วันจันทร์ที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2554

แนวทางแก้ไขปัญหาและการซ่อมแซมระบบเซลล์แสงอาทิตย์

เขียนโดย usber ที่ 18:22 |0 ความคิดเห็น
แนวทางแก้ไขปัญหาและการซ่อมแซมระบบเซลล์แสงอาทิตย์
   

จะว่าไปแล้วคงไม่มีใครอยากให้เกิดปัญหากับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ในที่สุดปัญหาก็จะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน การได้รู้ข้อมูลที่เป็นแนวทางแก้ไขในเวลาเกิดปัญหารวมถึงการซ่อมแซม เพื่อให้ระบบกลับมาทำงานได้อีก จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อผู้ใช้งานระบบเซลล์แสงอาทิตย์และนี่คือบทส่งท้ายจาก "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว"
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แม้จะได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งาน ตลอดจนมีการติดตั้งและบำรุงรักษาอย่างถูกต้องก็อาจเกิดปัญหาได้ทั้งสิ้น เรารวบรวมมาได้ 3 ประเภทที่แตกต่างกันไป
ประเภทของปัญหา
สาเหตุของปัญหา
วิธีการแก้ไข
1. ระบบทั้งหมดไม่ทำงาน
    - ถ้าแบตเตอรี่จ่ายประจุไฟฟ้าแสดงว่า
 เกิดปัญหาระหว่าง แบตเตอรี่กับแผง
๏ แผงเสียหรือต่อสายไฟของแผงไม่ดี
วัดแรงดันจากแผง ถ้าแรงดัน < 12 V ให้เปลี่ยนแผงนั้นออก ทำความสะอาดขั้วและสายไฟ แล้วจึงต่อแผงเข้าไปให้ถูกต้อง
๏ ปัญหาจากเครื่องควบคุมวัดแรงดันจุดเชื่อมต่อแบตเตอรี่และจุดเชื่อมต่อแผงที่เครื่องควบคุมในขณะมีแสงอาทิตย์ ถ้าแรงดันที่แบตเตอรี่ < 13.5 V และแรงดันที่แผง > 14 V ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุม
๏ การต่อสายไฟระหว่างเครื่องควบคุมกับแบตเตอรี่ วัดแรงดันที่ขั้วแบตเตอรี่และขั้วแบตเตอรี่ที่เครื่องควบคุม ถ้าแรงดันที่เครื่องควบคุมต่ำกว่าที่ขั้วแบตเตอรี่ > 0.5 V ให้ปลดสายไฟ ถอดคอนเนกเตอร์ ทำความสะอาดจุดเชื่อมต่อและสายไฟ เปลี่ยนสายไฟในคอนเนกเตอร์และขั้วสายไฟ แล้วขันจุดเชื่อมต่อให้แน่น
๏ ปัญหาจากแบตเตอรี่ตรวจสอบทุกเซลล์ของแบตเตอรี่ ถ้าค่าที่อ่านได้แตกต่างกันมาก แบตเตอรี่อาจมีปัญหา ถ้าค่าที่อ่านได้ใกล้เคียงกันแต่มีค่าต่ำมาก ให้ต่อแผงกับแบตเตอรี่โดยตรงไว้ 3-4 วัน ถ้าแบตเตอรี่ประจุไฟฟ้า ให้ต่อเข้าไปในระบบอีกครั้งและตรวจสอบการทำงาน ถ้าไม่ทำการประจุไฟฟ้า ให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ ตรวจสอบแผง, เครื่องควบคุม, การต่อสายไฟและปลดสายไฟมาทำความสะอาด แล้วจึงต่อเข้าไปใหม่
   - ถ้าแบตเตอรี่ประจุไฟฟ้าแสดงว่าปัญหาอยู่ที่การต่อสายไฟระหว่างแบตเตอรี่กับอุปกรณ์ไฟฟ้า ๏ ฟิวส์หรือเซอร์กิตเบรกเกอร์ถ้าพบว่าเปิดวงจรอยู่ แสดงว่าเกิดการลัดวงจร ให้จัดการกับสายไฟที่ลัดวงจรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีปัญหา เปลี่ยนฟิวส์และตั้งค่าเซอร์กิตเบรกเกอร์ใหม่
๏ การต่อสายไฟระหว่างเครื่องควบคุมกับอุปกรณ์ไฟฟ้าวัดแรงดันจุดเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เครื่องควบคุมการจ่ายประจุ ถ้าแรงดันที่อุปกรณ์ไฟฟ้าเกือบเท่ากับแรงดันแบตเตอรี่ ให้ทำความสะอาดจุดเชื่อมต่อ เปลี่ยนสายไฟที่เสียหายหรือมีขนาดไม่เหมาะสม
๏ ปัญหาจากสวิตช์ใช้สายไฟต่อผ่านขั้วสวิตช์ ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าทำงาน แสดงว่าสวิตช์เสีย ให้เปลี่ยนสวิตช์
๏ ปัญหาจากเครื่องควบคุมวัดแรงดันขั้วอุปกรณ์ไฟฟ้าและขั้วแบตเตอรี่ที่เครื่องควบคุม ถ้าแรงดันที่ขั้วอุปกรณ์ไฟฟ้าต่ำกว่าที่ขั้วแบตเตอรี่มาก ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุม
2.อุปกรณ์ไฟฟ้าบางชิ้นทำงานแต่บางชิ้นไม่ทำงาน๏ การใช้สวิตช์แบบติดผนังใช้สายไฟต่อขั้วสวิตช์เข้าด้วยกัน ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าทำงาน ให้เปลี่ยนสวิตช์
๏ อุปกรณ์ไฟฟ้าต่อไม่ถูกต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าถูกต่อสายไฟไว้อย่างถูกต้อง
๏ ปัญหาจากอุปกรณ์ไฟฟ้าวัดแรงดันแบตเตอรี่ ถ้าค่าต่ำ อาจเกิดจากเครื่องควบคุม ถ้าแรงดัน > 12 V ใช้สายไฟต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ากับแบตเตอรี่โดยตรง ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ทำงาน ให้ซ่อมแซมหรือเปลี่ยนออกไป
๏ เครื่องควบคุมการจ่ายประจุทำงานไม่ถูกต้องวัดแรงดันแบตเตอรี่ ถ้าแรงดัน > 11 V ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุม
๏ ขนาดสายไฟเล็กหรือยาวเกินไปตรวจสอบสายไฟให้แน่ใจว่ามีขนาดและความยาวที่เหมาะสม
๏ จุดเชื่อมต่อหลวมหรือสกปรกปลดสายไฟออกมาทำความสะอาด รวมถึงขั้วสายไฟ แล้วต่อเข้าไปใหม่และขันให้แน่น
3. ระบบทำงาน แต่พลังงานหมด๏ ไฟฟ้าจากแผงน้อยเกินไป: อาจเกิดจากมีร่มเงาบัง, แผงเสียหาย, สายไฟเล็ก/ยาวเกินไป, ข้อต่อหลวม/สกปรกและไม่ได้หันแผงไปในทิศทางที่ถูกต้อง ให้แก้ไขตามสาเหตุ เช่น เคลื่อนย้ายสิ่งที่ทำให้เกิดร่มเงา/ย้ายแผงไม่ให้ถูกบัง เปลี่ยนแผงถ้าเสียหาย, ซ่อมแซมสายไฟและหันแผงให้ถูกทิศทาง
๏ เพิ่มจำนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าเกินขนาดของระบบเพิ่มจำนวนแผง, เพิ่มความจุของแบตเตอรี่หรือนำอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เพิ่มออกไป
๏ใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้านานกว่าที่ระบุในตอนแรกเพิ่มจำนวนแผง, เพิ่มความจุของแบตเตอรี่หรือลดเวลาการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าให้เท่ากับที่ออกแบบในตอนแรก
๏ เครื่องควบคุมการประจุปรับค่าไม่ถูกต้องใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าน้อยที่สุด 3-4 วันที่มีแสงอาทิตย์ จากนั้นวัดแรงดันขั้วแบตเตอรี่และขั้วสายไฟของแผงที่เครื่องควบคุม ถ้าแรงดันทั้ง 2 ค่าเกือบเท่ากันและมีค่า > 13 V (ระบบ 12 V) หรือ > 26 V (ระบบ 24 V) แสดงว่าเครื่องควบคุมไม่มีปัญหา ถ้าแรงดันของแผงสูงกว่าแบตเตอรี่มากและ > 12.8 V (ระบบ 12 V) หรือ > 25.6 V (ระบบ 24 V) แสดงว่าเครื่องควบคุมอาจถูกตัดออกจากระบบเร็วเกินไปและไม่ยอมให้แบตเตอรี่ประจุไฟฟ้าจนเต็ม ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุมและส่งไปซ่อมแซม
๏ เครื่องควบคุมการจ่ายประจุปรับค่าไม่ถูกต้องถ้าแบตเตอรี่บ่งชี้ว่ามีแรงดันมากกว่าครึ่งหนึ่งของแรงดันที่ประจุเมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าหยุดทำงาน ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุมและส่งซ่อมแซม
๏ แบตเตอรี่เริ่มอ่อนและเก็บไฟฟ้าไม่เพียง พอต่อความต้องการของอุปกรณ์ไฟฟ้าทดสอบความจุ (Ah) ของแบตเตอรี่ และสังเกตว่าค่าของเซลล์ที่อ่านได้แตกต่างจากเซลล์อื่นมากหรือไม่, แบตเตอรี่อายุการใช้งานมากกว่า 4 ปีหรือไม่ (ถ้าไม่ แสดงว่าจากสาเหตุอื่นในระบบ), ให้แน่ใจว่าไม่มีร่มเงาบังแผงและผู้ใช้ไม่ได้ใช้พลังงานจากระบบเกินกว่าที่ออกแบบไว้ จากนั้นให้เปลี่ยนแบตเตอรี่และดูว่าถ้าหลังจาก 1 เดือนแรก ยังมีปัญหาอีก ต้องตรวจสอบและแก้ไขสาเหตุ
ทีนี้ลองมาดูแนวทางแก้ไขปัญหาหลักๆ ที่จะสามารถนำไปใช้จัดการกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้
1. รู้การทำงานของระบบอย่างที่ควรจะเป็น ดังนั้น เมื่อมีการติดตั้งระบบต้องบันทึกการติดตั้งและการทำงานของแต่ละชิ้นส่วนเอาไว้
2. รู้วิธีการใช้อุปกรณ์และเครื่องมือทดสอบ เพราะบางครั้งผู้ใช้งานอาจต้องทดสอบระบบด้วยตัวเอง
3. เมื่อต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ ให้ตรวจสอบชิ้นส่วนอื่นๆ ของระบบ รวมถึงสายไฟ ให้แน่ใจว่าทำงานอย่างถูกต้อง เพื่อไม่ให้แบตเตอรี่ใหม่เสียเร็วก่อนเวลาอันควร
4. เก็บบันทึกการบำรุงรักษาและซ่อมแซมที่สมบูรณ์ เพื่อใช้เป็นแนวทางแก้ไขปัญหาเมื่อระบบเกิดปัญหาและจำเป็นต้องแก้ไขปัญหานั้นๆ ให้ระบบสามารถกลับมาใช้งานได้ตามปกติ



ก็ถือว่าครบถ้วนกระบวนความสำหรับ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" อันเกี่ยวกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ อยากขอฝากไว้ ช่วยกันคนละไม้ละมือ เราทุกคนมีบทบาทสำคัญในการเลือกใช้พลังงานทางทดแทน ที่จะไม่เป็นการทำลายธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม เพื่อไม่ให้ธรรมชาติย้อนกลับมาทำร้ายเราได้
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual by Mr. Herbert Wade

การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์

เขียนโดย usber ที่ 18:21 |0 ความคิดเห็น
การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์
     

