วันเสาร์ที่ 18 กรกฎาคม พ.ศ. 2558
Solar Cells Lecture
Solar Cells Lecture 1: Introduction to Photovoltaics
Solar Cells Lecture 2: Physics of Crystalline Solar Cells
Solar Cells Lecture 4: What is Different about Thin-Film Solar Cells?
Solar Cells Lecture 5: Organic Photovoltaics
วันศุกร์ที่ 17 กรกฎาคม พ.ศ. 2558
มารู้จักกับโซล่าเซลล์ และการคำนวนระบบ
Link : http://www.easypowers.com/store/index.php?route=information/information&information_id=3
1. On Grid System
ข้อดี สามารถลดค่าไฟฟ้า ใช้ไฟฟ้าฟรี เนื่องจากผลิตไฟฟ้าได้เองในตอนกลางวัน ใช้ไฟฟ้าฟรี ลดค่าไฟฟ้าได้ สำหรับผู้ประกอบการติดตั้งระบบไฟขนาดใหญ่ สามารถขายไฟคืนให้กับการไฟฟ้าได้ โดยติดต่อการไฟฟ้า จะต้องสมัครและยื่นเอกสาร พร้อมวิศวกรเซ็นต์รับรอง
ข้อเสีย กรณีที่ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับ ถึงแม้ว่าระบบโซลาร์เซลล์ยังจ่ายไฟปกติก็ตาม แต่กริดไทน์อินเวอร์เตอร์จะหยุดทำงาน โดยไม่จ่ายไฟเข้าสายส่ง เพื่อป้องกันไฟฟ้าดูดเจ้าหน้าที่การไฟฟ้า ซึ่งกำลังซ่อมระบบสายไฟฟ้าตามท้องถนน
การใช้งานระบบนี้ จะใช้ในพื้นที่ ที่มีไฟฟ้าเข้าถึงแล้ว ใช้เพื่อช่วยลดค่าไฟฟ้าได้เป็นอย่างดี ซึ่งทางผู้ที่ต้องการติดตั้ง ต้องมีพื้นที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ และรู้ปริมาณการใช้ไฟฟ้าในตอนกลางวัน โดยดูจากหน่วยการใช้ไฟฟ้า ที่เสียค่าไฟฟ้าแต่ละเดือน เพื่อออกแบบกำลังการผลิต หาขนาดกริดไทอินเวอร์เตอร์ และจำนวนแผงโซลาร์เซลล์
ON Grid 250W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 1
2. Mini Grid Inverter OMNIK-250w = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 200 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 2,400 บาท
อัตราคุ้มทุน 5.6 ปี
อินเวอร์เตอร์ ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 1500W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 5
2. Grid Inverter JFY JSI-1500TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 1,000 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 12,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.7 ปี
อินเวอร์เตอร์ ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 2000W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 7
2. Grid Inverter JFY JSI-2000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 1,300 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 16,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.8 ปี
อินเวอร์เตอร์ JFY ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 3000W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 10
2. Grid Inverter JFY JSI-3000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 2,000 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 24,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.3 ปี
อินเวอร์เตอร์ JFY ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 4000W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 14
2. Grid Inverter OMNIK-4000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 2,500 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 30,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.8 ปี
อินเวอร์เตอร์ OMNIK ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 5000W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 17
2. Grid Inverter OMNIK-4000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 3,000 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 40,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.4 ปี
อินเวอร์เตอร์ OMNIK ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้าภูมิภาค (PEA)
ON Grid 10000W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 34
2. Grid Inverter JFY Suntree-10000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 6,700 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 80,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.2 ปี
อินเวอร์เตอร์ JFY ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้าภูมิภาค (PEA)
ON Grid 20000W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 68
2. Grid Inverter OMNIK-20000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 13,400 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 160,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.0 ปี
อินเวอร์เตอร์ OMNIK ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้าภูมิภาค (PEA)
2. Hybrid System
ข้อดีของ HYBRID INVERTER คือช่วยลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไฟจากแผงโซล่า จะป้อนเข้ามาที่โหลดใช้งานได้เลย ก่อนที่จะเข้าไปชาร์ทในแบตเตอรี่ เมื่อโหลดใช้งานน้อยลง จนกระแสไฟจากแผงโซล่าเหลือก็จะค่อยชาร์ทเข้าเก็บในแบตเตอรี่
วิธีนี้ ช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ อีกด้วย
ซึ่งถ้าเป็น OFF GRID INVERTER จะต้องเข้ามาที่แบตก่อน แล้วค่อย แปลงไฟด้วยอินเวอร์เตอร์ ให้เป้นกระแสสลับ
.jpg)
พัดลม 16" 70w*10 hr = 700w
TV จอแบน 32" 60w*5 hr = 300w
จานดาวเทียม 8w*5 hr = 40w
หลอดไฟ 18w*3 หลอด*10 hr = 540w
หม้อหุงข้าว 800w*1 hr = 800w
กระติกน้ำร้อน 650w*0.3 hr = 195w
จากปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน = 3,535w
ตู้เย็น 6 คิวจะมีค่าวัตต์สูงสุดตอนสตาร์ทประมาณ 600w
รวมวัตต์สูงสุดของการใช้ไฟทั้งหมด 600+70+60+8+18*3+800+650 = 2200 วัตต์
ระบบและการคำนวน
มารู้จักกับโซล่าเซลล์ทั้ง 3 ระบบกัน
1. ON Grid System
2. Hybrid System
3. OFF Grid System
1. On Grid System
หรือโซล่ารูฟท๊อป Solar Roof Top
คือการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซล ที่เชื่อมต่อกับระบบการไฟฟ้า นครหลวง และภูมิภาค จะใช้อุปกรณ์เพียง แผง โซล่าเซล และ inverter on grid
คือการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซล ที่เชื่อมต่อกับระบบการไฟฟ้า นครหลวง และภูมิภาค จะใช้อุปกรณ์เพียง แผง โซล่าเซล และ inverter on grid
โดยหลักการ แปลงไฟกระแสตรงจาก แผงโซล่า เป็นไฟ กระแสสลับเพื่อเชื่อมต่อเข้าระบบ การไฟฟ้าเพื่อทำการ ขายไฟคืน หรือ ลค่าใช้จ่ายได้
ข้อเสีย กรณีที่ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับ ถึงแม้ว่าระบบโซลาร์เซลล์ยังจ่ายไฟปกติก็ตาม แต่กริดไทน์อินเวอร์เตอร์จะหยุดทำงาน โดยไม่จ่ายไฟเข้าสายส่ง เพื่อป้องกันไฟฟ้าดูดเจ้าหน้าที่การไฟฟ้า ซึ่งกำลังซ่อมระบบสายไฟฟ้าตามท้องถนน
การใช้งานระบบนี้ จะใช้ในพื้นที่ ที่มีไฟฟ้าเข้าถึงแล้ว ใช้เพื่อช่วยลดค่าไฟฟ้าได้เป็นอย่างดี ซึ่งทางผู้ที่ต้องการติดตั้ง ต้องมีพื้นที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ และรู้ปริมาณการใช้ไฟฟ้าในตอนกลางวัน โดยดูจากหน่วยการใช้ไฟฟ้า ที่เสียค่าไฟฟ้าแต่ละเดือน เพื่อออกแบบกำลังการผลิต หาขนาดกริดไทอินเวอร์เตอร์ และจำนวนแผงโซลาร์เซลล์
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 1
2. Mini Grid Inverter OMNIK-250w = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 200 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 2,400 บาท
อัตราคุ้มทุน 5.6 ปี
อินเวอร์เตอร์ ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 1500W single phase
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 5
2. Grid Inverter JFY JSI-1500TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 1,000 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 12,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.7 ปี
อินเวอร์เตอร์ ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
ON Grid 2000W single phase1. Solar Cell Panel 300w Poly = 7
2. Grid Inverter JFY JSI-2000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 1,300 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 16,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.8 ปี
อินเวอร์เตอร์ JFY ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 10
2. Grid Inverter JFY JSI-3000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 2,000 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 24,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.3 ปี
อินเวอร์เตอร์ JFY ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 14
2. Grid Inverter OMNIK-4000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 2,500 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 30,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.8 ปี
อินเวอร์เตอร์ OMNIK ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้านครหลวง (MEA)
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 17
2. Grid Inverter OMNIK-4000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 3,000 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 40,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.4 ปี
อินเวอร์เตอร์ OMNIK ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้าภูมิภาค (PEA)
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 34
2. Grid Inverter JFY Suntree-10000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 6,700 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 80,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.2 ปี
อินเวอร์เตอร์ JFY ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้าภูมิภาค (PEA)
1. Solar Cell Panel 300w Poly = 68
2. Grid Inverter OMNIK-20000TL = 1
ประหยัดไฟต่อเดือน 13,400 บาท
ประหยัดไฟต่อปี 160,000 บาท
อัตราคุ้มทุน 4.0 ปี
อินเวอร์เตอร์ OMNIK ผ่านการรับรองจากการไฟฟ้าภูมิภาค (PEA)
2. Hybrid System
ข้อดีของ HYBRID INVERTER คือช่วยลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไฟจากแผงโซล่า จะป้อนเข้ามาที่โหลดใช้งานได้เลย ก่อนที่จะเข้าไปชาร์ทในแบตเตอรี่ เมื่อโหลดใช้งานน้อยลง จนกระแสไฟจากแผงโซล่าเหลือก็จะค่อยชาร์ทเข้าเก็บในแบตเตอรี่
วิธีนี้ ช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ อีกด้วย
ซึ่งถ้าเป็น OFF GRID INVERTER จะต้องเข้ามาที่แบตก่อน แล้วค่อย แปลงไฟด้วยอินเวอร์เตอร์ ให้เป้นกระแสสลับ
การทำงานของระบบ Hybrid System
3. OFF Grid System
Off Grid Connect Battery Back up System
ระบบโซล่าเซลล์แสงอาทิตย์ แบบเชื่อมต่อกับแบตเตอรรี่สำรอง (Off Solar grid connect system)
เป็นระบบที่ไม่เชื่อมต่อกับสายของการไฟฟ้าฯ โดยโซลาร์เซลล์จะผลิตกระแสไฟฟ้าแล้ว กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัว Charge controller เพื่อเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ ในช่วงกลางวันที่มีแสงอาทิตย์เพียงพอ กระแสไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC)และ inverter แปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แต่ในเวลากลางคืนจะใช้กระแสไฟฟ้าที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ จากนั้นจึงต่อเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า เหมาะสมสำหรับพื้นที่ที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึง หรือต้องการใช้เพื่อสำรองไฟไว้ใช้เมื่อยามที่ไฟฟ้าดับ เป็นต้น
Off Grid Connect Battery Back up System
ระบบโซล่าเซลล์แสงอาทิตย์ แบบเชื่อมต่อกับแบตเตอรรี่สำรอง (Off Solar grid connect system)
เป็นระบบที่ไม่เชื่อมต่อกับสายของการไฟฟ้าฯ โดยโซลาร์เซลล์จะผลิตกระแสไฟฟ้าแล้ว กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัว Charge controller เพื่อเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ ในช่วงกลางวันที่มีแสงอาทิตย์เพียงพอ กระแสไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC)และ inverter แปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แต่ในเวลากลางคืนจะใช้กระแสไฟฟ้าที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ จากนั้นจึงต่อเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า เหมาะสมสำหรับพื้นที่ที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึง หรือต้องการใช้เพื่อสำรองไฟไว้ใช้เมื่อยามที่ไฟฟ้าดับ เป็นต้น
เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิด กินไฟแค่ไหนมาดูกัน !
เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เราใช้งานกันอยู่ในบ้าน แต่ละชนิดก็ใช้พลังงานแตกต่างกันออกไป แล้วคุณรู้หรือไม่ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดไหน กินไฟเท่าไหร่กันบ้าง
แน่นอนว่าเครื่องใช้ไฟฟ้า คืออีกหนึ่งปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิต เพราะทุกบ้านก็ต้องมีสิ่งอำนวยความสะดวกอย่างเครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่มากมายหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็น พัดลม แอร์ โทรทัศน์ ตู้เย็น หม้อหุงข้าว หรือแม้กระทั่งไฟส่องสว่าง ก็ล้วนแล้วแต่ต้องใช้พลังงานที่ถูกคำนวณออกมาเป็นค่าไฟทั้งสิ้น
กิโลวัตต์ คืออะไร
การใช้ไฟฟ้าเรามักจะเห็นคิดค่ากำลังไฟกันเป็น กิโลวัตต์ ซึ่งก็คือแรงเทียน หรือกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานไปนั่นเอง (1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง = 1,000 วัตต์) หากมีจำนวนวัตต์มากก็จะยิ่งเปลืองไฟมาก ซึ่ง 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง จะเท่ากับ 1 ยูนิตหรือ 1 หน่วย ตามบิลค่าไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น
ในบ้านมีหลอดไฟจำนวน 100 วัตต์ 10 หลอด เท่ากับ 100x10 = 1,000 วัตต์ (1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง)
ถ้าเปิดไฟทั้ง 10 ดวง นาน 2 ชั่วโมง เท่ากับ 1,000x2 = 2,000 วัตต์ (2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง)
ดังนั้น 2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง = 2 ยูนิต หรือ 2 หน่วย ตามบิลค่าไฟฟ้า
เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดใช้ไฟกี่วัตต์
- พัดลมตั้งพื้น 45-75 วัตต์
- พัดลมเพดาน 70-104 วัตต์
- หม้อหุงข้าวไฟฟ้า 500-1,000 วัตต์
- เครื่องปิ้งขนมปัง 600-1,000 วัตต์
- ไดร์เป่าผม 300-1,300 วัตต์
- เตารีดไฟฟ้า 430-1,600 วัตต์
- เครื่องทำน้ำอุ่น 900-4,800 วัตต์
- เครื่องซักผ้า 250-2,000 วัตต์
- ตู้เย็น (2-12 คิว) 30-194 วัตต์
- แอร์ 680-3,300 วัตต์
- เครื่องดูดฝุ่น 625-1,000 วัตต์
- เตาไฟฟ้าแบบเดี่ยว 300-1,500 วัตต์
- โทรทัศน์สี 43-95 วัตต์
- เครื่องอบผ้า 650-2,500 วัตต์
- หลอดไฟตะเกียบ 8-18 วัตต์
- หลอดไฟนีออนยาว 36-46 วัตต์
- หลอดไฟ LED 3,5,10,18 วัตต์
เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เราใช้งานกันอยู่ในบ้าน แต่ละชนิดก็ใช้พลังงานแตกต่างกันออกไป แล้วคุณรู้หรือไม่ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดไหน กินไฟเท่าไหร่กันบ้าง
แน่นอนว่าเครื่องใช้ไฟฟ้า คืออีกหนึ่งปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิต เพราะทุกบ้านก็ต้องมีสิ่งอำนวยความสะดวกอย่างเครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่มากมายหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็น พัดลม แอร์ โทรทัศน์ ตู้เย็น หม้อหุงข้าว หรือแม้กระทั่งไฟส่องสว่าง ก็ล้วนแล้วแต่ต้องใช้พลังงานที่ถูกคำนวณออกมาเป็นค่าไฟทั้งสิ้น
กิโลวัตต์ คืออะไร
การใช้ไฟฟ้าเรามักจะเห็นคิดค่ากำลังไฟกันเป็น กิโลวัตต์ ซึ่งก็คือแรงเทียน หรือกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานไปนั่นเอง (1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง = 1,000 วัตต์) หากมีจำนวนวัตต์มากก็จะยิ่งเปลืองไฟมาก ซึ่ง 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง จะเท่ากับ 1 ยูนิตหรือ 1 หน่วย ตามบิลค่าไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น
ในบ้านมีหลอดไฟจำนวน 100 วัตต์ 10 หลอด เท่ากับ 100x10 = 1,000 วัตต์ (1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง)
ถ้าเปิดไฟทั้ง 10 ดวง นาน 2 ชั่วโมง เท่ากับ 1,000x2 = 2,000 วัตต์ (2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง)
ดังนั้น 2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง = 2 ยูนิต หรือ 2 หน่วย ตามบิลค่าไฟฟ้า
เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดใช้ไฟกี่วัตต์
การใช้ไฟฟ้าเรามักจะเห็นคิดค่ากำลังไฟกันเป็น กิโลวัตต์ ซึ่งก็คือแรงเทียน หรือกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานไปนั่นเอง (1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง = 1,000 วัตต์) หากมีจำนวนวัตต์มากก็จะยิ่งเปลืองไฟมาก ซึ่ง 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง จะเท่ากับ 1 ยูนิตหรือ 1 หน่วย ตามบิลค่าไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น
ในบ้านมีหลอดไฟจำนวน 100 วัตต์ 10 หลอด เท่ากับ 100x10 = 1,000 วัตต์ (1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง)
ถ้าเปิดไฟทั้ง 10 ดวง นาน 2 ชั่วโมง เท่ากับ 1,000x2 = 2,000 วัตต์ (2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง)
ดังนั้น 2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง = 2 ยูนิต หรือ 2 หน่วย ตามบิลค่าไฟฟ้า
เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดใช้ไฟกี่วัตต์
- พัดลมตั้งพื้น 45-75 วัตต์
- พัดลมเพดาน 70-104 วัตต์
- หม้อหุงข้าวไฟฟ้า 500-1,000 วัตต์
- เครื่องปิ้งขนมปัง 600-1,000 วัตต์
- ไดร์เป่าผม 300-1,300 วัตต์
- เตารีดไฟฟ้า 430-1,600 วัตต์
- เครื่องทำน้ำอุ่น 900-4,800 วัตต์
- เครื่องซักผ้า 250-2,000 วัตต์
- ตู้เย็น (2-12 คิว) 30-194 วัตต์
- แอร์ 680-3,300 วัตต์
- เครื่องดูดฝุ่น 625-1,000 วัตต์
- เตาไฟฟ้าแบบเดี่ยว 300-1,500 วัตต์
- โทรทัศน์สี 43-95 วัตต์
- เครื่องอบผ้า 650-2,500 วัตต์
- หลอดไฟตะเกียบ 8-18 วัตต์
- หลอดไฟนีออนยาว 36-46 วัตต์
- หลอดไฟ LED 3,5,10,18 วัตต์
ตัวอย่าง การใช้งานบ้าน 1 หลังไม่มีแอร์
ตู้เย็น 6 คิว 40w*24 hr = 960w
พัดลม 16" 70w*10 hr = 700w
TV จอแบน 32" 60w*5 hr = 300w
จานดาวเทียม 8w*5 hr = 40w
หลอดไฟ 18w*3 หลอด*10 hr = 540w
หม้อหุงข้าว 800w*1 hr = 800w
กระติกน้ำร้อน 650w*0.3 hr = 195w
รวมใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน 3,535 w
หรือเท่ากับ 3,535/1,000 = 3.53 ยูนิต ค่าไฟยูนิตละ 4 บาท
ฉะนั้นจะต้องจ่าย 3.53*4 = 14.12 บาท/วัน
หรือ 14.12*30 = 423.60 บาท/เดือน
1. การออกแบบแบตเตอรี่สำรองไฟ
GLOBATT DEEPCYCLE SOLAR
สำหรับที่อยู่อาศัยเพื่อใช้ในระบบ ไฟฟ้าและอาคาร นิยม ในประเทศ ญี่ปุ่น อินเดีย มาเลเซีย สิงคโปร และ ประเทศไทย เพียงเลือกให้ เหมาะสมกับความต้องการ และติด ตั้งได้อย่างถูกต้อง โดยเลือก ใช้คู่กับ อินเวอร์เตอร์ Modify sine ,pure sine , หรือ อินเวอร์เตอร์ ระบบ OFF GRID or HYBRID ซึ่งช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ ได้ยาวนานขึ้น พร้อมระบบ charger controller MPPT
จากปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน = 3,535w
คำนวนที่ 80% Depth of Discharge รวม 30% safety margin
3,535w/(12V*0.8)=368ah
368ah*1.3= 478ah
คำนวนที่ 50% Depth of Discharge รวม 30% safety margin
3,535w/(12V*0.5)=589ah
589ah*1.3= 765ah
จะได้แบตเตอรี่ขนาด 200a*4 ลูก = 800ah
