Un robot plateado brillante se desliza a lo largo de una pista en una cárcel del condado en Dublin, California, y se detiene junto a un conjunto de paneles solares sostenidos por un brazo gigante. El robot se engancha en la base del brazo y lo gira lentamente, inclinando la cara de los paneles como flores hacia el sol. Al inclinar los paneles solares de esta manera, el robot ayuda a los paneles a captar más rayos y producir más energía.
Este robot, del tamaño de un horno de microondas, es una creación de QBotix, una compañía de tres años con sede en Silicon Valley que dio a conocer su creación el año pasado. Si bien la inclinación de los paneles solares para seguir el movimiento del sol no es un concepto nuevo, QBotix ha presentado un enfoque novedoso que hace uso de los avances en tecnología robótica realizados en las últimas dos décadas. Si la idea resulta exitosa, podría conducir a una energía renovable más barata y un uso más eficiente de la tierra para grandes instalaciones solares.
Dichas innovaciones son importantes para que la electricidad solar alcance costos comparables a la energía generada por combustibles fósiles como el carbón y el gas natural. Y en un momento en que se están construyendo o planificando muchas plantas solares para regiones remotas del desierto, donde abunda la luz solar y amplias extensiones de tierra no desarrollada, la robótica ofrece una forma de minimizar la necesidad de que los trabajadores en el sitio limpien, reparen y monitoreen los paneles solares y equipos de rastreo.
La construcción de una planta de energía solar a gran escala en la actualidad generalmente requiere ejércitos de trabajadores para cavar zanjas, verter concreto, remover árboles, soldar vigas y distribuir materiales, entre otras tareas. Una vez que un proyecto se pone en marcha, los operadores de la planta generalmente emplean personas para limpiar los paneles con una manguera y una escobilla de goma gigante, o maquinaria pesada equipada con un brazo mecánico para rociar y limpiar. Se necesitan otros trabajadores para reparar o reemplazar paneles y piezas problemáticas, y los operadores de plantas solares a veces contratan pilotos para sobrevolar sus matrices y tomar imágenes infrarrojas para detectar grietas, cortocircuitos y otras fallas que provocan el calentamiento de un panel. La inclinación de los paneles solares para seguir al sol se logra, si es que lo hace, mediante cientos de motores costosos y toneladas de acero.
El diseño de QBotix, desplegado en cinco sitios piloto en California, Arizona y Japón, envía a los robots a lo largo de un monorriel elevado construido junto a filas de paneles solares. Cada bot alimentado por batería está programado para ajustar más de mil paneles en una secuencia cuidadosamente coreografiada, inclinando cada panel en su bandada asignada 10 grados cada 40 minutos para mantener el ritmo del arco solar. Cuando la carga de la batería se agota, el robot se maniobra hasta un punto de carga sobre el monorraíl y se conecta.
"Desea producir la mayor cantidad de energía posible de los paneles solares porque esa energía es su ingreso", dice Wasiq Bokhari, fundador y CEO de QBotix. Las empresas de servicios públicos a menudo están dispuestas a pagar una prima por la energía renovable entregada durante los momentos de alta demanda, como a media tarde, en gran parte debido a los ambiciosos mandatos de energía renovable de los gobiernos estatales o locales. Estos esfuerzos para reducir las emisiones de carbono han impulsado un auge en el desarrollo de plantas solares, particularmente en estados occidentales como California, donde las empresas de servicios públicos deben aumentar la cantidad de electricidad renovable en sus suministros al 33 por ciento para 2020.
En una granja solar convencional, los paneles en el hemisferio norte están posicionados permanentemente para mirar hacia el sur (en el ángulo sur, los paneles orientados al norte capturan más sol). Pero con este diseño, conocido como "inclinación fija", los paneles miran al sol directamente durante unas pocas horas cada día.
Para exprimir más electricidad de cada panel, los grandes desarrolladores de proyectos solares en los últimos años han comenzado a agregar un sistema de motores, sensores y otros equipos a la estructura de acero que sostiene cada panel solar. Este sistema, llamado rastreador, ayuda a aumentar la producción de energía al girar automáticamente los paneles para mantenerlos orientados a los rayos del sol.
Los rastreadores, sin embargo, son caros. Cada rastreador tiene su propio motor y engranaje para rotar un conjunto de varios paneles. Funcionan mejor en una superficie plana, por lo que se debe nivelar el terreno irregular. Esto agrega costos y puede afectar el medio ambiente de una manera que dificulta la obtención de permisos. Y solo los sistemas más caros inclinan los paneles en dos ejes, este-oeste y norte-sur, permitiendo la máxima exposición al sol durante todas las estaciones. (Las versiones de menor costo inclinan los paneles solo de este a oeste). Como resultado, los sistemas de seguimiento convencionales obligan a los propietarios de proyectos a elegir entre invertir tiempo y dinero extra para generar energía adicional, u optar por un sistema menos costoso que generará menos ingresos.
