在可再生能源領域采用機器人技術可以填補一個重要空白：大規(guī)模開發(fā)光伏發(fā)電和風力發(fā)電，尤其是預計將呈指數(shù)級增長的光伏發(fā)電和風力發(fā)電。國際能源署預測，2022-2027 年期間，全球可再生能源發(fā)電能力將增長 2400 千兆瓦。

這是一個令人難以置信的數(shù)字，相當于今天中國的全部電力容量，而且必須在數(shù)年內(nèi)建成，并且必須采用使用機器人和自動化的新施工方法。

僅就美國而言，由于《降低通貨膨脹法案》的影響，預計到 2030 年，在并網(wǎng)條件允許的情況下，將有 600 千兆瓦的光伏發(fā)電站和風力發(fā)電站投入使用。據(jù)美國太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會（Solar Energy Industry Association）報道，如果考慮到美國 2022 年的新增太陽能安裝量 "僅 "達到 20.2 千兆瓦，比上一年下降 16%，那么實現(xiàn)這些目標所需的加速度將是相當大的。歐盟則打算到 2030 年將可再生能源的約束性目標提高到至少占最終電力消費的 42.5%。這將導致需要大幅增加已安裝的系統(tǒng)。所有這一切都促使投資者關注能夠以機器人系統(tǒng)和人工智能技術的形式實現(xiàn)自動化的公司，以開發(fā)光伏和風力發(fā)電廠的安裝。

啟示

●可再生能源的發(fā)展預計將取得長足進步，但需要合格的人才：僅在光伏領域，2030 年 80% 的工作崗位將與安裝相關。安裝能力需要優(yōu)化

●采用自動化技術，包括機器人技術和人工智能，可以使光伏和風力發(fā)電系統(tǒng)的安裝更加高效、快捷。在這兩個領域，都有初創(chuàng)企業(yè)采用了可加快運行速度的流程和技術

●機器人、項目現(xiàn)場的數(shù)字雙胞胎、配備人工智能軟件的平臺、傳感器和地理參照系統(tǒng)使專用行業(yè)取得了重大進展，為能源轉(zhuǎn)型做出了貢獻

機器人技術在可再生能源領域的應用：初創(chuàng)企業(yè)的實例

要在未來七年內(nèi)發(fā)展光伏發(fā)電裝機容量，并爭分奪秒地實現(xiàn)凈零目標和最快的能源轉(zhuǎn)型，客觀上會遇到很多困難。其中之一就是需要找到合格的人才。據(jù)路透社報道，2030 年太陽能產(chǎn)業(yè)約 80% 的工作崗位將是與安裝相關的崗位，而這一領域的開發(fā)商已經(jīng)在努力尋找員工。歐洲太陽能電力公司（SolarPower Europe）表示，到2030年，歐盟將需要100多萬名 "太陽能工人"，以實現(xiàn)歐盟最近制定的更高的可再生能源目標，結(jié)束該地區(qū)對俄羅斯石油和天然氣的依賴。根據(jù)其REPowerEU倡議，歐盟的目標是到2025年將太陽能發(fā)電能力翻一番，達到320吉瓦，到2030年安裝600吉瓦。

由此可見，機器人技術對可再生能源的重要性。位于美國舊金山的加利福尼亞初創(chuàng)公司 Built Robotics 在這一領域非?；钴S。該公司在建筑項目和大規(guī)模光伏發(fā)電設施中使用機器人。據(jù)該公司稱，Built 的挖掘機器人已經(jīng)幫助全國各地安裝了超過 2 千兆瓦的光伏設備。

一個大型光伏園的結(jié)構(gòu)基礎是用數(shù)千根鋼梁建成的，這些鋼梁被小心翼翼地埋在地下。這幾乎是所有大型太陽能項目的關鍵施工階段。這就是 Built Robotics 公司的系統(tǒng)發(fā)揮作用的地方。 該公司開發(fā)了一種集成機器，可用于該過程的所有階段：測量、部署和推動電桿以及檢查。該公司聲稱，使用其系統(tǒng)建造太陽能地基的速度比傳統(tǒng)方法快三到五倍。 該公司聲稱，"自主化可幫助降低 30% 的成本"，該公司提出的機器人平臺可安裝在現(xiàn)有的建筑設備上，并通過攝像頭、全球定位系統(tǒng)和人工智能技術的組合增加自主機器人功能。該技術系統(tǒng)是否有效，各路投資者已經(jīng)準備好了賭注，他們迄今已向這家舊金山初創(chuàng)公司認捐了 1.12 億美元。

