บทที่ 1 บทน า - SKRUird.skru.ac.th/RMS/file/1059.pdf · 2019-04-17 · บทที่ 1 ... บทที่ 2 ... เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม

บทท 1 บทน า

1.1 ความส าคญและทมาของปญหา พลงงานเปนปจจยส าคญตอการด าเนนชวตของมนษย เราใชพลงงานในการผลตกระแสไฟฟา การคมนาคม การบรการ และการผลตทงในเกษตรกรรมและอตสาหกรรม การใชพลงงานในประเทศในปจจบน พลงงานทเราใชกนอยทกวนน สวนใหญไดจากพลงงานสนเปลอง โดยเฉพาะน ามนเชอเพลงนบวนมปรมาณเพมขนทกท ในขณะทประเทศของเราไมมแหลงน ามนเพยงพอกบความตองการใชในประเทศ ในแตละป รฐจงตองสญเสยงบประมาณในการน าเขาน ามนดบเปนจ านวนมหาศาล ดงนนแนวทางหนงทจะชวยลดการใชพลงงานสนเปลอง กคอ การใชพลงงานทดแทน ซงจากสภาพภมศาสตรและต าแหนงทตงของประเทศไทย พลงงานแสงอาทตย เปนพลงงานทดแทนทมความเหมาะสมในการน ามาใชประโยชนเปนอยางมาก โดยพลงงานแสงอาทตยสามารถเปลยนรปเปนพลงงานไฟฟาได โดยการใชอปกรณทเรยกวา เซลลแสงอาทตย (Solar Cell) ซงเปนอปกรณทท าการเปลยนจากพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟา ดงนน การรณรงคใหประชาชนรจกการใชพลงงานอยางประหยดและมประสทธภาพ หรอการใชพลงงานทดแทนอนๆ การผลตพลงงานไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยกเปนพลงงานทดแทนทางเลอกหนง และสถาบนการศกษาเองควรจะเปนตนแบบในการสาธตการใชพลงงาน สนบสนนภารกจการเรยนการสอนดานพลงงานทดแทน และเปนศนยเผยแพรถายทอดการใชระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย เพอเปนการศกษาวจยและเปนศนยเรยนรเพอใชในการเรยนการสอนและขยายผลแกผสนใจภายนอกตอไป ดงนนในงานวจยน จงไดท าการศกษาความเปนไปไดของการใชเซลลแสงอาทตยมาเปนสวนหนง ของอาคารเพอผลตกระแสไฟฟาใชภายในอาคาร และเพอลดการใชก าลงไฟฟาของอาคาร

1.2 วตถประสงคของการวจย 1. เพอด าเนนการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย 2. เพอศกษาผลการใชพลงงานไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย

1.3 ประโยชนทคาดวาจะไดรบจากการวจย 1. สามารถผลตกระแสไฟฟาส าหรบแสงสวางทดแทนการใชไฟฟาจากการไฟฟาได 2. ทราบถงปรมาณการใชไฟฟา ทไดรบจากระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย 3. เพอสนบสนนภารกจการเรยนการสอนดานพลงงานทดแทน 1.4 ขอบเขตงานวจย

2

1. ด าเนนการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย ส าหรบหองหองปฏบตไฟฟา ใชงานกบเครองใชไฟฟาและระบบแสงสวางทมโหลดไฟฟา 800 วตต

2. วดคาการใชพลงงานไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย 3. ใชแผงเซลลแสงอาทตย ขนาดแผงละ 120 วตต ขนาดแรงดน 12 โวลท จ านวน 2 แผง เปน