Los robots pueden ofrecer un medio feliz, proporcionando el precio más bajo de un sistema de seguimiento de un solo eje con la mayor producción de energía de un sistema premium de doble eje. "Los seguidores tradicionales de doble eje requieren más motores y acero", dice Randy Wu, gerente general de desarrollo de Trina Solar, fabricante de paneles solares y desarrollador de proyectos que planea ofrecer la tecnología de QBotix como una opción en las plantas que construye para los inversores. "El enfoque de QBotix es muy diferente", agrega, porque un robot QBotix puede hacer el trabajo de cientos de rastreadores de doble eje. El diseño elimina la necesidad de instalar un campo de motores y el riel elevado hace innecesaria la clasificación. "Controlan el medio ambiente poniendo la robótica en un riel", dice Geoffrey Kinsey, director de tecnologías fotovoltaicas en el Centro Fraunhofer para Sistemas de Energía Sostenible con sede en Boston.
Usar robots para inclinar los paneles, dice Bokhari, "es como agregar un turbocompresor a su motor". Y también pueden realizar otros trabajos. En el mundo de la construcción y operación de plantas de energía solar, que todavía depende en gran medida del trabajo manual, la robótica es una tendencia emergente. Algunas compañías, como Alion Energy y Greenbotics, han diseñado robots para eliminar el polvo pegajoso que bloquea el sol que tiende a acumularse en los paneles solares. Otro diseño de Alion instala paneles solares y equipos de montaje.
Históricamente, la ingeniería de robots para reemplazar a los humanos ha demostrado ser una tarea desalentadora para algunas industrias porque los robots solo realizan una tarea estrecha y no pueden adaptarse a un entorno cambiante o recibir capacitación para nuevas tareas, dice Kinsey. Hasta hace poco, eso ha convertido a los robots en una inversión más costosa y arriesgada que contratar humanos para realizar trabajos como construcción y reparaciones eléctricas. También hace que el diseño de robots para uso en exteriores sea particularmente desafiante.
La aparición de procesadores, sensores y software sofisticado más potentes ha ayudado a reducir el tamaño de los robots industriales y hacerlos más móviles e inteligentes para realizar tareas más complejas, dice Kinsey. Señala a Rethink Robotics, con sede en Boston, por ejemplo, que el año pasado presentó un robot capaz de aprender a realizar diferentes tareas en una línea de ensamblaje de fábrica y reaccionar a cambios como piezas extraviadas. Otra compañía, llamada Kiva Systems (adquirida por Amazon en 2012), está suministrando flotas de robots a almacenes en todo el país. Controlados por una computadora central, los robots naranjas móviles zumban por los pisos del almacén y escanean códigos de barras en el suelo para recuperar los artículos de los estantes para su envío. Y en la fábrica de Tesla Motors en California, los robots en la línea de ensamblaje altamente automatizada de la compañía pueden cambiar entre múltiples funciones. "Son como Edward Scissorhands", dice Kinsey.
Los diseños están mejorando. Los robots de QBotix están equipados con GPS, sensores y equipos de comunicación inalámbrica para registrar e informar su trabajo. Y la compañía presentó una versión simplificada de su sistema de robots sobre rieles este verano, mostrando un bot más pequeño, más ligero y más rápido capaz de manejar 340 kilovatios de paneles solares cada 40 minutos. Esa es una matriz lo suficientemente grande como para cubrir los tejados de 85 casas unifamiliares típicas en California. "Es un diseño aerodinámico para robustez y velocidad, como si te casaras con un Hummer con un Lamborghini", dice Bokhari.
QBotix dice que su tecnología podría producir hasta un 15 por ciento más de electricidad que un proyecto que utiliza seguidores de un solo eje, sin costo adicional. "QBotix está un paso adelante porque ha reducido el costo", dice Wu. "Es muy atractivo".
La compañía tiene planes para desarrollar su tecnología más allá de los robots rastreadores. Su equipo de 15 ingenieros está trabajando en un nuevo robot que limpiaría los paneles solares y detectaría grietas u otros problemas con los paneles y equipos solares, dice Bokhari. La idea es utilizar el mismo sistema ferroviario pero diferentes robots para hacer el trabajo, o configurar un sistema solo para los robots de limpieza e inspección.
Aunque el uso de robots para ajustar los paneles solares es una propuesta sensata, dice Kinsey, el día en que los robots superarán a los humanos en la mayor parte de la construcción y el funcionamiento de las plantas de energía solar aún está lejos. Las empresas de servicios públicos que buscan comprar electricidad a los desarrolladores solares quieren fijar los precios de la energía durante 20 años o más, por lo que los posibles clientes quieren asegurarse de que las nuevas tecnologías de nuevas empresas como QBotix y sus pares serán confiables a largo plazo. Con cada ronda de la pista, los robots recopilan datos para defender su caso.