เข้มข้นมากขึ้นทุกทีสำหรับเรื่องราวใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" และเนื้อหาที่นำมาฝาก "การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์" ถือเป็นสิ่งจำเป็นต้องทำหลังจากที่ได้มีการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ไปแล้ว ถ้ายึดถือคติที่ว่า กันไว้ดีกว่าแก้ ก็จะแน่ใจได้ว่าปัญหาเล็กไม่กลายเป็นเรื่องใหญ่เด็ดขาด!
ไม่ว่าจะเป็นระบบผลิตพลังงานใดๆ ก็ต้องมีการบำรุงรักษาทั้งสิ้น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ก็ต้องได้รับการบำรุงรักษาเช่นเดียวกันและต้องทำอย่างสม่ำเสมอแต่ใช้เวลาน้อยกว่าระบบผลิตพลังงานอื่นๆ อุปกรณ์ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์อาจพบว่าต้องได้รับการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนถ้าไม่อยู่ในสภาพดี ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบจะขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอในการตรวจสอบทุกชิ้นส่วนของระบบและทำการบำรุงรักษาเชิงป้องกันเมื่อจำเป็น ผู้ใช้งานสามารถทำการตรวจสอบและบำรุงรักษาได้ด้วยตนเอง (User maintenance) ควรทำทุก 1 เดือนและการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive maintenance) ควรทำทุก 6 เดือน เพราะหากตรวจพบปัญหาใดๆ จะสามารถแก้ไขได้ทันท่วงที
การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยผู้ใช้งาน
ผู้ใช้งานย่อมจะสังเกตเห็นเมื่อระบบเซลล์แสงอาทิตย์เกิดปัญหาขึ้น นั่นหมายถึงต้องมีการตรวจสอบระบบ แล้วก็ต้องบันทึกสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไว้ นอกจากนี้ทุกชิ้นส่วนของระบบต้องได้รับการตรวจสอบเพื่อให้ทำงานอย่างเหมาะสม เช่น ตรวจสอบการทำงานของเครื่องควบคุมการประจุ, ตรวจสอบแบตเตอรี่และเติมสารละลายอิเล็กโตรไลต์ถ้าจำเป็น, ตรวจสอบการต่อสายไฟและจุดเชื่อมต่อว่าหลวมหรือถูกกัดกร่อนหรือไม่ ฯลฯ , หากพบชิ้นส่วนใดเสีย ต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนทันที รวมถึงการทำความสะอาด เช่น ทำความสะอาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยผ้าและน้ำสะอาดเท่านั้น แล้วต้องระวังไม่ให้เกิดรอยบนแผงและให้แผงได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง สิ่งที่ต้องพึงระวังคือ ระบบจะต้องไม่ถูกเปลี่ยนแปลงโดยผู้ที่ไม่เกี่ยวข้อง เช่น เพิ่มอุปกรณ์เข้าไปในระบบโดยพลการ เพราะอาจจะเป็นสาเหตุให้ระบบเกิดปัญหาได้ และขอย้ำว่า "ต้องบันทึกทุกกิจกรรมที่ทำในระหว่างการบำรุงรักษาทุกครั้ง"

การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์เชิงป้องกัน
  • แผงเซลล์แสงอาทิตย์
    ให้ตรวจสอบการยึดของแผง ต้องแข็งแรงและมั่นคง ถ้าหลวมต้องขันให้แน่น, กระจกที่ผิวหน้าต้องไม่แตก ถ้าแตกต้องเปลี่ยนแผงใหม่, การยึดของสายไฟและจุดเชื่อมต่อรวมถึงซีลกันน้ำต้องยังอยู่ในสภาพดีและต้องดูไม่ให้มีร่มเงาบังแผง ถ้ามีให้จัดการเคลื่อนย้ายสิ่งที่บดบังเหล่านั้นเสีย
  • สายไฟ
    เริ่มจากการตรวจสอบฉนวนของสายไฟ ไม่ให้แตกหัก, ใช้สายไฟถูกประเภทการใช้งานและขนาดเหมาะสมกับระบบ ถ้าไม่เป็นเช่นนั้นให้จัดการเปลี่ยนสายไฟ, การเดินสายไฟต้องแน่นหนาดีและสายไฟในส่วนที่ยึดติดกับตัวอาคารต้องแข็งแรง มั่นคงและจุดเชื่อมต่อไม่ถูกกัดกร่อนหรือรัดแน่นเกินไป

  • เครื่องควบคุมการประจุ
    ตรวจสอบว่าเครื่องควบคุมการประจุถูกติดตั้งไว้หนาแน่นหรือไม่ ถ้าไม่แน่นให้ยึดด้วยสกรู, ตรวจสอบไม่ให้มีสายไฟหลวม, ให้เปิดฝาเครื่องออกมาตรวจสอบและทำความสะอาดหลังจากตรวจสอบเสร็จเรียบร้อย
  • แบตเตอรี่
    ในบรรดาอุปกรณ์ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด แบตเตอรี่ต้องได้รับการบำรุงรักษามากที่สุดเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งควรทำทุก 2-3 เดือน โดยแบ่งตามประเภทของแบตเตอรี่ดังนี้
    • แบตเตอรี่แบบเติมน้ำ: ตรวจสอบจุดเชื่อมต่อต่างๆ ว่ายังแน่นอยู่และไม่ถูกกัดกร่อน จากนั้นทำความสะอาด รวมถึงตรวจสอบทุกเซลล์ด้วยไฮโดรมิเตอร์พร้อมกับบันทึกค่าที่อ่านได้ (แรงดันไฟฟ้าก็เป็นอีกหนึ่งค่าที่ต้องบันทึกไว้ด้วย) ถ้าเซลล์ใดมีระดับน้ำต่ำให้เติมน้ำกลั่น การตรวจสอบฝาของแบตเตอรี่ก็ไม่ควรละเลย ถ้าหายหรือแตกต้องเปลี่ยนฝาใหม่ แล้วทำความสะอาดตัวแบตเตอรี่ด้วยผ้าและน้ำสะอาด
    • แบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา: ตรวจสอบจุดเชื่อมต่อต่างๆ ให้แน่นหนาและไม่ถูกกัดกร่อน, ทำความสะอาดด้านบนของแบตเตอรี่โดยใช้ผ้าเช็ดให้แห้ง สำหรับตัวแบตเตอรี่ก็ให้ทำความสะอาดด้วยผ้าและน้ำสะอาด
หมายเหตุ:
  • ควรใช้เครื่องควบคุมการประจุร่วมกับแบตเตอรี่เพื่อป้องกันการประจุไฟฟ้ามากเกินไป
  • แบตเตอรี่ใหม่ต้องทำการประจุไฟฟ้าให้เต็มก่อนนำไปใช้งานครั้งแรก
  • การป้องกันจุดเชื่อมต่อแบตเตอรี่ไม่ให้ถูกกัดกร่อน คือ ทำความสะอาดและทาจาระบีหรือวาสลีน โดยไม่ให้เลอะออกไปบริเวณอื่น
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
    ตรวจสอบว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าได้ถูกติดตั้งห่างจากแบตเตอรี่ประมาณ 1.5-3 เมตรและติดตั้งในที่แห้ง อากาศถ่ายเทได้สะดวก หากติดตั้งภายนอกอาคารควรมีที่กำบังหรือป้องกัน, ตรวจสอบไม่ให้มีสายไฟหลวมและอย่าใช้สายไฟขนาดต่ำกว่าที่ต้องใช้จริงในการต่อระหว่างแบตเตอรี่และเครื่องเแปลงกระแสไฟฟ้า
  • อุปกรณ์ไฟฟ้า
    ให้ตรวจสอบว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกเครื่องทำงานเป็นปกติดี โดยเปิดสวิตช์ก่อนตรวจสอบ ในเรื่องการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ต้องเป็นไปอย่างเหมาะสม ถ้ายึดไม่แน่นต้องจัดการให้มั่นคง แข็งแรง แล้วทำความสะอาดภายนอกอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมด

ต้องมีการบันทึกการบำรุงรักษาทุกครั้งที่ทำการบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะเมื่อใดที่พบว่ามีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นกับระบบ บันทึกการบำรุงรักษาจะกลายเป็นข้อมูลสำคัญ แล้วควรหมั่นอ่านบันทึกที่จดไว้อย่างสม่ำเสมอด้วย จะช่วยบอกถึงสิ่งที่ผิดปกติหรือการเปลี่ยนแปลงของระบบได้ บันทึกดังกล่าวนี้ควรจดลงในสมุดจดบันทึกเล่มเล็ก เป็นสมุดจดรายการการบำรุงรักษาต่างๆ (Maintenance log) ให้เก็บไว้ในที่ซึ่งสามารถหยิบได้สะดวกเมื่อต้องการ ในการติดตั้งครั้งแรก สิ่งที่ต้องบันทึก ได้แก่ ชื่อผู้ผลิต, รุ่น, หมายเลขเครื่องและคุณสมบัติของแต่ละชิ้นส่วน รวมถึงผังวงจรไฟฟ้าที่แสดงขนาดของสายไฟ จากนั้นทุกครั้งที่ทำการบำรุงรักษา ควรบันทึกรายละเอียด เช่น วันที่, ปัญหาพร้อมรายละเอียดและงานที่ทำ ฯลฯ รวมถึงถ้ามีการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ก็ต้องบันทึกไว้ด้วย
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อใช้งานไป อาจเกิดปัญหาขึ้นได้ (ซึ่งก็คงไม่มีใครอยากจะให้เกิด...) แต่หากเกิดปัญหาขึ้นกับระบบแล้ว ก็จะต้องค้นหาสาเหตุและแนวทางในการจัดการเรื่องต่างๆ ให้ผ่านพ้นไปได้ เรามาร่วมค้นหาเรื่องราวดีๆ เหล่านี้ไปกับ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ในตอนต่อไป
ข้อมูลอ้างอิง: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual by Mr. Herbert Wade

การกำหนดขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

เขียนโดย usber ที่ 18:20 |0 ความคิดเห็น
การกำหนดขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์
     

เรื่องของการกำหนดขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ อาจดูเหมือนเป็นเรื่องใหญ่ที่อยู่ไกลตัว แต่หากแวะเข้ามาที่ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" คุณจะได้รู้ข้อมูลในการกำหนดขนาดของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ที่จะทำให้เข้าใจว่าการกำหนดขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ไม่ยากอย่างที่คิด ติดตามได้!
การกำหนดขนาดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
การกำหนดขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้ได้ระบบที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอต่อความต้องการใช้พลังงานอย่างแท้จริง สิ่งที่จำเป็นที่สุดคือ ต้องรู้ว่าจะใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าอะไรบ้าง ต้องการใช้งานนานเท่าใดในแต่ละวันและต้องการสำรองพลังงานไว้ในแบตเตอรี่นานเท่าใดเพื่อใช้เวลาที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตพลังงานได้ เช่น เวลากลางคืนและเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ ฯลฯ

เริ่มต้นด้วยขั้นตอนการคำนวณพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องการต่อวัน ทำรายการอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการไฟฟ้าจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ แล้วนำพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละเครื่องต้องการคูณจำนวนชั่วโมงที่ใช้ในแต่ละวันและ รวมพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกเครื่องต้องการต่อวัน
ต่อไปเป็นการคำนวณพลังงานที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องผลิตให้แก่ระบบในแต่ละวัน ซึ่งเท่ากับพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดต้องการรวมกับพลังงานที่สูญเสียในสายไฟ, แบตเตอรี่และเครื่องควบคุมการประจุ การประมาณพลังงานที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จะต้องพิจารณาทั้งขนาดของแผงและสภาพภูมิอากาศของสถานที่ติดตั้งแผง เพราะกำลังสูงสุด (วัตต์สูงสุด หรือ Wp) ที่ผลิตจากแผงไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของแผงเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความสว่างของแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบแผงด้วย ดังนั้น การวัดพลังงานที่ได้จากแผงขนาดใดๆ ต่อวันต้องนำวัตต์สูงสุดของแผงนั้นๆ คูณค่าแฟคเตอร์ของพลังงานที่ผลิตจากแผง (Panel generation factor) ซึ่งค่าแฟคเตอร์นี้จะแตกต่างกันไปในแต่ละสภาพภูมิอากาศ โดยทั่วไปจะใช้ค่า 3.43