ตวรบแสงอาทตยและแปลงเปนพลงงานไฟฟาชารจเกบในแบตเตอร

3

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 พลงงานแสงอาทตย เปนททราบกนดวาเราไดพลงงานมาจากดวงอาทตยทกวนในขณะทพลงงานเชอเพลงอนก าลงจะหมดโลกและแพงขนเรอยๆจงมการสราง เซลลแสงอาทตย หรอ Solar Cell ซงเปนสงประดษฐทสรางขนเพอเปลยนพลงงานแสงใหเปนไฟฟา เนองจากประเทศไทยเปนประเทศทมปรมาณการรบแสงแดดจากดวงอาทตยสงมาก การน าเอาพลงงานแสงจากดวงอาทตยมาใชประโยชนโดยน ามาเปลยนเปนไฟฟา เพอมาใชในชวตประจ าวน จงเปนทางเลอกหนงทนาสนใจ เพราะนอกจากจะชวยชาตประหยดพลงงาน ประหยดคาใชจายในการผลตไฟฟาแลว พลงงานจากแสงอาทตย ยงเปนพลงทสะอาด ไมกอใหเกดมลพษตอสงแวดลอมอกดวย การน าเอาพลงงานจากแสงอาทตยมาเปลยนเปนพลงงานไฟฟา ตองอาศยแผงโซลาเซลลหรอ เซลลแสงอาทตย ซงเปนอปกรณทประดษฐขนมาส าหรบเปลยนพลงงานแสงจากดวงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา โดยจะน าซลกอนมาผานกระบวนการทางวทยาศาสตรผลตใหเปนแผนบางบรสทธ เมอแสงอาทตยตกกระทบบนแผนเซลล กจะถายทอดพลงงานระหวางกน พลงงานจากแสงจะท าใหเกดประจบวกและลบขนในสารกงตวน าสารกงตวน าประเภท N จะดงประจลบ สวนสารกงตวน าประเภท P จะดงประจบวก ท าใหมการสะสมของประจทขวทงสองขน ดงนนเมอมการเชอมวงจรภายนอก เชน เอาหลอดไฟมาตอครอมขวตอ กจะท าใหเกดพลงงานไฟฟากระแสตรงขน สามารถน าไปใชประโยชนไดทนทหรอน าไปกกเกบไวในแบตเตอรเพอใชงานภายหลงได 2.2 เทคโนโลยพลงงานแสงอาทตย พลงงานแสงอาทตยเปน พลงงานทดแทนประเภทหมนเวยนทใชแลวเกดขนใหมไดตามธรรมชาต เปนพลงงานทสะอาด ปราศจากมลพษ และเปนพลงงานทมศกยภาพสง เทคโนโลยพลงงานแสงอาทตยเพอผลตกระแสไฟฟา ไดแก ระบบผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย แบงออกเปน 3 ระบบ คอ

1. ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ (PV Stand alone system) ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ ไดรบการออกแบบส าหรบใชงานในพนทชนบททไมมระบบจ าหนายไฟฟาจาก National Grid โดยมหลกการท างานแบงไดเปน 2 ชวงเวลา คอ ชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยไดรบแสงแดดสามารถผลตไฟฟาจายใหแกโหลดพรอมทงประจพลงงานไฟฟาสวนเกนไวในแบตเตอรพรอมๆ กน สวนในชวงกลางคน เซลลแสงอาทตยไมไดรบแสงแดดจงไมสามารถผลตไฟฟาได ดงนน พลงงานจากแบตเตอรทเกบประจไวในชวงกลางวนจะถกจาย

4

ใหแกโหลด จงสามารถกลาวไดวาระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระสามารถจายกระแสไฟฟาใหโหลดไดทงกลางวน และกลางคน อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณควบคมการประจแบตเตอร แบตเตอร และอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนด Stand alone

รปท 2-1 แสดงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ

2. ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย (PV Grid connected system) เปนระบบผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย ทถกออกแบบส าหรบผลตกระแสไฟฟา ผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเขาสระบบจ าหนายไฟฟา National Grid โดยตรง มหลกการท างานแบงเปน 2 ชวง คอ ในชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยไดรบแสงแดดสามารถผลตไฟฟาจายใหแกโหลดไดโดยตรง โดยผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ และหากมพลงงานไฟฟาสวนทเกนจะถกจายเขาระบบจ าหนายไฟฟา สงเกตไดเนองจากมเตอรวดพลงงานไฟฟาจะหมนกลบทาง สวนในชวงกลางคนเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตไฟฟาได กระแสไฟฟาจากระบบจ าหนายไฟฟาจะจายใหแกโหลดโดยตรง สงเกตไดจากมเตอรวดพลงงานไฟฟาจะหมนปกต ดงนน ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย จะเปนการใชงานเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาในเขตเมอง หรอพนททมระบบจ าหนายไฟฟาเขาถง อปกรณระบบทส าคญประกอบดวย แผงเซลลแสงอาทตย อปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ชนดตอกบระบบจ าหนายไฟฟา Grid connected

