Oszczędność energii w robotyce przemysłowej

Oszczędność energii w robotyce przemysłowej ABB

Kwestie zrównoważonego rozwoju i efektywnego wykorzystania zasobów nabierają coraz większego znaczenia, roboty przemysłowe wkraczają na nowy obszar funkcjonalności. Dotychczasowe priorytety, takie jak precyzja, zasięg czy udźwig, ustępują teraz miejsca badaniom nad efektywnością energetyczną robotów. Wraz ze wzrostem cen energii, parametr poboru mocy staje się kluczowym kryterium oceny wydajności tych zaawansowanych systemów. Przemysłowy robot może być nie tylko precyzyjny, ale także stanowić istotny element strategii oszczędzania energii w zakładach produkcyjnych.

Jaki będzie bieżący rok w robotyce?

Pewny wpływ na wyniki będą mieć… ceny energii. Biorąc pod uwagę najbardziej wydajne roboty w swojej klasie, zapotrzebowanie małej jednostki na energię może nie przekraczać 800 W, czyli z punktu widzenia poboru mamy do czynienia z czajnikiem turystycznym. Większy robot może potrzebować 3-5 kW – to jest moc niewielkiej płyty indukcyjnej. Jednak większość robotów dostępnych na rynku potrzebuje do pracy więcej energii. Jeśli takich urządzeń jest kilkadziesiąt i pracują na dwie, trzy zmiany – np. w fabryce samochodów – łączne zużycie energii staje się znaczące i każdy zaoszczędzony kilowat w skali roku przynosi już konkretne oszczędności finansowe.

Znaczenie efektywności energetycznej nigdy nie było tak duże, jak dziś, również w branży robotyki. Ostatnie lata i zawirowania związane z cenami energii na całym świecie spowodowały, że parametr ten stał się dla użytkowników jednym z kluczowych przy podejmowaniu decyzji o zakupie nowych robotów – zauważa Jakub Stec z biznesu Robotyki ABB w Polsce.

Zastosowanie nowych kontrolerów

Według wyliczeń amerykańskiej organizacji ACEEE, średniej wielkości robot przemysłowy potrzebuje prawie 22 000 kWh (22 MWh) rocznie przy założeniu, że pracuje 20 godzin dziennie. Przy cenie energii w wariancie optymistycznym rzędu 500-600 zł za MWh, koszty utrzymania floty kilkudziesięciu robotów liczone są w setkach tysięcy złotych.

Oczywiście globalny trend zmniejszania energochłonności objął również robotykę. Dla zespołów badawczo-rozwojowych największych firm inżynieryjnych, to stałe wyzwanie. Priorytety zostały ustalone już kilka lat temu: każdy kolejny model ma potrzebować do pracy mniej energii przy zachowaniu co najmniej takich samych parametrów.

Na przykład wprowadzone na rynek przez ABB w połowie 2023 r. modele nowej generacji IRB 6710, IRB 6720, IRB 6730 i IRB 6740, sprzedawane są w aż 22 wariantach. Oferują znaczną poprawę wydajności w porównaniu do starszych modeli, które i tak należały do najbardziej energooszczędnych w swojej klasie.

Z analiz własnych ABB wynika, że dzięki ulepszonemu zakresowi pracy można zmniejszyć zużycie energii nawet o 20 proc. Ale nie tylko zastosowane rozwiązania techniczne czy napędy decydują o kosztach eksploatacji. W zwiększaniu efektywności pomagają również nowe kontrolery.

Statystyki pokazują, że przy cyklu o dużej intensywności, w przypadku robota IRB 6700 i kontrolera OmniCore mamy o 23% mniejsze zużycie energii niż z kontrolerem IRC5, a robot IRB 660 i OmniCore w duecie dają już 35 proc. oszczędności. Klienci zwracają uwagę również i na ten obszar – mówi Jakub Stec.

Trzeba nieco wyhamować

Kontroler OmniCore pozwala na sterowanie ruchem z bardzo dużą precyzją. Wyposażone w technologię TrueMove i QuickMove roboty mogą osiągnąć bardzo dobrą powtarzalność z minimalnym odchyleniem 0,03 mm. Z pozoru wydaje się niezwiązane z tematem efektywności energetycznej, a jednak...

Okazuje się bowiem, że sam cykl pracy manipulatora ma ogromne znaczenie dla energochłonności. Wystarczy bowiem ograniczyć prędkość, przyspieszenie i rozmiar strefy działania, by znacząco zmniejszyć zapotrzebowanie na moc. Wszystko to można najpierw zasymulować w warunkach biurowych na platformie RobotStudio.

Według naukowców z Uniwersytetu Technicznego Chalmersa w Goeteborgu, ograniczenie przyspieszenia systemów robotów przemysłowych przekłada się na mniejsze zużycie energii nawet o 30%. W ocenie ekspertów, energia jest marnowana, gdy urządzenia zbyt szybko przyspieszają i zwalniają, dlatego należy unikać ciągłego używania robotów przemysłowych z maksymalną prędkością. Innymi słowy, chcąc zaoszczędzić, powinniśmy dostosować przyspieszanie i wyhamowywanie do rzeczywistych potrzeb cyklu czasowego. Poza tym, może okazać się, że wąskim gardłem jest inny element linii technologicznej, przez co szybko pracujący robot co kilka cykli i tak musi „poczekać”.

Wizerunek z rachunkiem ekonomicznym

Efektywność pracy może przynosić również dodatkowe profity nie tylko w zakresie zapotrzebowania na energię elektryczną.

Drugi aspekt, który czasami jest mniej widoczny, ale też wpływa na koszty całego stanowiska, to media dodatkowe. W przypadku lakiernictwa może to być sprężone powietrze. To jedno z droższych mediów, generujące znaczące koszty w skali dużego zakładu. A rozwiązanie jest stosunkowo proste, bo sprowadza się do precyzyjnego sterowania procesem – tłumaczy Jakub Stec. – Jeśli potrafimy odpowiednio zaprogramować urządzenie, włączyć i wyłączyć je w najbardziej optymalnym momencie, unikamy tzw. przestrzałów. Oczywiście w związku z tym mamy także oszczędności lakieru.

Ekspert ABB zaznacza, że producenci podają w dokumentacji maksymalne zapotrzebowanie robota na moc od co najmniej kilkunastu lat. Niektóre firmy idą dalej i zgodnie z normami ISO wskazują również zapotrzebowanie w konkretnym cyklu. Jednak w ostatnim czasie, do rachunku ekonomicznego dołączył drugi czynnik, który powoduje, że efektywność energetyczna stała się wartością kluczową – ochrona środowiska. Dla firm ma to coraz większe znaczenie nie tylko ze względu na kwestie wizerunkowe, ale również na coraz bardziej restrykcyjne prawo.

Są za to oceniane przez otoczenie rynkowe, więc chcą wprowadzać energooszczędne rozwiązania. I to doskonałe połączenie dbałości o wizerunek z poprawą rachunku ekonomicznego – podsumowuje Jakub Stec.

Źródło: ABB

O Autorze

Czasopismo elektrotechnik AUTOMATYK jest pismem skierowanym do osób zainteresowanych tematyką z zakresu elektrotechniki oraz automatyki przemysłowej. Redakcja online czasopisma porusza na stronie internetowej tematy związane z tymi obszarami – publikuje artykuły techniczne, nowości produktowe, a także inne ciekawe informacje mniej lub bardziej nawiązujące do wspomnianych obszarów.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę