Sebuah robot perak mengkilap ritsleting di sepanjang lintasan di sebuah penjara county di Dublin, California, dan berhenti di samping satu set panel surya yang disangga oleh lengan raksasa. Robot menempel ke pangkal lengan dan memutarnya perlahan, memiringkan wajah panel seperti bunga ke matahari. Dengan mengarahkan panel surya begitu saja, robot membantu panel menangkap lebih banyak sinar dan menghasilkan lebih banyak energi.
Robot ini, seukuran oven microwave, adalah gagasan dari QBotix, sebuah perusahaan berusia tiga tahun yang berbasis di Silicon Valley yang meluncurkan pembuatannya tahun lalu. Sementara memiringkan panel surya untuk melacak pergerakan matahari bukanlah konsep baru, QBotix telah datang dengan pendekatan baru yang memanfaatkan kemajuan teknologi robotika yang dibuat selama dua dekade terakhir. Jika gagasan itu terbukti berhasil, itu bisa mengarah pada energi terbarukan yang lebih murah dan penggunaan lahan yang lebih efisien untuk instalasi surya besar.
Inovasi semacam itu penting jika listrik tenaga surya ingin mencapai biaya yang sebanding dengan daya yang dihasilkan oleh bahan bakar fosil seperti batu bara dan gas alam. Dan di masa ketika banyak pembangkit listrik tenaga surya sedang dibangun atau direncanakan untuk daerah padang pasir terpencil, di mana sinar matahari dan petak luas dari tanah yang belum dikembangkan berlimpah, robot menawarkan cara untuk meminimalkan kebutuhan pekerja di lokasi untuk membersihkan, memperbaiki dan memonitor panel surya dan alat pelacak.
Pembangunan pembangkit listrik tenaga surya skala besar saat ini biasanya membutuhkan pasukan pekerja untuk menggali parit, menuangkan beton, menyingkirkan pohon, balok las, dan mendistribusikan bahan, di antara tugas-tugas lainnya. Setelah proyek bangkit dan berjalan, operator pabrik biasanya mempekerjakan orang untuk membersihkan panel menggunakan selang dan alat pembersih karet raksasa, atau mesin berat yang dilengkapi dengan lengan mekanik untuk penyemprotan dan penyapuan. Pekerja lain diperlukan untuk memperbaiki atau mengganti panel dan bagian yang bermasalah, dan operator pembangkit listrik tenaga surya kadang-kadang menyewa pilot untuk terbang di atas susunan mereka dan mengambil gambar inframerah untuk melihat keretakan, hubungan pendek, dan kegagalan fungsi lainnya yang menyebabkan panel memanas. Memiringkan panel surya untuk melacak matahari, jika dilakukan, melalui ratusan motor mahal dan berton-ton baja.
Desain QBotix, yang digunakan di lima lokasi percontohan di California, Arizona, dan Jepang, mengirimkan robot ritsleting di sepanjang monorel tinggi yang dibangun di samping barisan panel surya. Setiap bot bertenaga baterai diprogram untuk menyesuaikan lebih dari seribu panel dalam urutan koreografi yang hati-hati, memiringkan setiap panel dalam kelompok yang ditentukan 10 derajat setiap 40 menit untuk mengimbangi busur matahari. Ketika daya baterainya hampir habis, robot bermanuver sendiri ke titik pengisian di atas monorel, dan dihubungkan.
"Anda ingin menghasilkan sebanyak mungkin energi dari panel surya karena energi itu adalah pendapatan Anda, " kata Wasiq Bokhari, pendiri dan CEO QBotix. Utilitas sering kali bersedia membayar premi untuk energi terbarukan yang diberikan pada saat permintaan tinggi, seperti sore hari, sebagian besar karena mandat energi terbarukan yang ambisius oleh pemerintah negara bagian atau lokal. Upaya-upaya untuk mengurangi emisi karbon ini telah memicu ledakan dalam pengembangan pembangkit listrik tenaga surya, khususnya di negara-negara barat seperti California, di mana perusahaan listrik harus meningkatkan jumlah listrik terbarukan dalam pasokan mereka menjadi 33 persen pada tahun 2020.
Di pertanian surya konvensional, panel di Belahan Utara diposisikan secara permanen untuk menghadap ke selatan (di Sudut Selatan, panel yang menghadap utara menangkap lebih banyak matahari). Tetapi dengan desain ini, yang dikenal sebagai "fixed-tilt, " panel menghadap matahari secara langsung hanya beberapa jam setiap hari.
Untuk memeras lebih banyak listrik dari setiap panel, pengembang proyek surya besar dalam beberapa tahun terakhir telah mulai menambahkan sistem motor, sensor, dan peralatan lainnya ke struktur baja yang menopang setiap panel surya. Sistem ini, yang disebut pelacak, membantu meningkatkan keluaran energi dengan memutar panel secara otomatis agar tetap berorientasi pada sinar matahari.
Pelacak, bagaimanapun, mahal. Setiap pelacak memiliki motor dan peralatan sendiri untuk memutar seperangkat beberapa panel. Mereka berfungsi paling baik pada permukaan yang rata, sehingga tanah yang tidak rata harus dinilai. Ini menambah biaya dan dapat berdampak pada lingkungan dengan cara yang membuatnya lebih sulit untuk mendapatkan izin. Dan hanya sistem termahal yang memiringkan panel pada dua sumbu — timur-barat dan utara-selatan — memungkinkan paparan sinar matahari maksimum selama semua musim. (Versi berbiaya rendah memiringkan panel hanya timur-barat.) Sebagai hasilnya, sistem pelacakan konvensional memaksa pemilik proyek untuk memilih antara menginvestasikan waktu dan uang ekstra untuk menghasilkan energi tambahan, atau memilih sistem yang lebih murah yang akan menghasilkan lebih sedikit pendapatan.
