Efektywny energetycznie może być budynek, ale robot? Dotychczas zwracano uwagę głównie na jego precyzję, zasięg czy udźwig. Jednak wraz ze wzrostem cen energii, wyrażony w kilowatach pobór mocy staje się jednym z najważniejszych parametrów robota przemysłowego.

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 roku 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 proc. 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 proc. 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 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.