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
ขอบคุณเป็นข้อมูลที่ ยอดเยี่ยมมากครับ ได้ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับหลักการทำงานขององค์ประกอบต่างๆในระบบไฟฟ้าที่เหมาะสม เพื่อใช้จากโซลาร์เซลล์ได้คุ้มค่าและประหยัดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและมีประสิทธิภาพสูงสุด
ตอบลบ