ข้อแนะนำในการคำนวน 50% Depth of Discharge จะให้อายุงานของแบตเตอรี่ที่ ยาวนานและคุ้มค่ากว่า
**safety margin ค่าความเผื่อสำหรับการสำรองไฟไว้ในแบตเตอรี่ในวันที่แดดอ่อน หรือใช้งานที่ยาวนาน
2. การออกแบบแผงโซล่าเซลล์ Solar cell pv
ที่ 100% แผงโซล่าเซลล์ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เฉลี่ยสูงสุดที่ 6 ชม./วัน
เช่นแผง Solar pv 300w ผลิตไฟได้
300w*6hr = 1800w./วัน
คำนวนที่ 70% เผื่อวันที่ไม่ได้มีแดดทั้งวันใช้ค่าเฉลี่ย 4 ชม. ต่อวัน
300w*4hr = 1200w./วัน
จากปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน = 3,535w
คำนวนที่ 70% เผื่อวันที่ไม่ได้มีแดดทั้งวันใช้ค่าเฉลี่ย 4 ชม. ต่อวัน
3,535w/4hr = 883w/hr
จะได้แผงโซล่าเซลล์ขนาด 300w*3 แผง = 900w
หรือได้แผงโซล่าเซลล์ขนาด 250w*4 แผง = 1000w3. การออกแบบ Solar Charger Controller (MPPT)
Maximum Power Point Tracking (MPPT)
คือ ดึงกำลังไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุด โดยการทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด กล่าวคือ MPPT ทำงานโดยการตรวจสอบที่เอาท์พุตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในระบบ จากนั้นกำหนดค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถจ่ายออกเพื่อทำการประจุลงในแบตเตอรี่ และทำการแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าสูงสุดในการประจุแบตเตอรี่มากกว่ารุ่น PWM 15-30% นอกจากนี้ ยังสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC load) ที่ต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ได้อีกด้วย
ระบบ MPPT มีประสิทธิภาพสูงหากทำงานภายใต้สภาวะเหล่านี้
- สภาวะอากาศเย็นหรือฤดูหนาว โดยปกติ แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะทำงานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ ถึงแม้ในช่วงฤดูหนาวที่มีอากาศเย็น จะมีช่วงเวลาการตกกระทบของแสงอาทิตย์ (Sun hours) น้อย หากมีการติดตั้งอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยระบบ MPPT จะทำให้เกิดการผลิตกำลังไฟฟ้าสูงสุดมากยิ่งขึ้นไปอีก แต่จะมีการสูญเสียพลังงานน้อยมาก
- สภาวะที่มีการประจุแบตเตอรี่ต่ำ เนื่องจากยิ่งมีอัตราการประจุแบตเตอรี่ต่ำ จะทำให้กระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ MPPT มากขึ้น
จากปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน = 3,535w
สรุป
จะได้แบตเตอรี่ Deep Cycle 200ah = 4 ลูก
แผงโซล่าเซลล์เลือกขนาด 300w = 3 แผง
จาก spec ของแผ่นโซล่าเซลล์ 300w ให้ค่า
Voltage Vpp Vmpp (V) = 36.7v
(เหมาะสำหรับการชาร์จลงแบต 24v โดยการต่อขนานแผ่นทั้ง 3 แผ่น)
Current Mpp Impp (A) = 8.18a
(การขนานแผ่นทำให้ Volt (v) คงที่แต่กระแสแอมป์เพิ่มขึ้นจะได้)
8.18a*3 แผง = 24.54a
เพราะฉะนั้นเลือก Solar Charger Controler (MPPT) ขนาดไม่น้อยกว่า 30A
คือ ดึงกำลังไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุด โดยการทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด กล่าวคือ MPPT ทำงานโดยการตรวจสอบที่เอาท์พุตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในระบบ จากนั้นกำหนดค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถจ่ายออกเพื่อทำการประจุลงในแบตเตอรี่ และทำการแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าสูงสุดในการประจุแบตเตอรี่มากกว่ารุ่น PWM 15-30% นอกจากนี้ ยังสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC load) ที่ต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ได้อีกด้วย
ระบบ MPPT มีประสิทธิภาพสูงหากทำงานภายใต้สภาวะเหล่านี้
- สภาวะอากาศเย็นหรือฤดูหนาว โดยปกติ แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะทำงานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ ถึงแม้ในช่วงฤดูหนาวที่มีอากาศเย็น จะมีช่วงเวลาการตกกระทบของแสงอาทิตย์ (Sun hours) น้อย หากมีการติดตั้งอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยระบบ MPPT จะทำให้เกิดการผลิตกำลังไฟฟ้าสูงสุดมากยิ่งขึ้นไปอีก แต่จะมีการสูญเสียพลังงานน้อยมาก
- สภาวะที่มีการประจุแบตเตอรี่ต่ำ เนื่องจากยิ่งมีอัตราการประจุแบตเตอรี่ต่ำ จะทำให้กระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ MPPT มากขึ้น
จากปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน = 3,535w
จะได้แบตเตอรี่ Deep Cycle 200ah = 4 ลูก
แผงโซล่าเซลล์เลือกขนาด 300w = 3 แผง
จาก spec ของแผ่นโซล่าเซลล์ 300w ให้ค่า
แผงโซล่าเซลล์เลือกขนาด 300w = 3 แผง
จาก spec ของแผ่นโซล่าเซลล์ 300w ให้ค่า
Voltage Vpp Vmpp (V) = 36.7v
(เหมาะสำหรับการชาร์จลงแบต 24v โดยการต่อขนานแผ่นทั้ง 3 แผ่น)
Current Mpp Impp (A) = 8.18a
(การขนานแผ่นทำให้ Volt (v) คงที่แต่กระแสแอมป์เพิ่มขึ้นจะได้)
8.18a*3 แผง = 24.54a
เพราะฉะนั้นเลือก Solar Charger Controler (MPPT) ขนาดไม่น้อยกว่า 30A
4. การออกแบบอินเวอร์เตอร์ Off Grid Inverter ชนิด Pure Sine
ตู้เย็น 6 คิว 40w*24 hr = 960wพัดลม 16" 70w*10 hr = 700w
TV จอแบน 32" 60w*5 hr = 300w
จานดาวเทียม 8w*5 hr = 40w
หลอดไฟ 18w*3 หลอด*10 hr = 540w
หม้อหุงข้าว 800w*1 hr = 800w
กระติกน้ำร้อน 650w*0.3 hr = 195w
จากปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดต่อวัน = 3,535w
ตู้เย็น 6 คิวจะมีค่าวัตต์สูงสุดตอนสตาร์ทประมาณ 600w
รวมวัตต์สูงสุดของการใช้ไฟทั้งหมด 600+70+60+8+18*3+800+650 = 2200 วัตต์
Solar cell - Solar Smile Knowledge
Link : https://solarsmileknowledge.wordpress.com/solar-cell/
ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า
ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า
ไฟฟ้าแบ่งเป็นลักษณะทางไฟฟ้าได้ 2 แบบคือ
1.)ไฟฟ้ากระแสตรง(Direct Current – DC) – มีลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่สม่ำเสมอกันตลอดเหมือนเส้นตรง เช่นแบตเตอรี่รถยนต์จะเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งส่วนใหญ่นำไปใช้กับโหลดจำพวกหลอดไฟกระแสตรง ปั๊มน้ำกระแสตรง หรือโหลดไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ
2.)ไฟฟ้ากระแสสลับ(Alternating Current – AC) – มีลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่สลับไปมาระหว่างบวกและลบ สำหรับประเทศไทยโดยทั่วไปแล้วไฟฟ้าตามบ้านเรือนที่ผลิตจากการไฟฟ้าที่เราใช้อยู่ทุกวันนี้ก็เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ที่มีแรงดัน 220 โวลท์ ความถี่ 50 ครั้ง/นาที โหลดไฟฟ้าที่ใช้ก็คือเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยทั่วไปที่ใช้อยู่ในชีวิตประจำวันเช่น โทรทัศน์ ตู้เย็น พัดลม เป็นต้น
แผงโซล่าเซลล์นั้นจะแปรเปลี่ยนพลังแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งไฟฟ้าที่ผลิตได้จะเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) โดยกำลังไฟฟ้า แรงดัน และกระแสไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับขนาดและชนิดของแผงโซล่าเซลล์เป็นหลัก โดยการเลือกใช้ก็จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน
ไฟฟ้าแบ่งเป็นลักษณะทางไฟฟ้าได้ 2 แบบคือ
1.)ไฟฟ้ากระแสตรง(Direct Current – DC) – มีลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่สม่ำเสมอกันตลอดเหมือนเส้นตรง เช่นแบตเตอรี่รถยนต์จะเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งส่วนใหญ่นำไปใช้กับโหลดจำพวกหลอดไฟกระแสตรง ปั๊มน้ำกระแสตรง หรือโหลดไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ
2.)ไฟฟ้ากระแสสลับ(Alternating Current – AC) – มีลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่สลับไปมาระหว่างบวกและลบ สำหรับประเทศไทยโดยทั่วไปแล้วไฟฟ้าตามบ้านเรือนที่ผลิตจากการไฟฟ้าที่เราใช้อยู่ทุกวันนี้ก็เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ที่มีแรงดัน 220 โวลท์ ความถี่ 50 ครั้ง/นาที โหลดไฟฟ้าที่ใช้ก็คือเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยทั่วไปที่ใช้อยู่ในชีวิตประจำวันเช่น โทรทัศน์ ตู้เย็น พัดลม เป็นต้น
แผงโซล่าเซลล์นั้นจะแปรเปลี่ยนพลังแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งไฟฟ้าที่ผลิตได้จะเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) โดยกำลังไฟฟ้า แรงดัน และกระแสไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับขนาดและชนิดของแผงโซล่าเซลล์เป็นหลัก โดยการเลือกใช้ก็จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน
การทำงานของโซล่าเซลล์
การทำงานของโซล่าเซลล์
โซล่าเซลล์ทำจากซิลิคอนที่ผ่านกระบวนการโดป(dopedคือกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับอิเลกตรอน โปรตรอนและนิวเครียส)จนได้เป็นเอ็นไทป์(n-type)และพีไทป์(p-type)โดยมีส่วนที่เป็นจังก์ชั้นอยู่ระหว่างกลาง ในสภาวะปกติอิเล็กตรอนจะคงสภาวะไว้ไม่เคลื่อนไหว แต่เมื่อมีแสงมาตกกระทบพลังงานจะผลักอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่ผ่านชั้นจังกชั่นซึ่งอยู่ระหว่างกลางได้ ถ้าเราต่อวงจรระหว่างเอ็นไทป์กับพีไทป์เข้าด้วยกันจะทำให้เกิดการไหลของอิเล็คตรอนเกิดขึ้นได้ การไหลของอิเล็กตรอนนี้เองที่เราเรียกว่ากระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้สามารถนำไปจ่ายให้กับโหลดโดยตรงหรือเก็บประจุอิเล็กตรอนเข้าแบตเตอรี่เพื่อสะสมพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้ได้ รายละเอียดเชิงลึกของการทำงานสามารถหาได้จากความรู้ในโลกออนไลน์ทั่วไป
ทางกายภาพ ด้านบนที่รับแสงของโซล่าเซลล์(เอ็นไทป์)จะเป็นขั้วลบ ส่วนด้านล่างของโซล่าเซลล์(พีไทป์)จะเป็นขั้วบวก
โซล่าเซลล์หนึ่งหน่วยในปัจจุบัน จะมีค่าประสิทธิภาพในการแปรเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังไฟฟ้าเพียงแค่ประมาณ 15-20 เปอร์เซนต์เท่านั้น อาจมีบ้างที่เซลล์บางชนิดอย่างเช่นเซลล์หลายชั้น(multi-junction cell)จะมีค่าประสิทธิภาพที่สูงกว่านี้ แต่ราคาก็สูงตามไปด้วย
กราฟแสดงค่าประสิทธภาพของเซลล์ชนิดต่างๆ
โซล่าเซลล์ทำจากซิลิคอนที่ผ่านกระบวนการโดป(dopedคือกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับอิเลกตรอน โปรตรอนและนิวเครียส)จนได้เป็นเอ็นไทป์(n-type)และพีไทป์(p-type)โดยมีส่วนที่เป็นจังก์ชั้นอยู่ระหว่างกลาง ในสภาวะปกติอิเล็กตรอนจะคงสภาวะไว้ไม่เคลื่อนไหว แต่เมื่อมีแสงมาตกกระทบพลังงานจะผลักอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่ผ่านชั้นจังกชั่นซึ่งอยู่ระหว่างกลางได้ ถ้าเราต่อวงจรระหว่างเอ็นไทป์กับพีไทป์เข้าด้วยกันจะทำให้เกิดการไหลของอิเล็คตรอนเกิดขึ้นได้ การไหลของอิเล็กตรอนนี้เองที่เราเรียกว่ากระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้สามารถนำไปจ่ายให้กับโหลดโดยตรงหรือเก็บประจุอิเล็กตรอนเข้าแบตเตอรี่เพื่อสะสมพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้ได้ รายละเอียดเชิงลึกของการทำงานสามารถหาได้จากความรู้ในโลกออนไลน์ทั่วไป
ทางกายภาพ ด้านบนที่รับแสงของโซล่าเซลล์(เอ็นไทป์)จะเป็นขั้วลบ ส่วนด้านล่างของโซล่าเซลล์(พีไทป์)จะเป็นขั้วบวก
โซล่าเซลล์หนึ่งหน่วยในปัจจุบัน จะมีค่าประสิทธิภาพในการแปรเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังไฟฟ้าเพียงแค่ประมาณ 15-20 เปอร์เซนต์เท่านั้น อาจมีบ้างที่เซลล์บางชนิดอย่างเช่นเซลล์หลายชั้น(multi-junction cell)จะมีค่าประสิทธิภาพที่สูงกว่านี้ แต่ราคาก็สูงตามไปด้วย
กราฟแสดงค่าประสิทธภาพของเซลล์ชนิดต่างๆ
แผงโซล่าเซลล์
แผงโซล่าเซลล์
แผงผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์(แผงโซล่าเซลล์) หรือที่เรียกในภาษาอังกฤษว่า Photovoltaics module(PV module) หรืออีกชื่อหนึ่งว่า Solar module ซึ่งมีลักษณะด้านหน้าเป็นแผ่นกระจกใส ด้านในเป็นแผ่นโซล่าเซลล์หลายแผ่นต่อเรียงกัน อาจจะมีสีฟ้าเข้มหรือสีดำแล้วแต่ชนิดของโซล่าเซลล์ที่มาทำแผง ขนาดใหญ่เล็กแตกต่างกันไปแล้วแต่ขนาดของกำลังไฟฟ้า(วัตต์)ที่ผลิตได้ ภายนอกขอบเป็นโลหะหรืออลูมิเนียมแข็งแรง ไว้สำหรับยึดกับตัวจับที่ใช้สำหรับที่ต่างๆเช่นหลังคาบ้าน หรือโครงเหล็กที่ติดตั้งบนพื้นดินได้
ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งสามารถนำไปต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับไฟกระแสตรง หรืออาจจะนำไฟกระแสตรงที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ไปแปลงเป็นไฟกระแสสลับเพื่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้กันตามบ้านทั่วไปได้ โดยสามารถเลือกต่อได้หลายแบบตามลักษณะการออกแบบและใช้งาน
ชนิดของเซลล์ที่นำมาทำแผงโซล่าเซลล์
+ เซเลเนียมเซลล์ + เป็นเซลล์ชนิดแรกๆที่ใช้มาทำแผงโซล่าเซลล์ตั้งแต่ปีทศวรรษที่1950 ปัจจุบันไม่ค่อยนิยมนำมาผลิตกันแล้วเนื่องจาก การผลิตกระแสไฟฟ้าที่ได้มีประสิทธิภาพที่ต่ำ
+ ซิลิคอนเซลล์ + เป็นเซลล์ที่ได้รับความนิยมในการนำมาผลิตเป็นแผงโซล่าเซลล์เป็นอย่างมากเพราะเป็นธาตุวัตถุดิบที่หาได้ไม่ยากและมีปริมาณมากเป็นอันดับสองรองจากออกซิเจน ซิลิคอนเป็นธาตุอโลหะที่มีความสัมพันธ์กับคาร์บอน เมื่อนำมาผ่านกระบวนการต่างๆอย่างถูกวิธี ก็จะมีปฏิกิริยาที่ตอบสนองกับแสง และสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งซิลิคอนเซลล์นี้สามารถแบ่งย่อยได้อีกหลายชนิดแล้วแต่กระบวนการผลิตและแยกความบริสุทธ์ของธาตุซิลิคอน ซึ่งแบ่งเป็น 3 ชนิดใหญ่ด้วยกันได้แก่
1. เซลล์ผลึกเดี่ยว – โมโนคริสตอลไลน์(Mono Crystalline Cell) หรือซิงเกิลคริสตอลไลน์(Single Crystalline Silicon) ลักษณะจะเป็นผลึกแผ่นสีน้ำเงินเข้มล้วน แต่ละแผ่นมีลักษณะที่บางมากและแตกหักง่าย ค่าประสิทธิภาพสูงเพราะเป็นซิลิคอนที่ผ่านกระบวนค่อนข้างจะซับซ้อนและยุ่งยากจนได้ซิลิคอนที่มีความบริสุทธ์ จึงทำให้ซิลิคอนผลึกเดี่ยวนี้มีราคาค่อนข้างสูงตามไปด้วย
2. เซลล์ผลึกผสม – โพลีคริสตอลไลน์(Poly Crystalline Cell) หรือมัลติคริสตอลไลน์(Multi Crystalline Silicon) เป็นผลึกผสมที่ตัดมาจากซิลิคอนบล๊อก มีลักษณะสีนำเงินอ่อน และผลึกจะมีลวดลายไม่เหมือนกับซิลิคอนผลึกเดี่ยว มีค่าประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าและมีราคาที่ถูกกว่าผลึกเดี่ยวเล็กน้อย มีลักษณะแผ่นบาง แตกหักง่ายเช่นเดียวกัน
3. เซลล์ฟิลม์บาง – อะมาฟัสเซลล์(Amorphous Cell)หรือทินฟิล์ม(Thin-film) เป็นฟิลม์บางที่เคลือบลงบนพื้นผิวเซลล์ ด้วยลักษณะการผลิตนี้เองจึงทำให้เซลล์ชนิดนี้ สามารถยืดหยุ่นและโค้งงอได้ จึงนำไปใช้กับแผงโซล่าที่ต้องการความยืดหยุ่น เซลล์ชนิดนี้มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าเซลล์สองแบบแรกอยู่มากเพราะขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนน้อยกว่า นอกจากนี้เซลล์ชนิดนี้จะมีอายุการใช้ง่ายที่สั้นกว่าสองแบบแรกอีกด้วย
แผงโซล่าเซลล์ที่ได้มาตรฐานแต่ละแผ่น ผู้ผลิตจะติดฉลากแนบมากับตัวแผงด้วย จึงทำให้รู้ว่าสเปคแต่ละแผ่นเป็นอย่างไร เพื่อจะเลือกได้ถูกเวลานำไปออกแบบและใช้งานจริงได้ โดยค่าต่างๆส่วนใหญ่ในฉลากแนบมีดังนี้คือ
Nominal power(Pno) = ค่ากำลังไฟฟ้าที่ได้ในการใช้งานจริง
Efficiency (η) = ค่าประสิทธิภาพของโซล่าเซลล์ที่นำมาใช้ประกอบแผง
Rate Voltage (Vm) = ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้จริง
Rate Current(Im) = ค่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จริง
Open circuit voltage(Voc) = ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ได้จ่ายโหลด
Short circuit current(Isc) = ค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ได้จากการทดสอบลัดวงจร
Maximum System voltage(IEC) = ค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่แผงโซล่าเซลล์จะต่อในระบบได้
Temperature Coefficients of Power(P) = ค่าสัมประสิทธิกำลังไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณภูมิเปลี่ยน
Temperature Coefficients of Voltage(Voc) = ค่าสัมประสิทธิแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณภูมิเปลี่ยน
Temperature Coefficients of Current(Isc) = ค่าสัมประสิทธิกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณภูมิเปลี่ยน
Nominal Operating Cell Temperature(NOCT) = ค่าอุณภมิเซลล์ใช้งานที่อ้างอิงถึงโดยการทดสอบ
Serie fuse rating = ค่ากระแสสูงสุดของฟิวส์ จะตัดเมื่อเกิดการลัดวงจร
I-V Curve = เป็นกราฟที่แสดงค่าสัมพันธ์ระหว่างค่ากระแสไฟฟ้ากับแรงดันไฟฟ้าในค่าความเข้มแสงต่างๆ
Dimension = ขนาดความกว้าง, ยาว, สูงและความหนาของแผง รวมไปถึง ที่ยึดและขนาดของรูสกรูสำหรับยืดในที่ต่างๆอีกด้วย
ตัวอย่างเสปคของแผงโมโนโซล่าเซลล์ขนาด 130-135 วัตต์
แผงผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์(แผงโซล่าเซลล์) หรือที่เรียกในภาษาอังกฤษว่า Photovoltaics module(PV module) หรืออีกชื่อหนึ่งว่า Solar module ซึ่งมีลักษณะด้านหน้าเป็นแผ่นกระจกใส ด้านในเป็นแผ่นโซล่าเซลล์หลายแผ่นต่อเรียงกัน อาจจะมีสีฟ้าเข้มหรือสีดำแล้วแต่ชนิดของโซล่าเซลล์ที่มาทำแผง ขนาดใหญ่เล็กแตกต่างกันไปแล้วแต่ขนาดของกำลังไฟฟ้า(วัตต์)ที่ผลิตได้ ภายนอกขอบเป็นโลหะหรืออลูมิเนียมแข็งแรง ไว้สำหรับยึดกับตัวจับที่ใช้สำหรับที่ต่างๆเช่นหลังคาบ้าน หรือโครงเหล็กที่ติดตั้งบนพื้นดินได้
ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งสามารถนำไปต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับไฟกระแสตรง หรืออาจจะนำไฟกระแสตรงที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ไปแปลงเป็นไฟกระแสสลับเพื่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้กันตามบ้านทั่วไปได้ โดยสามารถเลือกต่อได้หลายแบบตามลักษณะการออกแบบและใช้งาน
ชนิดของเซลล์ที่นำมาทำแผงโซล่าเซลล์
+ เซเลเนียมเซลล์ + เป็นเซลล์ชนิดแรกๆที่ใช้มาทำแผงโซล่าเซลล์ตั้งแต่ปีทศวรรษที่1950 ปัจจุบันไม่ค่อยนิยมนำมาผลิตกันแล้วเนื่องจาก การผลิตกระแสไฟฟ้าที่ได้มีประสิทธิภาพที่ต่ำ
+ ซิลิคอนเซลล์ + เป็นเซลล์ที่ได้รับความนิยมในการนำมาผลิตเป็นแผงโซล่าเซลล์เป็นอย่างมากเพราะเป็นธาตุวัตถุดิบที่หาได้ไม่ยากและมีปริมาณมากเป็นอันดับสองรองจากออกซิเจน ซิลิคอนเป็นธาตุอโลหะที่มีความสัมพันธ์กับคาร์บอน เมื่อนำมาผ่านกระบวนการต่างๆอย่างถูกวิธี ก็จะมีปฏิกิริยาที่ตอบสนองกับแสง และสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งซิลิคอนเซลล์นี้สามารถแบ่งย่อยได้อีกหลายชนิดแล้วแต่กระบวนการผลิตและแยกความบริสุทธ์ของธาตุซิลิคอน ซึ่งแบ่งเป็น 3 ชนิดใหญ่ด้วยกันได้แก่
1. เซลล์ผลึกเดี่ยว – โมโนคริสตอลไลน์(Mono Crystalline Cell) หรือซิงเกิลคริสตอลไลน์(Single Crystalline Silicon) ลักษณะจะเป็นผลึกแผ่นสีน้ำเงินเข้มล้วน แต่ละแผ่นมีลักษณะที่บางมากและแตกหักง่าย ค่าประสิทธิภาพสูงเพราะเป็นซิลิคอนที่ผ่านกระบวนค่อนข้างจะซับซ้อนและยุ่งยากจนได้ซิลิคอนที่มีความบริสุทธ์ จึงทำให้ซิลิคอนผลึกเดี่ยวนี้มีราคาค่อนข้างสูงตามไปด้วย
2. เซลล์ผลึกผสม – โพลีคริสตอลไลน์(Poly Crystalline Cell) หรือมัลติคริสตอลไลน์(Multi Crystalline Silicon) เป็นผลึกผสมที่ตัดมาจากซิลิคอนบล๊อก มีลักษณะสีนำเงินอ่อน และผลึกจะมีลวดลายไม่เหมือนกับซิลิคอนผลึกเดี่ยว มีค่าประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าและมีราคาที่ถูกกว่าผลึกเดี่ยวเล็กน้อย มีลักษณะแผ่นบาง แตกหักง่ายเช่นเดียวกัน
3. เซลล์ฟิลม์บาง – อะมาฟัสเซลล์(Amorphous Cell)หรือทินฟิล์ม(Thin-film) เป็นฟิลม์บางที่เคลือบลงบนพื้นผิวเซลล์ ด้วยลักษณะการผลิตนี้เองจึงทำให้เซลล์ชนิดนี้ สามารถยืดหยุ่นและโค้งงอได้ จึงนำไปใช้กับแผงโซล่าที่ต้องการความยืดหยุ่น เซลล์ชนิดนี้มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าเซลล์สองแบบแรกอยู่มากเพราะขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนน้อยกว่า นอกจากนี้เซลล์ชนิดนี้จะมีอายุการใช้ง่ายที่สั้นกว่าสองแบบแรกอีกด้วย
