Der Messestand 250 in Halle 2 der Intersolar fällt sofort ins Auge. Denn hier kann man Momo bei der Arbeit zuschauen, einem tonnenschweren Montageroboter. Das auf zwei Ketten fahrende Gefährt hat auf seiner Ladefläche etwa ein Dutzend Solarmodule gestapelt. Sein gelber, über drei Meter hoher Roboterarm, installiert diese Module vollautomatisch, auf einer vorgefertigten Stahlprofil-Konstruktion neben dem Gefährt. Dr. Bernd Brodbeck, der an der Entwicklung des mobilen Montageroboters maßgeblich beteiligt war, kommentiert die einzelnen Arbeitsschritte.
"Der Roboter setzt jetzt mit dem Sauggreifer auf dem Modul auf, das sich in dem Magazin befindet. Dann schwenkt der Roboter hinüber zur Unterkonstruktion, bleibt kurz über dieser Unterkonstruktion stehen. Und mit diesen Kameras und der Infrarotbeleuchtung misst er die Montagepositionen auf einen Millimeter genau aus und gibt diese Daten an den Roboter als Vorgabe. Und der Roboter montiert das final an dieser vorher vermessenen Stelle."
Der Bau von Photovoltaik-Kraftwerken im Megawatt-Maßstab ist heute noch überwiegend Handarbeit. Bis die Monteure quadratkilometergroße Areale mit zigtausenden Solarmodulen bestückt haben, vergeht schnell mal ein Jahr. Viel effizienter wäre es doch, einen Industrieroboter die eintönige Arbeit machen zu lassen, dachte sich der Ingenieur Brodbeck.
"Der Auslöser war die Beobachtung der Montage von solchen großen Modulen, die 140 Kilogramm wiegen und sechs Quadratmeter groß sind und wo sechs Mann acht Minuten montieren für ein Modul."
Bernd Brodbeck ist Berater beim Maschinenbau-Unternehmen Kiener im schwäbischen Lauchheim. Gemeinsam mit dem Solarkraftwerksbauer PV-Kraftwerker aus Göppingen hat er einen Industrieroboter, wie er etwa in der Automobilfertigung zum Einsatz kommt, fit für den Einsatz auf freiem Feld gemacht.
"In der Industrie arbeiten diese Roboter in Hallen, haben gleichmäßige Beleuchtung, mehr oder wenig gleichmäßige Temperaturen. Im Freien haben wir den Anspruch gestellt, dass wir die gleichen Bedingungen für den Roboter haben, die auch bei der manuellen Montage da sind. Das heißt: Ecktemperaturen von minus 20 bis 50 Grad plus – und zwar bei jedem Wetter, die Sonne scheint, die Sonne scheint nicht. Schatten, Regen, Schnee, Regen – bei allen Bedingungen muss der Roboter funktionsfähig sein."
Insbesondere die wechselnden Lichtverhältnisse im Freien waren ein Problem. Um es zu lösen, wurde der tischplattengroße Greifer, der die Solarmodule über Saugnäpfe mit Unterdruck festhält, mit 3 Infrarot-Blitzlichtkameras ausgerüstet. Brodbeck:
"Diese drei Kameras, die Sie sehen, vermessen die Aufständerung, auf der die Module montiert werden. Die Kamera wird mit dem gepulsten Infrarotlicht synchronisiert und dadurch ist es möglich, bei beliebigen Lichtverhältnissen, im Prinzip auch in der dunklen Nacht, automatisch mit dem Roboter die Module zu montieren."
Dank der cleveren Stahlkonstruktion, in die Momo die Module einhängt, sind weder Schrauben noch sonstige Befestigungselemente nötig. Das spart Zeit und damit Geld beim Bau großer Solarfelder.
"Ich nehme als Beispiel mal diese großen Module, die sehr schwer sind und wo viele Mitarbeiter benötigt werden: Da werden pro Schicht maximal von mehreren Personen 100 Module montiert. Und Momo montiert pro Schicht, das heißt in acht Stunden 500 Module."
