Exasun produceert zonnepanelen gewoon in Nederland

Exasun produceert als enige bedrijf in Nederland zonnepanelen. En met succes. De Haagse firma gelooft in de overlevingskansen van panelen met een mooier uiterlijk, een hogere opbrengst en langere levensduur dan te verwachten is van de low-cost producten die worden geproduceerd in Oost-Europa of China. Daarbij is het voor afnemers een geruststellende gedachte dat de producent om de hoek woont en dezelfde taal spreekt wanneer er vragen of problemen zijn.

In de ontwikkelfase besteedt Exasun expliciete aandacht aan de uitstraling van de panelen. De kleur en vormgeving van de meeste zonnepanelen vormen immers meer dan eens de reden dat mensen besluiten toch geen gebruik te maken van de zon als duurzame energiebron. De zonnepanelen van Exasun ogen dan ook wezenlijk anders. Ten eerste zijn ze uniform donker van kleur, maar belangrijker is het dat de ontsierende aluminium rand ontbreekt waardoor de platen naadloos op elkaar kunnen aansluiten en het dakvlak als één geheel oogt. Om de dakbedekking te maximaliseren, worden in Den Haag niet alleen relatief grote platen geproduceerd maar ook veel kleinere exemplaren. Voor stukjes dak die overblijven als gevolg van bijvoorbeeld een schoorsteen of dakkapel, maakt Exasun zogeheten paspanelen. De voordelen worden gecompleteerd doordat in het assortiment ook zonnepanelen zijn opgenomen die de huidige dakpannen op schuine daken kunnen vervangen. Het dak wordt dus vol gelegd met zonnepanelen die bovendien evenveel bescherming bieden tegen weersinvloeden als dakpannen én in de benodigde ventilatie voorzien.

50 µm

Om de zonnepanelen zo sterk te maken dat ze minimaal dertig jaar meegaan, worden ze samengesteld op basis van twee glasplaten waartussen de zonnecellen worden geplaatst. De productie start met koperfolie waarop middels een zeefdrukproces – vergelijkbaar met het drukproces van een normale krant en dus relatief goedkoop – dotjes geleidende pasta worden aangebracht. Deze folie wordt op een glasplaat gelegd die vervolgens in een volgende machine wordt gebracht waar de zonnecellen worden geplaatst.

De plaatsing van de ingekochte cellen dient met hoge nauwkeurigheid te gebeuren en wordt gerealiseerd middels een xyz-unit van Festo waarin tevens een rotatie-eenheid is aangebracht. Voorafgaand aan het plaatsingsproces wordt het volledige oppervlak gescand waarbij de dotjes geleidende pasta nauwkeurig in kaart worden gebracht. Op basis van deze gegevens berekent de besturing de exacte plaatsingslocatie van de zonnecellen, die een afmeting hebben van ongeveer zestien bij zestien centimeter. Vervolgens worden de cellen een voor een met behulp van vacuüm uit een bufferstation genomen en middels vision van onderaf gecontroleerd. Deze controle betreft een innovatieve stap in het productieproces waarmee wordt voorkomen dat defecte zonnecellen in het paneel terechtkomen. Vervolgens brengt de pak-en-plaatseenheid de zonnecel naar de juiste locatie en plaatst hem met een nauwkeurigheid van 50 µm op de koperfolie.

Elektrische aandrijving

Voor zowel de x- als y-beweging die de zonnecel naar het controlepunt brengt en vervolgens naar de juiste locatie boven het paneel, wordt gebruikgemaakt van elektrische assen van Festo. Deze spindelassen met geleiding worden aangedreven door een stappenmotor en bijbehorende controller op basis van IO-Link. De z-beweging, met een vast begin- en eindpunt, wordt pneumatisch uitgevoerd terwijl voor de rotatie van de vacuümzuignap een servomotor wordt ingezet.

