Um robô prateado brilhante percorre uma pista de uma cadeia do condado de Dublin, na Califórnia, e pára ao lado de um conjunto de painéis solares sustentados por um braço gigante. O robô trava na base do braço e gira lentamente, inclinando o rosto dos painéis como flores para o sol. Ao dobrar os painéis solares, o robô ajuda os painéis a capturar mais raios e a produzir mais energia.
Este robô, do tamanho de um forno de microondas, é uma criação da QBotix, uma empresa de três anos de idade, sediada no Vale do Silício, que revelou sua criação no ano passado. Embora a inclinação dos painéis solares para rastrear o movimento do sol não seja um conceito novo, a QBotix desenvolveu uma nova abordagem que faz uso dos avanços da tecnologia robótica feitos nas últimas duas décadas. Se a ideia for bem-sucedida, poderá levar a uma energia renovável mais barata e a um uso mais eficiente da terra para grandes instalações solares.
Essas inovações são importantes para que a eletricidade solar atinja custos comparáveis à energia gerada por combustíveis fósseis, como carvão e gás natural. E em uma época em que muitas usinas solares estão sendo construídas ou planejadas para regiões desérticas remotas, onde a luz solar e as amplas faixas de terra não desenvolvida são abundantes, a robótica oferece uma maneira de minimizar a necessidade de trabalhadores no local limparem, repararem e monitorarem painéis solares. e equipamento de rastreamento.
A construção de uma usina solar de larga escala hoje em dia normalmente requer exércitos de trabalhadores para escavar valas, despejar concreto, remover árvores, soldar vigas e distribuir materiais, entre outras tarefas. Uma vez que um projeto é executado, os operadores da usina geralmente empregam pessoas para limpar os painéis usando uma mangueira e rodo gigante, ou maquinário pesado equipado com um braço mecânico para pulverização e limpeza. Outros trabalhadores são necessários para reparar ou substituir painéis e peças problemáticos, e os operadores de usinas solares às vezes contratam pilotos para sobrevoar suas matrizes e fazer imagens infravermelhas para detectar rachaduras, curtos-circuitos e outros problemas que causam o aquecimento de um painel. A inclinação dos painéis solares para rastrear o sol é conseguida, se for o caso, por meio de centenas de motores caros e toneladas de aço.
O projeto do QBotix, implantado em cinco locais-piloto na Califórnia, Arizona e Japão, envia robôs que passam por um monotrilho elevado construído ao lado de fileiras de painéis solares. Cada bot alimentado por bateria é programado para ajustar mais de mil painéis em uma sequência cuidadosamente coreografada, inclinando cada painel em seu lote atribuído em 10 graus a cada 40 minutos para acompanhar o ritmo do arco solar. Quando a carga da bateria está baixa, o robô se movimenta para um ponto de carga em cima do monotrilho e se conecta.
"Você quer produzir tanto quanto energia dos painéis solares quanto possível, porque essa energia é sua receita", diz Wasiq Bokhari, fundador e CEO da QBotix. Muitas vezes, as concessionárias estão dispostas a pagar um prêmio pela energia renovável fornecida durante períodos de alta demanda, como o meio da tarde, em grande parte devido a mandatos ambiciosos de energia renovável dos governos estaduais ou locais. Esses esforços para reduzir as emissões de carbono impulsionaram um boom no desenvolvimento de usinas solares, particularmente em estados ocidentais como a Califórnia, onde as concessionárias devem aumentar a quantidade de eletricidade renovável em seus suprimentos para 33% até 2020.
Em uma fazenda solar convencional, painéis no hemisfério norte estão permanentemente posicionados para o sul (no ângulo sul, os painéis voltados para o norte captam mais sol). Mas com esse design, conhecido como "inclinação fixa", os painéis enfrentam o sol diretamente por apenas algumas horas por dia.
Para extrair mais eletricidade de cada painel, os grandes desenvolvedores de projetos solares nos últimos anos começaram a adicionar um sistema de motores, sensores e outros equipamentos à estrutura de aço que sustenta cada painel solar. Este sistema, chamado rastreador, ajuda a aumentar a produção de energia, girando os painéis automaticamente para mantê-los orientados para os raios solares.
Rastreadores, no entanto, são caros. Cada rastreador tem seu próprio motor e engrenagem para girar um conjunto de vários painéis. Eles funcionam melhor em uma superfície nivelada, então o solo irregular deve ser classificado. Isso aumenta o custo e pode afetar o ambiente de uma maneira que dificulta a obtenção de permissões. E apenas os sistemas mais caros inclinam os painéis em dois eixos - leste-oeste e norte-sul - permitindo a máxima exposição ao sol durante todas as estações do ano. (Versões de baixo custo inclinam os painéis apenas para leste-oeste). Como resultado, os sistemas convencionais de rastreamento forçam os donos de projetos a escolher entre investir tempo e dinheiro extras para gerar energia adicional ou optar por um sistema menos custoso que gere menos receita.
