiu hi ha la recerca incessant de la indústria manufacturera fotovoltaica per la precisió, l'eficiència i l'estabilitat. Robots servo de tres eixos, amb els seus avantatges tecnològics únics, s'estan convertint en equips d'automatització clau que connecten tota la cadena de la indústria fotovoltaica.

Precisió i eficiència: les demandes bàsiques de la indústria fotovoltaica per a robots

El procés de producció de productes fotovoltaics abasta des del processament de materials de silici, la fabricació de cèl·lules i l'embalatge de mòduls fins al funcionament i manteniment de les centrals elèctriques. Cada etapa imposa unes demandes estrictes als equips d'automatització. El gruix de les oblies de silici ha disminuït dels 160 μm tradicionals a menys de 100 μm; aquest material prim com el paper es fa malbé fàcilment fins i tot amb petits cops. Cada augment del 0,1% en l'eficiència de conversió de les cel·les requereix un control a nivell de micres en el procés de fabricació. La consistència de l'embalatge dels mòduls determina directament l'estabilitat de la generació d'energia d'una central elèctrica durant la seva vida útil de 25 anys.

Els servorobots de tres eixos, mitjançant una coordinació precisa en les dimensions X, Y i Z i el control en bucle tancat d'un sistema servo, compleixen perfectament aquests requisits. En comparació amb els equips pneumàtics o pas a pas tradicionals, la seva repetibilitat arriba a ±0,02 mm, amb un temps mínim d'arrencada de només 1,4 segons. Tot i que aconsegueixen un funcionament d'alta velocitat, controlen la taxa de trencament de la manipulació de les oblies de silici per sota del 0,03%, molt inferior a l'1,2% del funcionament manual. Aquest doble avantatge d'"alta precisió + alta velocitat" els converteix en un component bàsic de les línies de producció automatitzades fotovoltaiques.

Penetració completa del procés: tres escenaris d'aplicació bàsics de servorobots de tres eixos

1. Fabricació de làmines de silici: protecció de precisió des de barres de silici fins a làmines

En el procés de producció d'oblies de silici, des del tall de lingots de silici policristal·lí fins al tall de varetes de silici monocristal·lí, i després als processos de preprocessament com ara la neteja i la texturització, els servorobots de tres eixos tenen un paper crucial en la transferència de material. Utilitzant un sistema d'accionament de motor pas a pas controlat per PLC, el Robot Can s'ajusta de manera adaptativa en un espai tridimensional. Combinat amb un efector final de ventosa de buit personalitzat, pot subjectar suaument oblies de silici de diferents especificacions.

A la línia de producció d'oblies de silici primes de First Solar als Estats Units, un servorobot de tres eixos treballa conjuntament amb un equip de tall per làser per aconseguir la transferència i classificació immediates de les oblies de silici després del tall. Això millora l'eficiència del processament d'aquest procés en un 40% i redueix la taxa de fragmentació de les vores de les oblies de silici en un 65%. Aquesta col·laboració altament eficient no només redueix els passos intermedis de memòria intermèdia, sinó que també redueix el risc de contaminació mitjançant un procés completament sense contacte, establint una base sòlida per a la fabricació posterior de cel·les.

2. Fabricació de cèl·lules: el funcionament a nivell de micres garanteix l'eficiència de la conversió

La fabricació de cèl·lules és el nucli de la producció fotovoltaica. Especialment amb l'adopció generalitzada de tecnologies de cèl·lules d'alta eficiència com ara HJT i TOPCon, s'imposen demandes més elevades als nivells d'automatització de processos com la impressió d'elèctrodes, el recobriment i el dopatge làser. L'aplicació de robots servo de tres eixos en aquest procés es reflecteix principalment en l'acoblament precís i la coordinació de paràmetres entre els equips de procés.