5

รปท 2-2 แสดงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย

3.ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบผสมผสาน (PV Hybrid system) เปนระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยทถกออกแบบส าหรบท างานรวมกบอปกรณผลต

ไฟฟาอนๆ เชน ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลมและเครองยนตดเซล ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลมและไฟฟาพลงน า เปนตน โดยรปแบบระบบจะขนอยกบการออกแบบตามวตถประสงคโครงการเปนกรณเฉพาะ เชน ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลมและเครองยนตดเซล มหลกการท างาน กลาวคอ ในชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยไดรบแสงแดดสามารถผลตไฟฟาได จะจายกระแสไฟฟาผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนด Multi function ท างานรวมกบไฟฟาจากพลงงานลม จายกระแสไฟฟาใหแกโหลดพรอมทงท างานประจไฟฟาสวนทเกนไวในแบตเตอร ในกรณพลงงานลมต าไมสามารถผลตไฟฟาหรอเวลากลางคนไมมไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย ชดแบตเตอรจะจายกระแสไฟฟาใหแกโหลด และกรณแบตเตอรจายกระแสไฟฟามากจนถงพกดทออกแบบไว เครองยนตดเซลจะท างานโดยอตโนมตเปนอปกรณส ารองพลงงาน กลาวคอจะจายกระแสไฟฟาประจแบตเตอรโดยตรงและแบงจายใหแกโหลดพรอมกน และหากโหลดมมากเกนไประบบจะหยดท างานทนท และจะท างานใหมอกครงเมอเซลลแสงอาทตยหรอพลงงานลมสามารถผลตกระแสไฟฟาประจแบตเตอรไดปรมาณตามพกดทออกแบบไวพรอมทงขนาดโหลดอยในพกดทชดแบตเตอรสามารถจายกระแสไฟฟาได

6

รปท 2-3 แสดงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบผสมผสาน

2.2.1 การน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนในทางไฟฟา การเปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟา จ าแนกได 2 วธ คอ การเปลยนแปลง

พลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟาโดยตรงเรยกวา กระบวนการโฟโตวอลเทอก (Photovoltaic Conversion) และการเปลยนแปลงพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานความรอนแลวเปลยนตอเปนไฟฟา โดยผานกระบวนการทางอณหพลศาสตรเรยกวา กระบวนการความรอน (Solar Thermodynamic Conversion System)

กระบวนการโฟโตวอลเทอก (Photovoltaic Conversion) เปนกระบวนการเปลยน แปลงพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟา โดยแสงตกกระทบผานอปกรณทเรยกวา เซลลแสงอาทตย (Solar cell)

กระบวนการความรอน (Solar Thermodynamic Conversion System) การผลตไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตยโดยใชกระบวนการความรอนประกอบไปดวย 2 องคประกอบหลกคอ ชดเกบสะสมความรอน และอปกรณทเปลยนพลงงานความรอนใหเปนไฟฟา

เซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยเปนแหลงพลงงานทดแทนซงสามารถเปลยนพลงงานแสงอาทตย

ใหเปนพลงงานไฟฟาโดยตรง เซลลแสงอาทตยเปนแหลงพลงงานทดแทนทสะอาดและไมสรางมลภาวะขณะใชงาน ไมท าลายสภาพแวดลอม เพยงแคตดตงเซลลแสงอาทตยไวกลางแจงกสามรถใชงานไดทนทเซลลแสงอาทตยท างานไดโดยไมสรางเสยงรบกวนหรอการเคลอนไหวเนองจากเซลลแสงอาทตยท างานโดยใชพลงงานแสงอาทตยเทานน จงเปนการประหยดและอนรกษพลงงานและยงไมเกดมลภาวะเปนพษตอสงแวดลอม การผลตพลงงานไฟฟาทไดจากแสงอาทตยนเปนพลงงานซงไดมาฟรและไมมสนสดอาย