Os robôs podem oferecer um meio feliz, proporcionando o preço mais baixo de um sistema de rastreador de eixo único com a saída de energia mais alta de um sistema premium de eixo duplo. "Os tradicionais rastreadores de eixo duplo exigem mais motores e aço", diz Randy Wu, gerente geral de desenvolvimento da Trina Solar, fabricante de painéis solares e desenvolvedora de projetos que planeja oferecer a tecnologia QBotix como uma opção nas fábricas que constrói para os investidores. “A abordagem do QBotix é muito diferente”, ele acrescenta, porque um robô QBotix pode fazer o trabalho de centenas de rastreadores de eixo duplo. O projeto elimina a necessidade de instalar um campo de motores e o trilho elevado torna a classificação desnecessária. “Eles controlam o meio ambiente colocando a robótica em um trilho”, afirma Geoffrey Kinsey, diretor de tecnologias fotovoltaicas do Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems, com sede em Boston.
Usar robôs para inclinar painéis, diz Bokhari, "é como adicionar um turbo ao seu motor". E eles podem realizar outros trabalhos também. No mundo da construção e operação de usinas de energia solar, que ainda depende em grande parte do trabalho manual, a robótica é uma tendência emergente. Algumas empresas, como a Alion Energy e a Greenbotics, projetaram robôs para limpar a poeira pegajosa que bloqueia o sol e tende a se acumular nos painéis solares. Outro projeto da Alion instala painéis solares e equipamentos de montagem.
Historicamente, os robôs de engenharia para substituir os humanos provaram ser uma tarefa difícil para algumas indústrias, porque os robôs só executam uma tarefa limitada e não conseguem se adaptar a um ambiente em mudança ou são treinados para novas tarefas, diz Kinsey. Até recentemente, isso fazia dos robôs um investimento mais caro e mais arriscado do que contratar pessoas para fazer trabalhos como construção e reparos elétricos. Também faz com que projetar robôs para uso externo seja particularmente desafiador.
O surgimento de processadores, sensores e softwares sofisticados mais poderosos ajudou a reduzir o tamanho dos robôs industriais e torná-los mais móveis e mais inteligentes no desempenho de tarefas mais complexas, diz Kinsey. Ele aponta para a Rethink Robotics, com sede em Boston, por exemplo, que no ano passado revelou um robô capaz de aprender a realizar diferentes tarefas em uma linha de montagem de fábrica e reagir a mudanças como peças extraviadas. Outra empresa, chamada Kiva Systems (adquirida pela Amazon em 2012), está fornecendo frotas de robôs para armazéns em todo o país. Controlados por um computador central, os robôs cor-de-laranja movem-se pelos pisos dos armazéns e digitalizam os códigos de barras no chão para retirar itens das prateleiras para despacho. E na fábrica da Tesla Motors na Califórnia, robôs na linha de montagem altamente automatizada da empresa podem alternar entre múltiplas funções. "Eles são como Edward Mãos de Tesoura", diz Kinsey.
Designs estão melhorando. Os robôs da QBotix são equipados com GPS, sensores e equipamentos de comunicação sem fio para registrar e relatar seu trabalho. E a empresa revelou uma versão simplificada de seu sistema de robôs sobre trilhos neste verão, apresentando um robô menor, mais leve e mais rápido, capaz de gerenciar 340 kilowatts de painéis solares a cada 40 minutos. Essa é uma matriz grande o suficiente para cobrir os telhados de 85 casas unifamiliares típicas na Califórnia. "É um projeto aerodinâmico para robustez e velocidade - como se você se casasse com um Lamborghini com um Hummer", diz Bokhari.
A QBotix diz que sua tecnologia pode produzir até 15% mais eletricidade do que um projeto usando rastreadores de eixo único - sem custo adicional. "O QBotix é um salto à frente porque diminuiu o custo", diz Wu. "É muito atraente"
A empresa planeja desenvolver sua tecnologia além dos robôs rastreadores. Sua equipe de 15 engenheiros está trabalhando em um novo robô que iria limpar painéis solares e detectar rachaduras ou outros problemas com painéis solares e equipamentos, diz Bokhari. A ideia é usar o mesmo sistema de trilhos, mas diferentes robôs para fazer o trabalho, ou montar um sistema apenas para os robôs de limpeza e inspeção.
Embora usar robôs para ajustar os painéis solares seja uma proposta sensata, Kinsey diz que o dia em que os robôs ultrapassarão os seres humanos ao fazer a maior parte da construção e operação de usinas de energia solar continua longe. As concessionárias de energia que querem comprar energia elétrica de usinas de energia solar querem manter os preços da energia por 20 anos ou mais, para que clientes em potencial desejem garantias de que novas tecnologias de novas empresas como QBotix e seus pares serão confiáveis no longo prazo. Com cada rodada da pista, os robôs estão coletando dados para apresentar seus argumentos.