หมายเหตุ:
  • ภูมิอากาศระดับ 1 มีแสงอาทิตย์มากกว่าภูมิอากาศระดับ 2 ค่าแฟคเตอร์เป็น 3.86
  • ภูมิอากาศระดับ 2 ภูมิอากาศแบบชายฝั่งเขตร้อน ค่าแฟคเตอร์เป็น 3.43
  • ภูมิอากาศระดับ 3 จะมีเมฆ 5-7 วันเสมอและตามด้วยท้องฟ้าโปร่งอีก 3 วัน ค่าแฟคเตอร์เป็น 3
  • ภูมิอากาศระดับ 4 จะมีเมฆ 10 วันขึ้นไปเสมอและมีท้องฟ้าโปร่งนานๆ ครั้ง ค่าแฟคเตอร์เป็น 2.57
สรุปการคำนวณขนาดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
  1. คำนวณพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละเครื่องต้องการใช้ใน 1 วัน
  2. คำนวณผลรวมของข้อ 1 จะได้ค่าพลังงานทั้งหมดที่ต้องจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า
  3. ค่าจากข้อ 2 x 1.3 จะได้พลังงานที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องผลิต
  4. ค่าจากข้อ 3 หารค่าแฟคเตอร์ของพลังงานที่ผลิตได้จากแผง จะได้วัตต์สูงสุดที่ต้องการ
  5. ค่าจากข้อ 4 หารวัตต์สูงสุด ของแผงที่มีอยู่ ถ้าหารแล้วมีเศษให้ปัดขึ้น จำนวนเต็มที่ได้คือจำนวนแผงที่ต้องการ
การกำหนดขนาดของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ที่เหมาะกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ควรใช้แบตเตอรี่แบบจ่ายประจุสูง (Deep discharge battery) ที่มีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะเก็บพลังงานไว้ใช้ในเวลากลางคืนและเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์
ควรกำหนดให้แบตเตอรี่มีขนาดใหญ่พอที่จะใช้งานได้ไม่น้อยกว่า 5 วันโดยไม่ต้องประจุไฟฟ้าและใช้ในสภาพอากาศที่ไม่มีแสงอาทิตย์ยาวนาน รวมถึงควรมีการคายประจุไม่เกิน 1/5 ของการประจุจนเต็มสำหรับใช้งานใน 1 วัน
การเลือกแบตเตอรี่ ต้องรู้ค่าแรงดันและความจุของแบตเตอรี่ โดยทั่วไประบบเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับบ้านพักอาศัยเป็นระบบ 12 โวลต์หรือ 24 โวลต์ ส่วนความจุขึ้นอยู่กับพลังงานที่ต้องการใน 1 วัน แบตเตอรี่ควรเก็บพลังงานได้ 5 เท่าของพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดต้องการใช้ใน 1 วัน
สรุปการคำนวณขนาดของแบตเตอรี่
  1. คำนวณพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละเครื่องต้องการใช้ใน 1 วัน
  2. คำนวณผลรวมของข้อ 1
  3. ค่าจากข้อ 2 x 5 สำหรับแบตเตอรี่แบบจ่ายประจุสูง จะได้ค่าพลังงานทั้งหมดที่ต้องการ
    (สำหรับแบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา ให้นำค่าจากข้อ 2 x 7.5)
  4. ค่าจากข้อ 3 หารแรงดันของแบตเตอรี่ จะได้ขนาดความจุของแบตเตอรี่แบบจ่ายประจุสูงที่อัตราการคายประจุ 10 ชั่วโมง (C10)
การกำหนดขนาดของเครื่องควบคุมการประจุ
เมื่อเริ่มเดินเครื่องอุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้กระแสมากกว่าขณะทำงาน โดยเฉพาะมอเตอร์ไฟฟ้า ดังนั้น เครื่องควบคุมการประจุต้องมีขนาดเท่ากับหรือมากกว่ากระแสสูงสุดที่จ่ายไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการ รวมถึงกระแสที่เพิ่มขึ้นตอนเริ่มเดินเครื่องด้วย
  • ระบบที่ไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า ขนาดเครื่องควบคุมการประจุควรเท่ากับผลรวมของกระแสจากอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดคูณด้วย 1.5
  • ระบบที่มีมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสที่มอเตอร์ต้องการตอนเริ่มเดินเครื่องควรเป็น 3 เท่าของกระแสที่ใช้ปกติ อาจประมาณขนาดของเครื่องควบคุมการประจุได้โดยการนำวัตต์สูงสุด ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เลือกใช้หารด้วย 12 โวลต์
การกำหนดขนาดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
ก่อนอื่นต้องเลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าให้ตรงกับขนาดของแบตเตอรี่ที่ใช้ เช่น 12 หรือ 24 โวลต์ ฯลฯ ส่วนขนาดกำลังไฟฟ้าต้องมากกว่าขนาดกำลังไฟฟ้ารวมที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดใช้จากระบบในเวลาเดียวกัน ถ้ามีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความเหนี่ยวนำ (เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า, ปั๊มน้ำและเครื่องซักผ้า ฯลฯ) ให้รวมกำลังไฟฟ้าของไฟกระชากด้วย (มักกำหนดเป็น 2 เท่าหรือมากกว่ากำลังไฟฟ้ารวมที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดใช้ในเวลาเดียวกัน1) จะได้อัตรากำลังไฟฟ้าที่สามารถนำไปเลือกขนาดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมกับระบบได้
ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ควรกำหนดขนาดของอุปกรณ์ให้มีขนาดใหญ่กว่าข้อมูลที่คำนวณได้ เพื่อให้สามารถรองรับการเพิ่มอุปกรณ์ไฟฟ้าของระบบในอนาคต เช่น การเพิ่มขนาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะส่งผลให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นด้วย จึงควรเพิ่มขนาดของแผง 20-30% ของขนาดต่ำสุด และจะเป็นประโยชน์เมื่อใช้งานในสภาพอากาศไม่มีแสงอาทิตย์อีกด้วย

ความน่าสนใจใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ยังไม่หมดเพียงเท่านี้ ตอนหน้าจะมาว่ากันต่อในเรื่องราวของการดูแลรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้การใช้ประโยชน์จากระบบเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพตลอดอายุการใช้งาน
1ที่มา: ABS Alaskan, Inc.
ข้อมูลอ้างอิง: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual by Mr. Herbert Wade

การเลือกชนิดและขนาดสายไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์(2)

เขียนโดย usber ที่ 18:18 |0 ความคิดเห็น
การเลือกชนิดและขนาดสายไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์(2)
   

สายไฟนับว่าเป็นส่วนสำคัญของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ทีเดียว เป็นเส้นทางส่งผ่านกระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไปจนถึงจุดใช้งาน ในเมื่อมีความพิเศษมากๆ เช่นนี้มีหรือ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" จะพลาด เรายังนำเสนอต่อเนื่องในเรื่องตารางข้อมูลและตัวอย่างอันจะเป็นประโยชน์ต่อการกำหนดขนาดสายไฟที่เหมาะสมกับระบบ
ตารางแสดงข้อมูลขนาดสายไฟสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์
ตัวอย่างตารางที่แสดงอยู่ในบทความนี้เป็นข้อมูลขนาดสายไฟที่แท้จริงเพื่อใช้ในการกำหนดขนาดสายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือการต่อไปยังแผงเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 12 โวลต์และ 24 โวลต์ ที่มีแรงดันตกไม่เกิน 0.5 โวลต์และ 1 โวลต์ตามลำดับ สามารถนำไปใช้ในการเลือกขนาดสายไฟทั้งที่เป็นการต่อสายไฟจากแผงไปยังแบตเตอรี่หรือการต่อสายไฟจากแบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า (ไม่ว่าจะชิ้นเดียวหรือหลายชิ้นก็ตาม)
ก่อนการใช้ตาราง ต้องทราบค่าแรงดันของระบบเซลล์แสงอาทิตย์, ความยาวของสายไฟตลอดทั้งเส้นและปริมาณกระแสมากที่สุดที่ต้องไหลในสายไฟ ค่าเหล่านี้จะทำให้เลือกใช้ตารางได้อย่างถูกต้อง
การใช้ตาราง คุณยังจะต้องทราบค่ากระแส (แอมแปร์) หรือกำลัง (วัตต์) ด้วย จากนั้นวัดระยะของสายไฟตลอดทั้งเส้นที่ต้องใช้ (อาจประมาณค่าให้ใกล้เคียงก็ได้) แล้วจึงหาค่าจากตารางโดยดูค่าตามแนวขวางของแถวที่แสดงกำลังหรือกระแส ไล่ไปตามคอลัมน์ที่มีความยาวสายไฟจนถึงค่าที่ต้องการ เพียงเท่านี้คุณก็จะได้ค่าขนาดสายไฟที่แท้จริง หน่วยเป็นตารางมิลลิเมตร (มม.2)