7

การใชงานของเซลลแสงอาทตยยาวนานกวา 20 ป ดงนนเมอลงทนตดตงเซลลแสงอาทตยในครงแรกแลวกแทบกจะไมมคาใชจายเพมขนอกตอไป (กรมพฒนาและสงเสรมพลงงานกระทรวงวทยาศาสตร เทคโนโลยและสงแวดลอม. 2542 )

เซลลแสงอาทตยประกอบดวยโครงสรางหลกคอหวตอพเอนของสารกงตวน า (Semi-Conductor) สารกงตวน าทน ามาท าเซลลแสงอาทตย ไดแก ซลคอน (Silicon; Si) เจอรเมเนยม (Germanium; Ge) แคดเมยมซลไฟด (Cadmium Sulfide;CdS) การท าใหเปนสารกงตวน าแบบเอนหรอพโดยใสสารเจอปน แพรลงไปในสารกงตวน า สารกงตวน าทไมมการเจอปนดวยสารอนเรยกวา สารกงตวน าแบบอนทรนสก จะไมสามารถน าไปใชงานได เนองจากมคาความตานทานสง การเจอปนดวยสารอนท าใหคาความตานทานลดลง ถาเจอปนดวยสารทท าใหสารกงตวน ามจ านวนอเลกตรอนเกน สารกงตวน านจะแสดงตวเปนกระจลบซงเรยกวา สารกงตวน าแบบเอน (n – type) แตถาเจอปนดวยสารทท าใหสารกงตวน ามจ านวน อเลกตรอนขาด สารกงตวน านจะแสดงตวเปนกระจบวกซงเรยกวา สารกงตวน าแบบพ (p – type) สารกงตวน าแบบเอนและพ อาจท ามาจากสารกงตวน าชนดเดยวกนหรอคนละชนดกได สารกงตวน าทนยมน ามาท าเซลลแสงอาทตยคอ ซลคอน เพราะเปนธาตทมมากทสดในโลก มราคาถก และมการพฒนามานานแลว เมอเซลลแสงอาทตยไดรบแสงอาทตยเตมท จะเกดกระแสไฟฟาไหลในวงจรประมาณ 30 มลลแอมแปรตอตารางเซนตเมตร และใหแรงเคลอน ไฟฟาประมาณ 0.4 – 0.6 โวลทตอเซลล มก าลงไฟฟาประมาณ 1 วตต เมอน ามาตออนกรมกจะเปนแผงเซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยทพฒนาและใชงานในปจจบนแบงออกเปน 4 ชนดคอ

1) เซลลแสงอาทตยชนดผลกซลคอนเดยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) เปนแบบทมราคาสง เนองจากมความยงยากในการเลยงผลก มประสทธภาพในการเปลยนแสงเปนไฟฟาประมาณรอยละ 15-17

2) เซลลแสงอาทตยชนดผลกมลตครสตลไลนซลคอน (Multi Crystalline Silicon Solar Cell) เซลลแสงอาทตยแบบนจะใชวธการเลยงผลกเพอใหผลกซลคอนทมการจดเรยงตวหลายทศทาง มอายการใชงานนานตงแตยสบปขนไป มประสทธภาพในการเปลยนแสงเปนไฟฟาประมาณรอยละ 12-15

3) เซลลแสงอาทตยชนดฟลมบางอะมอรฟสซลคอน (Thin – Film Amorphous Silicon Solar Cell) เปนแบบทใชพลงงานในการผลตนอยกวาแบบผลกและมราคาถกทสด สวนใหญใชในเครองคดเลข มประสทธภาพประมาณรอยละ 6-8

4) เซลลแสงอาทตยชนดผลกแกลเลยมอารเซไนด (Gallium Arsenide Solar Cell) เปนเซลลแสงอาทตยทมประสทธภาพสงมากประมาณรอยละ 25 ไมนยมใชบนพนโลก สวนใหญใชส าหรบงานดาวเทยม