Höhere Produktivität und 24-Stunden-Betrieb bei jedem Wetter - das sind die Vorteile, die Momo verspricht. Der mobile Montageroboter ist eine Weltneuheit und soll je nach Ausführung zwischen 600.000 und 700.000 Euro kosten. Beim Maschinenbauer Kiener hofft man, in den kommenden Jahren Dutzende davon zu verkaufen. Die Rechnung könnte aufgehen. Prognosen zufolge wird es bis 2020 zehnmal so viele große Solarfelder geben wie heute. An Nachfrage nach freilandtauglicher Automatisierungstechnik dürfte es daher nicht mangeln.
"Der Roboter setzt jetzt mit dem Sauggreifer auf dem Modul auf, das sich in dem Magazin befindet. Dann schwenkt der Roboter hinüber zur Unterkonstruktion, bleibt kurz über dieser Unterkonstruktion stehen. Und mit diesen Kameras und der Infrarotbeleuchtung misst er die Montagepositionen auf einen Millimeter genau aus und gibt diese Daten an den Roboter als Vorgabe. Und der Roboter montiert das final an dieser vorher vermessenen Stelle."
Der Bau von Photovoltaik-Kraftwerken im Megawatt-Maßstab ist heute noch überwiegend Handarbeit. Bis die Monteure quadratkilometergroße Areale mit zigtausenden Solarmodulen bestückt haben, vergeht schnell mal ein Jahr. Viel effizienter wäre es doch, einen Industrieroboter die eintönige Arbeit machen zu lassen, dachte sich der Ingenieur Brodbeck.
"Der Auslöser war die Beobachtung der Montage von solchen großen Modulen, die 140 Kilogramm wiegen und sechs Quadratmeter groß sind und wo sechs Mann acht Minuten montieren für ein Modul."
Bernd Brodbeck ist Berater beim Maschinenbau-Unternehmen Kiener im schwäbischen Lauchheim. Gemeinsam mit dem Solarkraftwerksbauer PV-Kraftwerker aus Göppingen hat er einen Industrieroboter, wie er etwa in der Automobilfertigung zum Einsatz kommt, fit für den Einsatz auf freiem Feld gemacht.
"In der Industrie arbeiten diese Roboter in Hallen, haben gleichmäßige Beleuchtung, mehr oder wenig gleichmäßige Temperaturen. Im Freien haben wir den Anspruch gestellt, dass wir die gleichen Bedingungen für den Roboter haben, die auch bei der manuellen Montage da sind. Das heißt: Ecktemperaturen von minus 20 bis 50 Grad plus – und zwar bei jedem Wetter, die Sonne scheint, die Sonne scheint nicht. Schatten, Regen, Schnee, Regen – bei allen Bedingungen muss der Roboter funktionsfähig sein."
Insbesondere die wechselnden Lichtverhältnisse im Freien waren ein Problem. Um es zu lösen, wurde der tischplattengroße Greifer, der die Solarmodule über Saugnäpfe mit Unterdruck festhält, mit 3 Infrarot-Blitzlichtkameras ausgerüstet. Brodbeck:
"Diese drei Kameras, die Sie sehen, vermessen die Aufständerung, auf der die Module montiert werden. Die Kamera wird mit dem gepulsten Infrarotlicht synchronisiert und dadurch ist es möglich, bei beliebigen Lichtverhältnissen, im Prinzip auch in der dunklen Nacht, automatisch mit dem Roboter die Module zu montieren."
Dank der cleveren Stahlkonstruktion, in die Momo die Module einhängt, sind weder Schrauben noch sonstige Befestigungselemente nötig. Das spart Zeit und damit Geld beim Bau großer Solarfelder.
"Ich nehme als Beispiel mal diese großen Module, die sehr schwer sind und wo viele Mitarbeiter benötigt werden: Da werden pro Schicht maximal von mehreren Personen 100 Module montiert. Und Momo montiert pro Schicht, das heißt in acht Stunden 500 Module."
Höhere Produktivität und 24-Stunden-Betrieb bei jedem Wetter - das sind die Vorteile, die Momo verspricht. Der mobile Montageroboter ist eine Weltneuheit und soll je nach Ausführung zwischen 600.000 und 700.000 Euro kosten. Beim Maschinenbauer Kiener hofft man, in den kommenden Jahren Dutzende davon zu verkaufen. Die Rechnung könnte aufgehen. Prognosen zufolge wird es bis 2020 zehnmal so viele große Solarfelder geben wie heute. An Nachfrage nach freilandtauglicher Automatisierungstechnik dürfte es daher nicht mangeln.