แผงโซล่าเซลล์ที่ได้มาตรฐานแต่ละแผ่น ผู้ผลิตจะติดฉลากแนบมากับตัวแผงด้วย จึงทำให้รู้ว่าสเปคแต่ละแผ่นเป็นอย่างไร เพื่อจะเลือกได้ถูกเวลานำไปออกแบบและใช้งานจริงได้ โดยค่าต่างๆส่วนใหญ่ในฉลากแนบมีดังนี้คือ
Nominal power(Pno) = ค่ากำลังไฟฟ้าที่ได้ในการใช้งานจริง
Efficiency (η) = ค่าประสิทธิภาพของโซล่าเซลล์ที่นำมาใช้ประกอบแผง
Rate Voltage (Vm) = ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้จริง
Rate Current(Im) = ค่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จริง
Open circuit voltage(Voc) = ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ได้จ่ายโหลด
Short circuit current(Isc) = ค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ได้จากการทดสอบลัดวงจร
Maximum System voltage(IEC) = ค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่แผงโซล่าเซลล์จะต่อในระบบได้
Temperature Coefficients of Power(P) = ค่าสัมประสิทธิกำลังไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณภูมิเปลี่ยน
Temperature Coefficients of Voltage(Voc) = ค่าสัมประสิทธิแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณภูมิเปลี่ยน
Temperature Coefficients of Current(Isc) = ค่าสัมประสิทธิกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณภูมิเปลี่ยน
Nominal Operating Cell Temperature(NOCT) = ค่าอุณภมิเซลล์ใช้งานที่อ้างอิงถึงโดยการทดสอบ
Serie fuse rating = ค่ากระแสสูงสุดของฟิวส์ จะตัดเมื่อเกิดการลัดวงจร
I-V Curve = เป็นกราฟที่แสดงค่าสัมพันธ์ระหว่างค่ากระแสไฟฟ้ากับแรงดันไฟฟ้าในค่าความเข้มแสงต่างๆ
Dimension = ขนาดความกว้าง, ยาว, สูงและความหนาของแผง รวมไปถึง ที่ยึดและขนาดของรูสกรูสำหรับยืดในที่ต่างๆอีกด้วย
ตัวอย่างเสปคของแผงโมโนโซล่าเซลล์ขนาด 130-135 วัตต์
โครงสร้างของแผงโซล่าเซลล์
โครงสร้างของแผงโซล่าเซลล์
โซล่าเซลล์หนึ่งเซลล์ โดยทั่วไปจะสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ 0.6 ถึง 0.7โวทล์ในขณะที่ไม่มีโหลด ถ้าในขณะที่ต่อโหลดและมีกำลังไฟฟ้าสูงสุด โซล่าเซลล์จะมีแรงดันอยู่ที่ประมาณ 0.4-0.5 โวลท์ โดยกระแสไฟฟ้าต่อหนึ่งเซลล์ที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับชนิดและขนาดของเซลล์
ส่วนใหญ่แล้วผู้ผลิตแผงโซล่าเซลล์จะต่ออนุกรมเซลล์เข้าด้วยกันให้ได้แรงดันรวมตามระบบมาตรฐานสากลคือ 12,24,48,…โวลท์ โดยแรงดันที่ผลิตจากแผงจะต้องมากกว่าแรงดันระบบประมาณ 1.4-1.5เท่า(ตามหลักการถ่ายเทประจุ แรงดันที่ชาร์จจะต้องมากกว่าแรงดันที่ต้องการชาร์จ) ตัวอย่างถ้าโซล่าเซลล์แบบโมโนคริสเตลไลน์ หนึ่งเซลล์ผลิตแรงดันที่กำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ 0.5 โวลท์ กระแส 7.8 แอมป์ จะต้องใช้เซลล์ต่ออนุกรมกันจำนวน 36 เซลล์ถึงจะได้แรงดันแผงประมาณ 18 โวลท์และแผงนี้มีกำลังไฟฟ้าประมาณ 140 วัตต์
เนื่องจากโซล่าเซลล์เป็นแผ่นที่มีขนาดบางและแตกหักง่าย การทำแผงโซล่าเซลล์จึงต้องมีหลายชั้นเพื่อป้องกันการแตกหักของเซลล์อีกทั้งป้องกันความชื้นและต้องระบายความร้อนที่ดีอีกด้วย(อุณภูมิที่สูงขึ้นมีผลทำให้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง ตามที่แสดงกราฟใน I-V curve
โครงสร้างของแผงโซล่าเซลล์
จากรูป ชั้นบนสุดของแผงโซล่าเซลล์จะเป็นกระจกที่ลดการสะท้อนของแสง ต่อมาเป็นส่วนป้องกันเซลล์ไม่ให้สัมผัสโดยตรงกับกระจกและป้องกันความชื้นเข้าไปในตัวเซลล์ เรียกส่วนนี้ว่าอีวีเอ(EVA-Ethylene Vinyl Acetate)มีลักษณะเป็นพลาสติดฟิลม์แผ่นขุ่น ถัดมาเป็นเส้นลวดแบนและแผ่นโซล่าเซลล์ซึ่งต่ออนุกรมกันแล้ว ชั้นถัดมาจะเป็นส่วนประกบของแผ่นล่างของอีวีเอซึ่งจะซีลประกบกับแผ่นอีวีเอด้านบนเพื่อป้องกันน้ำและความชื้นเข้าไปภายในตัวเซลล์ ชั้นสุดท้ายเรียกว่าเทดล่าฟิลม์(Tedlar Film) เป็นแผ่นรองรับน้ำหนักของตัวเซลล์ทั้งหมดอีกทั้งต้องระบายความร้อนได้ดีอีกด้วย ด้านนอกสุดจะเป็นขอบอะลูมิเนียมที่ใช้สำหรับป้องกันการกระแทกจากด้านข้างและเป็นที่ยึดแผงโซล่าเซลล์เข้ากับที่ติดตั้งอีกด้วย
โครงสร้างของแผงโซล่าเซลล์ส่วนใหญ่ที่ผลิตและจำหน่ายโดยทั่วไปตามท้องตลาด จะมีโครงสร้างตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น จะมีบ้างที่วัสดุที่นำมาใช้ผนึกป้องกันความชื้นหรือแผ่นรองรับน้ำหนักเซลล์ด้านล่างสุดอาจจะแตกต่างกันไปบ้างแล้วแต่ผู้ผลิต
โซล่าเซลล์หนึ่งเซลล์ โดยทั่วไปจะสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ 0.6 ถึง 0.7โวทล์ในขณะที่ไม่มีโหลด ถ้าในขณะที่ต่อโหลดและมีกำลังไฟฟ้าสูงสุด โซล่าเซลล์จะมีแรงดันอยู่ที่ประมาณ 0.4-0.5 โวลท์ โดยกระแสไฟฟ้าต่อหนึ่งเซลล์ที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับชนิดและขนาดของเซลล์
ส่วนใหญ่แล้วผู้ผลิตแผงโซล่าเซลล์จะต่ออนุกรมเซลล์เข้าด้วยกันให้ได้แรงดันรวมตามระบบมาตรฐานสากลคือ 12,24,48,…โวลท์ โดยแรงดันที่ผลิตจากแผงจะต้องมากกว่าแรงดันระบบประมาณ 1.4-1.5เท่า(ตามหลักการถ่ายเทประจุ แรงดันที่ชาร์จจะต้องมากกว่าแรงดันที่ต้องการชาร์จ) ตัวอย่างถ้าโซล่าเซลล์แบบโมโนคริสเตลไลน์ หนึ่งเซลล์ผลิตแรงดันที่กำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ 0.5 โวลท์ กระแส 7.8 แอมป์ จะต้องใช้เซลล์ต่ออนุกรมกันจำนวน 36 เซลล์ถึงจะได้แรงดันแผงประมาณ 18 โวลท์และแผงนี้มีกำลังไฟฟ้าประมาณ 140 วัตต์
เนื่องจากโซล่าเซลล์เป็นแผ่นที่มีขนาดบางและแตกหักง่าย การทำแผงโซล่าเซลล์จึงต้องมีหลายชั้นเพื่อป้องกันการแตกหักของเซลล์อีกทั้งป้องกันความชื้นและต้องระบายความร้อนที่ดีอีกด้วย(อุณภูมิที่สูงขึ้นมีผลทำให้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง ตามที่แสดงกราฟใน I-V curve
โครงสร้างของแผงโซล่าเซลล์
จากรูป ชั้นบนสุดของแผงโซล่าเซลล์จะเป็นกระจกที่ลดการสะท้อนของแสง ต่อมาเป็นส่วนป้องกันเซลล์ไม่ให้สัมผัสโดยตรงกับกระจกและป้องกันความชื้นเข้าไปในตัวเซลล์ เรียกส่วนนี้ว่าอีวีเอ(EVA-Ethylene Vinyl Acetate)มีลักษณะเป็นพลาสติดฟิลม์แผ่นขุ่น ถัดมาเป็นเส้นลวดแบนและแผ่นโซล่าเซลล์ซึ่งต่ออนุกรมกันแล้ว ชั้นถัดมาจะเป็นส่วนประกบของแผ่นล่างของอีวีเอซึ่งจะซีลประกบกับแผ่นอีวีเอด้านบนเพื่อป้องกันน้ำและความชื้นเข้าไปภายในตัวเซลล์ ชั้นสุดท้ายเรียกว่าเทดล่าฟิลม์(Tedlar Film) เป็นแผ่นรองรับน้ำหนักของตัวเซลล์ทั้งหมดอีกทั้งต้องระบายความร้อนได้ดีอีกด้วย ด้านนอกสุดจะเป็นขอบอะลูมิเนียมที่ใช้สำหรับป้องกันการกระแทกจากด้านข้างและเป็นที่ยึดแผงโซล่าเซลล์เข้ากับที่ติดตั้งอีกด้วย
โครงสร้างของแผงโซล่าเซลล์ส่วนใหญ่ที่ผลิตและจำหน่ายโดยทั่วไปตามท้องตลาด จะมีโครงสร้างตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น จะมีบ้างที่วัสดุที่นำมาใช้ผนึกป้องกันความชื้นหรือแผ่นรองรับน้ำหนักเซลล์ด้านล่างสุดอาจจะแตกต่างกันไปบ้างแล้วแต่ผู้ผลิต
ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์
ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์
ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์หมายถึงผลลัพธ์กำลังไฟฟ้าที่วัดได้ต่อหนี่งหน่วยพื้นที่หน้าตัด ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์สูง หมายถึงภายในหนึ่งพื้นที่ที่ทำการวัดค่าจะมีกำลังไฟฟ้ามาก ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงมากเท่าไรก็ยิ่งมีความคุ้มค่ามากขึ้นเท่านั้น ทั้งนี้ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ที่ได้จะมีตัวแปรอยู่หลายตัวด้วยกัน ได้แก่ ชนิดของโซล่าเซลล์ที่นำมาประกอบ โครงสร้างของแผง วัสดุส่วนประกอบแผง นอกจากนี้ยังรวมถึงการติดตั้งรับแสงอาทิตย์ของแผงโซล่าเซลล์อีกด้วย
ชนิดของโซล่าเซลล์ต่อประสิทธิภาพ
การเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของแผงโซล่าเซลล์โดยตรงคือการเลือกชนิดของเซลล์ที่มีประสิทธิภาพในการแปรเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูง เซลล์ชนิดนี้จะมีโครงสร้างที่พิเศษกว่าเซลล์ทั่วไปคือ ระหว่างโครงสร้างภายในจะมีหลายจังชั่นที่สามารถรับสเปคตัมหลายๆช่วงคลื่นสีพร้อมกันได้ จึงทำให้ได้กำลังไฟฟ้าสูงกว่าเซลล์ทั่วไป มีรายงานการทดสอบว่าเซลล์ชนิดนี้มีประสิทธิภาพถึง 40 เปอร์เซนต์เลยทีเดียว แน่นอนขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนจึงทำให้มีราคาสูงตามไปด้วย แต่เซลล์ชนิดนี้ก็เหมาะกับลักษณะงานที่มีพื้นที่จำกัดเช่นโซล่าเซลล์บนยานอวกาศหรือดาวเทียมเป็นต้น
สำหรับผู้ติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์โดยทั่วไปมักจะคำนึงถึงเรื่องราคาต่อกำลังไฟฟ้า(Price/Watt) ที่แผงผลิตได้เป็นหลัก ดังนั้นจึงควรเลือกใช้แผงที่ผลิตจากเซลล์มาตรฐานซึ่งมีค่าประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 15-20 เปอร์เซนต์
วัสดุประกอบแผง
วัสดุที่นำมาประกอบแผงโซล่าเซลล์ เช่นกระจกก็มีผลต่อประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน กระจกที่ใช้จะต้องลดการสะท้อนของแสงให้น้อยที่สุดก่อนที่แสงจะผ่านไปถึงเซลล์ด้านใน
การยึดและการติดตั้งแผง
การยึดและติดตั้งแผงก็เป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ การติดตั้งแผงจะต้องคำนวนว่าแผงควรจะติดตั้งให้มีความชันจากพื้นกี่องศาและหันหน้าไปทางทิศใด(โดยทั่วไปจะติดตั้งให้ระนาบแผงโซลล่าเซลล์หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน) การยึดและติดตั้งแผงนั้นมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแผงหรือทั้งระบบ ถ้าติดตั้งไปผิดทิศหรือความชันแผงจากพื้นไม่ได้ กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็จะลดลงไปอย่างมาก
อุณหภูมิที่มีผลต่อประสิทธิภาพ
อุณหภูมิของแผงโซล่าเซลล์ก็มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า ถ้าอุณหมิของแผงเพิ่มขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง ตามมาตรฐานจากผู้ผลิตแล้วแต่ละแผงโซล่าเซลล์จะมีการทดสอบประสิทธิของแผงก่อนที่จะนำมาจำหน่ายโดยผลทดสอบจะถูกติดเป็นฉลากแนบที่ติดมากับตัวแผง ในเรื่องของตัวแปรทางด้านอุณหภูมินี้ก็มีบอกอยู่บนฉลากด้วย เช่นถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส จะมีกำลังไฟฟ้า แรงดัน กระแสเปลี่ยนแปลงไปเท่าไร โดยทั่วไปแล้วโรงงานผู้ผลิตจะทดสอบแผงโซล่าเซลล์ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส แต่บางผู้ผลิตก็จะมีการทดสอบที่อุณหภูมิใช้งานจริงเช่น 45 องศาเซลเซียส ซึ่งจะบอก กำลังไฟฟ้า แรงดัน และกระแสมาบนฉลากเช่นเดียวกัน ดังนั้นการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์บนพื้นที่ใช้งานจริง ต้องไม่ลืมที่จะคำนวนค่าต่างที่แปรเปลี่ยนตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามไปด้วย
เงาบดบังแสง
นอกจากการติดตั้งแผงที่เหมาะสมแล้ว เงาที่บดบังแผงโซล่าเซลล์ในบางส่วนก็มีผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของทั้งระบบด้วย เพราะโดยส่วนมากแล้วระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยแผงโซล่าเซลล์จะต่อวงจรเป็นแบบอนุกรมแผงโซล่าเซลล์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดันที่ออกแบบไว้ เมื่อมีเงาบางส่วนบดบังแสงของแผงโซล่าเซลล์เพียงแค่เพียงหนึ่งแผงก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในระบบหยุดไหลได้ ดังนั้นตลอดทั้งวันควรมั่นใจว่าการติดตั้งแผงจะไม่มีร่มเงามาบดบังการรับแสงของแผงโซล่าเซลล์
เครื่องควบคุมการชารจ์แบบเอ็มพีพีที (Maximum Power Point Tracking – MPPT)
มีอุปกรณ์พิเศษอยู่ตัวหนึ่งที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบโดยรวม นั้นคือเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีที โดยทั่วไประบบสแตนอโลนแบบมีเครื่องควบคุมการชาร์จแบบธรรมดาและแบตเตอรี่ต่ออยูในระบบด้วย แผงโซล่าเซลล์จะต้องผลิตแรงดันให้มากกว่าแรงดันขาเข้าของเครื่องควบคุมกระแส เมื่อต้องการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีแรงดันต่ำ(แบตเตอรี่ใกล้หมด) แบตเตอรี่จะดึงแรงดันที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ให้ต่ำลงเพื่อทำการชาร์จกระแส แทนที่แผงโซล่าเซลล์จะผลิตแรงดันได้มากตามความเข้มแสงจากดวงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้กำลังไฟฟ้ามากตามไปด้วย แต่กลับต้องถูกแบตเตอรี่ดึงแรงดันให้ลดต่ำลง จึงทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลง จนต่อเมื่อการชาร์จแบตเตอรี่ใกล้เต็มเท่านั้น แผงโซล่าเซลล์จึงจะผลิตกำลังไฟฟ้าได้อย่างเต็มที่(เพราะแบตเตอรี่ใกล้เต็มแรงดันในแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น)
ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีจึงได้ออกแบบมาแก้ข้อผิดพลาดตรงนี้ คือจะแบ่งแยกแรงดันที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์กับแรงดันที่ใช้ในการชาร์จออกจากกัน จึงทำให้แรงดันที่ต่ำจากแบตที่ต้องการชาร์จจะไม่ดึงแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์อีกต่อไป เครื่องควมคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีนี้จะปรับค่าแรงดันและกระแสที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ให้มีค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดแล้วนำไปชาร์จแบตเตอรี่ต่อไป ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบก็จะเพิ่มสูงขึ้น แต่เครื่องควมคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีนี้ จะมีราคาที่สูงกว่าเครื่องควบคุมการชาร์จแบบธรรมดาถ้าเป็นระบบที่ไม่ใหญ่มากควรคำนึงถึงความคุ้มค่าก่อนนำมาใช้งานด้วย
ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์หมายถึงผลลัพธ์กำลังไฟฟ้าที่วัดได้ต่อหนี่งหน่วยพื้นที่หน้าตัด ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์สูง หมายถึงภายในหนึ่งพื้นที่ที่ทำการวัดค่าจะมีกำลังไฟฟ้ามาก ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงมากเท่าไรก็ยิ่งมีความคุ้มค่ามากขึ้นเท่านั้น ทั้งนี้ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ที่ได้จะมีตัวแปรอยู่หลายตัวด้วยกัน ได้แก่ ชนิดของโซล่าเซลล์ที่นำมาประกอบ โครงสร้างของแผง วัสดุส่วนประกอบแผง นอกจากนี้ยังรวมถึงการติดตั้งรับแสงอาทิตย์ของแผงโซล่าเซลล์อีกด้วย
ชนิดของโซล่าเซลล์ต่อประสิทธิภาพ
การเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของแผงโซล่าเซลล์โดยตรงคือการเลือกชนิดของเซลล์ที่มีประสิทธิภาพในการแปรเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูง เซลล์ชนิดนี้จะมีโครงสร้างที่พิเศษกว่าเซลล์ทั่วไปคือ ระหว่างโครงสร้างภายในจะมีหลายจังชั่นที่สามารถรับสเปคตัมหลายๆช่วงคลื่นสีพร้อมกันได้ จึงทำให้ได้กำลังไฟฟ้าสูงกว่าเซลล์ทั่วไป มีรายงานการทดสอบว่าเซลล์ชนิดนี้มีประสิทธิภาพถึง 40 เปอร์เซนต์เลยทีเดียว แน่นอนขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนจึงทำให้มีราคาสูงตามไปด้วย แต่เซลล์ชนิดนี้ก็เหมาะกับลักษณะงานที่มีพื้นที่จำกัดเช่นโซล่าเซลล์บนยานอวกาศหรือดาวเทียมเป็นต้น
สำหรับผู้ติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์โดยทั่วไปมักจะคำนึงถึงเรื่องราคาต่อกำลังไฟฟ้า(Price/Watt) ที่แผงผลิตได้เป็นหลัก ดังนั้นจึงควรเลือกใช้แผงที่ผลิตจากเซลล์มาตรฐานซึ่งมีค่าประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 15-20 เปอร์เซนต์
วัสดุประกอบแผง
วัสดุที่นำมาประกอบแผงโซล่าเซลล์ เช่นกระจกก็มีผลต่อประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน กระจกที่ใช้จะต้องลดการสะท้อนของแสงให้น้อยที่สุดก่อนที่แสงจะผ่านไปถึงเซลล์ด้านใน
การยึดและการติดตั้งแผง
การยึดและติดตั้งแผงก็เป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ การติดตั้งแผงจะต้องคำนวนว่าแผงควรจะติดตั้งให้มีความชันจากพื้นกี่องศาและหันหน้าไปทางทิศใด(โดยทั่วไปจะติดตั้งให้ระนาบแผงโซลล่าเซลล์หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน) การยึดและติดตั้งแผงนั้นมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแผงหรือทั้งระบบ ถ้าติดตั้งไปผิดทิศหรือความชันแผงจากพื้นไม่ได้ กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็จะลดลงไปอย่างมาก
อุณหภูมิที่มีผลต่อประสิทธิภาพ
อุณหภูมิของแผงโซล่าเซลล์ก็มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า ถ้าอุณหมิของแผงเพิ่มขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง ตามมาตรฐานจากผู้ผลิตแล้วแต่ละแผงโซล่าเซลล์จะมีการทดสอบประสิทธิของแผงก่อนที่จะนำมาจำหน่ายโดยผลทดสอบจะถูกติดเป็นฉลากแนบที่ติดมากับตัวแผง ในเรื่องของตัวแปรทางด้านอุณหภูมินี้ก็มีบอกอยู่บนฉลากด้วย เช่นถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส จะมีกำลังไฟฟ้า แรงดัน กระแสเปลี่ยนแปลงไปเท่าไร โดยทั่วไปแล้วโรงงานผู้ผลิตจะทดสอบแผงโซล่าเซลล์ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส แต่บางผู้ผลิตก็จะมีการทดสอบที่อุณหภูมิใช้งานจริงเช่น 45 องศาเซลเซียส ซึ่งจะบอก กำลังไฟฟ้า แรงดัน และกระแสมาบนฉลากเช่นเดียวกัน ดังนั้นการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์บนพื้นที่ใช้งานจริง ต้องไม่ลืมที่จะคำนวนค่าต่างที่แปรเปลี่ยนตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามไปด้วย
เงาบดบังแสง
นอกจากการติดตั้งแผงที่เหมาะสมแล้ว เงาที่บดบังแผงโซล่าเซลล์ในบางส่วนก็มีผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของทั้งระบบด้วย เพราะโดยส่วนมากแล้วระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยแผงโซล่าเซลล์จะต่อวงจรเป็นแบบอนุกรมแผงโซล่าเซลล์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดันที่ออกแบบไว้ เมื่อมีเงาบางส่วนบดบังแสงของแผงโซล่าเซลล์เพียงแค่เพียงหนึ่งแผงก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในระบบหยุดไหลได้ ดังนั้นตลอดทั้งวันควรมั่นใจว่าการติดตั้งแผงจะไม่มีร่มเงามาบดบังการรับแสงของแผงโซล่าเซลล์
เครื่องควบคุมการชารจ์แบบเอ็มพีพีที (Maximum Power Point Tracking – MPPT)
มีอุปกรณ์พิเศษอยู่ตัวหนึ่งที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบโดยรวม นั้นคือเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีที โดยทั่วไประบบสแตนอโลนแบบมีเครื่องควบคุมการชาร์จแบบธรรมดาและแบตเตอรี่ต่ออยูในระบบด้วย แผงโซล่าเซลล์จะต้องผลิตแรงดันให้มากกว่าแรงดันขาเข้าของเครื่องควบคุมกระแส เมื่อต้องการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีแรงดันต่ำ(แบตเตอรี่ใกล้หมด) แบตเตอรี่จะดึงแรงดันที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ให้ต่ำลงเพื่อทำการชาร์จกระแส แทนที่แผงโซล่าเซลล์จะผลิตแรงดันได้มากตามความเข้มแสงจากดวงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้กำลังไฟฟ้ามากตามไปด้วย แต่กลับต้องถูกแบตเตอรี่ดึงแรงดันให้ลดต่ำลง จึงทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลง จนต่อเมื่อการชาร์จแบตเตอรี่ใกล้เต็มเท่านั้น แผงโซล่าเซลล์จึงจะผลิตกำลังไฟฟ้าได้อย่างเต็มที่(เพราะแบตเตอรี่ใกล้เต็มแรงดันในแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น)
ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีจึงได้ออกแบบมาแก้ข้อผิดพลาดตรงนี้ คือจะแบ่งแยกแรงดันที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์กับแรงดันที่ใช้ในการชาร์จออกจากกัน จึงทำให้แรงดันที่ต่ำจากแบตที่ต้องการชาร์จจะไม่ดึงแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์อีกต่อไป เครื่องควมคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีนี้จะปรับค่าแรงดันและกระแสที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ให้มีค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดแล้วนำไปชาร์จแบตเตอรี่ต่อไป ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบก็จะเพิ่มสูงขึ้น แต่เครื่องควมคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีนี้ จะมีราคาที่สูงกว่าเครื่องควบคุมการชาร์จแบบธรรมดาถ้าเป็นระบบที่ไม่ใหญ่มากควรคำนึงถึงความคุ้มค่าก่อนนำมาใช้งานด้วย