用于太陽能智能工廠的數(shù)字孿生和機器人

還有一家初創(chuàng)企業(yè)將人工智能和機器人技術應用于可再生能源，尤其是光伏發(fā)電。它的名字叫 Terabase Energy。它的總部也設在美國，在資金方面得到了比爾-蓋茨的 "突破能源風險投資公司"（Breakthrough Energy Ventures）的 "青睞"，后者向其投資了 4400 萬美元。這家新公司正在開發(fā)一個數(shù)字化和互聯(lián)自動化平臺，以降低成本，提高大規(guī)模太陽能發(fā)電的可擴展性。

本月，該公司宣布其位于加利福尼亞州伍德蘭的生產(chǎn)設施 Terafab 啟動，它正在那里建設第一條 GW 裝配線，以制造其他類似的工業(yè)系統(tǒng)。

完整的 Terafab 系統(tǒng)結(jié)合了項目現(xiàn)場的數(shù)字孿生系統(tǒng)、先進的供應鏈和庫存管理系統(tǒng)、現(xiàn)場無線數(shù)字指揮中心、現(xiàn)場自動裝配線以及全天候運行的專業(yè)安裝巡回車。

該公司在一份說明中宣布，Terabase 迄今已籌集了 5200 萬美元，本輪融資將被使用：

"通過為大型光伏電站的開發(fā)、建設和運營建立數(shù)字自動化和機器人平臺，支持公司降低成本和提高太陽能可擴展性的使命"。

機器人輔助工作流程還將確保工人的安全，避免在通常惡劣的室外天氣條件下人工搬運沉重的面板和鋼構(gòu)件。

用于海上風電安裝的機器人和傳感器

機器人技術在可再生能源領域的應用同樣適用于風力發(fā)電，預計風力發(fā)電的裝機容量將翻一番，甚至更多，因為我們現(xiàn)在談論的是超過 500 千兆瓦的裝機容量。

就海上風能而言，在海上這樣一個非常關鍵的環(huán)境中工作，復雜性就更大了。在任何情況下，將價值數(shù)百萬美元、重達 60 噸的風力渦輪機葉片安裝在其底部都是一項挑戰(zhàn)：角度哪怕是誤差零點幾度，都會嚴重影響機器的發(fā)電能力。如果再考慮到在北海這個最湍急的海域進行海上風電開發(fā)，就會更加理解其中的挑戰(zhàn)。

有些國家，如英國，正在大力發(fā)展海上風電。倫敦帝國學院的研究表明，今年第一季度，英國三分之一的電力來自風力發(fā)電場。但到 2035 年，英國打算實現(xiàn)電力零排放。要實現(xiàn)這一目標，還需要大力發(fā)展風力發(fā)電裝機。目前，在英國完成一個大型海上項目需要長達 15 年的時間。真正節(jié)省時間的方法是加快渦輪機的安裝。巨大結(jié)構(gòu)的安裝需要高度專業(yè)化的船只和現(xiàn)場干預，最長需要 20 個小時。

X-Laboratory 是一家位于荷蘭鹿特丹的機器人工程公司，專門從事高科技設備和機器人系統(tǒng)的開發(fā)，用于遠程控制船上的巨型起重機。其解決方案以先進的機電一體化和傳感器技術為基礎。

在海上安裝的各個階段，移動大型風力渦輪機部件的技術系統(tǒng)是一項重大技術挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，X-Laboratory 將空間工程方面的專業(yè)知識與制導和傳感系統(tǒng)的開發(fā)相結(jié)合。

世界上最大的海上風力渦輪機安裝商之一 Jan De Nul 集團正在開始采用這項技術。它的船只將使用 X-Laboratory 的海上起重機組合機器人運動補償系統(tǒng)，以便在惡劣天氣條件下進行復雜的安裝。由于該技術能夠在風力較大的條件下工作，因此可以將風電場的總安裝時間縮短 25% 以上。目前，該技術僅用于安裝風力渦輪機的地基，但它代表著向前邁出的重要一步。