En el procés de recobriment PECVD de tipus placa de cel·les HJT, el robot necessita transportar amb precisió la oblia de silici a la cambra de recobriment. El seu error de posicionament afecta directament la uniformitat de la capa de pel·lícula. En una solució d'un fabricant d'equips europeu, un servorobot de tres eixos, mitjançant la comunicació en temps real amb el sistema de control principal de l'equip, controla la precisió de col·locació de l'oblia de silici amb una precisió de ±0,05 mm, cosa que ajuda la producció en massa de cel·les HJT a aconseguir una eficiència de conversió mitjana superior al 25%. En el procés d'impressió d'elèctrodes, el robot, juntament amb un sistema de reconeixement de visió, permet el canvi i el posicionament d'alta velocitat de les cel·les, augmentant la capacitat d'impressió en un 30%.

3. Empaquetatge de mòduls i funcionament i manteniment de la central elèctrica: potenciació completa del cicle de vida

En el procés d'empaquetament de mòduls, el servorobot de tres eixos és responsable de l'apilament automatitzat de materials com ara vidre fotovoltaic, pel·lícula EVA, cadenes de cel·les i làmines posteriors, així com del muntatge i enganxat dels marcs. Les seves capacitats de col·laboració de diversos graus de llibertat poden adaptar-se a les necessitats de producció de mòduls de diferents mides, des de mòduls estàndard de 166 mm fins a mòduls ultra grans de 210 mm, que només requereixen ajustos del programa per a una commutació ràpida, reduint significativament els costos de modificació de la línia de producció.

En el camp de l'operació i el manteniment de centrals elèctriques, els robots de neteja i inspecció equipats amb servosistemes de tres eixos estan substituint gradualment la mà d'obra manual. Aquests Braç robòticEls braços robòtics es poden moure amb flexibilitat sobre panells fotovoltaics, treballant amb pistoles d'aigua d'alta pressió o raspalls per netejar els mòduls, alhora que identifiquen defectes de punts calents mitjançant mòduls de detecció d'efectors finals. Les dades mostren que els sistemes de neteja automatitzats poden augmentar la generació d'energia dels mòduls entre un 5% i un 8%, alhora que redueixen els costos de manteniment en un 42% en comparació amb la neteja manual. En el desplegament totalment automatitzat de la central fotovoltaica Sudair de 600 MW a l'Aràbia Saudita, l'aplicació d'aquests braços robòtics va reduir la pèrdua anual de generació d'energia de la planta en un 37%.

Integració tecnològica: la direcció de desenvolupament futur dels braços robòtics fotovoltaics

A mesura que la indústria fotovoltaica es transforma cap a "oblies d'alta eficiència, més primes i intel·ligència", els braços robòtics servo de tres eixos estan evolucionant en tres direccions: primer, integrant-se amb la tecnologia de bessons digitals per optimitzar les trajectòries de moviment mitjançant la simulació virtual, reduint el temps de depuració dels equips en un 50%; segon, integrant sistemes de visió d'IA per aconseguir la detecció i classificació en temps real dels defectes de la superfície de les oblies de silici, millorant el rendiment del procés; i tercer, desenvolupant models amb una resistència a la intempèrie més forta per adaptar-se a les necessitats de manteniment de les centrals elèctriques en entorns extrems com ara deserts i altiplans, amb rangs de temperatura de funcionament ampliats de -40 ℃ a 85 ℃.

La Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) està desenvolupant un protocol de comunicació per a l'automatització fotovoltaica que promourà encara més la interconnexió entre servorobots de tres eixos i sistemes de producció fotovoltaica. En el futur, aquests equips automatitzats no només seran unitats d'execució individuals, sinó que també es convertiran en nodes centrals en la transformació digital de la indústria fotovoltaica, proporcionant un suport sòlid per als objectius globals d'energia neta.

Robot individual#Funció de El robot#Robot servomotor#Robot de quatre eixos#Servo estàndard#Robot M#Un robot industrial

Lloc web:https://www.zhiyirobotics.com/

Correu electrònic:sales@zhiyirobotics.com