ตัวอย่างที่ 1 มีอุปกรณ์ไฟฟ้า 3 ชิ้นต่อไปยังแบตเตอรี่ 12 โวลต์ (ดังรูป) โทรทัศน์ 60 วัตต์ ห่างจากแบตเตอรี่ 2 เมตร, พัดลม 24 วัตต์ ห่างจากแบตเตอรี่ 4 เมตรและหลอดไฟฟ้า 13 วัตต์ ห่างจากแบตเตอรี่ 7 เมตร
วิธีคำนวณ
  1. ทราบว่าแรงดันของระบบคือ 12 โวลต์ จึงใช้ตารางแสดงข้อมูลสายไฟ 12 โวลต์เพื่อหาขนาดสายไฟที่ต้องใช้สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละชิ้น
    • โทรทัศน์ ต้องการกำลัง 60 วัตต์ อยู่ห่างจากแบตเตอรี่ 2 เมตร
      เพราะฉะนั้นขนาดสายไฟที่ใช้ = 0.8 มม.2
    • พัดลม ต้องการกำลัง 24 วัตต์ อยู่ห่างจากแบตเตอรี่ 4 เมตร
      เพราะฉะนั้นขนาดสายไฟที่ใช้ = 0.64 มม.2
    • หลอดไฟฟ้า ต้องการกำลัง 13 วัตต์ อยู่ห่างจากแบตเตอรี่ 7 เมตร
      ขนาดสายไฟที่ใช้ = 0.61 มม.2
  2. รวมขนาดสายไฟต่างๆ เป็นค่าเดียว โดยสามารถแบ่งวงจรเป็น 3 ส่วนดังนี้
    • สายไฟจากแบตเตอรี่ไปยังโทรทัศน์ จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะส่งกำลังให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้ง 3 ชิ้น ขนาดสายไฟที่ใช้ = 0.8 + 0.64 + 0.61 = 2.05 มม.2
    • สายไฟจากโทรทัศน์ไปยังพัดลม ซึ่งต้องส่งกำลังให้กับพัดลมและหลอดไฟฟ้า ขนาดสายไฟที่ใช้ = 0.64 + 0.61 = 1.25 มม.2
    • สายไฟจากพัดลมไปยังหลอดไฟฟ้า เพียงส่งกำลังให้กับหลอดไฟฟ้าเท่านั้น ขนาดสายไฟที่ใช้ = 0.61 มม.2
การแยกคำนวณเช่นนี้เพื่อตรวจสอบขนาดสายไฟที่ต่างกันและเลือกใช้สายไฟขนาดใหญ่ที่สุดจากการคำนวณ ดังนั้น ขนาดสายไฟเล็กที่สุดที่จะนำไปใช้เป็น 2.05 มม.2 แต่อาจใช้สายไฟขนาดใหญ่ขึ้นได้ (แนะนำ ให้ใช้สายไฟขนาดไม่ต่ำกว่า 2.5 มม.2 ตามหลักการพิจารณาเลือกสายไฟ)
ตัวอย่างที่ 2 ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 24 โวลต์ ใช้แผงขนาด 42 วัตต์สูงสุด จำนวน 14 แผงในการผลิตไฟฟ้า ต่อสายไฟไปยังแบตเตอรี่ที่อยู่ห่าง 12 เมตร ให้ใช้สายไฟขนาด 2.5 มม.2 ที่มีอยู่
วิธีคำนวณ
ทราบว่าแรงดันของระบบเป็น 24 โวลต์ จึงใช้ตารางแสดงข้อมูลสายไฟ 24 โวลต์ในการคำนวณ
ผลรวมของวัตต์สูงสุด = 14 x 42 = 588 วัตต์สูงสุด
  • การต่อแผงไปยังแบตเตอรี่ ตารางฯ ที่กำลัง (วัตต์) 600 วัตต์และระยะสายไฟ 12 เมตร ขนาดสายไฟที่แท้จริงเป็น 12 มม.2
    ต้องใช้สายไฟขนาด 2.5 มม.2 จำนวน 5 เส้น นำมารวมกันให้ได้ขนาดสายไฟที่ระบบต้องการ
    เพราะฉะนั้นผลรวมเป็น 2.5 x 5 = 12.5 มม.2
  • การต่อแผง แผงทั้งหมด 14 แผง ให้นำแผง 7 คู่วางเรียงเป็นแถว และใช้สายไฟขนาด 2.5 มม.2 1 เส้นต่อแผง 1 คู่ เพราะฉะนั้นผลรวมขนาดสายไฟเป็น 2.5 x 7 = 16.5 มม.2 และมีค่าแรงดันตกต่ำมาก
ตารางแสดงขนาดสายไฟที่แท้จริงสำหรับระบบ 12 โวลต์
ตารางแสดงขนาดสายไฟที่แท้จริงสำหรับระบบ 24 โวลต์
หมายเหตุ: อย่าลืมว่า ถ้ามีการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้มอเตอร์ในระบบ ควรเพิ่มขนาดสายไฟเป็น 2 เท่าของค่าจากตาราง เรียนรู้การเลือกชนิดและขนาดสายไฟที่กลายเป็นเรื่องง่ายไปแล้วสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ยังมีข้อมูลที่น่าสนใจและสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดขนาดระบบเซลล์แสงอาทิตย์ให้ได้ติดตามกันในฉบับหน้า
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade

การเลือกชนิดและขนาดสายไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์(1)

เขียนโดย usber ที่ 18:17 |0 ความคิดเห็น
การเลือกชนิดและขนาดสายไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์(1)
   

อีกหนึ่งบทความที่น่าสนใจ คุณจะได้เรียนรู้เพื่อนำไปประกอบการเลือกชนิดและขนาดสายไฟให้เหมาะสมกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและได้ประสิทธิผลอย่างแท้จริง และนี่คือเรื่องราวที่เรากำลังพูดถึง ซึ่งคุณจะได้พบใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ครั้งนี้
เนื่องจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นระบบไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำ (DC) การออกแบบระบบจะต้องระมัดระวังในการพิจารณาเลือกชนิดและขนาดสายไฟให้เหมาะสม ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบ หากเลือกสายไฟที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้เกิดความร้อนสูงและเกิดไฟไหม้จากกระแสที่มากเกินได้ รวมถึงการเลือกใช้ขนาดสายไฟและการต่อเชื่อมที่ถูกต้องจะทำให้ผู้ใช้ไม่ต้องไปดูแลรักษาเป็นเวลานานและปลอดภัยตลอดอายุการใช้งานเลยทีเดียว
การเลือกชนิดและขนาดสายไฟได้ถูกต้อง จะช่วยเพิ่มสมรรถนะและความเชื่อถือของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ โดยสายไฟจะต้องมีขนาดเพียงพอที่จะให้ปริมาณไฟฟ้ามากที่สุดไหลไปตามสายไฟได้และเกิดการสูญเสียแรงดันในสายไฟน้อย รวมถึงสายไฟควรมีระยะสั้นเท่าที่จำเป็น เนื่องจากสายไฟมีความต้านทานอยู่ จึงต้องมีแรงดันในการผลักให้กระแสไหลไปตามสายไฟ ถ้าความต้านทานของสายไฟมากขึ้น ยิ่งต้องใช้แรงดันมากขึ้น ปริมาณแรงดันที่ใช้ผลักกระแสนี้เรียกว่า แรงดันตกในสายไฟ
ข้อสังเกต:
  • ที่แรงดันเท่ากัน ไฟฟ้าจะไหลไปตามสายไฟขนาดใหญ่มากว่าสายไฟขนาดเล็ก
  • สายไฟที่ยาวเกินไป จะทำให้สูญเสียแรงดันมากเกินไปด้วย
  • แรงดันตกในสายไฟเกิดจากปริมาณไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟ, ขนาดสายไฟและความยาวสายไฟ โดยคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้
แรงดันที่สูญเสีย=กระแสไฟฟ้า x [0.02 x ความยาว(ม) / พื้นที่หน้าตัด (มม.2)]
ชนิดของสายไฟ
ภายในสายไฟจะประกอบด้วยโลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้า (Conductor) เช่น อลูมิเนียมและทองแดง ฯลฯ โดยทั่วไปจะใช้สายไฟที่ทำจากตัวนำไฟฟ้าทองแดง ซึ่งมีหลายชนิด เช่น สายไฟทำจากทองแดงเส้นใหญ่เส้นเดียวอยู่ภายในปลอกฉนวน, สายไฟทำจากทองแดงเส้นเล็กหลายๆ เส้นบิดอัดเป็นเกลียวอยู่ภายในปลอกฉนวน เรียกว่า สายไฟตีเกลียว (Stranded wire) จะนิยมใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะมีความยืดหยุ่นสูง ต่างจากสายไฟสายเดี่ยวที่เมื่อบิดงอจะแตกหักได้ง่าย จึงไม่ใช้กัน และสายเคเบิ้ล (Cable) ซึ่งรวมหลายตัวนำไฟฟ้าไว้ในสายไฟเส้นเดียว โดยมีฉนวนชั้นในหุ้มตัวนำไฟฟ้าแต่ละเส้นและฉนวนชั้นนอกหุ้มสายไฟทั้งหมดเข้าไว้ด้วยกัน
การเลือกชนิดสายไฟต้องพิจารณาถึงปริมาณรวมของไฟฟ้าที่ไหลไปตามสายไฟ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง พร้อมกันนี้ควรติดตั้งฟิวส์เพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วด้วย
  
ขวา: สายเคเบิ้ล
ซ้าย: สายไฟตีเกลียว
การเลือกชนิดและขนาดสายไฟ มีหลักในการพิจารณาดังต่อไปนี้
  1. อย่าใช้สายไฟที่ยาวเกินความต้องการใช้งานที่แท้จริง
  2. ค่าสูงสุดของแรงดันตกในสายไฟของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 12 โวลต์ ไม่ควรเกิน 0.5 โวลต์ และระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 24 โวลต์ ไม่ควรเกิน 1 โวลต์
  3. ใช้ชนิดของสายไฟให้เหมาะสมกับการใช้งาน
    • สายไฟที่ใช้งานแบบฝังดิน ต้องมีฉนวนที่ได้รับการออกแบบให้ทนต่อเห็ดราและความชื้นภายใต้ผิวดิน
    • สายไฟที่ใช้งานกลางแจ้ง ต้องมีฉนวนที่ได้รับการออกแบบให้สามารถตากแดดตากฝนและทนต่ออุณหภูมิสูง หรือควรติดตั้งในรางสายไฟ
    • สายไฟที่ใช้งานภายในบ้านหรืออาคาร ห้ามนำไปใช้งานผิดประเภทเป็นอันขาด เช่น นำไปใช้งานภายนอกหรือฝังดิน ฯลฯ
    หมายเหตุ:
    1. สายไฟที่ใช้ในการจ่ายกำลัง (วัตต์) ที่เท่ากัน ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 24 โวลต์ ต้องใช้สายไฟที่มีขนาด 1/4 ของขนาด (มม.2) สายไฟที่ใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 12 โวลต์
    2. การจ่ายกระแสปริมาณที่เท่ากันโดยไม่ให้เกิดแรงดันตกเพิ่มขึ้น ถ้าสายไฟมีความยาวเป็น 2 เท่า ต้องเพิ่มขนาด (มม.2) ให้ใหญ่เป็น 2 เท่าด้วย
  4. อย่าใช้สายไฟที่เล็กกว่า 2.5 มม.2 หรือ 12 AWG* ในการต่อสายไฟของระบบเซลล์แสงอาทิตย์
  5. อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ไฟฟ้า (เช่น ตู้เย็น, เครื่องซักผ้าและเครื่องสูบน้ำ ฯลฯ ยกเว้น พัดลม) ต้องใช้สายไฟที่สามารถจ่ายกระแสอย่างน้อยที่สุดเป็น 2 เท่าของกระแสที่ต้องการในภาวะปกติ เพราะมอเตอร์ไฟฟ้าต้องการกระแสเพิ่มขึ้นในตอนเริ่มเดินเครื่อง

การเลือกขนาดสายไฟที่เหมาะสม
การกำหนดขนาดสายไฟที่เหมาะสมกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้นต้องใช้ตารางแสดงข้อมูลสำหรับการต่อสายไฟต่างๆ ของระบบ 12 โวลต์และ 24 โวลต์ ก่อนการใช้ตารางคุณจะต้องรู้ข้อมูลในการคำนวณขนาดสายไฟดังนี้ แรงดันของระบบเซลล์แสงอาทิตย์, ความยาวของสายไฟตลอดทั้งเส้นและปริมาณกระแสมากที่สุดที่ต้องไหลไปตามสายไฟ ทั้งนี้คุณจะได้เลือกตารางที่ตรงกับความต้องการ ซึ่งจะนำเสนอรายละเอียดของตารางและตัวอย่างการคำนวณในตอนต่อไป
การต่อเชื่อมและเดินสายไฟ
การต่อสายไฟในการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ควรทำเป็นอย่าง เพราะแรงดันไฟฟ้าที่นำมาใช้ในการผลักไฟฟ้าให้ไหลไปตามสายไฟนั้นต่ำมากๆ วิธีที่ควรใช้ต่อสายไฟ คือ ใช้คอนเนกเตอร์แบบสกรู (Screw connector) ช่วยให้ทำความสะอาดได้ง่ายและไม่ควรละเลยการตรวจเช็คสกรูและขันให้แน่นอยู่เสมอ การเดินสายไฟส่วนต่างๆ ของระบบควรติดตั้งในรางสายไฟ
ข้อต่อแบตเตอรี่เป็นทางผ่านของพลังงานที่เข้าและออกแบตเตอรี่ทั้งสิ้น จึงควรใช้สกรูในการต่อเชื่อมและนำสกรูร้อยเข้าที่ขั้วแบตเตอรี่ อย่านำสายไฟต่อโดยตรงกับขั้วแบตเตอรี่ จะเป็นการดีหากใช้คอนเนกเตอร์แบบสกรู

นอกจากนี้แล้ว คอนเนกเตอร์แบบสกรูยังเป็นตัวเชื่อมที่ดีสำหรับการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์อีกด้วย รวมถึงควรหมั่นเช็คเพื่อให้สกรูแน่นอยู่เสมอ ที่ขอเน้นย้ำ คือ ต้องทำความสะอาดและขันจุดต่อเชื่อมต่างๆ อย่างต่อเนื่อง ควรทำให้ได้อย่างน้อยที่สุดปีละ 1 ครั้ง เพราะหากเกิดรอยรั่วจะได้สูญเสียน้อยที่สุด

