Robot tái định hình việc lắp đặt các mô-đun năng lượng mặt trời

Robot xử lý mô-đun năng lượng mặt trời. Hình ảnh: Terabase Energy

Khi các hiện tượng thời tiết cực đoan và mưa đá gia tăng, các nhà sản xuất mô-đun dự kiến sẽ chuyển sang sử dụng kính dày hơn để tăng khả năng chống va đập và độ bền lâu dài. Điều này sẽ cải thiện đáng kể khả năng chống lại các tác động mạnh của mưa đá và các mảnh vỡ do gió. Tuy nhiên, việc thay đổi thiết kế này đặt ra một thách thức lớn: mô-đun nặng hơn đòi hỏi phương pháp lắp đặt mới.

Hiện nay, các mô-đun khổ lớn đã nặng khoảng 32 kg, vượt quá giới hạn mà con người có thể xử lý an toàn. Các hướng dẫn của OSHA và các mô hình nâng của NIOSH cho thấy rủi ro: mang vật nặng nhiều lần mỗi ngày, cao hơn chiều cao khớp ngón tay, xa khỏi cơ thể (đặc biệt là trên đầu) sẽ làm tăng đáng kể nguy cơ chấn thương cơ xương khớp. Hãy tưởng tượng một nhóm công nhân nâng mô-đun nặng hơn 45 kg từ thùng, di chuyển chúng qua các hàng pin năng lượng và gắn lên các hệ thống cố định hoặc hệ thống quay hàng trăm lần mỗi ngày (nhất là khi có gió vừa phải), đó không chỉ là thách thức về hiệu suất mà còn là một cuộc khủng hoảng về an toàn lao động.

Lý do cần robot trong việc lắp đặt mô-đun năng lượng mặt trời?

Việc giảm kích thước mô-đun không phải là giải pháp khả thi để giải quyết vấn đề trọng lượng. Các mô-đun khổ lớn giúp giảm số lượng mô-đun trên mỗi megawatt, từ đó giảm chi phí khung giá đỡ và tăng hiệu quả lắp đặt. Những lợi ích này, cùng với sự ra đời của wafer 210mm, đã thúc đẩy thiết kế và sản lượng mô-đun đạt quy mô như hiện nay. Nếu quay ngược lại và làm mô-đun nhỏ hơn, sẽ làm tăng số lượng thiết bị, kết nối điện và cơ khí, kéo theo chi phí lao động, vật liệu tăng và rủi ro về độ tin cậy lâu dài. Mô-đun khổ lớn vẫn sẽ được ưa chuộng vì hiệu quả chi phí mang lại vượt trội hơn những khó khăn trong việc vận chuyển. Do đó, giải pháp hợp lý duy nhất là loại bỏ lao động thủ công trong khâu nâng.

Nhu cầu tự động hóa càng cấp thiết hơn khi ngành năng lượng mặt trời đang thiếu hụt nhân lực nghiêm trọng, khiến tiến độ triển khai bị ảnh hưởng. Nhu cầu về kỹ thuật viên lắp đặt ngày càng cao nhưng lại khan hiếm. Thay vì buộc công nhân thực hiện các công việc lặp đi lặp lại và dễ chấn thương, robot có thể giúp chuyển lực lượng tay nghề cao sang các vai trò có giá trị hơn như quản lý dự án, chạy thử hệ thống và lắp đặt điện. Điều này không chỉ bảo vệ người lao động mà còn mở ra cơ hội phát triển nghề nghiệp trong ngành đang trên đà phát triển dài hạn.

Bồi thường tai nạn lao động và chi phí gián tiếp

Ngân sách xây dựng các công trình điện mặt trời không chỉ bao gồm tiền lương mà còn bao gồm bảo hiểm bồi thường lao động, trách nhiệm chấn thương và thời gian bị mất do tai nạn. Khi trọng lượng mô-đun tăng, tần suất chấn thương cơ, đau lưng và các rối loạn do chuyển động lặp lại sẽ gia tăng, làm tăng các yêu cầu bồi thường và chi phí bảo hiểm. Với các nhà phát triển và tổng thầu EPC, đây là những khoản chi phí phát sinh thêm, ảnh hưởng đến tính khả thi của dự án.