หน้าที่ของไดโอดในแผงโซล่าเซลล์
หน้าที่ของไดโอดในแผงโซล่าเซลล์
ลักษณะการทำงานของไดโอด คือจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทางเดียว ไฟฟ้ากระแสตรงจะมีขั้วบวกและขั้วลบ ถ้านำไฟกระแสตรงขั้วบวกไปต่อขั้วลบของไดโอดกระแสไฟฟ้าก็จะไม่ไหลในวงจร แต่ถ้านำไฟกระตรงขั้วบวกไปต่อกับไดโอดขั้วบวก กระแสไฟฟ้าก็สามารถไหลผ่านไดโอดไปได้
การนำได้โอดมาใช้กับแผงโซล่าเซลล์นั้นมีการประยุกต์การใช้งานอยู่สองอย่างด้วยกัน
1.) บล๊อคกิ่งไดโอด(Blocking Diode) ทำหน้าที่ป้องกันการคลายประจุออกมาจากแบตเตอรี่ในตอนกลางคืนหรือไม่มีแสงแดดส่องให้กับแผงโซล่าเซลล์แล้ว เนื่องจากถ้ามืดสนิทโซล่าเซลล์จะเปลี่ยนเป็นมีค่าความต่างศักย์ที่ต่ำกว่าตัวแบตเตอรี่ จะทำให้กระแสไหลจากแบตเตอรี่ไปสู่แผงได้ โดยการต่อบล๊อคกิ่งไดโอดจะต่อขั้วบวกของไดโอดเข้ากับขั้วบวกของแผงโซล่าเซลล์เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลออกจากตัวแผงเพียงทางเดียว โดยทั่วไปแล้วแผงโซล่าเซลล์ที่ผลิตมาจากโรงงานจะต่อบล๊อคกิ่งไดโอดไว้ภายในแผงด้วย
2.) บายพาสไดโอด(Bypass-Diode) ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้กระแสไฟฟ้าในวงจรไหลผ่านได้ในกรณีที่มีแผงโซล่าเซลล์บางแผงที่ต่ออนุกรมภายในระบบกันอยู่ โดนบดบังโดยเงาแดด อย่างที่กล่าวมาในบทที่ผ่านมา ถ้าแผงโซล่าเซลล์ถูกบดบังโดยเงาจะทำให้เกิดความต้านทานในแผงที่สูงขึ้นมาก จึงทำให้ไปหยุดการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าภายในระบบได้ การต่อบายพาสไดโอดต่อโดยขนานกับแผงโซล่าเซลล์ เช่นเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วโรงงานผู้ผลิตจะต่อบายพาสไดโอดมาพร้อมกับแผงโซล่าเซลล์เลย บางผู้ผลิต จะแบ่งเซลล์ออกเป็นอย่างละครึ่งภายในหนึ่งแผงแล้วต่อบายพาสไดโอดมาขนานเซลล์ที่แบ่งไว้ ดังนั้นในหนึ่งแผงอาจมีบายพาสไดโอดอยู่สองตัว การทำอย่างนี้ ถ้าเกิดมีเงามาบดบังแสงเพียงครึ่งแผงโซล่าเซลล์ จะทำให้แผงก็ยังคงสามารถผลิตไฟฟ้าต่อไปได้ถึงแม้จะได้พลังงานเพียงครึ่งหนึ่งก็ยังดี
ลักษณะการทำงานของไดโอด คือจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทางเดียว ไฟฟ้ากระแสตรงจะมีขั้วบวกและขั้วลบ ถ้านำไฟกระแสตรงขั้วบวกไปต่อขั้วลบของไดโอดกระแสไฟฟ้าก็จะไม่ไหลในวงจร แต่ถ้านำไฟกระตรงขั้วบวกไปต่อกับไดโอดขั้วบวก กระแสไฟฟ้าก็สามารถไหลผ่านไดโอดไปได้
การนำได้โอดมาใช้กับแผงโซล่าเซลล์นั้นมีการประยุกต์การใช้งานอยู่สองอย่างด้วยกัน
1.) บล๊อคกิ่งไดโอด(Blocking Diode) ทำหน้าที่ป้องกันการคลายประจุออกมาจากแบตเตอรี่ในตอนกลางคืนหรือไม่มีแสงแดดส่องให้กับแผงโซล่าเซลล์แล้ว เนื่องจากถ้ามืดสนิทโซล่าเซลล์จะเปลี่ยนเป็นมีค่าความต่างศักย์ที่ต่ำกว่าตัวแบตเตอรี่ จะทำให้กระแสไหลจากแบตเตอรี่ไปสู่แผงได้ โดยการต่อบล๊อคกิ่งไดโอดจะต่อขั้วบวกของไดโอดเข้ากับขั้วบวกของแผงโซล่าเซลล์เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลออกจากตัวแผงเพียงทางเดียว โดยทั่วไปแล้วแผงโซล่าเซลล์ที่ผลิตมาจากโรงงานจะต่อบล๊อคกิ่งไดโอดไว้ภายในแผงด้วย
2.) บายพาสไดโอด(Bypass-Diode) ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้กระแสไฟฟ้าในวงจรไหลผ่านได้ในกรณีที่มีแผงโซล่าเซลล์บางแผงที่ต่ออนุกรมภายในระบบกันอยู่ โดนบดบังโดยเงาแดด อย่างที่กล่าวมาในบทที่ผ่านมา ถ้าแผงโซล่าเซลล์ถูกบดบังโดยเงาจะทำให้เกิดความต้านทานในแผงที่สูงขึ้นมาก จึงทำให้ไปหยุดการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าภายในระบบได้ การต่อบายพาสไดโอดต่อโดยขนานกับแผงโซล่าเซลล์ เช่นเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วโรงงานผู้ผลิตจะต่อบายพาสไดโอดมาพร้อมกับแผงโซล่าเซลล์เลย บางผู้ผลิต จะแบ่งเซลล์ออกเป็นอย่างละครึ่งภายในหนึ่งแผงแล้วต่อบายพาสไดโอดมาขนานเซลล์ที่แบ่งไว้ ดังนั้นในหนึ่งแผงอาจมีบายพาสไดโอดอยู่สองตัว การทำอย่างนี้ ถ้าเกิดมีเงามาบดบังแสงเพียงครึ่งแผงโซล่าเซลล์ จะทำให้แผงก็ยังคงสามารถผลิตไฟฟ้าต่อไปได้ถึงแม้จะได้พลังงานเพียงครึ่งหนึ่งก็ยังดี
การต่อแผงโซล่าเซลล์หลายแผงเข้าด้วยกัน
การต่อแผงโซล่าเซลล์หลายแผงเข้าด้วยกัน
โดยปกติแล้วการต่อแผงโซล่าเซลล์เข้าด้วยกันนั้น จะต้องรู้ก่อนว่าขนาดของระบบที่เราออกแบบมาจะใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าเท่าไรให้สอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าที่จะใช้งาน(แนะนำการเลือกใช้งานแรงดันระบบ) โดยทั่วไปแล้วจะใช้ที่แรงดัน 12 , 24, 48และ 120 โวลท์เป็นหลัก ดังนั้นการต่อแผงโซล่าเซลล์จะต้องเลือก เครื่องควบคุมการชาร์จ แบตเตอรี่ และโหลดให้มีความสอดคล้องร่วมกันด้วย
การต่อแผงโซล่าเซลล์มีอยู่สองแบบด้วยกัน
1.) การต่อแบบอนุกรม – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งมาต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่งไปเรื่อยๆ จนได้แรงดันตามระบบที่ออกแบบไว้ การต่อแบบอนุกรมนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่กระแสในระบบจะเท่าเดิม ตัวอย่าง ถ้ามีโซล่าเซลล์แรงดัน 12 โวลท์ กระแส 2.5 แอปม์*2แผง มาต่ออนุกรมกันจะได้แรงดันรวมอยู่ที่ 24 โวลท์และกระแสรวม 2.5แอมป์
2.) การต่อแบบขนาน – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งไปต่อกับขั้วบวกของโซล่าเซลล์อีกแผงหนึ่ง และนำขั้วลบแผงหนึ่งไปต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่ง การต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่แรงดันเท่าเดิม ตัวอย่างถ้ามีแผงโซล่าเซลล์ตามสเปคข้างบน 2 แผงนำมาต่อแบบขนานจะได้แรงดันรวมของระบบ 12 โวลท์และกระแสไฟฟ้ารวม 5 แอมป์(2.5แอมป์*2)
สังเกตุว่าการต่อแผงโซล่าเซลล์ทั้งสองแบบนี้ จะได้ค่าของกำลังไฟฟ้าออกมาเท่ากันคือ (24V*2.5A) หรือ (12V*5A) = 60 วัตต์(ตัวอย่างแผงที่ยกมา โซล่าเซลล์หนึ่งแผงจะมีกำลังไฟฟ้า 30 วัตต์)ตามสูตรพื้นฐานไฟฟ้าง่ายๆคือ P=V*I โดย P=กำลังไฟฟ้า(วัตต์), V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์)
ถ้าระบบที่เราจะนำแผงโซล่าเซลล์ไปต่อเป็นแบบแยกเดี่ยวที่ต่อตรงเข้ากับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรงเลย เราจะต้องต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันรวมที่ผลิตออกมาจากแผงมากกว่าแรงดันของแบตเตอรี่ประมาณ1.4-1.5เท่า โซล่าเซลล์ถึงจะชาร์จประจุเข้า เช่นแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลท์ จะต้องมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์ประมาณ 16.8-18โวลท์(Vmp)
แต่ถ้าระบบที่เราออกแบบเป็นแบบต่อร่วมกับเครื่องควบคุมการชาร์จ ให้เราต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันใกล้เคียงกับสเปคของตัวเครื่องควบคุมการชาร์จได้เลย
ข้อควรระวัง
การต่อแผงโซล่าเซลล์แบบอนุกรมควรระวังอย่าให้มีเงามาตกกระทบบดบังแสงที่จะส่งไปยังแผงโซล่าเซลล์ เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมทั้งหมดของระบบลดลงหรือถึงขั้นไฟฟ้าไม่สามารถผลิตขึ้นได้ เปรียบเหมือนกับท่อน้ำที่ถูกตัดระหว่างทางทำให้ไม่สามารถส่งน้ำไปยังปลายทางได้ ทั้งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการต่อบายพาสไดโอดขนานกับแผงหรือการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ให้หลีกเลี่ยงเงาที่จะตกกระทบลงบนแผง
การเลือกขนาดสายไฟที่จะมาต่อกับระบบ
ขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟจะมีผลกับการนำไฟฟ้าว่ามากน้อยเพียงใด ถ้าขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟมีขนาดเล็ก(หน่วยเป็นตารางมิลลิเมตร – mm2) สายไฟก็จะมีความต้านทานมากและนำไฟฟ้าได้น้อย ถ้าขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟมีขนาดใหญ่ สายไฟจะมีความต้านทานน้อยจึงทำให้นำไฟฟ้าได้ดี
การที่สายไฟมีขนาดเล็กนั้นจะส่งผลทำให้มีแรงดันตกคร่อมอยู่ในสายด้วย ถ้าแผงโซล่าเซลล์ที่ต่อไว้บนหลังคาต่อสายไฟโยงลงมาถึงตัวแบตเตอรี่หรือเครื่องควบคุมการชาร์จมีระยะที่ไกลมากแรงดันที่ตกคร่อมในสายไฟระหว่างทางจะมีมาก ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการสำหรับระบบจริงไม่ได้ตามที่ออกแบบไว้ตั้งแต่ต้น ตัวอย่าง ถ้าเราใช้สายขนาดพื้นที่หน้าตัดเท่ากับ1.5ตารางมิลลิเมตร จะมีค่าความต้านทานอยู่ที่ 12 มิลลิโอมต่อเมตร(หรือ0.012 โอมต่อเมตร) ใช้สูตรพื้นฐานทางไฟฟ้าคำนวนค่าความต้านทานของสาย คือ V=I*R ,โดย V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์), R=ความต้านทาน(โอม) สมมติถ้าระบบมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์เท่ากับ 18โวลท์และกระแสไฟ 5แอมป์ สายไฟยาว 20 เมตร จะมีแรงดันที่ตกคร่อมในสายไฟคือ 5*(20*0.012)=1.2โวลท์ เมื่อเทียบเป็นเปอร์เซนต์แล้ว แรงดันจากแผงต้นทางไปถึงปลายทาง (1.2/18*100)=6.67 เปอร์เซนต์ เพราะฉะนั้นแรงดันที่ปลายสายไฟเท่ากับ 18-1.2=16.8โวลท์ ดังนั้นจึงต้องคำนวนดูด้วยว่าถ้าใช้สายไฟขนาดนี้แรงดันปลายทางจะได้เพียงพอที่จะไปจ่ายให้กับแบตเตอรี่หรือตัวควบคุมการชาร์จได้หรือไม่ จากตัวอย่างข้างต้นการใช้สายไฟพื้นที่หน้าตัด 1.5 ตร.มม.ยาว 20 เมตร ก็พอที่จะนำไปต่อกับแบตเตอรี่12โวลท์หรือเครื่องควบคุมการชาร์จสเปคแรงดันที่16.8โวลท์ได้ แต่ถ้าต้องการลากสายให้ยาวกว่านี้ก็ควรจะเพิ่มขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟขึ้นเพื่อว่าจะมีค่าความต้านทานในสายลดลงและแรงดันที่ตกคร่อมสายก็จะลดลงตามไปด้วยหรือเลือกที่จะเพิ่มแรงดันของระบบขึ้นจากเดิมก็จะทำแรงดันปลายทางยังสูงอยู่เมื่อหักลบแรงดันตกคร่อมในสายออกไปแล้ว แต่ทั้งนี้ต้องอย่างลืมเรื่องสเปคของแรงดันแบตเตอรี่และเครื่องควบคุมการชาร์จด้วย
ตารางความต้านทานของสายไฟตัวนำทองแดงขนาดพื้นที่หน้าตัดต่างๆ
โดยปกติแล้วการต่อแผงโซล่าเซลล์เข้าด้วยกันนั้น จะต้องรู้ก่อนว่าขนาดของระบบที่เราออกแบบมาจะใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าเท่าไรให้สอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าที่จะใช้งาน(แนะนำการเลือกใช้งานแรงดันระบบ) โดยทั่วไปแล้วจะใช้ที่แรงดัน 12 , 24, 48และ 120 โวลท์เป็นหลัก ดังนั้นการต่อแผงโซล่าเซลล์จะต้องเลือก เครื่องควบคุมการชาร์จ แบตเตอรี่ และโหลดให้มีความสอดคล้องร่วมกันด้วย
การต่อแผงโซล่าเซลล์มีอยู่สองแบบด้วยกัน
1.) การต่อแบบอนุกรม – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งมาต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่งไปเรื่อยๆ จนได้แรงดันตามระบบที่ออกแบบไว้ การต่อแบบอนุกรมนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่กระแสในระบบจะเท่าเดิม ตัวอย่าง ถ้ามีโซล่าเซลล์แรงดัน 12 โวลท์ กระแส 2.5 แอปม์*2แผง มาต่ออนุกรมกันจะได้แรงดันรวมอยู่ที่ 24 โวลท์และกระแสรวม 2.5แอมป์
2.) การต่อแบบขนาน – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งไปต่อกับขั้วบวกของโซล่าเซลล์อีกแผงหนึ่ง และนำขั้วลบแผงหนึ่งไปต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่ง การต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่แรงดันเท่าเดิม ตัวอย่างถ้ามีแผงโซล่าเซลล์ตามสเปคข้างบน 2 แผงนำมาต่อแบบขนานจะได้แรงดันรวมของระบบ 12 โวลท์และกระแสไฟฟ้ารวม 5 แอมป์(2.5แอมป์*2)
สังเกตุว่าการต่อแผงโซล่าเซลล์ทั้งสองแบบนี้ จะได้ค่าของกำลังไฟฟ้าออกมาเท่ากันคือ (24V*2.5A) หรือ (12V*5A) = 60 วัตต์(ตัวอย่างแผงที่ยกมา โซล่าเซลล์หนึ่งแผงจะมีกำลังไฟฟ้า 30 วัตต์)ตามสูตรพื้นฐานไฟฟ้าง่ายๆคือ P=V*I โดย P=กำลังไฟฟ้า(วัตต์), V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์)
ถ้าระบบที่เราจะนำแผงโซล่าเซลล์ไปต่อเป็นแบบแยกเดี่ยวที่ต่อตรงเข้ากับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรงเลย เราจะต้องต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันรวมที่ผลิตออกมาจากแผงมากกว่าแรงดันของแบตเตอรี่ประมาณ1.4-1.5เท่า โซล่าเซลล์ถึงจะชาร์จประจุเข้า เช่นแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลท์ จะต้องมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์ประมาณ 16.8-18โวลท์(Vmp)
แต่ถ้าระบบที่เราออกแบบเป็นแบบต่อร่วมกับเครื่องควบคุมการชาร์จ ให้เราต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันใกล้เคียงกับสเปคของตัวเครื่องควบคุมการชาร์จได้เลย
ข้อควรระวัง
การต่อแผงโซล่าเซลล์แบบอนุกรมควรระวังอย่าให้มีเงามาตกกระทบบดบังแสงที่จะส่งไปยังแผงโซล่าเซลล์ เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมทั้งหมดของระบบลดลงหรือถึงขั้นไฟฟ้าไม่สามารถผลิตขึ้นได้ เปรียบเหมือนกับท่อน้ำที่ถูกตัดระหว่างทางทำให้ไม่สามารถส่งน้ำไปยังปลายทางได้ ทั้งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการต่อบายพาสไดโอดขนานกับแผงหรือการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ให้หลีกเลี่ยงเงาที่จะตกกระทบลงบนแผง
การเลือกขนาดสายไฟที่จะมาต่อกับระบบ
ขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟจะมีผลกับการนำไฟฟ้าว่ามากน้อยเพียงใด ถ้าขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟมีขนาดเล็ก(หน่วยเป็นตารางมิลลิเมตร – mm2) สายไฟก็จะมีความต้านทานมากและนำไฟฟ้าได้น้อย ถ้าขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟมีขนาดใหญ่ สายไฟจะมีความต้านทานน้อยจึงทำให้นำไฟฟ้าได้ดี
การที่สายไฟมีขนาดเล็กนั้นจะส่งผลทำให้มีแรงดันตกคร่อมอยู่ในสายด้วย ถ้าแผงโซล่าเซลล์ที่ต่อไว้บนหลังคาต่อสายไฟโยงลงมาถึงตัวแบตเตอรี่หรือเครื่องควบคุมการชาร์จมีระยะที่ไกลมากแรงดันที่ตกคร่อมในสายไฟระหว่างทางจะมีมาก ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการสำหรับระบบจริงไม่ได้ตามที่ออกแบบไว้ตั้งแต่ต้น ตัวอย่าง ถ้าเราใช้สายขนาดพื้นที่หน้าตัดเท่ากับ1.5ตารางมิลลิเมตร จะมีค่าความต้านทานอยู่ที่ 12 มิลลิโอมต่อเมตร(หรือ0.012 โอมต่อเมตร) ใช้สูตรพื้นฐานทางไฟฟ้าคำนวนค่าความต้านทานของสาย คือ V=I*R ,โดย V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์), R=ความต้านทาน(โอม) สมมติถ้าระบบมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์เท่ากับ 18โวลท์และกระแสไฟ 5แอมป์ สายไฟยาว 20 เมตร จะมีแรงดันที่ตกคร่อมในสายไฟคือ 5*(20*0.012)=1.2โวลท์ เมื่อเทียบเป็นเปอร์เซนต์แล้ว แรงดันจากแผงต้นทางไปถึงปลายทาง (1.2/18*100)=6.67 เปอร์เซนต์ เพราะฉะนั้นแรงดันที่ปลายสายไฟเท่ากับ 18-1.2=16.8โวลท์ ดังนั้นจึงต้องคำนวนดูด้วยว่าถ้าใช้สายไฟขนาดนี้แรงดันปลายทางจะได้เพียงพอที่จะไปจ่ายให้กับแบตเตอรี่หรือตัวควบคุมการชาร์จได้หรือไม่ จากตัวอย่างข้างต้นการใช้สายไฟพื้นที่หน้าตัด 1.5 ตร.มม.ยาว 20 เมตร ก็พอที่จะนำไปต่อกับแบตเตอรี่12โวลท์หรือเครื่องควบคุมการชาร์จสเปคแรงดันที่16.8โวลท์ได้ แต่ถ้าต้องการลากสายให้ยาวกว่านี้ก็ควรจะเพิ่มขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟขึ้นเพื่อว่าจะมีค่าความต้านทานในสายลดลงและแรงดันที่ตกคร่อมสายก็จะลดลงตามไปด้วยหรือเลือกที่จะเพิ่มแรงดันของระบบขึ้นจากเดิมก็จะทำแรงดันปลายทางยังสูงอยู่เมื่อหักลบแรงดันตกคร่อมในสายออกไปแล้ว แต่ทั้งนี้ต้องอย่างลืมเรื่องสเปคของแรงดันแบตเตอรี่และเครื่องควบคุมการชาร์จด้วย
ตารางความต้านทานของสายไฟตัวนำทองแดงขนาดพื้นที่หน้าตัดต่างๆ
พื้นที่หน้าตัด
(ตารางมิลลิเมตร)
|
ความต้านทาน
(มิลลิโอมต่อเมตร)
|
ทนกระแสไฟฟ้า
(แอมป์)
|
1.0
|
18.0
|
15.0
|
1.5
|
12.0
|
19.5
|
2.5
|
7.4
|
27.0
|
4.0
|
4.6
|
36.0
|
6.0
|
3.0
|
46.0
|
10.0
|
1.83
|
63.0
|
16.0
|
1.15
|
85.0
|
การเลือกแรงดันระบบ
การเลือกแรงดันในระบบ
แรงดันในระบบที่เหมาะสมจะมีผลต่อประสิทธิภาพที่ได้จากระบบนั้นๆ เช่นระบบที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้น้อยซึ่งขนาดของแผงโซล่าเซลล์ไม่เกิน 400 วัตต์การใช้แรงดันระบบที่เหมาะสมคือ 12 โวลท์ สมมติว่าระบบเดียวกันนี้เราเลือกใช้แรงดันระบบเป็น 24 โวลท์ก็ย่อมทำได้ แต่ผลที่ได้รับคือเราต้องเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดแรงดันที่เพิ่มขึ้นเป็น 24 โวลท์(ซึ่งบางกรณีก็มีราคาที่แพงกว่าแบบ 12 โวลท์) เราต้องใช้จำนวนของแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นเพื่อจะมาต่อขนานกันเพื่อให้ได้แรงดัน 24 โวลท์ และจะต้องใช้แผงโซล่าเซลล์เพื่อมากขึ้น(ในกรณีที่แผงมีแรงดันขาออก 12 โวลท์)จะเห็นว่าอุปกรณ์ต่างๆมีขนาดเพิ่มขึ้นแต่เราก็ยังใช้กำลังไฟฟ้าเท่าเดิม ทำให้อุปกรณ์ที่ติดตั้งเพิ่มในระบบทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพอย่างที่ควรจะเป็น และเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นโดยใช่เหตุ
คราวนี้เรามาสมมติว่าระบบที่ทำการออกแบบมีขนาดแผงโซล่าเซลล์ 1 กิโลวัตต์ แรงดันระบบที่เหมาะสมคือ 24 โวลท์จะทำให้อินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดใหญ่ทำงานได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นและไม่ต้องใช้สายไฟที่มีขนาดใหญ่ แต่ถ้าเราไปใช้แรงดันระบบเท่ากับ 12 โวลท์สิ่งที่จะเกิดขึ้นก็คือ ถึงแม้จำนวนแบตเตอรี่ที่เราใช้อาจจะเท่าเดิม(เพียงแต่ต่อในรูปแบบอนุกรมแทน) แต่เราต้องเพิ่มขนาดของสายไฟขึ้นเพื่อชดเชยแรงดันที่ตกคร่อมในสาย(12 โวลท์แรงดันตกคร่อมในสายมากขึ้นทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ไปถึงปลายทางมีขนาดลดลงมากขึ้นเมื่อสายมีขนาดยาว) อีกข้อหนึ่งที่เสี่ยงคือในระบบที่ใช้แผงโซล่าเซลล์ต่ออนุกรมกันหมด 1 กิโลวัตต์เพื่อให้ได้แรงดันระบบ 12 โวลท์ถ้ามีเมฆมาบังการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์แผงใดแผงหนึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าจากแผงทั้งหมดลดลงไปอย่างมาก
ดังนั้นการเลือกแรงดันระบบให้เหมาะสมกับขนาดของแผง โหลด และอินเวอร์เตอร์จะทำให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ตารางแนะนำการเลือกแรงดันระบบที่ออกแบบให้เหมาะสม
แรงดันในระบบที่เหมาะสมจะมีผลต่อประสิทธิภาพที่ได้จากระบบนั้นๆ เช่นระบบที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้น้อยซึ่งขนาดของแผงโซล่าเซลล์ไม่เกิน 400 วัตต์การใช้แรงดันระบบที่เหมาะสมคือ 12 โวลท์ สมมติว่าระบบเดียวกันนี้เราเลือกใช้แรงดันระบบเป็น 24 โวลท์ก็ย่อมทำได้ แต่ผลที่ได้รับคือเราต้องเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดแรงดันที่เพิ่มขึ้นเป็น 24 โวลท์(ซึ่งบางกรณีก็มีราคาที่แพงกว่าแบบ 12 โวลท์) เราต้องใช้จำนวนของแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นเพื่อจะมาต่อขนานกันเพื่อให้ได้แรงดัน 24 โวลท์ และจะต้องใช้แผงโซล่าเซลล์เพื่อมากขึ้น(ในกรณีที่แผงมีแรงดันขาออก 12 โวลท์)จะเห็นว่าอุปกรณ์ต่างๆมีขนาดเพิ่มขึ้นแต่เราก็ยังใช้กำลังไฟฟ้าเท่าเดิม ทำให้อุปกรณ์ที่ติดตั้งเพิ่มในระบบทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพอย่างที่ควรจะเป็น และเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นโดยใช่เหตุ
คราวนี้เรามาสมมติว่าระบบที่ทำการออกแบบมีขนาดแผงโซล่าเซลล์ 1 กิโลวัตต์ แรงดันระบบที่เหมาะสมคือ 24 โวลท์จะทำให้อินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดใหญ่ทำงานได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นและไม่ต้องใช้สายไฟที่มีขนาดใหญ่ แต่ถ้าเราไปใช้แรงดันระบบเท่ากับ 12 โวลท์สิ่งที่จะเกิดขึ้นก็คือ ถึงแม้จำนวนแบตเตอรี่ที่เราใช้อาจจะเท่าเดิม(เพียงแต่ต่อในรูปแบบอนุกรมแทน) แต่เราต้องเพิ่มขนาดของสายไฟขึ้นเพื่อชดเชยแรงดันที่ตกคร่อมในสาย(12 โวลท์แรงดันตกคร่อมในสายมากขึ้นทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ไปถึงปลายทางมีขนาดลดลงมากขึ้นเมื่อสายมีขนาดยาว) อีกข้อหนึ่งที่เสี่ยงคือในระบบที่ใช้แผงโซล่าเซลล์ต่ออนุกรมกันหมด 1 กิโลวัตต์เพื่อให้ได้แรงดันระบบ 12 โวลท์ถ้ามีเมฆมาบังการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์แผงใดแผงหนึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าจากแผงทั้งหมดลดลงไปอย่างมาก