คอนเนกเตอร์แบบสกรู ตัวเชื่อมที่ดีสำหรับการต่อสายไฟในระบบเซลล์แสงอาทิตย์
เรื่องราวของการเลือกชนิดและขนาดสายไฟยังไม่จบเพียงเท่านี้ ในตอนต่อไปของ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" จะนำเสนอตารางแสดงข้อมูลสำหรับการต่อสายไฟในการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ พร้อมด้วยตัวอย่างการคำนวณที่จะทำให้คุณเข้าใจในการกำหนดขนาดสายไฟให้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างถูกต้อง
*AWG (American Wire Gauge) สามารถแปลงเป็นหน่วย มม.2 ได้ดังนี้
   4 AWG = 21.1 มม.2 10             AWG = 5.28 มม.2 16             AWG = 1.32 มม.2
   6 AWG = 13.4 มม.2 12             AWG = 3.32 มม.2
   8 AWG = 8.41 มม.2 14             AWG = 2.09 มม.2
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: store.solar-electric.com, Leonics

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

เขียนโดย usber ที่ 18:16 |0 ความคิดเห็น
เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
   

เป็นที่ทราบโดยทั่วกันว่า ระบบเซลล์แสงอาทิตย์คืออีกหนึ่งวิธีถูกใช้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยผลที่ได้จากระบบเป็นไฟฟ้ากระแสตรง การนำไปใช้ประโยชน์จึงจำกัดอยู่ที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจึงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้หากต้องการไฟฟ้า กระแสสลับ และ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" จะบอกเล่าเรื่องราวให้คุณเข้าใจมากยิ่งขึ้น

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าคืออะไร
เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า หรือ Inverter เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถือว่ามีความ สำคัญที่สุด และมีความซับซ้อนมากที่สุดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้านี้มีหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ได้มาตรฐานเพื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องมือต่างๆที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไป

การทำงานของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะทำการแปลงพลังงานกระแสตรงที่ได้จากแบตเตอรี่หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แล้วเปลี่ยนรูปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ โดยการทำงานของวงจรสวิชชิ่งทรานซิสเตอร์ (Switching transistor) ด้วยการเปิด-ปิดวงจรกระแสตรงของทรานซิสเตอร์อย่างรวดเร็วรวมกับหม้อแปลงไฟฟ้า จะทำให้สามารถแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับแล้วจ่ายออกมาได้
คุณภาพ และความซับซ้อนของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะให้สัญญาณขาออกในลักษณะต่างๆ กัน เช่น Square wave, Modified sine wave และ Pure sine wave


ชนิดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
สามารถจำแนกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าตามลักษณะการใช้งานได้ดังนี้
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดใช้งานอิสระ (Stand-alone inverter)
    ถูกนำไปใช้ในการติดตั้งในบริเวณที่ไม่มีระบบไฟฟ้าหรือมีปัญหาไฟฟ้าและจะต้องมีแบตเตอรี่สำรองไฟฟ้า โดยแบ่งตามสัญญาณขาออกได้ดังนี้
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Square wave
    จะทำการกลับขั้วแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่ายๆ 100, 120 ครั้งต่อวินาที (1 รอบประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้าบนและล่าง) ทำให้เกิดความเพี้ยนของสัญญาณสูงมาก จึงไม่เหมาะที่จะใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Modified sine wave
    สัญญาณขาออกเป็น 4 ระดับแรงดัน (voltage level) ต่อรอบ การจ่ายสัญญาณขาออกเป็นลักษณะขั้นบันได แม้สัญญาณจะไม่ดีเท่ากับระบบสายส่ง แต่ราคาถูกกว่า, ประสิทธิภาพสูงและนำไปใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ามาตรฐานส่วนใหญ่ เช่น ทีวี, วิทยุ, คอมพิวเตอร์และเตาไมโครเวฟ ฯลฯ รวมถึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็ก แต่อาจไม่เหมาะกับอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์บางชนิดที่ต้องการความละเอียดและความแม่นยำ เช่น เครื่องมือ/อุปกรณ์ไร้สาย, เครื่องถ่ายเอกสาร, เครื่องพิมพ์เลเซอร์ ฯลฯ
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Sine wave
    ให้สัญญาณขาออกเป็นเส้นโค้งเรียบเสมอกัน จึงเรียกเป็น Pure sine wave สัญญาณไฟฟ้าที่ได้ใกล้เคียงกับระบบสายส่งมาก เนื่องจากให้กำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่คุณภาพดีที่สุด จึงทำงานได้ดีกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับต่างๆ เกือบทุกประเภท รวมถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์, ปั๊มน้ำ AC, เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์และใช้งานกับระบบจ่ายไฟฟ้าภายในบ้านที่ขนาดใหญ่ขึ้น ผลที่ได้จากเครื่องชนิดนี้สูงถึง 256 ระดับแรงดันต่อรอบ

เนื่องจากในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าต่ออยู่กับแบตเตอรี่และอุปกรณ์ไฟฟ้า การเลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจึงควรพิจารณาดังนี้

  • เลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าให้ตรงกับขนาดของแบตเตอรี่ที่ใช้ เช่น 12 V, 24 V 48 V และ 120 V ฯลฯ
  • เลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดกำลังไฟฟ้า (จำนวนวัตต์) มากกว่าขนาดกำลังไฟฟ้ารวมของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดที่ต้องใช้ในแต่ละครั้ง
  • กรณีที่ใช้กับอุปกรณ์ที่มีความเหนี่ยวนำ เช่น มอเตอร์, ปั๊มน้ำ, เครื่องซักผ้าและเตาไมโครเวฟฯลฯจะมีไฟกระชากเมื่อเริ่มเดินเครื่อง ดังนั้นต้องพิจารณาขนาดไฟกระชาก (Surge) สูงสุดด้วย
หากจะกล่าวถึงประสิทธิภาพแล้ว พบว่ามีความแตกต่างกันตามอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งาน ในทางปฏิบัติ ประสิทธิภาพของเครื่องสูงสุดอยู่ที่ 60-80% ของขนาดเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า โดยตัวเครื่องเองต้องใช้กำลังไฟฟ้าในการเดินเครื่องด้วย จึงทำให้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่เมื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟฟ้าต่ำมากๆ1 จะมีประสิทธิภาพต่ำ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า 1 kW ใช้งานกับวิทยุขนาด 20 W อาจต้องใช้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ 30-40 W ทีเดียว
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดต่อเชื่อมระบบสายส่งการไฟฟ้า (Grid connected inverter)
    มีการนำมาใช้เพื่อการอนุรักษ์พลังงานและติดตั้งในบริเวณที่มีระบบสายส่งเพื่อการต่อเชื่อม ด้วยหลักการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกนำเข้าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ โดยติดตามสัญญาณไฟฟ้าในระบบสายส่งตลอดเวลา ผลักดันกระแสไฟฟ้าให้ไหลกลับเข้าระบบสายส่ง ซึ่งช่วยลดค่าไฟฟ้าในระบบรวมได้ ดังนั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดนี้จะต้องมีความซับซ้อนและการควบคุมสัญญาณไฟฟ้า Pure sine wave อย่างมาก ทั้งนี้ระบบไม่ต้องการแบตเตอรี่เพื่อสำรองไฟฟ้า
ในปัจจุบัน เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าได้ถูกผลิตขึ้นด้วยคุณสมบัติที่พร้อมสรรพสำหรับการใช้งาน รวมถึงสามารถต่อเชื่อมกับอุปกรณ์ภายนอกได้ คุณสมบัติที่ผนวกไว้ภายในเครื่อง เช่น ระบบประจุไฟฟ้าแบบ 3 ขั้นตอน ที่ช่วยให้ประจุแบตเตอรี่เต็มเร็วขึ้น, สวิตช์การโอนย้าย (Transfer switch) เพื่อให้การโอนย้ายแหล่งพลังงานเป็นไปอย่างต่อเนื่อง, ติดตั้งวงจรตรวจวัดเพื่อปิดเครื่องโดยอัตโนมัติในกรณีที่ไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าให้แก่อุปกรณ์ที่ใช้งานได้หรือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงต่ำมากๆ เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่จ่ายกระแสไฟฟ้ามากเกินไป นอกจากนี้ยังสามารถใช้โปรแกรมในการตรวจสอบสถานะและข้อมูลทางไฟฟ้าได้ด้วย ฯลฯ

หลังจากมีการแปลงกระแสไฟฟ้าให้ได้ตามความต้องการแล้ว ไฟฟ้าที่ได้นำไปใช้อย่างไร... ตอนต่อไปที่จะนำเสนอนั้นเป็นเรื่องราวของ "อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์" แต่จะมีอุปกรณ์ไฟฟ้าใดและเลือกอย่างไร คุณจะได้ทราบอย่างแน่นอน
1 ที่มา: www.affordable-solar.com
ที่มาของภาพ: Leonics

แบตเตอรี่

เขียนโดย usber ที่ 18:15 |0 ความคิดเห็น
แบตเตอรี่
     

ไม่ว่าจะเป็นระบบเซลล์แสงอาทิตย์ใดก็ตาม หากต้องการจัดเก็บพลังงานที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ใช้ต่อไป จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องมีอุปกรณ์ทำหน้าที่ดังกล่าว เรากำลังพูดถึง "แบตเตอรี่" ที่เป็นหนึ่งในส่วนประกอบระบบที่สำคัญของการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่คุณผู้อ่านจะได้รับรู้เรื่องราวผ่านทาง "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว"
แบตเตอรี่คืออะไร
แบตเตอรี่ (Battery) คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่จัดเก็บพลังงานเพื่อไว้ใช้ต่อไป ถือเป็นอุปกรณ์ที่สามารถแปลงพลังงานเคมีให้เป็นไฟฟ้าได้โดยตรงด้วยการใช้เซลล์กัลวานิก (galvanic cell) ที่ประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบ พร้อมกับสารละลายอิเล็กโตรไลต์ (electrolyte solution) แบตเตอรี่อาจประกอบด้วยเซลล์กัลวานิกเพียง 1 เซลล์หรือมากกว่าก็ได้