Robot dapat menawarkan media yang bahagia, memberikan harga lebih rendah dari sistem pelacak poros tunggal dengan output energi yang lebih tinggi dari sistem poros ganda premium. "Pelacak poros ganda tradisional memerlukan lebih banyak motor dan baja, " kata Randy Wu, manajer umum pengembangan di Trina Solar, pembuat panel surya dan pengembang proyek yang berencana untuk menawarkan teknologi QBotix sebagai opsi pada pabrik yang dibangun untuk investor. "Pendekatan QBotix sangat berbeda, " tambahnya, karena satu robot QBotix dapat melakukan pekerjaan ratusan pelacak poros ganda. Desain menghilangkan kebutuhan untuk memasang bidang motor dan rel yang ditinggikan membuat penilaian tidak perlu. "Mereka mengendalikan lingkungan dengan meletakkan robot di atas rel, " kata Geoffrey Kinsey, direktur teknologi fotovoltaik di Pusat Fraunhofer untuk Sistem Energi Berkelanjutan yang berbasis di Boston.
Menggunakan robot untuk memiringkan panel, Bokhari mengatakan, "seperti menambahkan charger turbo ke mesin Anda." Dan mereka dapat melakukan pekerjaan lain juga. Dalam dunia konstruksi dan operasi pembangkit listrik tenaga surya, yang sebagian besar masih mengandalkan tenaga kerja manual, robotik merupakan tren yang muncul. Beberapa perusahaan, seperti Alion Energy dan Greenbotics, telah merekayasa robot untuk menghapus debu lengket yang menghalangi matahari yang cenderung menumpuk di panel surya. Desain lain dari Alion memasang panel surya dan peralatan pemasangan.
Secara historis, robot rekayasa untuk menggantikan manusia telah membuktikan tugas yang menakutkan bagi beberapa industri karena robot hanya melakukan tugas yang sempit dan tidak dapat beradaptasi dengan lingkungan yang berubah atau dilatih untuk tugas baru, kata Kinsey. Sampai saat ini, itu telah membuat robot menjadi investasi yang lebih mahal dan berisiko daripada mempekerjakan manusia untuk melakukan pekerjaan seperti konstruksi dan perbaikan listrik. Ini juga membuat mendesain robot untuk penggunaan di luar sangat menantang.
Munculnya prosesor yang lebih kuat, sensor dan perangkat lunak canggih telah membantu mengecilkan ukuran robot industri dan menjadikannya lebih mobile dan lebih pintar dalam melakukan tugas yang lebih kompleks, kata Kinsey. Dia menunjuk Rethink Robotics yang berbasis di Boston, misalnya, yang tahun lalu meluncurkan robot yang mampu belajar untuk melakukan tugas yang berbeda pada jalur perakitan pabrik dan bereaksi terhadap perubahan seperti bagian yang salah tempat. Perusahaan lain, yang disebut Kiva Systems (diakuisisi oleh Amazon pada 2012), memasok armada robot ke gudang di seluruh negeri. Dikendalikan oleh komputer pusat, robot oranye seluler berdengung di sekitar lantai gudang dan memindai barcode di tanah untuk mengambil barang dari rak untuk dikirim. Dan di pabrik Tesla Motors 'di California, robot pada jalur perakitan sangat otomatis perusahaan dapat beralih di antara beberapa fungsi. "Mereka seperti Edward Scissorhands, " kata Kinsey.
Desain membaik. Robot QBotix dilengkapi dengan GPS, sensor, dan peralatan komunikasi nirkabel untuk merekam dan melaporkan pekerjaan mereka. Dan perusahaan meluncurkan versi ramping dari sistem robot-on-rails musim panas ini, menampilkan bot yang lebih kecil, lebih ringan, dan lebih cepat yang mampu mengelola 340 kilowatt panel surya setiap 40 menit. Itu array cukup besar untuk menutupi atap 85 rumah keluarga tunggal khas di California. "Ini desain aerodinamis untuk kekasaran dan kecepatan — seolah-olah Anda menikahi Hummer dengan Lamborghini, " kata Bokhari.
QBotix mengatakan teknologinya dapat menghasilkan hingga 15 persen lebih banyak listrik daripada proyek yang menggunakan pelacak poros tunggal — tanpa biaya tambahan. "QBotix adalah lompatan ke depan karena ini menurunkan biaya, " kata Wu. "Ini sangat menarik, "
Perusahaan memiliki rencana untuk mengembangkan teknologinya di luar robot pelacak. Tim yang terdiri dari 15 insinyur sedang mengerjakan robot baru yang akan membersihkan panel surya dan mendeteksi keretakan atau masalah lain dengan panel surya dan peralatan, kata Bokhari. Idenya adalah untuk menggunakan sistem rel yang sama tetapi robot yang berbeda untuk melakukan pekerjaan, atau untuk mengatur sistem hanya untuk robot pembersih dan inspeksi.
Meskipun menggunakan robot untuk menyesuaikan panel surya adalah proposisi yang baik, Kinsey mengatakan, hari ketika robot akan menyalip manusia dalam melakukan sebagian besar pembangunan dan pengoperasian pembangkit listrik tenaga surya masih jauh. Utilitas yang ingin membeli listrik dari pengembang surya ingin mengunci harga listrik selama 20 tahun atau lebih, sehingga calon pelanggan menginginkan jaminan bahwa teknologi baru dari perusahaan baru seperti QBotix dan perusahaan sejenisnya akan dapat diandalkan dalam jangka panjang. Dengan setiap putaran trek, robot mengumpulkan data untuk membuat kasus mereka.