ดังนั้นการเลือกแรงดันระบบให้เหมาะสมกับขนาดของแผง โหลด และอินเวอร์เตอร์จะทำให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ตารางแนะนำการเลือกแรงดันระบบที่ออกแบบให้เหมาะสม
| แผงโซล่าเซลล์รวม(kWp) | โหลดกระแสสลับที่อินเวอร์เตอร์ (kW) | โหลดรวม (kWh/day) | แรงดันกระแสตรงของระบบที่ออกแบบ (V) |
| น้อยกว่า 0.4 | น้อยกว่า 1.0 | น้อยกว่า 1.5 | 12 |
| 0.4-1.0 | 2.5 หรือน้อยกว่า | น้อยกว่า 5.0 | 24 |
| 1.0-2.5 | 5.0 หรือน้อยกว่า | 5.0-12.0 | 48 |
| มากกว่า 2.5 | มากกว่า 5.0 | 12.0-25.0 | 120 |
การยึดและการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์
การยึดและการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์
เนื่องจากแผงโซล่าเซลล์มีลักษณะเป็นแผ่นด้านหน้าเรียบใหญ่ ดังนั้นจึงต้องมีโครงเหล็กหรือโลหะมายึดให้แข็งแรง ป้องกันลมพัดและทำให้แผงที่มีราคาแพงแตกเสียหายได้
การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์
แผงโซล่าเซลล์จะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาตกกระทบกับแผง ดังนั้นควรติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ให้โดนแสงตลอดทั้งวัน ไม่ควรที่จะมีเงามาบังแผง หลีกเลี่ยงให้ไกลจากเงาต้นไม้หรือสิ่งปลูกสร้างต่างๆ เพราะจะทำให้แผงผลิตไฟฟ้าได้ไม่เต็มที่ ข้อควรระวังในการติดตั้งคือเมื่อมีแผงโซล่าเซลล์ติดตั้งในระบบเป็นจำนวนมากและมีการต่อแผงโซล่าเซลล์เป็นแบบวงจรอนุกรม เมื่อมีเงามาบดบังแสงอาทิตย์เพียงแค่แผงเดียว จะทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของทั้งระบบลดลงเป็นอย่างมากหรือระบบอาจจะไม่ผลิตไฟฟ้าเลย ในกรณีอย่างนี้ไม่เป็นผลดีอย่างแน่นอนเพราะจะได้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้น้อยลง แต่ก็มีวิธีแก้โดยการต่อบายพาสไดโอดขนานกับแผงโซล่าเซลล์แต่ละแผง
โซล่าเซลล์ควรติดตั้งหันไปทางด้านใด
ในหนึ่งวัน โลกหมุนรอบตัวเองรอบเส้นศูนย์สูตร ดังนั้นตำแหน่งที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมากเท่าไร ก็จะยิ่งมีความเข้มแสงของดวงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้น ประเทศไทยถือเป็นตำแหน่งที่เหมาะแก่การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เป็นอย่างมาก เพราะอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ทำให้ความเข้มแสงมีปริมาณที่สูง แต่เนื่องจากประเทศไทยอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรขึ้นมา จึงทำให้การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์จึงต้องติดตั้งแผงระนาบรับแสงให้หันไปทางด้านทิศใต้(มุมจากทิศเหนือ[Azimuth]ประมาณ 180 องศา) และมีความชันของแผง(Tilt angle)จากแนวระนาบตาม องศาละติจูดแต่พื้นที่ที่จะติดตั้ง โดยที่กรุงเทพจะมีความชันแผงเซลล์อยู่ที่ประมาณ 13.5 องศาจากแนวระนาบ ส่วนเชียงใหม่ความชันแผงเซลล์อยู่ที่ประมาณ 18.4 องศา แผงโซล่าเซลล์จึงจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ดีโดยเฉลี่ยตลอดปี
การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ในกรณีข้างบนนี้เป็นแบบยึดกับโครงเหล็กไว้ถาวร(นอกจากจะปรับตั้งเอง) แต่มีสิ่งประดิษฐ์เสริมที่เป็นตัวช่วยให้แผงโซล่าเซลล์หันเข้าหาแสงได้เอง เรียกว่า แทรคเกอร์(Tracker) เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้เพิ่มมากขึ้นไปอีก เพราะระนาบของแผงจะหันเข้าหา ดวงอาทิตย์ตลอดเวลาตามการเคลื่อนที่ไปของดวงอาทิตย์
แทรคเกอร์ แบ่งเป็นสองประเภทคือ
1.) แพสซิปแทรคเกอร์ (Passive Tracker) – ทำงานโดยบรรจุของเหลวเมื่อโดนความร้อนจากแสงอาทิตย์จะทำให้ตำแหน่งระนาบรับแสงเปลี่ยนตาม ผลการทดสอบแทรคเกอร์แบบนนี้ค่อนข้างจะแม่นยำและเป็นที่น่าพอใจ
2.) แอคทีปแทรคเกอร์ (Active Tracker) – ทำงานโดยการขับเคลื่อนของมอเตอร์ขนาดเล็ก การปรับองศาของมอเตอร์อาจควบคุมโดยตัวตรวจจับแสงหรือตั้งเวลาตามการเคลื่อนคล้อยของดวงอาทิตย์ก็ได้ แทรคเกอร์แบบนี้ค่อนข้างจะแม่นยำกว่าแบบแรก แต่มีราคาที่แพงกว่า
การติดตั้งแทรคเกอร์นี้มีผลดีต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยรวมก็จริงแต่ทั้งนี้ต้องวิเคราะห์ด้วยว่าราคาของแทรคเกอร์ที่จะซื้อมาติดตั้ง หรือการหาซื้อแผงโซล่าเซลล์เพิ่มเติมอันไหนจะคุ้มค่ากว่ากัน
เนื่องจากแผงโซล่าเซลล์มีลักษณะเป็นแผ่นด้านหน้าเรียบใหญ่ ดังนั้นจึงต้องมีโครงเหล็กหรือโลหะมายึดให้แข็งแรง ป้องกันลมพัดและทำให้แผงที่มีราคาแพงแตกเสียหายได้
การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์
แผงโซล่าเซลล์จะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาตกกระทบกับแผง ดังนั้นควรติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ให้โดนแสงตลอดทั้งวัน ไม่ควรที่จะมีเงามาบังแผง หลีกเลี่ยงให้ไกลจากเงาต้นไม้หรือสิ่งปลูกสร้างต่างๆ เพราะจะทำให้แผงผลิตไฟฟ้าได้ไม่เต็มที่ ข้อควรระวังในการติดตั้งคือเมื่อมีแผงโซล่าเซลล์ติดตั้งในระบบเป็นจำนวนมากและมีการต่อแผงโซล่าเซลล์เป็นแบบวงจรอนุกรม เมื่อมีเงามาบดบังแสงอาทิตย์เพียงแค่แผงเดียว จะทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของทั้งระบบลดลงเป็นอย่างมากหรือระบบอาจจะไม่ผลิตไฟฟ้าเลย ในกรณีอย่างนี้ไม่เป็นผลดีอย่างแน่นอนเพราะจะได้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้น้อยลง แต่ก็มีวิธีแก้โดยการต่อบายพาสไดโอดขนานกับแผงโซล่าเซลล์แต่ละแผง
โซล่าเซลล์ควรติดตั้งหันไปทางด้านใด
ในหนึ่งวัน โลกหมุนรอบตัวเองรอบเส้นศูนย์สูตร ดังนั้นตำแหน่งที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมากเท่าไร ก็จะยิ่งมีความเข้มแสงของดวงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้น ประเทศไทยถือเป็นตำแหน่งที่เหมาะแก่การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เป็นอย่างมาก เพราะอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ทำให้ความเข้มแสงมีปริมาณที่สูง แต่เนื่องจากประเทศไทยอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรขึ้นมา จึงทำให้การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์จึงต้องติดตั้งแผงระนาบรับแสงให้หันไปทางด้านทิศใต้(มุมจากทิศเหนือ[Azimuth]ประมาณ 180 องศา) และมีความชันของแผง(Tilt angle)จากแนวระนาบตาม องศาละติจูดแต่พื้นที่ที่จะติดตั้ง โดยที่กรุงเทพจะมีความชันแผงเซลล์อยู่ที่ประมาณ 13.5 องศาจากแนวระนาบ ส่วนเชียงใหม่ความชันแผงเซลล์อยู่ที่ประมาณ 18.4 องศา แผงโซล่าเซลล์จึงจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ดีโดยเฉลี่ยตลอดปี
การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ในกรณีข้างบนนี้เป็นแบบยึดกับโครงเหล็กไว้ถาวร(นอกจากจะปรับตั้งเอง) แต่มีสิ่งประดิษฐ์เสริมที่เป็นตัวช่วยให้แผงโซล่าเซลล์หันเข้าหาแสงได้เอง เรียกว่า แทรคเกอร์(Tracker) เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้เพิ่มมากขึ้นไปอีก เพราะระนาบของแผงจะหันเข้าหา ดวงอาทิตย์ตลอดเวลาตามการเคลื่อนที่ไปของดวงอาทิตย์
แทรคเกอร์ แบ่งเป็นสองประเภทคือ
1.) แพสซิปแทรคเกอร์ (Passive Tracker) – ทำงานโดยบรรจุของเหลวเมื่อโดนความร้อนจากแสงอาทิตย์จะทำให้ตำแหน่งระนาบรับแสงเปลี่ยนตาม ผลการทดสอบแทรคเกอร์แบบนนี้ค่อนข้างจะแม่นยำและเป็นที่น่าพอใจ
2.) แอคทีปแทรคเกอร์ (Active Tracker) – ทำงานโดยการขับเคลื่อนของมอเตอร์ขนาดเล็ก การปรับองศาของมอเตอร์อาจควบคุมโดยตัวตรวจจับแสงหรือตั้งเวลาตามการเคลื่อนคล้อยของดวงอาทิตย์ก็ได้ แทรคเกอร์แบบนี้ค่อนข้างจะแม่นยำกว่าแบบแรก แต่มีราคาที่แพงกว่า
การติดตั้งแทรคเกอร์นี้มีผลดีต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยรวมก็จริงแต่ทั้งนี้ต้องวิเคราะห์ด้วยว่าราคาของแทรคเกอร์ที่จะซื้อมาติดตั้ง หรือการหาซื้อแผงโซล่าเซลล์เพิ่มเติมอันไหนจะคุ้มค่ากว่ากัน
การดูแลและบำรุงรักษาระบบอุปกรณ์ต่างๆในระบบโซล่าเซลล์
โดยปกติ อุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ไม่ว่าจะเป็นระบบโซล่าเซลล์หรือระบบทั่วไป จะเกิดการเสียหายได้ง่ายถ้าไม่ได้รับการดูแลรักษาเท่าที่ควร ทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนหรือซ่อมอุปกรณ์เป็นเงินจำนวนมาก ดังนั้นเพื่อลดความเสี่ยงจากการเสียหายของอุปกรณ์ การบำรุงดูแลรักษาระบบให้ทำงานปกติอยู่เสมอเป็นสิ่งจำเป็น นอกจากนี้ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ต่างๆในระบบอีกด้วย
- ควรตรวจเช็คระบบโซล่าเซลล์ว่าสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามปกติ ตรวจเช็คทุกวัน หรืออย่างน้อยสัปดาห์ละครั้ง
- ควรตรวจสอบส่วนที่ยึดโซล่าเซลล์ โครงเหล็ก น๊อตและสกรูต่างๆให้แน่หนาดีอยู่เสมอ
- ควรตรวจเช็คขั้วต่อและจุดเชื่อมของสายไฟจุดต่างๆว่ามีการคลายตัวของขั้วต่อหรือไม่ ถ้ามีควรขันสกรูเชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าให้แน่น(ถ้าจะขันสกรูจำเป็นต้องปิดไฟฟ้าในระบบเสียก่อน หรือใช้เครื่องมือที่มีฉนวนสามารถป้องกันไฟฟ้า)
- ตรวจตรารอบๆและเช็คดูว่าสายไฟที่อยู่ในระบบมีการชำรุดเสียหายหรือไม่ ถ้ามีให้ดำเนินการเปลี่ยนทันที เพราะสายไฟฟ้าที่เสียหายอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรและเกิดเพลิงไหม้ได้
- ควรหมั่นล้างทำความสะอาดแผงโซล่าเซลล์เป็นประจำเพื่อกำจัดฝุ่นผง ขี้นกหรือวัสดุอื่นๆ ซึ่งมาลดทอนแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบตัวแผง ทำให้ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้น้อยลงเกือบ 20 เปอร์เซนต์ การล้างทำความสะอาดควรทำเวลาเช้า ไม่ควรทำเวลากลางวัน เพราะเมื่อกระจกแผงที่ร้อนเจอกับน้ำเย็น อาจจะทำให้กระจกแตกได้ นอกจากนี้ไม่ควรใช้วัสดุที่เป็นฝอยมาขัดคราบสกปรกบนกระจกแผงเพราะอาจจะทำให้กระจกเป็นรอยได้
- อุปกรณ์ต่างๆในระบบไม่ควรมีความร้อนสูงเกินไปเพราะอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ควรระบายความร้อนด้วยห้องที่มีอากาศถ่ายเทได้ดี
- ตรวจเช็คสายไฟฟ้าตรงขั้วแบตเตอรี่ให้แน่นอยู่เสมอ ถ้ามีการคลายตัว ควรขันให้แน่น
- สำหรับแบตเตอรี่แบบ Seal Lead-Acid(หรือแบบไม่ต้องเติมน้ำกลั่น) ช่วงระยะเวลาหนึ่งควรจะมีการใช้ไฟฟ้าที่เก็บอยู่ในแบตเตอรี่บ้าง ถ้าแบตเตอรี่ไม่ได้ถูกใช้งานเป็นเวลานานๆจะทำให้แบตเตอรี่ใช้งานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ
- สำหรับแบตเตอรี่แบบ Flooded Lead-Acid(หรือแบตเตอรี่ที่ต้องเติมน้ำกลั่น) ควรเติมน้ำกลั่นเป็นประจำอย่างน้อยทำๆ 1เดือน อย่าให้น้ำกลั่นในแบตเตอรี่แห้ง อายุการใช้งานจะสั้นลง และทุกๆ 3-4 เดือนควรจะมีการกระตุ้นแบตเตอรี่โดยวิธีการที่เรียกว่า Equalization(การชาร์จแบตเตอรี่ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าปกติ ซึ่งค่าแรงดันไฟฟ้าจะขึ้นอยู่ที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่แต่ละราย) เพื่อจะทำให้ประจุแบตเตอรี่แบบน้ำมีการแลกเปลี่ยนปฏิกิริยาทางเคมีภายใน ทำให้กลับมาคงสถานะสมดุลอีกครั้ง ช่วยยืดอายุแบตให้ยาวนานขึ้น
ปริมาณรังสีอาทิตย์ในประเทศไทย
แผนที่ปริมาณการแพร่รังสีอาทิตย์ในประเทศไทย
ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทย พบว่าพื้นที่ส่วนใหญ่ได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์สูงสุดระหว่างเดือน เมษยน และพฤษภาคม โดยมีค่าอยู่ในช่วง 5.56-6.67 kWh/m2 – day และบริเวณที่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์สูงสุดเฉลี่ยทั้งปีอยู่ที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ โดยครอบคลุมบางส่วนของจังหวัดนครราชสีมา บุรีรัมย์ สุรินทร์ ศรีสะเกษ ร้อยเอ็ด ยโสธร อุบลราชธานี และอุดรธานี และบางส่วนของภาคกลางที่จังหวัดสุพรรณบุรี ชัยนาท อยุธยา และลพบุรี โดยได้รับรังสีดวงอาทิตย์เฉลี่ยทั้งปี 5.28-5.56 kWh/m2 – day พื้นที่ดังกล่าวคิดเป็น 14.3 เปอร์เซนต์ของพื้นที่ทั้งหมดของประเทศ นอกจากนี้ยังพบว่า 50.2 เปอร์เซนต์ ของพื้นที่ทั้งหมดได้รับรังสีดวงอาทิตย์เฉลี่ยทั้งปีในช่วง 5-5.28 kWh/m2 – day และมีเพียง 0.5 เปอร์เซนต์ของพื้นที่ทั้งหมดที่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์ต่ำกว่า 4.45 kWh/m2 – day
เมื่อทำการเฉลี่ยความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ทั่วประเทศจากทุกพื้นที่เป็นค่ารายวันเฉลี่ยต่อปี จะได้เท่ากับ 5.05 kWh/m2 – day
ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทย พบว่าพื้นที่ส่วนใหญ่ได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์สูงสุดระหว่างเดือน เมษยน และพฤษภาคม โดยมีค่าอยู่ในช่วง 5.56-6.67 kWh/m2 – day และบริเวณที่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์สูงสุดเฉลี่ยทั้งปีอยู่ที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ โดยครอบคลุมบางส่วนของจังหวัดนครราชสีมา บุรีรัมย์ สุรินทร์ ศรีสะเกษ ร้อยเอ็ด ยโสธร อุบลราชธานี และอุดรธานี และบางส่วนของภาคกลางที่จังหวัดสุพรรณบุรี ชัยนาท อยุธยา และลพบุรี โดยได้รับรังสีดวงอาทิตย์เฉลี่ยทั้งปี 5.28-5.56 kWh/m2 – day พื้นที่ดังกล่าวคิดเป็น 14.3 เปอร์เซนต์ของพื้นที่ทั้งหมดของประเทศ นอกจากนี้ยังพบว่า 50.2 เปอร์เซนต์ ของพื้นที่ทั้งหมดได้รับรังสีดวงอาทิตย์เฉลี่ยทั้งปีในช่วง 5-5.28 kWh/m2 – day และมีเพียง 0.5 เปอร์เซนต์ของพื้นที่ทั้งหมดที่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์ต่ำกว่า 4.45 kWh/m2 – day
เมื่อทำการเฉลี่ยความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ทั่วประเทศจากทุกพื้นที่เป็นค่ารายวันเฉลี่ยต่อปี จะได้เท่ากับ 5.05 kWh/m2 – day
ระบบออฟกริต(Off-grid System)
ระบบออฟกริต(Off-grid System)
คือระบบที่ผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ที่ไม่ปฏิสัมพันธ์กับผู้ให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้ารายใหญ่(ในประเทศไทยคือการไฟฟ้าฝ่ายผลิต,นครหลวง หรือภูมิภาค) ระบบออฟกริตนี้จะแยกเดี่ยวออกมาโดยผู้ติดตั้งโซล่าเซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้าใช้ได้เอง โดยไม่ต้องพึ่งพาการไฟฟ้า ซึ่งสามารถแยกหมวดย่อยลงไปได้อีกตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่จะใช้งานว่าเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยต้องเลือกโหลด(เครื่องใช้ไฟฟ้า)ให้เหมาะสมกับแรงดันที่ใช้
ระบบออฟกริตนี้อาจมีชื่อเรียกในภาษาอังกฤษอีกแบบหนี่งว่าระบบแสตนด์อโลน(Stand Alone System)หรือระบบแยกเดี่ยว ซึ่งมีวิธีการต่อระบบที่หลากหลาย ทั้งต่อโหลดกระแสตรงกับแผงโซล่าเซล่าเซลล์(ซึ่งผลิตไฟฟ้ากระแสตรง)โดยตรง หรือนำไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้จากแผง ไปแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ(โดยอินเวอร์เตอร์)สำหรับไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนซึ่งใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับอยู่แล้วได้ ระบบสแตนด์อโลนในแบบต่างๆมีดังนี้
ใช้กับโหลดกระแสตรง
ก.)แผงโซล่าเซลล์ต่อตรงกับโหลด ส่วนใหญ่จะใช้กับโหลดกระแสตรงอาทิ ปั๊มน้ำกระแสตรงแบบปรับความเร็วรอบได้ พบเห็นได้ทั่วไปกับระบบสูบน้ำ
ข.)แผงโซล่าเซลล์ต่อพ่วงกับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรง ข้อดีของการต่อระบบแบบนี้คือเมื่อไม่มีแสงอาทิตย์ เราก็ยังสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จ่ายให้กับโหลดได้ แต่สิ่งที่ต้องระวังคือการชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่มากเกินไปเพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็ว นอกจากนี้เวลาที่นำพลังงานไฟฟ้าที่เก็บสะสมในแบตเตอรี่ออกมาใช้ต้องระวังอย่างให้แบตเตอรี่คลายประจุมากเกินกว่าที่สเปคของแบตเตอรี่ที่ระบุไว้เพราะอาจจะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วเช่นกัน ส่วนใหญ่การต่อระบบแบบนี้จะใช้งานกับเรือขนาดเล็ก กระท่อมขนาดเล็ก และใช้กับระบบส่องสว่างเท่านั้น
ค.) แผงโซล่าเซลล์ที่มีเครื่องควบคุมการชาร์จประจุให้กับแบตเตอรี่ซึ่งจ่ายไฟให้กับโหลดกระแสตรง ข้อดีของการมีเครื่องควบคุมการชาร์จประจุคือสามารถควบคุมการไหลของประจุไฟเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่ได้และจะหยุดการชาร์จเมื่อไฟที่เก็บในแบตเตอรี่มีแรงดันเกินกว่าที่ตั้งค่ากำหนดไว้ จึงทำให้แบตเตอรี่มีอายุที่ยาวนานมากขึ้น การต่อแบบระบบนี้เป็นที่นิยมกันทั่วไป ใช้กับบ้านพักอาศัยที่ห่างไกลผู้ผลิตไฟฟ้า ทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าใช้ได้เอง รวมทั้งอาจจะไปประยุกต์ใช้กับในพื้นที่ที่ไม่ต้องการลากสายไฟฟ้าไปเพราะมีต้นทุนเรื่องสายไฟฟ้าที่มีราคาสูงได้อีกด้วย
ใช้กับโหลดกระแสตรงและกระแสสลับ
ง.)แผงโซล่าเซลล์ต่อกับเครื่องควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่โดยที่มีตัวอินเวอร์เตอร์แปลงจากไฟกระแสตรงเป็นไฟกระแสสลับเพื่อจ่ายให้กับโหลดที่ใช้กับกระแสสลับได้ โดยไฟกระแสตรงที่ออกจากแบตเตอรี่ก็ยังสามารถจ่ายให้กับโหลดกระแสตรงได้อีกด้วย ระบบแบบนี้มีข้อดีคือมีความยืดหยุ่นในการหาเครื่องใช้ไฟฟ้ามาใช้งานเพราะโดยทั่วไปแล้วเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ ยกตัวอย่างอาจจะใช้พัดลมกับไฟกระแสสลับที่แปลงจากอินเวอร์เตอร์ และใข้ระบบไฟส่องสว่างกับไฟกระแสตรงก็ได้
คือระบบที่ผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ที่ไม่ปฏิสัมพันธ์กับผู้ให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้ารายใหญ่(ในประเทศไทยคือการไฟฟ้าฝ่ายผลิต,นครหลวง หรือภูมิภาค) ระบบออฟกริตนี้จะแยกเดี่ยวออกมาโดยผู้ติดตั้งโซล่าเซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้าใช้ได้เอง โดยไม่ต้องพึ่งพาการไฟฟ้า ซึ่งสามารถแยกหมวดย่อยลงไปได้อีกตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่จะใช้งานว่าเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยต้องเลือกโหลด(เครื่องใช้ไฟฟ้า)ให้เหมาะสมกับแรงดันที่ใช้
ระบบออฟกริตนี้อาจมีชื่อเรียกในภาษาอังกฤษอีกแบบหนี่งว่าระบบแสตนด์อโลน(Stand Alone System)หรือระบบแยกเดี่ยว ซึ่งมีวิธีการต่อระบบที่หลากหลาย ทั้งต่อโหลดกระแสตรงกับแผงโซล่าเซล่าเซลล์(ซึ่งผลิตไฟฟ้ากระแสตรง)โดยตรง หรือนำไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้จากแผง ไปแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ(โดยอินเวอร์เตอร์)สำหรับไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนซึ่งใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับอยู่แล้วได้ ระบบสแตนด์อโลนในแบบต่างๆมีดังนี้
ใช้กับโหลดกระแสตรง
ก.)แผงโซล่าเซลล์ต่อตรงกับโหลด ส่วนใหญ่จะใช้กับโหลดกระแสตรงอาทิ ปั๊มน้ำกระแสตรงแบบปรับความเร็วรอบได้ พบเห็นได้ทั่วไปกับระบบสูบน้ำ
ข.)แผงโซล่าเซลล์ต่อพ่วงกับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรง ข้อดีของการต่อระบบแบบนี้คือเมื่อไม่มีแสงอาทิตย์ เราก็ยังสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จ่ายให้กับโหลดได้ แต่สิ่งที่ต้องระวังคือการชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่มากเกินไปเพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็ว นอกจากนี้เวลาที่นำพลังงานไฟฟ้าที่เก็บสะสมในแบตเตอรี่ออกมาใช้ต้องระวังอย่างให้แบตเตอรี่คลายประจุมากเกินกว่าที่สเปคของแบตเตอรี่ที่ระบุไว้เพราะอาจจะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วเช่นกัน ส่วนใหญ่การต่อระบบแบบนี้จะใช้งานกับเรือขนาดเล็ก กระท่อมขนาดเล็ก และใช้กับระบบส่องสว่างเท่านั้น
ค.) แผงโซล่าเซลล์ที่มีเครื่องควบคุมการชาร์จประจุให้กับแบตเตอรี่ซึ่งจ่ายไฟให้กับโหลดกระแสตรง ข้อดีของการมีเครื่องควบคุมการชาร์จประจุคือสามารถควบคุมการไหลของประจุไฟเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่ได้และจะหยุดการชาร์จเมื่อไฟที่เก็บในแบตเตอรี่มีแรงดันเกินกว่าที่ตั้งค่ากำหนดไว้ จึงทำให้แบตเตอรี่มีอายุที่ยาวนานมากขึ้น การต่อแบบระบบนี้เป็นที่นิยมกันทั่วไป ใช้กับบ้านพักอาศัยที่ห่างไกลผู้ผลิตไฟฟ้า ทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าใช้ได้เอง รวมทั้งอาจจะไปประยุกต์ใช้กับในพื้นที่ที่ไม่ต้องการลากสายไฟฟ้าไปเพราะมีต้นทุนเรื่องสายไฟฟ้าที่มีราคาสูงได้อีกด้วย