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์สำหรับจัดเก็บไฟฟ้าเท่านั้น ไม่ได้ผลิตไฟฟ้า สามารถประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ (recharge) ได้หลายครั้ง และประสิทธิภาพจะไม่เต็ม 100% จะอยู่ที่ประมาณ 80% เพราะมีการสูญเสียพลังงานบางส่วนไปในรูปความร้อนและปฏิกิริยาเคมีจากการประจุ/จ่ายประจุนั่นเอง
แบตเตอรี่จัดเป็นอุปกรณ์ที่มีราคาแพงและเสียหายได้ง่ายหากดูแลรักษาไม่ดีเพียงพอหรือใช้งานผิดวิธี รวมถึงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไป เนื่องด้วยวิธีการใช้, การบำรุงรักษา, การประจุและอุณหภูมิ ฯลฯ โดยสามารถจำแนกแบตเตอรี่ออกได้ 2 กลุ่มสำคัญๆ คือ ตามการใช้งานและประเภทของโครงสร้าง
แบตเตอรี่ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์
ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่มีหน้าที่สะสมพลังงานที่ผลิตจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์และจัดเก็บไว้ใช้ในเวลาที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่ผลิตไฟฟ้าหรือเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์หรือเวลากลางคืน หากเปรียบเทียบกับระบบกักเก็บน้ำฝนก็คือถังเก็บน้ำนั่นเอง
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบติดตั้งอิสระ (Stand-alone solar system) ต้องใช้แบตเตอรี่ทั้งสิ้น
ชนิดของแบตเตอรี่ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์
ในทางปฏิบัติแล้วแบตเตอรี่ทุกชนิดสามารถนำมาใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ แต่ที่นิยมใช้มากที่สุดเป็นแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรด (Lead-acid battery) ด้วยเหตุผลนานาประการ ไม่ว่าจะเป็นราคาที่ถูกกว่าและหาซื้อได้ง่ายในทุกๆ ที่
แบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดมีส่วนประกอบสำคัญเป็นแผ่นตะกั่วที่เป็นขั้วบวกและลบจุ่มอยู่ในสารละลายกรดซัลฟุริกหรือเรียกว่าสารละลายอิเล็กโตรไลต์ เมื่อเซลล์มีการจ่ายประจุ โมเลกุลของซัลเฟอร์จากสารละลายอิเล็กโตรไลต์จะติดอยู่กับแผ่นตะกั่วและปล่อยอิเล็กตรอนออกมามากมาย เมื่อเซลล์มีการประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ อิเล็กตรอนจำนวนมากจะกลับเข้าไปในสารละลายอิเล็กโตรไลต์ แบตเตอรี่จึงเกิดแรงดันได้จากปฏิกิริยาเคมีนี้เอง และไฟฟ้าเกิดขึ้นได้จากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
ภายในแต่ละเซลล์ของแบตเตอรี่ให้แรงดัน 2 โวลต์ แบตเตอรี่ 12 โวลต์จึงมี 6 เซลล์ต่อกันแบบอนุกรม เซลล์ทั้งหมดอาจบรรจุอยู่ภายในกล่องเดียวหรือแยกกล่องก็ได้ ถ้าต้องการแรงดันมากขึ้น ให้นำแบตเตอรี่หลายลูกมาต่อกันแบบอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันสูงขึ้นตามต้องการ
ถ้าต้องการกระแสมากขึ้น ให้นำแบตเตอรี่ 2 ลูกหรือมากกว่านั้นต่อกันแบบขนานจนได้กระแสที่ต้องการ
ถ้าต้องการแรงดันและกระแสมากขึ้น ให้นำแบตเตอรี่มาต่อกันแบบอนุกรมผสมกับแบบขนาน

แบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดมีอยู่หลายแบบด้วยกัน แต่ที่เหมาะสำหรับใช้งานกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์มากที่สุดคือ แบตเตอรี่แบบจ่ายประจุสูง (Deep discharge battery) เพราะถูกออกแบบให้สามารถจ่ายพลังงานปริมาณเล็กน้อยได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานๆ โดยไม่เกิดความเสียหาย คุณจะสามารถใช้ไฟฟ้าที่เก็บอยู่ในแบตเตอรี่นี้ได้อย่างต่อเนื่องถึง 80% โดยแบตเตอรี่ไม่ได้รับความเสียหาย (แบตเตอรี่ทั่วไปที่ใช้ในการติดเครื่องยนต์ถูกออกแบบให้จ่ายพลังงานสูงในช่วงเวลาสั้นๆ ถ้าใช้ไฟฟ้ามากกว่า 20-30% ของพลังงานที่เก็บอยู่ จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลงได้) ส่วนมากแบตเตอรี่ที่ใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์จะมีลักษณะที่ฝาครอบด้านบนเปิดออกได้ เพื่อให้สามารถตรวจสอบเซลล์และเติมน้ำในเวลาที่จำเป็นได้ เรียกว่า แบตเตอรี่แบบเซลล์เปิด (Open cell หรือ Unsealed หรือ Flooded cell battery) มีบางชนิดที่ถูกปิดแน่นและไม่ต้องการการซ่อมบำรุง เรียกว่า แบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา (Maintenance free หรือ Sealed battery)
ซ้าย: แบตเตอรี่แบบเซลล์เปิด
ขวา: แบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา
ความสามารถในการจัดเก็บพลังงาน
ความจุของแบตเตอรี่ในการบรรจุพลังงานมีหน่วยเป็น แอมแปร์-ชั่วโมง (Ampere-Hour; Ah)
พลังงานในแบตเตอรี่ 12 V 100 Ah เท่ากับ 12V x 100Ah หรือ 12V x 100A x 3600s จะได้เท่ากับ 4.32 MJ
ถ้าแบตเตอรี่ 100 Ah เท่ากับว่าแบตเตอรี่จะจ่ายกระแส 1 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 100 ชั่วโมง หรือแบตเตอรี่จ่ายกระแส 10 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 10 ชั่วโมง เช่นเดียวกับแบตเตอรี่จ่ายกระแส 5 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 20 ชั่วโมง ซึ่งทั้งหมดนี้จ่ายกระแสเท่ากับ 100 Ah ทั้งสิ้น จะเห็นได้ว่า แบตเตอรี่ที่มีความจุเท่ากันอาจมีความเร็วในการจ่ายกระแสต่างกันได้ ดังนั้น การจะทราบความจุของแบตเตอรี่ต้องทราบถึงอัตราการจ่ายกระแสด้วย มักกำหนดเป็นจำนวนชั่วโมงของการจ่ายกระแสเต็มที่
การกำหนดขนาดของแบตเตอรี่สำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้นขึ้นอยู่กับความจุของแบตเตอรี่ในการจัดเก็บพลังงาน, อัตราการจ่ายประจุสูงสุด, อัตราการประจุสูงสุดและอุณหภูมิต่ำสุดที่จะนำแบตเตอรี่ไปใช้งาน (อุณหภูมิที่ได้ผลดีที่สุดของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด คือ 77 F หรือประมาณ 60-80 F)

การติดตั้งแบตเตอรี่ใหม่
แบตเตอรี่ใหม่ก่อนที่จะนำไปใช้จะต้องมีน้ำกรดอยู่เต็ม ให้ทำการต่อแบตเตอรี่แล้วปล่อยให้ประจุไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์อย่างน้อย 2 วันที่มีแสงอาทิตย์ ถ้าในแบตเตอรี่ใหม่ไม่มีอิเล็กโตรไลต์ในเซลล์ต่างๆ ให้เติมน้ำกรดสำหรับแบตเตอรี่ลงไปและแบตเตอรี่ที่เติมใหม่นี้ควรนำไปต่อใช้งานกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ทันที แล้วปล่อยให้ทำการประจุไฟฟ้าอย่างน้อย 2 วันที่มีแสงอาทิตย์ก่อนนำไปใช้งานและห้ามต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ เข้ากับแบตเตอรี่ขณะทำการประจุ

ความปลอดภัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่
  • ถ้ามีชิ้นโลหะวางพาดขั้วของแบตเตอรี่ที่กำลังทำการประจุ จะทำให้เกิดประกายไฟและเกิดไฟไหม้ได้
  • น้ำกรดในแบตเตอรี่สามารถเป็นอันตรายต่อเสื้อผ้าหรือผิวหนังได้ แต่จะไม่เป็นอันตรายมากนักถ้าล้างออกโดยทันที
  • น้ำกรดที่เข้าตา สามารถทำให้ตาอักเสบและบอดได้
  • เมื่อทำการต่อแบตเตอรี่แล้วอาจเกิดก๊าซ ถ้ามีเปลวไฟใกล้ๆ กับแบตเตอรี่จะเกิดระเบิดขึ้นได้ ดังนั้น ห้ามสูบบุหรี่, จุดไม้ขีดไฟหรือใช้ตะเกียงใกล้ๆ กับแบตเตอรี่โดยเฉพาะขณะที่ทำการตรวจสอบหรือเติมเซลล์ในแบตเตอรี่
เตรียมตัวพบกับอีกหนึ่งอุปกรณ์สำคัญของระบบเซลล์แสงอาทิตย์กันต่อไป "เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า" ที่สามารถทำให้เราเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับได้ตามต้องการ แทนที่จะใช้เพียงอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบเดิมๆ น่าสนใจใช่ไหมล่ะ... อย่าพลาด รอพบกันได้ที่นี่ที่เดียว
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: www.ebeaa.org, www.nrel.gov, www.p-s-s.com, Go Solar Company, Leonics Company

เครื่องควบคุมการประจุ

เขียนโดย usber ที่ 18:13 |0 ความคิดเห็น
เครื่องควบคุมการประจุ
     

"เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ในคราวนี้ยังคงนำเสนอเรื่องของอุปกรณ์สำคัญที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในลำดับต่อไป ซึ่งก็คือ เครื่องควบคุมการประจุ ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนมากต้องใช้เครื่องควบคุมประจุ แต่จะด้วยเหตุผลใด ติดตามไปดูกันได้

ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วว่าระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ต้องประกอบไปด้วยอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นดูที่ภาพไดอะแกรมของอุปกรณ์ประกอบระบบเซลล์แสงอาทิตย์ และไม่จำเป็นเสมอไปที่ระบบเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องการอุปกรณ์เหล่านี้ครบทั้งหมด ขึ้นอยู่กับว่าจะนำไปใช้งานใด เช่น ต้องการเก็บไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ ก็ต้องใช้เครื่องควบคุมการประจุ ฯลฯ
เครื่องควบคุมการประจุคืออะไร
เครื่องควบคุมการประจุ ตรงกับคำภาษาอังกฤษว่า Charge controller บ้างก็ใช้ Charge regulator ชื่อก็บอกอยู่ชัดเจนว่าหน้าที่คือ ประจุไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ลงในแบตเตอรี่จนเต็ม และควบคุมไม่ให้ประจุไฟฟ้ามากเกินด้วยการเบี่ยงเบนไฟฟ้าออกจากแบตเตอรี่เมื่อมีการประจุจนเต็ม ถ้าไม่มีเครื่องควบคุมการประจุ แผงเซลล์แสงอาทิตย์อาจประจุไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่มากเกินไป (Overcharge) จะทำให้แบตเตอรี่เกิดการสูญเสียน้ำอย่างรวดเร็ว ร้อนขึ้นและอาจเกิดความเสียหายได้

ถ้าเป็นระบบเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดประมาณ 1-5 วัตต์หรือจ่ายไฟฟ้าได้ประมาณ 1/60 ของความจุแบตเตอรี่ต่อวันหรือน้อยกว่านั้น ก็ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องควบคุมการประจุ1

ปัจจุบันนี้การผลิตเครื่องควบคุมการประจุมักรวมฟังก์ชั่นพิเศษๆ เข้าไว้มากมาย เพื่อให้การใช้งานมีประสิทธิภาพที่สุด ซึ่งเอื้อประโยชน์ต่อการใช้งานอย่างยิ่ง เช่น Low Voltage Disconnect (LVD) ช่วยป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดกับแบตเตอรี่และอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยจะปิดสวิตช์อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงที่ต่อเชื่อม หากแรงดันของแบตเตอรี่ต่ำลงในระดับที่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่, Maximum Power Point Tracking (MPPT) เป็นกระบวนการที่ทำให้เครื่องควบคุมการประจุดึงพลังงานจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้มากที่สุดเพื่อประจุลงแบตเตอรี่ โดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่รวมถึง Battery Temperature Compensation (BTC) จะปรับอัตราการประจุแบตเตอรี่ตามอุณหภูมิของแบตเตอรี่ ซึ่งเหมาะและจำเป็นอย่างยิ่งต่อประเทศที่สภาพอากาศหนาวเย็น ฯลฯ
การทำงานของเครื่องควบคุมการประจุ
หลักการทำงานของเครื่องควบคุมการประจุคือ มีวงจรสำหรับตรวจวัดแรงดันของแบตเตอรี่อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งทำงานเป็นสวิตช์ที่เบี่ยงเบนไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เมื่อประจุจนเต็ม วิธีเบี่ยงเบนการไหลของไฟฟ้าที่ไปยังแบตเตอรี่ใช้การลัดวงจรหรือเปิดวงจรโดยที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่เกิดความเสียหาย