8

กระบวนการผลตเซลลแสงอาทตย ไดมการพฒนาน าเทคโนโลยขนสงมาใชใน การปฏบตเพอท าใหเซลลแสงอาทตยมประสทธภาพสงขน เทคโนโลยทใชในการปรบปรงประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยสรปไดดงตารางท 2-1 ตารางท 2-1 กลไกและเทคโนโลยพนฐานเพอปรบปรงประสทธภาพของเซลลแสงอาทตย

กลไกพนฐานทจ าเปน เทคโนโลยทางปฏบต (A) ชกท าใหพลงงานแสงเขาสสาร

กงตวน าใหมากทสดและขยายผลตอบสนองทางสเปกตรมใหกวางทสด

a – 1) เคลอบวสดลดการสะทอนแสงทผวดานหนา (Antireflective coating; AR) a – 2) ท าใหผวขรขระ เพมระยะทางเดนแสงใน สารกงตวน า a – 3) เพมการสะทอนแสงทผวดานหลง (Back Surface Reflection; AR)

(B) ผลตคอเลกตรอนและโฮลใหไดมากทสด

b – 1) เลอกสรรสารกงตวน าทมสมประสทธการดดกลนแสงสงและมสภาพน าไฟฟาแสงสง

b – 2) ปรบปรงคณภาพสารกงตวน าโดยพยายามเพมผลคณของอายพาหะและความคลองตว (MT)

b – 3) ลดการรวมตวกนของคอเลกตรอนและโฮลทถกผลตโดยการลดการรวมตวทรอยตอ p – n, p – I และ I – n (ท ารอยตอแบบ graded เพอลด lattice mismatch) และทผวหนาผวหลง

(C) กวาดคอเลกตรอนและโฮลทผลต c – 1) ใชปรากฏการณโฟโตวอลเทอกแบบพดพา (drift type) เชนใช - รอยตอ p – i – n - ชองวางพลงงานแบบ graded - การโดป สารเจอปนแบบ graded (back surface field; BSF)

c – 2) ใชปรากฏการณ minority carrier mirror c – 3) ใชโครงสรางซเปอรแลททส (เชน a – Si/ poly Si)

(D) ลดการสญเสยอนเนองจากความตานทานอนกรมภายในเซลล

d – 1) ลดความตานทานของขวโปรงแสงดานหนา d – 2) ออกแบบรปรางของขวโลหะใหเหมาะสมทสด d – 3) ใชปรากฏการณ tunneling injection (MIS)

(E) ลดการสญเสยของแรงดนไฟฟา e – 1) ลดการรวมตวดนของคอเลกตรอนและโฮลโดยใช mirror effect ของรอยตอแบบเฮตเตโร

e – 2) ใชปรากฏการณโฟโตวอลเทอกแบบพดพา e – 3) ใช BSF

(F) เพอผลตอบสนองทางสเปกตรมใหมความกวางมากทสด

f – 1) ใชเซลลฯ แบบ stack 4 ขว f – 2) ใชเซลลฯ แบบ stack 2 ขว f – 3) ใชรอยตอแบบเฮตเตโร f – 4) ใชชนหนาตางทมชองวางพลงงานกวาง (รอยตอแบบเฮตเตโรซเปอรแลททส)

ทมา : ดสต เครองาม, 2540: 16-18

9

2.2.2 หลกการท างานและการใชงานทวไปของเซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยสรางจากรอยตอ พ เอน โดยรอยตอ พ เอน ทท าหนาทเกยวกบแสงและไฟฟา (Photo Voltaic) จะแบงออกได 3 ลกษณะ คอ ตวตรวจจบแสง (Photo Detector) เซลลแสงอาทตย (PV; Photo Voltaic Cell or Solar Cell) และ ไดโอดเปลงแสง (LED; Light Emitting Diode) ปจจบนเซลลแสงอาทตยถกผลตใหจายก าลงไดสงถง 10,000 เมกกะวตต