ใช้กับโหลดกระแสตรงและกระแสสลับ
ง.)แผงโซล่าเซลล์ต่อกับเครื่องควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่โดยที่มีตัวอินเวอร์เตอร์แปลงจากไฟกระแสตรงเป็นไฟกระแสสลับเพื่อจ่ายให้กับโหลดที่ใช้กับกระแสสลับได้ โดยไฟกระแสตรงที่ออกจากแบตเตอรี่ก็ยังสามารถจ่ายให้กับโหลดกระแสตรงได้อีกด้วย ระบบแบบนี้มีข้อดีคือมีความยืดหยุ่นในการหาเครื่องใช้ไฟฟ้ามาใช้งานเพราะโดยทั่วไปแล้วเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ ยกตัวอย่างอาจจะใช้พัดลมกับไฟกระแสสลับที่แปลงจากอินเวอร์เตอร์ และใข้ระบบไฟส่องสว่างกับไฟกระแสตรงก็ได้
ระบบออนกริต(On-grid System)
ระบบออนกริต(On-grid System)
คือระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ที่ทำงานสัมพันธ์กับผู้ให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้ารายใหญ่ ซึ่งในประเทศไทยคือการไฟฟ้านครหลวง, ภูมิภาคและฝ่ายผลิตนั่นเอง ส่วนใหญ่แล้วระบบจะมีเพียงแค่แผงโซล่าเซลล์ต่อเข้ากับกริตไทน์อินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงจากไฟกระแสตรงเป็นไฟกระแสสลับแล้วต่อพ่วงกับไฟที่จ่ายมาจากการไฟฟ้า เพื่อจ่ายให้กับโหลดกระแสสลับอีกทีหนึ่ง
คือระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ที่ทำงานสัมพันธ์กับผู้ให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้ารายใหญ่ ซึ่งในประเทศไทยคือการไฟฟ้านครหลวง, ภูมิภาคและฝ่ายผลิตนั่นเอง ส่วนใหญ่แล้วระบบจะมีเพียงแค่แผงโซล่าเซลล์ต่อเข้ากับกริตไทน์อินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงจากไฟกระแสตรงเป็นไฟกระแสสลับแล้วต่อพ่วงกับไฟที่จ่ายมาจากการไฟฟ้า เพื่อจ่ายให้กับโหลดกระแสสลับอีกทีหนึ่ง
Charge Controller
เครื่องควบคุมการชาร์จ(Charge Controller)
แผงโซล่าเซลล์ทำงานผลิตไฟฟ้ากระแสตรงออกมา ถ้าระบบที่ออกแบบมีการต่อพ่วงกับแบตเตอรี่ด้วย ในบางครั้งแสงที่ตกกระทบแผงโซล่าเซลล์อาจจะไม่สม่ำเสมอกันตลอดทั้งวันจึงทำให้กระแสและแรงดันที่ผลิตได้จากแผงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาบางช่วงก็สูงบางช่วงก็ต่ำทำให้แรงดันและกระแสไฟฟ้าไม่คงที่ ดังนั้นการชาร์จประจุไฟฟ้าของแผงโดยตรงกับแบตเตอรี่จึงไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควรและที่สำคัญคือจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะสั้นในลงอีกด้วยเพราะแรงดันที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์บางครั้งก็สูงเกินกว่าค่าแรงดันที่จะทำการชาร์จแบตเตอรี่
เครื่องควบคุมการชาร์จจึงถูกออกแบบมาเพื่อทำให้การชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่นั้นมีประสิทธิภาพเพิ่มมากยิ่งขึ้น อีกทั้งยังป้องกันการเสียหายที่เกิดจากการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีแรงดันสูงเกินไปอีกด้วย
การทำงานของเครื่องควบคุมการชาร์จ
เครื่องควบคุมการชาร์จจะต่อระหว่างแผงโซล่าเซลล์กับแบตเตอรี่และโหลด(ตามรูป) ทำงานโดยจะดูว่าแรงดันไฟฟ้าที่อยู่ในแบตเตอรี่อยู่ในระดับใด ถ้าอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าที่ตั้งไว้ ตัวเครื่องควบคุมการชาร์จจะทำการปลดโหลดออกจากระบบโดยทันที(Load disconnect)เพื่อป้องกันการคลายประจุของแบตเตอรี่ที่มากเกินไปและอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วขึ้น ส่วนใหญ่จะตั้งค่าแรงดันการปลดโหลดไว้ที่ประมาณ 11.5 โวลท์สำหรับแรงดันระบบที่ 12 โวลท์ นอกจากนี้เครื่องควบคุมการชาร์จก็จะต่อการทำงานของโหลดใหม่(Load reconnect) ถ้าแบตเตอรี่มีค่าแรงดันที่เพิ่มขึ้นตามที่ตั้งไว้ เช่นค่าจะตั้งไว้ที่ 12.6โวลท์สำหรับแรงดันระบบ 12 โวลท์เป็นต้น
ส่วนแรงดันในการชาร์จแบตเตอรี่โดยทั่วไป(Regulation Voltage)จะมีค่า 14.3 โวลท์สำหรับระบบ 12 โวลท์ เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จจนเต็ม ถ้าปล่อยแบตเตอรี่ทิ้งไว้แรงดันของแบตเตอรี่จะลดลง ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จจะชาร์จรักษาระดับแรงดันในแบตเตอรี่ให้คงที่อยู่เสมอ(Float Voltage) มีค่า 13.7 โวลท์ สำหรับระบบ 12 โวลท์
เครื่องควบคุมการชาร์จโดยทั่วไปจะทำงานแบบเพาล์วิทมอดูเลชั่น(Pulse Width Modulation – PWM) คือใช้ลูกคลื่นไฟฟ้าในช่วงสั้นในการชาร์จประจุไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังมีเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องควบคุมการชาร์จแบบปกติอีกด้วย เมื่อนำมาต่อเข้ากับระบบแล้วจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเพราะแบตเตอรี่ทำการเก็บและจ่ายประจุไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ผู้ผลิตบางรายอ้างว่าเมื่อใช้ เครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีจะทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ที่จะส่งไปยังแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นถึง 40 เปอร์เซนต์ ซึ่งก็อาจจะเป็นไปได้เมื่อแบตเตอรี่มีค่าแรงดันต่ำหรือแสงแดดในวันนั้นมีค่าเข้มแสงไม่มาก
จากการทำงานที่กล่าวมา เครื่องควบคุมการชาร์จสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ให้เพิ่มมากขึ้นและการชาร์จประจุแบตเตอรี่ก็มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นเช่นเดียวกัน
ตัวแปรในการเลือกใช้เครื่องควบคุมการชาร์จ
แผงโซล่าเซลล์ทำงานผลิตไฟฟ้ากระแสตรงออกมา ถ้าระบบที่ออกแบบมีการต่อพ่วงกับแบตเตอรี่ด้วย ในบางครั้งแสงที่ตกกระทบแผงโซล่าเซลล์อาจจะไม่สม่ำเสมอกันตลอดทั้งวันจึงทำให้กระแสและแรงดันที่ผลิตได้จากแผงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาบางช่วงก็สูงบางช่วงก็ต่ำทำให้แรงดันและกระแสไฟฟ้าไม่คงที่ ดังนั้นการชาร์จประจุไฟฟ้าของแผงโดยตรงกับแบตเตอรี่จึงไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควรและที่สำคัญคือจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะสั้นในลงอีกด้วยเพราะแรงดันที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์บางครั้งก็สูงเกินกว่าค่าแรงดันที่จะทำการชาร์จแบตเตอรี่
เครื่องควบคุมการชาร์จจึงถูกออกแบบมาเพื่อทำให้การชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่นั้นมีประสิทธิภาพเพิ่มมากยิ่งขึ้น อีกทั้งยังป้องกันการเสียหายที่เกิดจากการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีแรงดันสูงเกินไปอีกด้วย
การทำงานของเครื่องควบคุมการชาร์จ
เครื่องควบคุมการชาร์จจะต่อระหว่างแผงโซล่าเซลล์กับแบตเตอรี่และโหลด(ตามรูป) ทำงานโดยจะดูว่าแรงดันไฟฟ้าที่อยู่ในแบตเตอรี่อยู่ในระดับใด ถ้าอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าที่ตั้งไว้ ตัวเครื่องควบคุมการชาร์จจะทำการปลดโหลดออกจากระบบโดยทันที(Load disconnect)เพื่อป้องกันการคลายประจุของแบตเตอรี่ที่มากเกินไปและอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วขึ้น ส่วนใหญ่จะตั้งค่าแรงดันการปลดโหลดไว้ที่ประมาณ 11.5 โวลท์สำหรับแรงดันระบบที่ 12 โวลท์ นอกจากนี้เครื่องควบคุมการชาร์จก็จะต่อการทำงานของโหลดใหม่(Load reconnect) ถ้าแบตเตอรี่มีค่าแรงดันที่เพิ่มขึ้นตามที่ตั้งไว้ เช่นค่าจะตั้งไว้ที่ 12.6โวลท์สำหรับแรงดันระบบ 12 โวลท์เป็นต้น
ส่วนแรงดันในการชาร์จแบตเตอรี่โดยทั่วไป(Regulation Voltage)จะมีค่า 14.3 โวลท์สำหรับระบบ 12 โวลท์ เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จจนเต็ม ถ้าปล่อยแบตเตอรี่ทิ้งไว้แรงดันของแบตเตอรี่จะลดลง ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จจะชาร์จรักษาระดับแรงดันในแบตเตอรี่ให้คงที่อยู่เสมอ(Float Voltage) มีค่า 13.7 โวลท์ สำหรับระบบ 12 โวลท์
เครื่องควบคุมการชาร์จโดยทั่วไปจะทำงานแบบเพาล์วิทมอดูเลชั่น(Pulse Width Modulation – PWM) คือใช้ลูกคลื่นไฟฟ้าในช่วงสั้นในการชาร์จประจุไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังมีเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องควบคุมการชาร์จแบบปกติอีกด้วย เมื่อนำมาต่อเข้ากับระบบแล้วจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเพราะแบตเตอรี่ทำการเก็บและจ่ายประจุไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ผู้ผลิตบางรายอ้างว่าเมื่อใช้ เครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีจะทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ที่จะส่งไปยังแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นถึง 40 เปอร์เซนต์ ซึ่งก็อาจจะเป็นไปได้เมื่อแบตเตอรี่มีค่าแรงดันต่ำหรือแสงแดดในวันนั้นมีค่าเข้มแสงไม่มาก
จากการทำงานที่กล่าวมา เครื่องควบคุมการชาร์จสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ให้เพิ่มมากขึ้นและการชาร์จประจุแบตเตอรี่ก็มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นเช่นเดียวกัน
ตัวแปรในการเลือกใช้เครื่องควบคุมการชาร์จ
- ความมีเสถียรภาพ – บางระบบต้องการความมีเสถียรภาพที่สูงดังนั้นการเลือกเครื่องควบคุมการชาร์จจะต้องไม่ดับและเสียง่าย
- กำลังชาร์จที่สอดคล้องกับระบบ – การเลือกต้องรองรับระบบที่ออกแบบไว้ซึ่งให้แผงโซล่าเซลล์และโหลดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- ค่าแรงดันการปลดโหลดและต่อโหลดอัตโนมัติ – เครื่องควบคุมการชาร์จควรเลือกค่าการปลดและต่อโหลดอัตโนมัติให้สอดคล้องกับระบบที่ออกแบบไว้(ควรดูสเปคของแบตเตอรี่ควบคู่กันไป)เพราะจะสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้มากยิ่งขึ้นและยังป้องกันการเสียหายของโหลดบางชนิดซึ่งได้รับแรงดันที่ต่ำกว่าจุดใช้งานได้
- ค่ากระแสที่ใช้ไปในการทำงานในของเครื่องควบคุมการชาร์จที่หยุดนิ่ง(Parasitic loss) – ควรเลือกให้มีค่าต่ำเข้าไว้เพื่อการจ่ายประจุไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ให้กับตัวเครื่องควบคุมการชาร์จจะไม่สูญเปล่า
- การติดตั้งและต่อสายไฟฟ้าเข้ากับตัวเครื่อง – ต้องสะดวกและมีขั้วต่อที่ง่าย สามารถติดตั้งตามที่ต่างๆได้ง่ายและรวดเร็ว
- ระบบชดเชยการชาร์จเปลี่ยนแปลงตามอุณภูมิของแบตเตอรี่(Battery temperature compensation) – เครื่องควบคุมการชาร์จที่ราคาปานกลางถึงสูง ส่วนใหญ่จะมีระบบที่ว่านี้ โดยเครื่องควบคุมการชาร์จจะทำงานชดเชยการชาร์จเมื่ออุณภูมิในแบตเตอรี่เปลี่ยนแปลงเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดในการชาร์จ
- ประกันสินค้าและบริการซ่อม – ควรเลือกยี่ห้อที่รับประกันสินค้าเมื่อสินค้ามีปัญหา การซ่อมต้องสะดวกและดี มีบริการหลังการขายที่ดี
- ราคา – โดยส่วนใหญ่ราคาของเครื่องควบคุมการชาร์จจะขึ้นอยู่กับค่าในการชาร์จกระแสว่ามากหรือน้อย การป้องกันความชื้นดีหรือไม่ และตัวเครื่องระบายความร้อนได้ดีขนาดไหน ถ้าตัวเครื่องติดฮีทซิ้งด้วย ราคาก็จะสูงตามไปด้วย
Inverter
อินเวอร์เตอร์ (Inverter)
แผงโซล่าเซลล์จะผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมาในรูปแบบของไฟกระแสตรง(Direct Current) แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าในที่อยู่อาศัยโดยส่วนใหญ่ เป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้กับไฟกระแสสลับเป็นหลัก ดังนั้นการที่จะทำให้ไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ให้ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยทั่วไปได้ ก็ต้องมีตัวแปลงกระแสไฟฟ้าเสียก่อน อุปกรณ์ตัวนั้นก็คือ อินเวอร์เตอร์ นั่นเอง
หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์คือจะรับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปสู่ตัวเครื่องอินเวอร์เตอร์ ไม่ว่าการผลิตจากแผงโซล่าเซลล์แล้วส่งไปที่ควบคุมกระแส หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่ก็ตาม หลังจากนั้นจะผ่านวงจรไฟฟ้าภายในตัวอินเวอร์เตอร์ที่ประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่ในการแปลงแรงดันให้สลับกันไปมาระหว่างความต่างศักย์ที่เป็นบวกและลบจนได้เป็นพลังงานไฟฟ้าที่เป็นไฟกระแสสลับโดยมีจำนวนครั้งที่สลับไปมาเท่ากับ 100-120ครั้งต่อวินาที(ความถี่ 50-60 เฮริต์ส) แล้วแต่การออกแบบวงจรภายใน โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ผลิตและใช้กันอยู่ในประเทศไทยโดยทั่วไป มีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ที่ 220-230 โวลท์(V) ความถี่ 50 เฮริต์ส(Hz)
รูปแบบของรูปคลื่น
แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่แปลงได้จากตัวอินเวอร์เตอร์ จะมีรูปแบบของลูกคลื่นที่ผลิตได้อยู่สองแบบใหญ่ๆด้วยกัน
1.) รูปคลื่นสแควร์เวฟ(Square Wave)มีลักษณะเป็นทรงเหลี่ยม อีกรูปแบบที่ใกล้เคียงกับรูปคลื่นสแควร์เวฟก็คือโมดิฟายซานย์เวฟ(Modified-Sinewave)ซึ่งจุดที่เปลี่ยนระหว่างคลื่นบวกกับลบจะมีความชันน้อยกว่า ส่วนใหญ่แล้วจะเจอกับอินเวอร์เตอร์ที่มีราคาถูก หาซื้อได้โดยทั่วไป อินเวอร์เตอร์ที่มีแรงดันขาออกเป็นแบบสองลูกคลื่นนี้จะนำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่ค่อยมีผลกับรูปแบบของลูกคลื่นมากนักเช่นหลอดไฟ เป็นต้น แต่ถ้านำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบของเส้นลวดพัน เช่นมอเตอร์พัดลม จะทำให้เกิดเสียงฮัมและความร้อนจากตัวมอเตอร์ ส่งผลให้มอเตอร์เสียหายได้ เนื่องจากรูปแบบลูกคลื่นไม่สอดกับหลักการทำงานภายในของตัวมาเตอร์นั่นเอง
2.) รูปคลื่นซายน์เวฟ(Sine Wave) หรือที่เรียกตามทั่วไปคือเพียวซายน์เวฟ(Pure-Sine Wave) อินเวอร์เตอร์ที่ผลิตรูปคลื่นแบบนี้ออกมาจะมีราคาที่สูงกว่า เพราะรูปคลื่นซานย์จะรองรับการนำไปใช้งานกับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิดโดยไม่ทำให้เกิดปัญหา และมีรูปร่างของคลื่นที่ผลิตได้เหมือนกับรูปคลื่นไฟฟ้าตามบ้านทุกประการ การนำเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ซายน์เวฟนี้ไปจ่ายให้กับพัดลม พัดลมจะทำงานปกติไม่เกิดเสียงฮัมแต่อย่างใด
อินเวอร์เตอร์ตามระบบที่ติดตั้ง
โดยทั่วไปอินเวอร์เตอร์จะแบ่งแยกตามระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ซึ่งมีอยูสองแบบใหญ่ๆด้วยกัน ได้แก่
1.) อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับระบบสแตนอโลน(Stand-Alone System) หรือระบบอิสระที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์กับการไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์แบบนี้จะมีหลักการทำงานเบื้องต้นที่กล่าวไปคือ รับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่(เวลากลางคืนจากพลังงานที่ชาร์จไว้โดยแผงโซล่าเซลล์ในเวลากลางวัน) แล้วแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ จ่ายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับต่อไป
2.) อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับระบบออนกริต(On-grid System) หรือระบบที่ทำงานสัมพันธ์กับการไฟฟ้า มีชื่อเรียกอินเวอร์เตอร์ชนิดนี้โดยทั่วไปว่า กริตไทน์อินเวอร์เตอร์(Grid-Tied Inverter)ลักษณะการทำงานของอินเวอร์เตอร์ระบบนี้จะเหมือนกับอินเวอร์เตอร์โดยปกติทั่วไปแต่จะต้องมีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากการไฟฟ้าป้อนให้กับอินเวอร์เตอร์อีกทางหนึ่งด้วย ตัวอินเวอร์เตอร์แบบนี้ถึงจะทำงาน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์จะถูกใช้ไปกับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆภายในบ้าน ถ้าใช้ไฟฟ้ามากกว่าที่ผลิตได้อินเวอร์เตอร์ก็จะดึงไฟฟ้าจากการไฟฟ้าเข้ามาจ่ายให้เพิ่มเติม แต่ถ้าแผงโซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าที่ใช้ภายในบ้าน ไฟฟ้าก็จะถูกขายให้กับการไฟฟ้าต่อไป(ระบบขายไฟฟ้าคืนให้กับการไฟฟ้า-VSPP) กริตไทน์อินเวอร์เตอร์ในปัจจุบันจะตัดการทำงานตัวมันเองทันทีที่ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับเพื่อป้องกันไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ผ่านไปยังสายไฟของการไฟฟ้าซึ่งจะเป็นอันตรายต่อช่างไฟฟ้าที่จะมาซ่อมได้
ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์(Efficiency)
ตามหลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์ คือการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับดังนั้นในกระบวนการนี้จะมีการสูญเสียพลังงานเกิดขึ้น ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จึงไม่ได้เต็มร้อยเปอร์เซนต์ อินเวอร์เตอร์ที่มีคุณภาพ จะต้องมีค่าประสิทธิภาพที่มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป ตัวอย่างถ้าอินเวอร์เตอร์มีประสิทธิภาพ 90 เปอร์เซ็นต์ หมายความว่าเราต้องใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ฝั่งขาเข้าอินเวอร์เตอร์ 1000 วัตต์ถึงจะได้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่ฝั่งขาออก 900 วัตต์ ดังนั้นถ้าอินเตอร์มีค่าประสิทธิภาพสูงเท่าไรก็ยิ่งดี แต่ราคาของอินเวอร์เตอร์ก็จะสูงตามไปด้วย นอกจากนี้ราคาของอินเวอร์เตอร์ค่อนข้างจะสูงเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆที่อยู่ในระบบ ถ้าไม่จำเป็นมากก็ออกแบบเพียงใช้แค่โหลดไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายในส่วนนี้
ตัวแปรที่จะดูในการเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ให้เข้ากับระบบ
1.) ค่าป้องกันกระแสกระชาก – เนื่องจากโหลดไฟฟ้าตามบ้านนั้นจะมีค่ากระแสที่มากกว่าปกติเวลาที่เริ่มเปิดใช้งาน(เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ตู้เย็น) ดังนั้นการเลือกอินเวอร์เตอร์จะต้องดูค่าที่ป้องกันกระแสไฟกระชาก(Surge Power) ว่ามีอัตราอยู่ที่เท่าไร ส่วนมากอินเวอร์เตอร์จะออกแบบมาให้ทนกับกระแสที่สูงในช่วงเวลาสั้นๆได้ ตัวอย่างอินเวอร์เตอร์บางตัวสามารถทนกระแสได้มากกว่า 100 เปอร์เซนต์ในหนึ่งวินาทีซึ่งเพียงพอต่อการสตาร์ทมอเตอร์ตัวไม่ใหญ่ได้
2.) ค่าแรงดันขาเข้า แรงดันขาออกและความถี่ของอินเวอร์เตอร์ – แรงดันขาเข้า(กระแสตรง)ควรเลือกให้สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ส่งจากแผงโซล่าเซลล์(ผ่านเครื่องควบคุมการชาร์จ)และแบตเตอรี่ เช่นระบบออกแบบไว้ที่ 12 โวลท์ก็ต้องเลือก แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของอินเวอร์เตอร์ที่ 12 โวลท์เช่นกัน ส่วนเรื่องแรงดันขาออก(กระแสสลับ)ของอินเวอร์เตอร์จะต้องเลือกให้เข้ากับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับที่เราจะนำไปต่อด้วย เครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านในประเทศไทยโดยทั่วไปจะใช้แรงดัน 220 โวลท์(V) และความถี่ 50 เฮิร์ต(Hz)
3.) ค่าความร้อนที่มีผลต่อประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ – ทั่วไปแล้วอุปกรณ์ที่เกี่ยวกับไฟฟ้าจะเกิดความร้อนสูงเมื่อมีการทำงานที่เต็มภาระเป็นเวลานาน อาจจะทำให้อินเวอร์เตอร์หยุดการทำงานได้ ดังนั้นควรหาอินเวอร์เตอร์ที่มีระบบระบายความร้อนที่ดี จะทำให้อินเวอร์เตอร์มีอายุการใช้งานที่ยืนยาวขึ้น
4.) ค่าคลื่นแทรกที่เกิดในแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์(Total Harmonic Distortion – THD) – ค่านี้จะมีผลทำให้โหลดที่มีขดลวดเป็นประกอบในการทำงานเช่นมอเตอร์ไฟฟ้ามีความร้อนสูง เมื่อค่า THD สูง โดยทั่วไปแล้วค่า THD ต้องน้อยกว่า 15-20 เปอร์เซนต์
5.) ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์(Power Factor) – มีผลกับประสิทธิโดยรวมของอินเวอร์เตอร์ในการจ่ายพลังงานให้กับโหลด ส่วนใหญ่แล้วจะเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ไม่น้อยกว่า 0.7
6.) ความมีเสถียรภาพและการซ่อมแซม – ควรเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีสเถียรภาพในการจ่ายไฟฟ้าที่ภาระโหลดเต็มสูง คือไม่มีไฟฟ้าสะดุดเวลาใช้งานหรือเสียหายได้ นอกจากนี้ยังต้องไม่ลืมเรื่องภาระการซ่อมแซม เมื่อเกิดปัญหาขึ้นกับอินเวอร์เตอร์ ถึงแม้จะมีประกันแต่ถ้าเราสั่งซื้อของจากต่างประเทศซึ่งไม่มีศูนย์ซ่อมที่ไทยความยุ่งยากและเรื่องค่าใช้จ่ายต่างๆที่จะเกิดขึ้นก็มีมากกว่า อินเวอร์เตอร์ที่มีศูนย์ซ่อมที่ใกล้หรืออยู่ในประเทศ อาจจะสอบถามเงื่อนไขการรับประกันและการส่งซ่อมก่อนเลือกซื้ออินเวอร์เตอร์เพื่อเป็นข้อมูลไว้ก่อนก็ได้