เครื่องควบคุมการประจุจะตรวจวัดแรงดันของแบตเตอรี่เพื่อกำหนดสถานะการประจุของแบตเตอรี่ เมื่อแบตเตอรี่มีประจุอยู่เต็ม แรงดันจะสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 12 โวลต์ เครื่องควบคุมการประจุจะตัดการประจุไฟฟ้าเมื่อแรงดันสูงถึง 14.4 โวลต์และจะประจุไฟฟ้าใหม่อีกครั้งหลังจากแรงดันลดลงเหลือ 13.4 โวลต์
ชนิดของเครื่องควบคุมการประจุ
เครื่องควบคุมการประจุถูกจำแนกออกเป็น 2 ชนิดหลักๆ ดังนี้
เครื่องควบคุมการประจุแบบอนุกรม (Series charge controller)
เป็นการต่อเครื่องควบคุมการประจุกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอนุกรม ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ตัดการไหลของไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไปยังแบตเตอรี่เมื่อประจุไฟฟ้าเต็ม หรือเป็นการเปิดวงจรระหว่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับแบตเตอรี่เมื่อประจุแบตเตอรี่เต็ม สวิตช์ควบคุมใช้สวิตช์แม่เหล็กที่เรียกว่า รีเลย์ (Relay) หรือสวิชชิ่งทรานซิสเตอร์ (Switching transistor) ก็ได้		เครื่องควบคุมการประจุแบบชันท์ (Shunt charge controller)
เป็นการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับสายไฟขาออกแบบขนาน จะทำการเชื่อมวงจรกับสายไฟของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ทำให้ไม่มีไฟฟ้าไหลจากแผงไปยังแบตเตอรี่เมื่อประจุไฟฟ้าเต็ม แม้ว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะไม่ได้รับความเสียหายจากการลัดวงจร แต่แบตเตอรี่จะได้รับความเสียหาย จึงต้องมีไดโอด (Diode) ซึ่งเป็นวาล์วทางเดียวติดตั้งระหว่างเครื่องควบคุมการประจุกับแบตเตอรี่ เพื่อป้องกันการลัดวงจรทั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ สวิตช์ควบคุมใช้สวิตช์สารกึ่งตัวนำ
โดยเครื่องควบคุมการประจุทั้งสองชนิดนี้ มีการควบคุมสวิตช์ได้ 2 แบบด้วยกัน คือ แบบ On-Off ที่จะทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิดและปิดธรรมดาๆ เท่านั้นและแบบ PWM (Pulse Width Modulation) ที่ช่วยให้การประจุแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพสูงและยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ซึ่งการควบคุมสวิตช์แบบ PWM มีข้อดีมากกว่าการควบคุมสวิตช์แบบ On-Off

การเลือกขนาดเครื่องควบคุมการประจุนั้น จะถูกกำหนดด้วยแรงดันของระบบที่ถูกออกแบบขึ้นและกระแสสูงสุดที่สามารถควบคุมได้ แรงดันของระบบทั่วไปเท่ากับ 12 โวลต์, 24 โวลต์ หรือ 48 โวลต์ ส่วนกระแสสูงสุดจะถูกกำหนดโดยจำนวนและขนาดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ในระบบ
ส่วนมากแล้วเครื่องควบคุมการประจุและเครื่องควบคุมการจ่ายประจุจะรวมอยู่ภายในเครื่องเดียวกัน เท่ากับว่าเครื่อง ควบคุมการประจุมีฟังก์ชั่นการทำงานของการควบคุมการจ่ายประจุรวมอยู่ด้วย และเรามีข้อสังเกตที่จะบอกได้ว่าเครื่องควบคุมเป็นแบบใด โดยดูจากการต่อวงจรดังนี้ ถ้ามีการต่อจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไปยังเครื่องควบคุม แสดงว่า เครื่องควบคุมนั้นมีเครื่องควบคุมการประจุรวมอยู่ด้วย ถ้ามีการต่อไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า แสดงว่า เครื่องควบคุมนั้นมีเครื่องควบคุมการจ่ายประจุรวมอยู่ด้วย และเครื่องควบคุมทั้งหมดต้องต่อไปยังแบตเตอรี่ ในขณะที่ระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีเครื่องควบคุมการประจุและจ่ายประจุ เพื่อป้องกันแบตเตอรี่ประจุไฟฟ้ามากเกินไปและยังทำหน้าที่ควบคุมการจ่ายประจุเพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่เหลือไฟฟ้าน้อยเกินไป ลองนึกเปรียบเทียบกับระบบกักเก็บน้ำฝน การเก็บน้ำในถังเก็บน้ำจะต้องไม่เต็มเกินไปหรือมีน้ำน้อยเกินไป จึงมีการติดตั้งวาล์วเพื่อปิดน้ำที่เข้าถังเมื่อน้ำเต็มเพื่อไม่ให้น้ำล้นออกมาและมีวาล์วอีกตัวหนึ่งที่ควบคุมการจ่ายน้ำออกจากถังเพื่อไม่ให้น้ำที่เหลืออยู่น้อยเกินไป วาล์วเหล่านี้ก็คือตัวควบคุมปริมาณน้ำในถังเก็บน้ำ เทียบได้กับเครื่องควบคุมการประจุและจ่ายประจุนั่นเอง

คุณผู้อ่านได้รู้จักกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์มายิ่งขึ้นทุกที เจอกันในฉบับต่อไปยังมีเรื่องของอุปกรณ์ประกอบระบบเซลล์แสงอาทิตย์อื่นๆ อีก คงจะพอเดาได้แล้วใช่ไหมว่าจะเป็นเรื่องอะไร ก็ "แบตเตอรี่" ที่เป็นอุปกรณ์คู่กับเครื่องควบคุมการประจุนั่นเอง
1 ที่มา: www.solar-electric.com
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: Leonics

แผงเซลล์แสงอาทิตย์

เขียนโดย usber ที่ 18:12 |0 ความคิดเห็น
แผงเซลล์แสงอาทิตย์
     

แสงอาทิตย์เป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานที่สำคัญ ไม่ว่าแสงอาทิตย์จะตกลงบนพื้นที่ใดๆ ในโลกสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งสิ้น ขณะเดียวกันเซลล์แสงอาทิตย์ก็เข้ามามีบทบาทในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานอันมีประโยชน์มหาศาลและนี่คือเรื่องราวที่คุณจะสัมผัสได้ใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว"
สำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้า มีอุปกรณ์ที่ถือเป็นหัวใจสำคัญ ทำหน้าที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้าเรียกว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV panels) โดยเกิดจากการนำเซลล์แสงอาทิตย์หลายเซลล์มาต่อเข้าด้วยกัน และหากหลายๆ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ต่อกันเป็นชุดหรือแถวจะเป็น ชุดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV arrays)
เซลล์แสงอาทิตย์คืออะไร
เซลล์แสงอาทิตย์ มีชื่อในภาษาอังกฤษหลายคำ เช่น Solar cell, Photovoltaic หรือ PV เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน (Silicon) ซึ่งมีราคาถูกและพบมากที่สุดบนพื้นโลก นำมาผ่านขั้นตอนต่างๆ ผลิตให้เป็นแผ่นบางและมีความบริสุทธิ์ คุณสมบัติที่สำคัญคือ เมื่อเซลล์ได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง รังสีของแสงที่มีอนุภาคของไฟฟ้าบวกคือ โฟตอน จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน (มีอนุภาคของไฟฟ้าลบ) ที่อยู่ในสารกึ่งตัวนำ จนทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากวงโคจรของอะตอมและเคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงโคจรจะเกิดเป็นไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น
โครงสร้างของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่ใช้ทั่วไปคือ รอยต่อพีเอ็น (P-N Junction) ของสารกึ่งตัวนำ โดยนำซิลิคอนที่ผ่านขั้นตอนจนกระทั่งบริสุทธิ์มาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็น แล้วนำมาต่อกัน เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะถ่ายเทพลังงานให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำ ทำให้เกิดอิเล็กตรอนและโฮลอิสระที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ หากมีการต่อกับวงจรภายนอก (เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง) จะเกิดการไหลของอิเล็กตรอนที่ให้ไฟฟ้ากระแสตรง
โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างได้หลายแบบ เช่น วงกลม, สี่เหลี่ยมจตุรัส, สี่เหลี่ยมขอบมน หรือไม่มีเซลล์เลย ฯลฯ เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ว่าขนาดใดก็ตามจะให้แรงดันไฟฟ้าประมาณ 0.5 โวลต์ กระแสไฟฟ้าที่แต่ละเซลล์ผลิตได้ขึ้นอยู่กับขนาดของเซลล์
ชนิดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ มีทั้งที่ทำจากซิลิคอนผลึกเดี่ยว (Monocrystalline Silicon Cell) ผลึกรวม (Polycrystalline Silicon Cell) ทั้งสองชนิดมีลักษณะเป็นแผ่นแข็งและบาง และไม่เป็นผลึกหรืออะมอร์ฟัส (Amorphous Silicon Cell) มีลักษณะเป็นฟิล์มบาง

สิ่งที่มีผลต่อการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
  • พื้นที่ของแผง แผงเซลล์แสงอาทิตย์ยิ่งมีขนาดใหญ่ จะยิ่งผลิตไฟฟ้าได้มากยิ่งขึ้น
  • ความสว่างของแสงอาทิตย์ ยิ่งแสงอาทิตย์ตกลงบนแผงมาก จะยิ่งผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้น หากมีร่มเงามาบังแผงแม้เพียง 1 เซลล์ ไฟฟ้าที่ผลิตได้อาจลดลงเหลือแค่ครึ่งหรือต่ำกว่านั้น
  • ทิศทางการวางแผง ควรวางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้หันไปทางด้านดวงอาทิตย์ เพื่อให้ผลิตไฟฟ้าได้มากที่สุด
  • ความร้อน แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะทำงานได้ดีในสภาพเย็น หากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ร้อน จะผลิตไฟฟ้าได้น้อย
ข้อปฏิบัติเพื่อให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้มากที่สุด
  • ต้องไม่มีร่มเงาบังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ระหว่างเวลา 9.00 - 15.00 น. รวมถึงต้องคำนึงถึงด้วยว่าในแต่ละวันดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนที่จากทิศเหนือไปยังทิศใต้ตามฤดูกาลด้วย สำหรับพื้นที่เขตร้อน ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนไปทางทิศเหนือมากที่สุดในเดือนมิถุนายน และจะเคลื่อนไปทางทิศใต้มากที่สุดในเดือนธันวาคม
  • ควรหันแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตามดวงอาทิตย์ อาจใช้อุปกรณ์ติดตามดวงอาทิตย์ (Solar tracker) หรืออาจยึดแผงไว้กับที่โดยเอียงแผงเป็นมุมเท่ากับละติจูดของสถานที่ติดตั้งและควรเอียงไม่น้อยกว่า 5 องศาจากแนวระนาบ สำหรับสถานที่ติดตั้งที่อยู่ใต้เส้นศูนย์สูตรควรหันแผงไปทางทิศเหนือ ส่วนสถานที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรควรหันแผงไปทางทิศใต้
  • ติดตั้งแผงเหนือพื้นผิวที่จะติดตั้งอย่างน้อย 10 ซม. เพื่อให้อากาศไหลเวียนใต้แผงได้สะดวกเป็นการช่วยลดความร้อนที่ด้านหลังแผงได้


การต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน
เพื่อเป็นการเพิ่มกำลังการผลิตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จึงมีการนำหลายแผงมาต่อกัน ซึ่งมี 2 วิธีดังนี้
  • การต่อแบบอนุกรม ใช้ในกรณีที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ามากกว่าที่ได้จากแผงเดียว แต่กระแสจะยังคงเท่ากับที่ได้จากแผงเดียว
  • การต่อแบบขนาน ใช้ในกรณีที่ต้องการกระแสที่มากขึ้น แต่แรงดันไฟฟ้าจะยังคงเท่ากับที่ได้จากแผงเดียว

