【能源科技】太陽能過去、現在與未來（一）：安裝自動化

太陽能發展至今，有幾個常被批評的主要缺點，首先是昂貴；其次是｢靠天吃飯｣，供電情況仰賴天氣，以及夜間無法發電；最為人垢病的則是以往製造一個太陽能電池，用到壞，所發出來電力，還少於製造它所需要的能源。

但這些都已經是過去式了，太陽能價格經歷近年的崩跌，雖然目前仍然比其他能源貴，但已非以往的天價；而各種能源儲存科技也正在發展；2013年，由於太陽能電池能源效率提升，太陽能電池畢生所發的電力扣掉製造所需能源，可望由負轉正。

這是太陽能的過去與現在，那麼太陽能的未來要往哪裡走？本系列將探討許多新技術，讓我們一窺這個重要可再生能源的未來發展。

系列一：安裝自動化

在台灣，往往提到太陽能就直接想到太陽能電板，目前的太陽能發電其實應該分為兩大類：聚光式太陽能，與太陽能電池。聚光式太陽能的原理跟我們小時候用放大鏡聚光燒紙的原理一樣，使用各種不同的反射鏡，聚焦加熱，以熱能煮水產生蒸汽來發電，這部分後續再談。

聚光式太陽能發電

太陽能電池模組，由許多太陽能電板與電路等其他零組件所組成，則是直接把光能轉換成電能。台灣較熟悉太陽能電板與電池模組──因為許多台廠有在生產。

太陽能電板（photo credit: Courtesy of DuPont）

2011年以來，太陽能電板價格經歷了有如地震走山一樣的大崩盤（可參考Energy trend：不堪價格競爭壓力，中小型太陽能廠商暫時關閉產能），許多人認為太陽能電板已經降到一個極限，不容易再進一步降低價格了。

降低安裝成本為關鍵

但這不表示太陽能電池的總體發電成本就不能再下降，在電板價格崩跌後，佔總體成本的比例下降，而太陽能電池除了電板本身，還有模組製造成本，以及最後的安裝成本。在人工昂貴的歐美國家，安裝成本居高不下，以德國來說，太陽能電池發電的總成本，竟有高達7成來自於安裝過程，而有3成為工人的勞力成本，幾乎與太陽能電池模組本身相當。

因此，與其汲汲營營的再壓低太陽能電板的價格，想辦法降低安裝成本更能有效的壓低總成本，進一步使太陽能電池發電更有競爭力。

發展自動化安裝機器人

德國身為勞工雇用成本數一數二高的國家，很早就開始著眼如何減少安裝過程的勞工成本，他們想到的辦法是：發展自動化安裝機器人。

PV Kraftwerke在2012年7月發表了｢Momo｣自動化機器人，雖然講自動化機器人好像很｢高科技｣，其實只是一台採購市面上現有零件組裝的拼裝車，技術性門檻並不高，它的全身零組件都從日本市面上就買得到。

（photo credit: PV Kraftwerke）

拼裝車的基礎是一輛小型履帶式全地形車輛，上頭加裝一隻長的長機械臂，機械臂前端裝上日本開發的，專門用來運送玻璃的工業用吸盤，德國人很聰明的想到這個吸盤也可以用來吸太陽能電板。車上還裝有3架攝影機，提供影像，經專用軟體計算出空間定位資訊，以適應不同的安裝場所與地形。

Momo機器人省工、零錯誤

以往PV Kraftwerke安裝太陽能電池，需要一整組包含35個工人的安裝團隊，而改用｢Momo｣機器人以後，只需要1個人駕駛｢Momo｣以吸盤吸起太陽能電板模組，放至定位，另外2名工人將模組鎖在預先架設好的底座上固定就好了，總共只要3名勞工，安裝時間更可以降低到原本的8分之1。

機器人還能排除人為錯誤的風險，所謂人就是會犯錯，以往以人來安裝時，經常因為一不小心，把太陽能電板模組摔到地上、碰到建物而撞壞，或是因組裝不當而毀損；使用機器人以程式化設定安裝時，發生錯誤的機會降到幾近於零，省下了非常多額外成本。

而機器人風雨無阻，更是一大利器，以往要是遇上大雨、下雪、風大或夜間，工人的人身安全有危險，失誤也可能會增加，只好停工，若使用機器人，則可全年無修，大為減少施工時間，也可望降低安裝總成本。

在這個狀況下，PV Kraftwerke估計，以往一座14MW的太陽能發電廠，安裝工程經費約需要200萬美元，若以機器人安裝，則可以節省一半。

研究安裝機器人的德廠不只有PV Kraftwerke，Gehrlicher Solar AG更早在2010年就推出｢Gehrlicher Assembly Robot｣，與特製的運送車一起運作，可以從運送到組裝一貫作業，在intersolar 2010大會上獲頒intersolar大獎。

參考資料：These Robots Install Solar Panels

隨插即用方法，可節省時間人力

另一方面，其他太陽能廠則想出了如同預鑄混凝土一樣概念的策略。

以往安裝太陽能電池模組，得先在客戶的屋頂上栓緊好幾組金屬軌道，組成支架底座，底座設置完成後，工人才把太陽能電板模組栓在底座上，拉出接地線、電力纜線等等，整個過程需耗費大量人力。

（photo credit: USDAgov）

如果在工廠中就把支架與線路一起製作完成，就像預鑄混凝土一樣，那到現場｢隨插即用｣，能節省大量時間。

2011年10月，Solon Energy在2011國際太陽能會議（2011 Solar Power International conference）上，推出商用屋頂太陽能電板模組解決方案SOLquick，使用質輕堅固不導電的Fibrex材質，減輕重量，可節省運送與施工成本；不導電因此無需安裝接地線；｢隨插即用｣讓SOLquick節省物理施工安裝時間達85%，節省電力系統施工時間一半，10個單位模組只需要1人時即可安裝完成。SOLquick於2012年正式推出，並於2012年6月得到intersolar大獎。

中國的天合光能也開發了類似的內建支架模組，只是用的是金屬支架，宣稱發電成本每瓦可節省10美分。