ตารางแนะนำการเลือกอินเวอร์เตอร์สแตนอโลนให้เหมาะสมกับระบบที่ออกแบบ
แผงโซล่าเซลล์จะผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมาในรูปแบบของไฟกระแสตรง(Direct Current) แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าในที่อยู่อาศัยโดยส่วนใหญ่ เป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้กับไฟกระแสสลับเป็นหลัก ดังนั้นการที่จะทำให้ไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ให้ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยทั่วไปได้ ก็ต้องมีตัวแปลงกระแสไฟฟ้าเสียก่อน อุปกรณ์ตัวนั้นก็คือ อินเวอร์เตอร์ นั่นเอง
หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์คือจะรับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปสู่ตัวเครื่องอินเวอร์เตอร์ ไม่ว่าการผลิตจากแผงโซล่าเซลล์แล้วส่งไปที่ควบคุมกระแส หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่ก็ตาม หลังจากนั้นจะผ่านวงจรไฟฟ้าภายในตัวอินเวอร์เตอร์ที่ประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่ในการแปลงแรงดันให้สลับกันไปมาระหว่างความต่างศักย์ที่เป็นบวกและลบจนได้เป็นพลังงานไฟฟ้าที่เป็นไฟกระแสสลับโดยมีจำนวนครั้งที่สลับไปมาเท่ากับ 100-120ครั้งต่อวินาที(ความถี่ 50-60 เฮริต์ส) แล้วแต่การออกแบบวงจรภายใน โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ผลิตและใช้กันอยู่ในประเทศไทยโดยทั่วไป มีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ที่ 220-230 โวลท์(V) ความถี่ 50 เฮริต์ส(Hz)
รูปแบบของรูปคลื่น
แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่แปลงได้จากตัวอินเวอร์เตอร์ จะมีรูปแบบของลูกคลื่นที่ผลิตได้อยู่สองแบบใหญ่ๆด้วยกัน
1.) รูปคลื่นสแควร์เวฟ(Square Wave)มีลักษณะเป็นทรงเหลี่ยม อีกรูปแบบที่ใกล้เคียงกับรูปคลื่นสแควร์เวฟก็คือโมดิฟายซานย์เวฟ(Modified-Sinewave)ซึ่งจุดที่เปลี่ยนระหว่างคลื่นบวกกับลบจะมีความชันน้อยกว่า ส่วนใหญ่แล้วจะเจอกับอินเวอร์เตอร์ที่มีราคาถูก หาซื้อได้โดยทั่วไป อินเวอร์เตอร์ที่มีแรงดันขาออกเป็นแบบสองลูกคลื่นนี้จะนำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่ค่อยมีผลกับรูปแบบของลูกคลื่นมากนักเช่นหลอดไฟ เป็นต้น แต่ถ้านำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบของเส้นลวดพัน เช่นมอเตอร์พัดลม จะทำให้เกิดเสียงฮัมและความร้อนจากตัวมอเตอร์ ส่งผลให้มอเตอร์เสียหายได้ เนื่องจากรูปแบบลูกคลื่นไม่สอดกับหลักการทำงานภายในของตัวมาเตอร์นั่นเอง
2.) รูปคลื่นซายน์เวฟ(Sine Wave) หรือที่เรียกตามทั่วไปคือเพียวซายน์เวฟ(Pure-Sine Wave) อินเวอร์เตอร์ที่ผลิตรูปคลื่นแบบนี้ออกมาจะมีราคาที่สูงกว่า เพราะรูปคลื่นซานย์จะรองรับการนำไปใช้งานกับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิดโดยไม่ทำให้เกิดปัญหา และมีรูปร่างของคลื่นที่ผลิตได้เหมือนกับรูปคลื่นไฟฟ้าตามบ้านทุกประการ การนำเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ซายน์เวฟนี้ไปจ่ายให้กับพัดลม พัดลมจะทำงานปกติไม่เกิดเสียงฮัมแต่อย่างใด
อินเวอร์เตอร์ตามระบบที่ติดตั้ง
โดยทั่วไปอินเวอร์เตอร์จะแบ่งแยกตามระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ซึ่งมีอยูสองแบบใหญ่ๆด้วยกัน ได้แก่
1.) อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับระบบสแตนอโลน(Stand-Alone System) หรือระบบอิสระที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์กับการไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์แบบนี้จะมีหลักการทำงานเบื้องต้นที่กล่าวไปคือ รับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่(เวลากลางคืนจากพลังงานที่ชาร์จไว้โดยแผงโซล่าเซลล์ในเวลากลางวัน) แล้วแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ จ่ายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับต่อไป
2.) อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับระบบออนกริต(On-grid System) หรือระบบที่ทำงานสัมพันธ์กับการไฟฟ้า มีชื่อเรียกอินเวอร์เตอร์ชนิดนี้โดยทั่วไปว่า กริตไทน์อินเวอร์เตอร์(Grid-Tied Inverter)ลักษณะการทำงานของอินเวอร์เตอร์ระบบนี้จะเหมือนกับอินเวอร์เตอร์โดยปกติทั่วไปแต่จะต้องมีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากการไฟฟ้าป้อนให้กับอินเวอร์เตอร์อีกทางหนึ่งด้วย ตัวอินเวอร์เตอร์แบบนี้ถึงจะทำงาน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์จะถูกใช้ไปกับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆภายในบ้าน ถ้าใช้ไฟฟ้ามากกว่าที่ผลิตได้อินเวอร์เตอร์ก็จะดึงไฟฟ้าจากการไฟฟ้าเข้ามาจ่ายให้เพิ่มเติม แต่ถ้าแผงโซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าที่ใช้ภายในบ้าน ไฟฟ้าก็จะถูกขายให้กับการไฟฟ้าต่อไป(ระบบขายไฟฟ้าคืนให้กับการไฟฟ้า-VSPP) กริตไทน์อินเวอร์เตอร์ในปัจจุบันจะตัดการทำงานตัวมันเองทันทีที่ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับเพื่อป้องกันไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ผ่านไปยังสายไฟของการไฟฟ้าซึ่งจะเป็นอันตรายต่อช่างไฟฟ้าที่จะมาซ่อมได้
ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์(Efficiency)
ตามหลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์ คือการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับดังนั้นในกระบวนการนี้จะมีการสูญเสียพลังงานเกิดขึ้น ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จึงไม่ได้เต็มร้อยเปอร์เซนต์ อินเวอร์เตอร์ที่มีคุณภาพ จะต้องมีค่าประสิทธิภาพที่มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป ตัวอย่างถ้าอินเวอร์เตอร์มีประสิทธิภาพ 90 เปอร์เซ็นต์ หมายความว่าเราต้องใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ฝั่งขาเข้าอินเวอร์เตอร์ 1000 วัตต์ถึงจะได้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่ฝั่งขาออก 900 วัตต์ ดังนั้นถ้าอินเตอร์มีค่าประสิทธิภาพสูงเท่าไรก็ยิ่งดี แต่ราคาของอินเวอร์เตอร์ก็จะสูงตามไปด้วย นอกจากนี้ราคาของอินเวอร์เตอร์ค่อนข้างจะสูงเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อื่นๆที่อยู่ในระบบ ถ้าไม่จำเป็นมากก็ออกแบบเพียงใช้แค่โหลดไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายในส่วนนี้
ตัวแปรที่จะดูในการเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ให้เข้ากับระบบ
1.) ค่าป้องกันกระแสกระชาก – เนื่องจากโหลดไฟฟ้าตามบ้านนั้นจะมีค่ากระแสที่มากกว่าปกติเวลาที่เริ่มเปิดใช้งาน(เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ตู้เย็น) ดังนั้นการเลือกอินเวอร์เตอร์จะต้องดูค่าที่ป้องกันกระแสไฟกระชาก(Surge Power) ว่ามีอัตราอยู่ที่เท่าไร ส่วนมากอินเวอร์เตอร์จะออกแบบมาให้ทนกับกระแสที่สูงในช่วงเวลาสั้นๆได้ ตัวอย่างอินเวอร์เตอร์บางตัวสามารถทนกระแสได้มากกว่า 100 เปอร์เซนต์ในหนึ่งวินาทีซึ่งเพียงพอต่อการสตาร์ทมอเตอร์ตัวไม่ใหญ่ได้
2.) ค่าแรงดันขาเข้า แรงดันขาออกและความถี่ของอินเวอร์เตอร์ – แรงดันขาเข้า(กระแสตรง)ควรเลือกให้สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ส่งจากแผงโซล่าเซลล์(ผ่านเครื่องควบคุมการชาร์จ)และแบตเตอรี่ เช่นระบบออกแบบไว้ที่ 12 โวลท์ก็ต้องเลือก แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของอินเวอร์เตอร์ที่ 12 โวลท์เช่นกัน ส่วนเรื่องแรงดันขาออก(กระแสสลับ)ของอินเวอร์เตอร์จะต้องเลือกให้เข้ากับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับที่เราจะนำไปต่อด้วย เครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านในประเทศไทยโดยทั่วไปจะใช้แรงดัน 220 โวลท์(V) และความถี่ 50 เฮิร์ต(Hz)
3.) ค่าความร้อนที่มีผลต่อประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ – ทั่วไปแล้วอุปกรณ์ที่เกี่ยวกับไฟฟ้าจะเกิดความร้อนสูงเมื่อมีการทำงานที่เต็มภาระเป็นเวลานาน อาจจะทำให้อินเวอร์เตอร์หยุดการทำงานได้ ดังนั้นควรหาอินเวอร์เตอร์ที่มีระบบระบายความร้อนที่ดี จะทำให้อินเวอร์เตอร์มีอายุการใช้งานที่ยืนยาวขึ้น
4.) ค่าคลื่นแทรกที่เกิดในแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์(Total Harmonic Distortion – THD) – ค่านี้จะมีผลทำให้โหลดที่มีขดลวดเป็นประกอบในการทำงานเช่นมอเตอร์ไฟฟ้ามีความร้อนสูง เมื่อค่า THD สูง โดยทั่วไปแล้วค่า THD ต้องน้อยกว่า 15-20 เปอร์เซนต์
5.) ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์(Power Factor) – มีผลกับประสิทธิโดยรวมของอินเวอร์เตอร์ในการจ่ายพลังงานให้กับโหลด ส่วนใหญ่แล้วจะเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ไม่น้อยกว่า 0.7
6.) ความมีเสถียรภาพและการซ่อมแซม – ควรเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีสเถียรภาพในการจ่ายไฟฟ้าที่ภาระโหลดเต็มสูง คือไม่มีไฟฟ้าสะดุดเวลาใช้งานหรือเสียหายได้ นอกจากนี้ยังต้องไม่ลืมเรื่องภาระการซ่อมแซม เมื่อเกิดปัญหาขึ้นกับอินเวอร์เตอร์ ถึงแม้จะมีประกันแต่ถ้าเราสั่งซื้อของจากต่างประเทศซึ่งไม่มีศูนย์ซ่อมที่ไทยความยุ่งยากและเรื่องค่าใช้จ่ายต่างๆที่จะเกิดขึ้นก็มีมากกว่า อินเวอร์เตอร์ที่มีศูนย์ซ่อมที่ใกล้หรืออยู่ในประเทศ อาจจะสอบถามเงื่อนไขการรับประกันและการส่งซ่อมก่อนเลือกซื้ออินเวอร์เตอร์เพื่อเป็นข้อมูลไว้ก่อนก็ได้
ตารางแนะนำการเลือกอินเวอร์เตอร์สแตนอโลนให้เหมาะสมกับระบบที่ออกแบบ
| แผงโซล่าเซลล์รวม(kWp) | โหลดกระแสสลับที่อินเวอร์เตอร์ (kW) | โหลดรวม (kWh/day) | แรงดันกระแสตรงของระบบที่ออกแบบ (V) |
| น้อยกว่า 0.4 | น้อยกว่า 1.0 | น้อยกว่า 1.5 | 12 |
| 0.4-1.0 | 2.5 หรือน้อยกว่า | น้อยกว่า 5.0 | 24 |
| 1.0-2.5 | 5.0 หรือน้อยกว่า | 5.0-12.0 | 48 |
| มากกว่า 2.5 | มากกว่า 5.0 | 12.0-25.0 | 120 |
Battery
แบตเตอรี่(Battery)
โดยทั่วไป แบตเตอรี่จะแบ่งเป็นสองกลุ่มใหญ่ด้วยกัน ได้แก่
รถยนต์ที่เราใช้งานอยู่ทุกวันเมื่อเปิดวิทยุหรือพัดลมในรถยนต์โดยที่เราไม่สตาร์ทเครื่องยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นก็ทำงานได้ปกติ แต่เมื่อเปิดไปนานๆจนไฟในแบตเตอรี่เริ่มหมดลง แรงดันในแบตเตอรี่ก็จะเหลือน้อยลง ต้องทำการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ การชาร์จประจุของแบตเตอรี่ในรถยนต์ทำได้โดยการสตาร์ทเครื่องยนต์รถ เพื่อจะทำให้เพลาขับไปหมุนเอาเตอเนเตอร์ผลิตไฟกระแสตรงชาร์จให้กับแบตเตอรี่ต่อไป จนแบตเตอรี่กลับมามีแรงดันไฟฟ้าที่เต็มเหมือนเดิม ซึ่งเวลาเครื่องยนต์กำลังทำงานอยู่เราก็สามารถเปิดวิทยุและพัดลมได้เหมือนเดิม เพราะว่าทุกอย่างไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ โหลด เครื่องยนต์ และเอาเตอเนเตอร์ต่อทำงานร่วมกันอยู่ในระบบ ถ้าเปรียบเทียบหน้าที่การทำงานของแบตเตอรี่ของระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ก็คล้ายกับแบตเตอรี่ในรถยนต์นั่นเอง เพียงแต่ไฟฟ้าที่นำมาชาร์จประจุจะผลิตจากแผงโซล่าเซลล์โดยผ่านเครื่องควบคุมการชาร์จ ส่วนโหลดอาจจะเป็นโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือถ้าต้องการใช้งานกับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับก็ต้องต่อผ่านอินเวอร์เตอร์อีกทีหนึ่ง
แบตเตอรี่ที่ใช้กับระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์จะมีหลายชนิด เช่น ลีดเอซิด(Lead-Acid Battery), อัลคาไลน์(Alkaline), นิคเกิลแคดเมียม(Nickel-cadmium) แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดก็คือ แบตเตอรี่ลีดเอซิด เพราะมีอายุการใช้งานที่ยืนยาวและมีการปล่อยประจุ(กระแสไฟฟ้า)ที่สูง
โครงสร้างภายในของแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด(Lead-Acid Battery)
ภายในลีดเอซิดแบตเตอรี่จะประกอบด้วยเซลล์อยู่ภายในโดยต่อกันแบบอนุกรม จำนวนเซลล์ก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่นั้นๆว่าให้มีค่าแรงดันใช้งานที่เท่าไร โดยทั่วไปหนึ่งเซลล์มีแรงดันประมาณ 2 โวลท์ ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่รถยนต์มีแรงดันใช้งานที่ 12 โวลท์ ดังนั้นข้างในแบตเตอรี่จะประกอบด้วยเซลล์ 6 เซลล์ต่ออนุกรมกันอยู่
ลักษณะของการปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่
จะแบ่งออกเป็นสองแบบด้วยกัน ได้แก่
แบตเตอรี่รถยนต์มีอายุการใช้งานประมาณ 2 ปีแต่ถ้าเป็นแบตเตอรี่ดีพไซเคิลที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มากจะมีอายุการใช้งาน 4-5 ปีเลยทีเดียว ถ้าใช้งานกับระบบโซล่าเซลล์แล้ว แบตเตอรี่แบบดีพไซเคิลมีความคุ้มค่ามากกว่าและราคา ณ ปัจจุบัน(2556) ถือว่าลดลงมาจากที่ผ่านมามาก อีกทั้งยังจ่ายกระแสไฟให้กับโหลดได้มากกว่าแบตรถยนต์ก่อนที่จะทำการชาร์จประจุใหม่ด้วย
ความสัมพันธ์ในการทำงานของแบตเตอรี่กับเครื่องควบคุมการชาร์จ
เครื่องควบคุมการชาร์จ – แบตเตอรี่จะต่อกับเครื่องควบคุมการชาร์จซึ่งทำหน้าที่ปรับแรงดันให้เหมาะสมไม่ให้สูงไปเพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ ถ้าแบตเตอรี่มีแรงดันที่ต่ำมากกว่าค่าที่ตั้งไว้ในเครื่องควบคุมการชาร์จ เครื่องควบคุมการชาร์จจะปลดโหลดออกไปทันทีเพราะถ้าไม่ทำอย่างนี้แล้วประจุที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่จะถูกปล่อยไปจนหมด ซึ่งไม่เป็นผลดีต่อแบตเตอรี่เพราะจะทำให้เซลล์ที่อยู่ข้างในไม่สามารถกลับมาชาร์จประจุได้อีก
ข้อควรระวัง!
1.) สมมติว่าตัวแปรต่างๆที่ระบบออกแบบไว้
3.) สมมติว่าจะใช้แบตเตอรี่ยี่ห้อ Trojan รุ่น 31AGM มีแรงดัน 12 โวลท์ 100แอมป์อาวด์ที่อัตราการชาร์จ 20 ชั่วโมง สมมติให้บริเวณที่ติดตั้งแบตเตอรี่มีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส
ถ้าดูจากสเปคและกราฟข้อมูลแล้ว ค่าสูงสุดที่เรารับได้ในการเลือกใช้อัตราการปล่อยประจุต่อวันคือ 30 เปอร์เซนต์(DDOD) และกำหนดให้ค่าการปล่อยประจุสูงสุดคือ 50 เปอร์เซนต์(MDOD)
<!--[endif]-->
<!--[endif]--> 
<!--[endif]-->
ปริมาณการใช้ไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่างๆ
โดยทั่วไป แบตเตอรี่จะแบ่งเป็นสองกลุ่มใหญ่ด้วยกัน ได้แก่
- แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จจนเต็มมาจากโรงงาน เช่นแบตเตอรี่นาฬิกา(ถ่านนาฬิกา), แบตเตอรี่ไฟฉาย(ถ่านไฟฉาย)เป็นต้น ซึ่งเมื่อใช้ไฟในแบตเตอรี่จนหมดแล้วก็หมดเลยไม่สามารถกลับนำมาใช้ใหม่ได้ เราเรียกแบตเตอรี่นี้ว่า แบตเตอรี่ปฐมภูมิ(Primary Battery)
- แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จใหม่ได้เมื่อแบตเตอรี่มีไฟที่อ่อนลง เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ เราเรียกแบตเตอรี่นี้ว่า แบตเตอรี่ทุติยภูมิ(Secondary Battery)
รถยนต์ที่เราใช้งานอยู่ทุกวันเมื่อเปิดวิทยุหรือพัดลมในรถยนต์โดยที่เราไม่สตาร์ทเครื่องยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นก็ทำงานได้ปกติ แต่เมื่อเปิดไปนานๆจนไฟในแบตเตอรี่เริ่มหมดลง แรงดันในแบตเตอรี่ก็จะเหลือน้อยลง ต้องทำการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ การชาร์จประจุของแบตเตอรี่ในรถยนต์ทำได้โดยการสตาร์ทเครื่องยนต์รถ เพื่อจะทำให้เพลาขับไปหมุนเอาเตอเนเตอร์ผลิตไฟกระแสตรงชาร์จให้กับแบตเตอรี่ต่อไป จนแบตเตอรี่กลับมามีแรงดันไฟฟ้าที่เต็มเหมือนเดิม ซึ่งเวลาเครื่องยนต์กำลังทำงานอยู่เราก็สามารถเปิดวิทยุและพัดลมได้เหมือนเดิม เพราะว่าทุกอย่างไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ โหลด เครื่องยนต์ และเอาเตอเนเตอร์ต่อทำงานร่วมกันอยู่ในระบบ ถ้าเปรียบเทียบหน้าที่การทำงานของแบตเตอรี่ของระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ก็คล้ายกับแบตเตอรี่ในรถยนต์นั่นเอง เพียงแต่ไฟฟ้าที่นำมาชาร์จประจุจะผลิตจากแผงโซล่าเซลล์โดยผ่านเครื่องควบคุมการชาร์จ ส่วนโหลดอาจจะเป็นโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือถ้าต้องการใช้งานกับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับก็ต้องต่อผ่านอินเวอร์เตอร์อีกทีหนึ่ง
แบตเตอรี่ที่ใช้กับระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์จะมีหลายชนิด เช่น ลีดเอซิด(Lead-Acid Battery), อัลคาไลน์(Alkaline), นิคเกิลแคดเมียม(Nickel-cadmium) แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดก็คือ แบตเตอรี่ลีดเอซิด เพราะมีอายุการใช้งานที่ยืนยาวและมีการปล่อยประจุ(กระแสไฟฟ้า)ที่สูง
โครงสร้างภายในของแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด(Lead-Acid Battery)
ภายในลีดเอซิดแบตเตอรี่จะประกอบด้วยเซลล์อยู่ภายในโดยต่อกันแบบอนุกรม จำนวนเซลล์ก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่นั้นๆว่าให้มีค่าแรงดันใช้งานที่เท่าไร โดยทั่วไปหนึ่งเซลล์มีแรงดันประมาณ 2 โวลท์ ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่รถยนต์มีแรงดันใช้งานที่ 12 โวลท์ ดังนั้นข้างในแบตเตอรี่จะประกอบด้วยเซลล์ 6 เซลล์ต่ออนุกรมกันอยู่
ลักษณะของการปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่
จะแบ่งออกเป็นสองแบบด้วยกัน ได้แก่
- แบตเตอรี่ที่สามารถปล่อยประจุ(กระแส)ไฟฟ้าได้น้อย(Shallow-Cycle Battery) คือแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาให้ปล่อยประจุไฟฟ้าได้ประมาณ 10-20 เปอร์เซนต์ของประจุไฟฟ้ารวมก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ การปล่อยประจุไฟฟ้าจะมีหน่วยเป็นแอมอาวด์(Ahr) , 100 Ahr หมายถึงแบตเตอรี่สามารถปล่อยประจุกระแสไฟฟ้า 100 หน่วยได้ 1 ชั่วโมง(ในความเป็นจริงไม่สามารถทำอย่างนั้นได้เพราะเมื่อปล่อยประจุจากแบตเตอรี่จนหมด แบตเตอรี่จะเสียทันที) – ตัวอย่างถ้ามีแบตเตอรี่แบบปล่อยประจุได้น้อย(Shallow cycle battery) ที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้ 100 แอมอาวด์อยู่หนึ่งตัว แบตเตอรี่ตัวนี้ควรที่จะปล่อยประจุไฟฟ้า(หรือใช้กระแสไฟฟ้า) ได้เพียง 10-20 แอมอาวด์ หลังจากนั้นจะต้องทำการชาร์จประจุให้เต็มก่อนการคลายประจุครั้งต่อไป ถ้าการปล่อยประจุมากเกินกว่าที่กำหนดไว้ เช่นทำการปล่อยประจุที่ 50 แอมอาวด์ จะทำให้แบตเตอรี่มีอายุการที่ใช้งานที่สั้นลง(เสื่อมเร็ว)อย่างมากเช่นตามสเปคอายุการใช้งานของแบตเตอรี่สามารถชาร์จได้ 3000 ครั้งอาจจะลดเหลือเพียงแค่ 1000 ครั้ง ดังนั้นการออกแบบระบบโดยรวมควรคำนึงถึงลักษณะการปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ด้วย
- แบตเตอรี่ที่สามารถปล่อยประจุ(กระแส)ไฟฟ้าได้มาก(Deep-Cycle Battery) คือแบตเตอรี่สามารถปล่อยประจุได้ถึง 60-80 เปอร์เซนต์ของประจุรวมก่อนที่จะทำการชาร์จประจุใหม่ ส่วนมากแล้วจะนำมาใช้กับระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าในบ้านพักอาศัย แบตเตอรี่ชนิดนี้จะมีราคาที่สูงกว่าแบบแรกมาก แต่ใช้เพียงไม่กี่ตัวก็สามารถทดแทนประจุไฟฟ้ารวมจากแบตเตอรี่แบบแรกได้ แบตเตอรี่แบบนี้จะมีความคุ้มค่าในระยะยาว
แบตเตอรี่รถยนต์มีอายุการใช้งานประมาณ 2 ปีแต่ถ้าเป็นแบตเตอรี่ดีพไซเคิลที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มากจะมีอายุการใช้งาน 4-5 ปีเลยทีเดียว ถ้าใช้งานกับระบบโซล่าเซลล์แล้ว แบตเตอรี่แบบดีพไซเคิลมีความคุ้มค่ามากกว่าและราคา ณ ปัจจุบัน(2556) ถือว่าลดลงมาจากที่ผ่านมามาก อีกทั้งยังจ่ายกระแสไฟให้กับโหลดได้มากกว่าแบตรถยนต์ก่อนที่จะทำการชาร์จประจุใหม่ด้วย
ความสัมพันธ์ในการทำงานของแบตเตอรี่กับเครื่องควบคุมการชาร์จ
เครื่องควบคุมการชาร์จ – แบตเตอรี่จะต่อกับเครื่องควบคุมการชาร์จซึ่งทำหน้าที่ปรับแรงดันให้เหมาะสมไม่ให้สูงไปเพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ ถ้าแบตเตอรี่มีแรงดันที่ต่ำมากกว่าค่าที่ตั้งไว้ในเครื่องควบคุมการชาร์จ เครื่องควบคุมการชาร์จจะปลดโหลดออกไปทันทีเพราะถ้าไม่ทำอย่างนี้แล้วประจุที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่จะถูกปล่อยไปจนหมด ซึ่งไม่เป็นผลดีต่อแบตเตอรี่เพราะจะทำให้เซลล์ที่อยู่ข้างในไม่สามารถกลับมาชาร์จประจุได้อีก
ข้อควรระวัง!