ซ้าย: การต่อแบบอนุกรม
ขั้วบวกของแผงหนึ่งต่อกับขั้วลบของอีกแผงหนึ่ง
ขวา: การต่อแบบขนาน
ขั้วที่เหมือนกันของทั้งสองแผงต่อเข้าด้วยกัน

หมายเหตุ:
  1. นอกจาก 2 วิธีข้างต้นแล้ว ยังสามารถต่อแผงแบบอนุกรมผสมขนานได้ด้วย (หรือการต่อแบบขนานแล้วจึงต่อแบบอนุกรมก็จะให้ผลเหมือนกัน) หากต้องการทั้งแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่เพิ่มขึ้น เช่น ใช้เป็นแหล่งพลังงานให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ต้องใช้กระแสมากและใช้แบตเตอรี่มากกว่า 12 โวลต์
  2. แผงที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าต่างกัน (แผงที่มีแรงดันไฟฟ้าและกระแสต่างกัน) เมื่อนำมาต่อกันแบบต่างๆ จะมีผลดังนี้
    • การต่อแบบอนุกรม จะให้แรงดันไฟฟ้าเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าแต่ละแผง แต่กระแสที่ได้จะถูกจำกัดลงจนเกือบเท่ากับกระแสจากแผงที่มีปริมาณน้อยที่สุด
    • การต่อแผงแบบขนาน จะให้กระแสเท่ากับผลรวมของกระแสแต่ละแผง แต่แรงดันไฟฟ้าที่ได้จะถูกจำกัดลงจนเกือบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากแผงต่ำที่สุด
หัวใจสำคัญของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ คุณก็ได้รู้จักแล้ว หลังจากนั้นต้องติดตามกันต่อไป เพื่อให้ได้พบกับอุปกรณ์อื่นๆ อันเป็นองค์ประกอบของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความสำคัญไม่น้อยเช่นกัน
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: Leonics, NREL

ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์

เขียนโดย usber ที่ 18:11 |0 ความคิดเห็น
 ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์
     


เมื่อฟ้าผ่าลงมา พบว่าเกิดพลังงานหลายชนิด เช่น ไฟฟ้า ความร้อน แสงและเสียง ฯลฯ
"เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ครั้งนี้จะมาดูกันที่ผลิตผลจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งก็คือ ไฟฟ้า แต่ไฟฟ้าคืออะไรและไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอย่างไร ต้องไปทำความรู้จักกันสักหน่อยแล้ว
ไฟฟ้าคืออะไร
คนส่วนมากถ้าพูดถึงไฟฟ้าจะนึกถึงหลอดไฟฟ้า, โทรทัศน์, ตู้เย็นหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ ในความเป็นจริงแล้ว ไฟฟ้ามีประโยชน์และมีความสำคัญมากกว่านั้น เราต้องมาค้นหาคำตอบ... อธิบายได้ว่า ไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นจากประจุไฟฟ้าที่มีอยู่ ซึ่งก็คือโปรตอน - อนุภาคที่มีไฟฟ้าบวก และอิเล็กตรอน - อนุภาคทีมีไฟฟ้าลบ1
ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร
มาขยายความกันต่อไป... วัตถุประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน ภายในนิวเคลียสนั้นมีโปรตอนและนิวตรอน จำนวนของโปรตอนจะเท่ากับอิเล็กตรอนเสมอ โดยอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสด้วยวงโคจรที่แน่นอนเพราะมีแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าของโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนติดอยู่กับอะตอม แต่เมื่อมีอิทธิพลจากภายนอกมากระทำ อิเล็กตรอนที่อยู่วงโคจรนอกสุดสามารถหลุดจากวงโคจรและเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระระหว่างอะตอม
เนื่องจากเราไม่สามารถมองเห็นไฟฟ้าจึงอาจจะเข้าใจได้ยาก ดังนั้น "ระบบน้ำ" จะเป็นตัวอย่างที่ใช้เปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้า ถึงแม้ระบบการทำงานของทั้งสองจะไม่เหมือนกันเลยทีเดียว แต่แนวความคิดเกี่ยวกับแรงดัน, ปริมาณ, อัตราการไหล, ความต้านทานการไหล, กำลังและพลังงานของทั้งสองระบบเหมือนกัน
แรงดัน
แรงดันน้ำ คือ แรงที่กระทำให้น้ำไหลไปตามท่อ หน่วยทั่วไปที่ใช้วัดคือ กิโลกรัมต่อตารางเมตร (kg/m2) การส่งน้ำไปตามท่อยาวระยะไกลจึงต้องใช้แรงดันที่สูงมาก ส่วนแรงดันไฟฟ้า เป็นแรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนทำให้เกิดการไหลหรือเกิดกระแสไฟฟ้าไหลไปตามสายไฟ หน่วยที่ใช้ คือ โวลต์ (volt) ในการส่งไฟฟ้าไปยังพื้นที่ห่างไกลหรือแหล่งที่ต้องการกำลังไฟฟ้าสูงต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูง (มากกว่า 1,000 โวลต์)

ปริมาณ
ปริมาณน้ำที่เก็บอยู่ในถังเก็บน้ำ หน่วยที่นิยมใช้ คือ ลิตร (liter) และแกลลอน (gallon) หรืออาจใช้ลูกบาศก์เมตร (meter3) หรือคิวบิคเมตร (cubic meter) ก็ได้ (1 ลูกบาศก์เมตร = 1,000 ลิตร) สำหรับปริมาณไฟฟ้า หน่วยที่ใช้วัด คือ คูลอมบ์ (Coulomb) หรืออีกหน่วยที่ใช้กัน คือ แอมแปร์-ชั่วโมง (ampere-hour) โดยปริมาณไฟฟ้า 1 แอมแปร์-ชั่วโมง = 3,600 คูลอมบ์

อัตราการไหล
อัตราการไหลของน้ำ คือ ปริมาณน้ำที่ไหลไปตามท่อในช่วงเวลาหนึ่ง บอกเป็นลิตรต่อนาที หรือแกลลอนต่อชั่วโมง แต่ไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามสายไฟนั้นเรียกว่า กระแส มีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ (ampere) ซึ่ง 1 แอมแปร์ คือ ปริมาณไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ที่ไหลไปตามสายไฟในระยะเวลา 1 วินาที
ความต้านทานการไหล
การที่น้ำมีการเคลื่อนที่หรือน้ำไหลไปตามท่อ ภายในท่อจะเกิดแรงต้านการไหลของน้ำเรียกว่า ความต้านทานการไหลหรือความต้านทาน ซึ่งจะเพิ่มขึ้นโดยแปรผันตามความยาวของท่อ สำหรับไฟฟ้าที่ไหลไปตามสายไฟก็มีความต้านทานการไหลของไฟฟ้าเกิดขึ้นในสายไฟและจะเพิ่มขึ้นโดยแปรผันตามความยาวของสายไฟเช่นเดียวกัน หน่วยของความต้านทานไฟฟ้าที่ใช้ คือ โอห์ม (ohm)

เราสามารถสรุปความสัมพันธ์ของคุณสมบัติของน้ำและไฟฟ้าได้ดังนี้
       แรงดันน้ำ = อัตราการไหล x ความต้านทานการไหลหรือ อัตราการไหล = แรงดัน / ความต้านทานการไหลหรือ ความต้านทานการไหล = แรงดัน / อัตราการไหล       แรงดันไฟฟ้า = กระแส x ความต้านทานหรือ กระแส = แรงดันไฟฟ้า / ความต้านทานหรือ ความต้านทาน = แรงดันไฟฟ้า / กระแส

กำลัง
กำลัง คือ ความสามารถในการทำงาน กำลังน้ำ คุณสามารถสัมผัสได้โดยนำมือไปรองน้ำจากก๊อก กระแสน้ำจะดันมือคุณ การไหลของน้ำทำให้เกิดกำลังของกระแสน้ำและจะเพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันน้ำหรืออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ดังคุณสมบัติที่ว่า กำลัง = แรงดัน x อัตราการไหล สำหรับกำลังไฟฟ้า คุณไม่อาจสัมผัสได้ แต่รู้ความหมายได้ว่า คือ ปริมาณงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่ง เมื่อกระแสไหลในวงจรที่มีตัวต้านทานจะทำให้เกิดงาน2 โดยกำลังไฟฟ้า = แรงดันไฟฟ้า x กระแส มีหน่วยเป็นวัตต์ (watt)
พลังงาน
พลังงาน คือ งานทั้งหมดที่ได้กระทำ พลังงานไฟฟ้าก็เป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานที่เกิดขึ้นในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก3 พลังงานที่เกิดขึ้นอยู่กับกำลังที่มีกับระยะเวลาที่ใช้กำลัง เท่ากับว่า กำลัง x ระยะเวลาที่ใช้กำลัง จะได้พลังงาน โดยมีหน่วยเป็นวัตต์-ชั่วโมง (watt-hour) หรือจูล (Joule) ในระบบ SI

วงจร
ระบบกักเก็บน้ำฝนที่มีการต่อท่อและก๊อกอยู่ตรงปลาย อาจทำได้ทั้งแบบท่อเดียวจุดเดียวหรือแยกเป็นหลายท่อต่อไปยังจุดต่างๆ ท่อและจุดเชื่อมต่อรวมกันเรียกว่า วงจรน้ำ การไหลของน้ำจากถังเก็บไปยังอุปกรณ์ต้องมีท่อลำเลียงไป
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ มีทั้งแบบที่ต่อจากแบตเตอรี่ไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยตรง และแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ประกอบด้วยแบตเตอรี่หลายลูกและเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด ส่วนประกอบต่างๆ เชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่องด้วยสายไฟเกิดเป็นวงจรไฟฟ้า


ไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ
คุณลองนึกถึงระบบไฟฟ้าแบบง่ายๆ เช่น ไฟฟ้าที่มาจากแบตเตอรี่โดยตรงไหลไปตามสายไฟถึงจุดใช้งานที่มีหลอดไฟฟ้า นั่นคือ ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ DC เช่นเดียวกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ที่ให้ไฟฟ้ากระแสตรง ส่วนไฟฟ้าที่ไหลไปทางเดียวในช่วงเวลาสั้นๆ แล้วไหลกลับไปทางอื่นอีกและไหลกลับไปกลับมาเรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ หรือ AC เพราะไฟฟ้ามีการเปลี่ยนทิศทางการไหลกลับไปกลับมาอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้า
ข้อแตกต่างของไฟฟ้า 2 ชนิดนี้คือ AC จะไม่มีขั้วเพราะขั้วเป็นตัวบ่งชี้ทิศทางการไหลของไฟฟ้า ในระบบ AC ไฟฟ้าไหลกลับไปกลับมาหลายครั้งใน 1 วินาที นอกจากนี้ AC ยังใช้แพร่หลายมากกว่าโดยใช้ในระบบกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่ ส่วน DC นำไปใช้ในระบบขนส่งซึ่งจะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า แต่มีข้อด้อยคือ การผลิตจำนวนมากทำได้ยาก
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง ในกรณีที่เครื่องใช้ไฟฟ้าของคุณถูกออกแบบให้ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ก็สามารถใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับได้

ความสำคัญและประโยชน์ของระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เป็นหัวข้อที่เราจะหยิบขึ้นมาพูดถึงกันต่อไป นอกจากนี้จะมาดูแนวโน้มของการนำไปใช้งานด้านต่างๆ ในประเทศไทยเรานี้ด้วย นับว่าเป็นอีกหนึ่งเรื่องราวดีๆ ที่คุณไม่ควรพลาด
1ที่มา: www.encyclopedia.com
2, 3ที่มา: Wikipedia encyclopedia
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: เว็บไซต์ US National Weather Service, Leonics, NREL
สมัครสมาชิก: บทความ (Atom)