De keuze voor de toepassing van elektrisch aangestuurde assen is bewust omdat de elektrische aansturing een goede controle over de volledige beweging mogelijk maakt. Traploos zijn alle begin- en eindpunten te programmeren waarbij bovendien de snelheid is te optimaliseren. De snelheid zal hierbij wat lager liggen bij het oppakken en plaatsen van de zonnecellen maar is flink op te voeren gedurende de weg tussen het begin- en eindpunt. De bovenliggende besturing voor de complete pak-en-plaatsunit betreft een Festo CPX-MPA-terminal op basis van Codesys.

Na het plaatsen van de zonnecellen wordt een tweede glasplaat op de samenstelling gelegd waarna het geheel eerst onder vacuüm en daarna onder overdruk en bij hoge temperatuur wordt samengeperst. Door de temperatuur smelten de verschillende materialen tussen de glasplaten waarmee de juiste verbindingen tot stand komen. Na dit zogeheten vacuümlamineren wordt de plaat bewust snel afgekoeld en getransporteerd naar het station waar de junctionbox wordt geplaatst. Dit is de aansluitdoos die het paneel verbindt met de omvormer. Tot slot worden alle panelen aan twee controles onderworpen die de juiste werking ervan moeten bevestigingen.

In het kader van kwaliteitsborging worden alle gegenereerde data gedurende het productieproces opgeslagen. Hierdoor is van ieder paneel afzonderlijk nauwkeurig te achterhalen hoe het productieproces is verlopen. De gegevens zijn bovendien te gebruiken om het productieproces steeds verder te optimaliseren.

Eigen ontwerp

Terwijl de productie aan de ene kant gestaag doorgaat, wordt aan de andere kant van de productiehal in Den Haag Ypenburg een tweede lijn opgebouwd. Dat is nodig omdat de vraag naar de high-end zonnepanelen stijgt en Exasun dus de productie wil opvoeren. Dit gebeurt niet alleen door het aantal lijnen te verdubbelen, maar tevens door in de nieuwe lijn de automatiseringsgraad verder te verhogen en de snelheden op te voeren. Ook hiervoor riep Exasun de hulp in van Festo.

‘We zijn Festo tegengekomen op een beurs’, weet directeur Michiel Mensink. ‘Het sprak ons erg aan dat we bij dit bedrijf voor de volledige aandrijf- en besturingsoplossing terechtkonden: van aandrijfelementen tot aan de plc. Daarnaast kunnen we gebruikmaken van alle kennis en ervaring die hier aanwezig is op het vlak van onder meer nauwkeurige pak-en-plaatsbewegingen. In principe kunnen we met een schets van onze ideeën aankloppen waarna we in een iteratief proces toewerken naar de eindoplossing.’

Thomas Frenkel van Exasun is technisch verantwoordelijk voor de realisatie van diverse stations van deze nieuwe lijn en geeft aan: ‘In principe ontwerpen we al onze machines zelf waarbij zeker het visiondeel een belangrijk aandachtspunt is. We schrijven de benodigde software hiervoor dan ook zelf, wat onder meer een bijdrage levert aan de realisatie van zonnepanelen met een hoog rendement en lange levensduur.’

Voor de ontwikkeling van de verschillende stations beschikt het bedrijf over een engineeringafdeling van acht mensen, die allemaal een eigen deel onder hun hoede nemen. In de tweede lijn streeft het team onder meer naar een aanzienlijk hogere productiesnelheid. De verkorting van de productietijd wordt gerealiseerd door de beschikbare ruimte in de vacuümlamineereenheid te vergroten waardoor meer panelen gelijktijdig kunnen worden geperst. Daarnaast streven de engineers naar verhoging van de snelheden bij het plaatsen van de zonnecellen en de doorvoer van de halffabricaten. De diverse maatregelen moeten leiden tot een verkorting van de productietijd met een factor tien: van ongeveer vijftien naar anderhalve minuut per paneel.

‘We werken daarbij graag samen met Festo’, zegt Frenkel. ‘Naar aanleiding van onze eigen ideeën ontvangen we suggesties voor alternatieve oplossingen en ondersteunt het bedrijf ons bij het programmeren van de verschillende pak-en-plaatsunits. Het is altijd prettig om een klankbord te hebben en samen te kunnen werken met een partner die net zo innovatief is ingesteld als wijzelf.’