- ไม่ควรปล่อยให้แบตเตอรี่ปล่อยประจุ(กระแสไฟ)จนหมด เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพในการเก็บประจุของแบตเตอรี่ลดลงไปอย่างมาก และบางครั้งจะไม่สามารถนำกลับมาชาร์จประจุได้อีกต่อไป
- ควรออกแบบวงจรให้การชาร์จแบตเตอรี่เต็มทุกวัน เพราะถ้าแบตเตอรี่แบบลีดเอซิดไม่เคยชาร์จเต็มเลย จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง
- ควรติดตั้งแบตเตอรี่ที่อุณภูมิที่กำหนดไว้ในสเปค โดยส่วนใหญ่แล้วแบตเตอรี่จะทำงานได้ดีที่อุณภูมิ 25 องศาเซลเซียส ถ้าอุณหภูมิสูงกว่านี้จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลง ถ้าอุณหภูมิต่ำกว่านี้ จะทำให้ประสิทธิภาพในการเก็บประจุลดลง
- ก่อนอื่นเราต้องรู้ก่อนว่าในระบบของเราที่ออกแบบไว้ใช้ปริมาณไฟฟ้าเท่าไรต่อวัน โดยหน่วยที่จะนำมาใช้คำนวนในการหาจำนวนและขนาดของแบตเตอรี่นั้นถ้าให้ง่ายจะต้องเป็นแอมป์อาวด์(Ah- สมมติถ้าใช้ไฟฟ้า 1 แอมป์อาวด์หมายถึงการใช้กระแสไฟฟ้า 1 แอมป์ต่อ1ชั่วโมงนั่นเอง) เพราะมีหน่วยเดียวกันกับสเปคของแบตเตอรี่โดยทั่วไป
- ต้องเผื่อวันที่ไม่มีแสงแดดที่จะใช้ในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวแปรนี้สำคัญเนื่องจากว่า ถ้าไม่มีไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์มาชาร์จแบตเตอรี่ที่ใช้กระแสไปแล้วจะทำให้แบตเตอรี่ปล่อยกระแสมากเกินไปจนแบตเตอรี่เสื่อมและมีอายุการใช้งานที่สั้นลงได้ ดังนั้นในการคำนวนจึงต้องรวมกระแสที่จะจ่ายให้กับโหลดในวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์ด้วย(N = no sun days) โดยขึ้นอยู่แต่ละพื้นที่
- ควรเลือกชนิด ยี่ห้อและขนาดของแบตเตอรี่ที่จะใช้ในการติดตั้ง(อาจเลือกหลายสเปคเพื่อเปรียบเทียบ ราคา ขนาด ที่เหมาะสมกับการออกแบบและทรัพยากรต่างๆของเราได้ โดยคำนวนหลายๆตัวเปรียบเทียบกัน) ว่ามีสเปคเป็นอย่างไร กราฟการปล่อยประจุได้ถึงกี่เปอร์เซนต์ต่อวัน(DDOD-Daily Depth of Discharge) และการปล่อยประจุสูงสุดที่ทำได้(Maximum Depth of Discharge) เป็นเท่าไร
- คำนวณแบตเตอรี่ในภาคขนานก็คือการหาจำนวนชุดของแบตเตอรี่ที่จะนำมาต่อขนานกันว่าจะต้องต่อกี่ชุด ใช้สูตร Bp= (system TUC/Battery TUC) = (DL*N)/(MDOD*C) จากสูตรนี้กล่าวโดยรวมก็คือ จำนวนชุดแบตเตอรี่ในภาคขนานเท่ากับกระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่เราต้องการใช้ในระบบ(รวมที่เผื่อสำหรับไม่มีแสงอาทิตย์ไว้ด้วย)หารด้วยกระไฟฟ้าสูงสุดที่แบตเตอรี่จะจ่ายให้ได้ โดย DL=Daily Load(Ah)=>กระแสที่ใช้ต่อวัน, N=no sun days=>เผื่อจำนวนวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์, C=battery Capacity=>ประจุสูงสุดของแบตเตอรี่ที่สามารถจุได้ ดูจากสเปค(ส่วนใหญ่จะคิดที่อัตราการชาร์จ 20 ชั่วโมง)
- คำนวณแบตเตอรี่ในภาคอนุกรม Bs= Vsystem/ Vbn คือจำนวนแบตเตอรี่ที่จะต้องต่ออุนกรมกันเพื่อจะทำให้ได้แรงดันตามที่ออกแบบในระบบไว้ เช่นถ้าแบตเตอรี่ต่อลูกมีแรงดัน 12 โวลท์และระบบที่ออกแบบไว้ต้องใช้แรงดัน 24 โวลท์ ดังนั้นต้องใช้แบตเตอรี่ต่ออนุกรมกัน 2 ลูก โดย Vbn= Nominal Battery Voltage => แรงดันของแบตเตอรี่ ดูในสเปค
- คำนวณหาแบตเตอรี่รวมที่จะต้องใช้ในระบบ ใช้สูตร Bt = Bp* Bs หมายถึงจำนวนแบตเตอรี่รวมเท่ากับจำนวนแบตเตอรี่ในภาคขนานคูณกับจำนวนแบตเตอรี่ในภาคอนุกรมนั่นเอง
1.) สมมติว่าตัวแปรต่างๆที่ระบบออกแบบไว้
- ปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อวัน 42.2 แอมป์อาวด์ต่อวัน(Ah/day)
- ระบบใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 48 โวลท์(V)
3.) สมมติว่าจะใช้แบตเตอรี่ยี่ห้อ Trojan รุ่น 31AGM มีแรงดัน 12 โวลท์ 100แอมป์อาวด์ที่อัตราการชาร์จ 20 ชั่วโมง สมมติให้บริเวณที่ติดตั้งแบตเตอรี่มีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส
ถ้าดูจากสเปคและกราฟข้อมูลแล้ว ค่าสูงสุดที่เรารับได้ในการเลือกใช้อัตราการปล่อยประจุต่อวันคือ 30 เปอร์เซนต์(DDOD) และกำหนดให้ค่าการปล่อยประจุสูงสุดคือ 50 เปอร์เซนต์(MDOD)
- ดูจากกราฟถ้าเราปล่อยประจุจากแบตเตอรี่วันละ 30 เปอร์เซนต์ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะชาต์จได้ประมาณ 1900 ครั้ง หรือประมาณ 5 ปี แต่ถ้าเราใช้การปล่อยประจุที่ 50 เปอร์เซนต์อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ก็จะสั้นลงกว่าเดิมคือจะชาร์จได้ประมาณ 1000 ครั้งหรือเพียง 2 ปีกว่าเท่านั้น(ดูกราฟล่างซ้าย)
- การเลือกค่าที่จะใช้ในการปล่อยประจุของแบตเตอรี่เป็นสิ่งที่สำคัญ ถ้าเลือกการปล่อยประจุที่น้อยลงก็หมายความว่าการจ่ายกระแสไฟให้กับโหลดได้น้อยลง อาจจะต้องเพิ่มจำนวนแบตเตอรี่เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดเท่าเดิม แต่ถ้าปล่อยประจุมากเกินไปก็จะทำให้การใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง ดังนั้นต้องคำนวณการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ให้เหมาะสมกับระบบที่จะนำไปใช้งานด้วย
- Bp = (DL*N)/(MDOD*C) = (42.2*2)/(0.5*100) = 1.688 ปัดตัวเลขเป็น 2
- ดังนั้น Bp = 2
- หาปริมาณประจุรวมในแบตเตอรี่ที่นำมาต่อขนานกัน ในที่นี้เราคำนวณหาจำนวนแบตเตอรี่ในภาคขนานได้ 2 ชุด ดังนั้น ประจุไฟฟ้ารวมคือ Bp* C = 2*100 = 200 A
- จากนั้นนำปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อวันหารด้วยประจุรวมได้ (42.2/200) = 21.1 เปอร์เซนต์ จากผลการคำนวณจะเห็นว่าไม่เกินกว่าเปอร์เซนต์การปล่อยประจุที่เรากำหนดไว้ที่ 30 เปอร์เซนต์ ซึ่งเป็นผลดีต่อแบตเตอรี่เพราะจะทำให้ได้อายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย
- Bs = 48/12 = 4
- Bt = 2*4 = 8
- ดังนั้นในระบบนี้จะต้องใช้แบตเตอรี่รวมทั้งหมด 8 ลูกโดยต่ออนุกรม 4 ลูกจำนวน 2 ชุดแล้วนำมาขนานกันจนได้แรงดันระบบเท่ากับ 48 โวลท์
BOS
อุปกรณ์ติดตั้งเสริมต่างๆในระบบ
ตัวป้องกันความเสียหายที่เกิดจากฟ้าผ่า(Lighting Protection)
เมื่อเวลาฟ้าผ่าจะเกิดแรงดันที่สูงมาก(Surge Voltage)ในช่วงเวลาหนึ่งถึงแม้จะบริเวณที่ฟ้าผ่าจะไม่ได้อยู่ใกล้ก็ตามแต่แรงดันตัวนี้เองสามารถทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆที่อยู่ในระบบโซล่าเซลล์เกิดความเสียหายได้ ซึ่งใช้เงินเป็นจำนวนมากในการซ่อมหรือบางทีอาจจะต้องซื้ออุปกรณ์บางตัวหรือทั้งระบบใหม่เลยก็ได้ ดังนั้นในระบบที่ดีควรจะต้องมีอุปกรณ์ป้องกันความเสียหายที่เกิดจากฟ้าผ่าไว้ด้วย
ระบบป้องกันฟ้าผ่าแบบเสาล่อฟ้า(Rod Lighting Protection) เป็นอุปกรณ์ที่มีราคาแพงในการติดตั้งและไม่เหมาะที่จะนำมาใช้กับระบบโซล่าเซลล์อยู่ดี เพราะอย่างไรก็เกิดแรงดันที่สูงเข้าสู่อุปกรณ์ในระบบโซล่าเซลล์ได้ และทำให้อุปกรณ์ที่อยู่ในระบบต่างเสียหายได้
อุปกรณ์ป้องกันการฟ้าผ่าที่มีราคาที่ถูกและเหมาะที่จะนำมาใช้กับระบบโซล่าเซลล์คือซาร์กอเรสเตอร์(Surge arrestor) ซึ่งทำจากเมทัลอ๊อกไซด์วาริสเตอร์(Metal Oxide Varistor)
การต่อวงจรของซาร์กอเรสเตอร์คือต้องต่อทั้งสองขั้วทั้งบวก(+)และลบ(-)ที่ไฟกระแสตรงลงขั้วกราวด์ ดังรูป
หลักการทำงานของซาร์กอเรสเตอร์คือในภาวะปกติซาร์กอเรสเตอร์จะเป็นวงจรที่ปิดไว้ เมื่อมีแรงดันเกินกว่าที่กำหนด(ส่วนใหญ่แล้วจะประมาณ 40-60 โวลท์ในระบบ 12 โวลท์)จะเปลี่ยนสถานะของตัวเองเป็นวงจรที่ปิดเพื่อป้องกันแรงดันที่สูงเกินส่งไปยังอุปกรณ์เช่นเครื่องควบคุมการชาร์จ, อินเวอร์เตอร์ในระบบซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ซาร์กอเรสเตอร์ราคาถูกเมื่อถูกใช้งานแล้วก็จะทำลายตัวเองไป ดังนั้นต้องทำการเปลี่ยนตัวใหม่เข้าไปแทน ถ้าเป็นซาร์กอเรสเตอร์ซึ่งมีราคาสูงขึ้นมา ก็จะสามารถต่อวงจรตัวเองให้กลับมามีสภาวะที่ปกติพร้อมให้ระบบใช้งานต่อไปได้
การติดตั้งซาร์กอเรสเตอร์สามารถติดตั้งได้ทั้งนอกและในอาคารแล้วแต่ว่าสเปค แต่โดยทั่วไปแล้วส่วนใหญ่จะติดตั้งอยู่ในตู้รวมสาย(String Combiner) ซึ่งจะอธิบายต่อไป
ตู้รวมสาย(String Combiner)
การที่แผงโซล่าเซลล์ต่อรวมกันเป็นชุดๆนั้นจะมีจำนวนของสายไฟเป็นจำนวนมาก ดังนั้นเพื่อความเป็นระเบียบ ง่ายต่อการจัดการสายและต่อวงจรในระบบ ดังนั้นจึงต้องมีตู้รวมสายติดตั้งภายในระบบด้วย ตู้รวมสายในระบบโซล่าเซลล์นั้นจะคล้ายๆกับรู้รวมสายไฟที่ใช้อยู่ตามบ้านเรือนในปัจจุบัน ที่มีเบรคเกอร์ และมีแท่นสำหรับรวมสายไฟ แต่ที่เพิ่มขึ้นมาคือช่องต่อซาร์กอเรสเตอร์กับบล๊อคกิ่งไดโอด(Blocking Diode)
การเลือกเบรคเกอร์ต้องเลือกเบรคเกอร์ที่จะมาติดตั้งในตู้รวมสายให้มีสเปคที่ถูกต้อง เบรคเกอร์ที่ใช้ต้องบอกสเปคให้สัมพันธ์กับไฟฟ้ากระแสตรง เพราะเราจะต้องนำเบรคเกอร์นี้ไปต่อกับชุดแผงโซล่าเซลล์ ขนาดของสายไฟฟ้าที่ติดตั้งภายในตู้รวมสายต้องคำนวนให้สอดคล้องกับกระแสที่อยู่ในระบบ ถ้ากระแสที่ไหลผ่านในระบบมีมากควรเลือกสายไฟที่มีขนาดใหญ่กว่าที่คำนวนไว้ นอกจากนี้ตู้รวมสายยังมีข้อดีคือสามารถหาข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในระบบได้สะดวกมากขึ้น เพราะสามารถที่จะแยกปลดแผงโซล่าเซลล์ทีละชุดเพื่อเช็คว่าจุดเสียมาจากตรงไหน
การติดตั้งตู้รวมสายควรติดตั้งไว้ในอาคาร แต่ถ้าต้องการติดตั้งนอกอาคารควรที่จะเป็นแบบป้องกันน้ำได้ด้วย
Load
โหลดชนิดต่างๆ
ไฟส่องสว่าง – หลอดไฟ
นับว่าไฟส่องสว่างนั้นเป็นโหลดชนิดหลักที่มักใช้กันมากที่สุด ดังนั้นการเลือกไฟส่องสว่างที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานจะทำให้ระบบใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้อย่างคุ้มค่ามากที่สุด ไฟส่องสว่างโดยทั่วไปแบ่งเป็นสองประเภทคือใช้งานกับไฟกระแสตรงและใช้งานกับไฟกระแสสลับ
1. ไฟส่องสว่างที่ใช้กับไฟกระแสตรง ส่วนใหญ่จะนิยมใช้ DC Compact Fluorescent Lamps(DC CFL) เพราะประหยัดไฟมากกว่าหลอดไส้และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน มีลักษณะคล้ายหลอดตะเกียบ สามารถใช้ได้กับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลท์และ/หรือ 24 โวลท์ แล้วแต่รุ่น โดยทั่วไปมีขนาดกำลังไฟฟ้าให้เลือกตั้งแต่ 3-15 วัตต์ ใช้กับระบบ แสตนอโลน(Stand alone) เช่นบ้านพักอาศัย รถบ้าน เรือ เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีชนิดของไฟส่องสว่างแรงดันกระแสตรงที่นิยมใช้กันอย่างมากมายในปัจจุบันก็คือ หลอดแอลอีดี(LED lamps) ซึ่งก็เป็นหลอดไฟที่ประหยัดเช่นเดียวกัน ข้อควรระวัง-ในการเลือกซื้อไฟส่องสว่างกระแสตรงก็คือควรเลือกหลอดที่มีแรงดันให้ตรงกับระบบที่ออกแบบไว้ เช่นระบบ 12 โวลท์ ก็ต้องเลือกหลอด 12 โวลท์
2. ไฟส่องสว่างที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับก็คือไฟฟ้าตามบ้านเรือนทั่วไป ที่ใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลท์ 50 เฮริต์ การต่อไฟส่องสว่างชนิดนี้กับระบบโซล่าเซลล์ก็คือจะต้องต่อไฟฟ้ากระแสสลับที่แปลงจากอินเวอร์เตอร์มาแล้ว การเลือกหลอดควรเลือกที่ประหยัดไฟฟ้าเพื่อระบบจะได้ใช้พลังงานได้อย่างคุ้มค่า
แผนภูมิอุณหภูมิสีของหลอดไฟชนิดต่างๆ
สีหลอดทางฝั่งซ้ายเรียกว่า เดย์ไลท์ (Daylight); ส่วนสีหลอดทางฝั่งขวาเรียกว่า วอร์มไวท์ (Warm white)
อุณหภูมิของสีใช้เป็นมาตรฐานในการบ่งบอกสีของหลอดไฟชนิดต่างๆซึ่งมีหน่วยวัดเป็นเคลวิน(Kelvins-K)โดยมีคุณลักษณะตามแต่ละประเภทที่ใช้งาน ดังตารางข้างล่างนี้:
| อุณหภูมิสี °K | รหัสสี | ชื่อเรียกทั่วไป | หมายเหตุ |
| 2700 | 827 | วอร์มไวท์(WarmWhite) | สีเหมือนกับหลอดไส้ทั่วไป ให้ความรู้สึกอุ่นสบาย |
| 3000 | 830 | วอร์มไวท์(Warm White) | สีเหมือนหลอดฮาโลเจน ให้แสงที่ขาวกว่าหลอดไส้ทั่วไปเล็กน้อย. |
| 3500 | 835 | ไวท์(White) | สีมาตรฐานของหลอดฟูลออเรซเซนต์หรือหลอดตะเกียบคอมแพคฟูลออเรซเซนต์โดยทั่วไป |
| 4000 | 840 | คูลไวท์(Cool White) | สีเหมือนหลอดที่ใช้ทั่วไปทางการแพทย์ให้ความรู้สึกล้ำสมัย |
| 6000 | 860 | เดย์ไลท์(Daylight) | สีเหมือนการจำลองสภาพแสงธรรมชาติตอนกลางวัน ส่วนใหญ่ใช้กับหลอดฟูลออเรซเซนต์หรือหลอดตะเกียบคอมแพคฟูลออเรซเซนต์ |
| 6500 | 865 | คูลเดย์ไลท์(Cool Daylight) | มีลักษณะเป็นสีขาวสว่างมาก ใช้กับงานเฉพาะด้าน |
ตารางเปรียบเทียบหลอดชนิดต่างๆ
หลอดไส้(Incandescent) | หลอดตะเกียบ(CFL) | หลอดฮาโลเจน(Halogen) | หลอดแอลอีดี (LED) | หลอดโซเดียมความดันสูง (High Pressure Sodium) | ค่าแสงสว่างโดยประมาณ(Lumen Range) |
| 12-15W | – | – | 1W | – | 90lm |
| 25W | 5-6W | 25W | 3W | – | 270lm |
| 30W | 7-9W | – | 4w | – | 360lm |
| 40W | 9-13W | 50W | 5W | – | 450lm |
| 60W | 13-15W | 60W | 7W | – | 630lm |
| 75W | 18-23W | – | 9W | – | 810lm |
| 100W | 25-30W | – | 13W | – | 1200lm |
| 150W | 30-52W | – | 15W | – | 1300lm |
| – | – | 150W | 40W | – | 3600lm |
| – | – | – | 50W | 150-250W | 4500lm |
| – | – | – | 70W | 250-300W | 6300lm |
| – | – | – | 90W | 300-400W | 8100lm |
| – | – | – | 100W | 400-450W | 9000lm |
| – | – | – | 120W | 450-550W | 11000lm |
อายุการใช้งาน
หลอดแอดอีดี(LEDlight bulb) : 50000 ชั่วโมง
หลอดไส้(Incandescent bulb) : 1200 ชั่วโมง
หลอดตะเกียบคอมแพคฟลูออเรซเซนต์(CFL lamp) : 8000 ชั่วโมง
หลอดฮาโลเจน(Halogen Bulb) : 2000 ชั่วโมง
หลอดไส้(Incandescent bulb) : 1200 ชั่วโมง
หลอดตะเกียบคอมแพคฟลูออเรซเซนต์(CFL lamp) : 8000 ชั่วโมง
หลอดฮาโลเจน(Halogen Bulb) : 2000 ชั่วโมง
ปั๊มน้ำแรงดันกระแสตรง
ปั๊มน้ำเป็นโหลดอีกหนึ่งอย่างที่นิยมนำมาประยุกต์ใช้กับระบบโซล่าเซลล์ ส่วนใหญ่แล้วจะใช้ในภาคการเกษตรและปศุสัตว์ หรืออาจนำมาประยุกต์ใช้ตามบ้านเรือนทั่วไปได้ โดยการสูบน้ำจากที่ต่ำขึ้นที่สูงเก็บใส่แทงค์น้ำ แล้วนำน้ำจากในแทงค์มาใช้ในบ้านเรือนได้
ปั๊มน้ำแรงดันกระแสตรงที่นิยมใช้ ได้แก่
- 1.ปั๊มน้ำดีซีแบบจุ่ม(DC-brushless Submersible Pump) – การใช้จะต้องจุ่มตัวปั๊มลงไปในน้ำเพื่อจะดูดน้ำไปยังอีกที่หนึ่ง ซึ่งอัตราการไหลของน้ำ(ลิตรต่อนาที) ความสูงสูงสุดที่น้ำจะส่งไป(เมตร)และระยะทางน้ำที่ดูดไปถึงปลายทาง(เมตร) จะขึ้นอยู่กับสเปคของแต่เครื่อง
- การใช้งานปั๊มชนิดนี้ส่วนใหญ่แล้วจะสูบน้ำจากที่หนึ่งไปยังอีกทีหนึ่งโดยปริมาณและความสูงของน้ำไม่มากเพราะตามโครงสร้างของปั๊มนั้นไม่ได้ออกแบบมาให้ใช้งานหนัก
- การเลือกปั๊มน้ำควรเลือกให้มีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงให้ตรงกับระบบที่ออกแบบไว้และให้สอดคล้องกับการนำไปใช้งานด้วย
- การต่อวงจรใช้งานร่วมกับระบบควรต่อไฟฟ้ากระแสตรงฝั่งที่ออกจากแบตเตอรี่จะได้มีแรงดันที่คงที่ในการใช้งานปั๊มน้ำเพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับตัวปั๊มเมื่อจ่ายแรงดันเกินกว่าที่สเปคของปั๊มเป็นระยะเวลานานๆ
- ความสูงสูงสุดที่สูบน้ำได้ อัตราการไหล และระยะทางส่งน้ำของปั๊มดีซีบาดาลจะมีประสิทธิภาพมากกว่าปั๊มดีซีไร้แปรงถ่านแบบจุ่ม แต่ก็จะมีราคาที่สูงตามไปด้วย
- การประยุกต์ใช้งาน ส่วนใหญ่จะใช้สูบน้ำปศุสัตว์ สูบน้ำบาดาลที่มีบ่อลึก สูบน้ำที่มีระยะไกล
- การต่อปั๊มใช้งานควรต่อพ่วงกับแบตเตอรี่เพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนให้กับตัวปั๊มป้องกันการเสียหาย
ปริมาณการใช้ไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่างๆ
| เครี่องใช้ไฟฟ้า | กำลังไฟฟ้าใช้งาน(วัตต์) |
| ไฟส่องสว่าง | |
| หลอดตะเกียบ | 20 |
| หลอดฟลูออเรซเซนต์ผอม | 36 |
| หลอดไส้ | 40 |
| หลอดแอลอีดี(DC) T5 | 9 |
| หลอด LED 12V | 3 |
| ปั๊มน้ำ | |
| ปั๊มน้ำเอซี | 500 |
| ปั๊มน้ำดีซีขนาด 45 ลิตร/วัน | 90 |
| เครื่องทำความเย็น | |
| พัดลมแขวนเพดาน | 70 |
| พัดลมตั้งโต๊ะ | 40 |
| พัดลมดีซี | 16 |
| ตู้เย็นขนาดเล็ก 1.8 คิว | 35 |
| ตู้เย็นขนาดกลาง 5.5คิว | 70 |
| เครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก | 900 |
| เครื่องปรับอากาศขนาดกลาง | 1500 |
| บันเทิง | |
| โทรทัศน์หลอดแก้วขนาดเล็ก | 50 |
| โทรทัศน์หลอดแก้ว 24 นิ้ว | 150 |
| โทรทัศน์แอลซีดี แอลอีดี 32 นิ้ว | 90 |
| คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ | 150 |
| คอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ค | 65 |
| วิทยุขนาดเล็ก | 50 |
| ที่ชาร์จมือถือ | 5 |
| เสื้อผ้า | |
| เตารีด | 1000 |
| เครื่องซักผ้า | 450 |
| เครื่องครัว | |
| เตาไมโครเวฟ | 1200 |
| เตาไฟฟ้า | 1500 |
| กาต้มน้ำไฟฟ้า | 1000 |
| หม้อหุงข้าวขนาดเล็ก AC 1ลิตร | 400 |
| เครื่องปั่นน้ำผลไม้ขนาด 1.5 ลิตร | 400 |
| เครื่องมือช่าง | |
| สว่าน | 300 |
| เครื่องหินเจีย | 600 |
Design
การออกแบบระบบออฟกริตอย่างง่ายโดยประมาณ
สามารถคำนวณหาจำนวนแผงโซล่าเซลล์และแบตเตอรี่ที่ใช้งานในระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สามารถคำนวณหาจำนวนแผงโซล่าเซลล์และแบตเตอรี่ที่ใช้งานในระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)