Nếu không giải quyết kịp thời, đây không chỉ là vấn đề an toàn mà còn là vấn đề tài chính. Theo thời gian, các gánh nặng bảo hiểm gia tăng do tai nạn lao động có thể làm mất đi hoặc vượt quá chi phí đầu tư ban đầu vào robot lắp đặt mô-đun. Bằng cách tích hợp tự động hóa sớm, doanh nghiệp có thể giảm thiểu trách nhiệm dài hạn và tái đầu tư phần ngân sách tiết kiệm vào các hạng mục có giá trị cao hơn. Robot không chỉ giảm thiểu rủi ro tài chính mà còn giảm tỷ lệ hỏng mô-đun, tiết kiệm chi phí kiểm tra chất lượng và bảo trì, đồng thời giảm thời gian dừng hoạt động do gió. Quan trọng nhất, chúng giúp tăng cường an toàn cho người lao động.

Bước tiến tiếp theo trong lắp đặt mô-đun

Các công ty như Luminous Robotics, AES Corporation, Sarcos Technology, ULC Technologies và Vispect đang giải quyết thách thức này bằng cách tự động hóa thao tác và lắp đặt từng mô-đun. Những giải pháp robot này loại bỏ giới hạn nâng của con người, cho phép sử dụng kính dày hơn và khung chắc chắn hơn, tăng tốc độ triển khai và cải thiện độ chính xác khi lắp đặt, giúp giảm sai lệch và lỗi căn chỉnh.

Khi công nghệ robot xử lý mô-đun trở nên phổ biến, ngành công nghiệp không cần phải thiết kế mô-đun dựa trên giới hạn nâng của con người. Thay vào đó, có thể tập trung vào độ bền và độ tin cậy, tối ưu hóa mô-đun cho tự động hóa thay vì lao động thủ công.

Tiền lắp ráp toàn hệ thống: Biên giới mới

Vượt ra ngoài việc xử lý mô-đun, các công ty như Terabase Energy, 5B, Planted Solar và Charge Robotics đang cách mạng hóa việc triển khai điện mặt trời thông qua tiền lắp ráp tại nhà máy và xây dựng robot tại công trường. Charge Robotics đang tự động hóa việc gắn mô-đun, đơn giản hóa quá trình lắp đặt ở cấp độ hàng. Terabase Energy đang phát triển các giải pháp robot để triển khai đồng bộ toàn bộ cánh đồng điện mặt trời mà không cần lao động thủ công.

Bằng cách lắp ráp sẵn các phần lớn của hệ thống trong môi trường kiểm soát hoặc sử dụng robot ngoài công trường, các công ty này đang tái định hình cách xây dựng các trang trại điện mặt trời.

Vì sao ngành điện mặt trời phải đón nhận robot ngay lúc này?

Khi kích thước mô-đun tăng, lao động ngày càng khan hiếm và rủi ro an toàn tăng cao, tự động hóa không còn là điều xa xỉ—nó là bắt buộc.

Khi robot ngày càng được tích hợp vào lắp đặt và triển khai hệ thống năng lượng mặt trời, ngành công nghiệp sẽ hình thành hai hướng thiết kế mô-đun:

• Một hướng sẽ tối ưu hóa mô-đun cho lắp đặt tự động, cho phép thiết kế lớn hơn, nặng hơn và bền hơn mà robot có thể xử lý hiệu quả.

• Hướng còn lại sẽ tập trung vào mô-đun dành cho lắp đặt thủ công, nhỏ gọn hơn để phù hợp với các dự án dân dụng, thương mại và mái che bãi đỗ xe.

Bằng cách thúc đẩy triển khai robot ngay từ hôm nay, ngành công nghiệp có thể vượt qua giới hạn của lao động thủ công, tăng độ bền cho mô-đun và cắt giảm chi phí thông qua tự động hóa, mở ra bước tiến tiếp theo của năng lượng mặt trời.

Hồng Minh (tổng hợp)