การเกดแรงดนของรอยตอพ-เอน (Vpn) ทอณหภมหองปกตมคาเปน Vpn = (K.Tj/q) In [(NA=ND/ni

2)] ….(1) เมอ ni = จ านวนอะตอมของสารใชในการโดป (Donor & Acceptor) = NA+ND; NA = ND = 1015/cm3 NA = จ านวนอะตอมของสารรบอเลกตรอน (Hole) ND = จ านวนอะตอมของสารจายอเลกตรอน (Free electron) K = 1.38 x 10-23, Boltzmann’s Constant q = 1.6 x 10-19, The Electronic Charge

Tj = อณหภมของรอยตอประมาณ 300 K ในทางปฏบตถารอยตอ พ เอน ทมซลกอน เปนสารหลกในการสรางและอณหภม

แวดลอมมคา 25 องศาเซลเซยส รอยตอ พ เอน จะมแรงดนเกดขนประมาณ 0.6 ~ 0.7โวลทจากสมการท 1 พฤตกรรมการเปลยนแปลงปรมาณพลงจากแสงเปนก าลงไฟฟาส าหรบรอยตอ พ เอน

อธบายโดยยอๆ ดงน พลงงานของ โฟตรอน ; E E = h ; electron volt: eV … (2) เมอ h = คาคงทของแพงค; 6.63*10-34 joule-sec u = C/ ; ความถของแสง; c = ความเรวของแสง; 3*1010 m*sec-1 = ความยาวคลนแสง; 400 nm-780 nm จากความสมพนธของสมการท 2 เมอทราบความยาวคลนแสงทตกกระทบบนรอยตอ พ เอน คาพลงงานทจะเปลยนเปนพลงงานไฟฟาบนรอยตอมคาเปน

Eph

24.1 eV ... (3)

10

คาแสงทไดโอดก าหนดขนจะมคาเปน I = IO [exp (-ax)] ... (4)

เมอ Io = ความเขมของแสงขณะทไมมความสวาง A = สมประสทธการดดกลนแสง X = ระยะหางของระดบพลงงาน โครงสรางเซลลแสงอาทตยทนยมใชกนมากทสดไดแก รอยตอพเอนของสารกงตวน าทใชซลคอนเปนวสดหลกส าหรบกงตวน าหลกทราคาถกทสดและมมากทสดบนพนโลก ซลคอนถลงไดจาก ควอตไซตหรอทราย และผานขนตอนการท าใหบรสทธ ตลอดจนการท าใหเปนผลกเซลลแสงอาทตยหนงแผนอาจมรปรางเปนแผนวงกลม (เสนผาศนยกลาง 5 นว) หรอแผนสเหลยมจตรส (ดานละ 5 นว) มความหนา 200-400 ไมครอน (ประมาณ 0.2-0.4 มลลเมตร) จะตองน ามาผานกระบวนการแพรซมสารเจอปนในเตาอณหภมสง (ประมาณ 1000๐C) เพอสรางรอยตอพเอน ขวไฟฟาดานหลงเปนผวสมผสโลหะเตมหนาสวนขวไฟฟาดานหนาทรบแสงจะม ลกษณะเปนลายเสนคลายกางปลา

กลไกการท างานระดบควนตรมของอเลกตรอนจะปรากฏ เมอมแสงอาทตยตกกระทบเซลลแสง อาทตย จะเกดการสรางพาหนะน าไฟฟาประจลบและบวกขนซงไดแก อเลกตรอนและโฮลโครงสรางรอย ตอพเอนจะท าหนาทสรางสนามไฟฟาภายในเซลล เพอแยกพาหะไฟฟาชนดอเลกตรอนใหไหลไปทขวลบและท าใหพาหะน าไฟฟาชนดโฮลไหลไปทขวบวก ซงเปนสภาวะของการไบอสรอยตอ พ เอน ในลกษณะกลบขว ซงการอเลกตรอนใหมจะเกดขนตลอดเวลาเมอมแสงตกกระทบรอยตอ ดวยเหตผลนท าใหเกดแรงดนไฟฟาแบบกระแสขนทขวทงสอง เมอ ตอเซลลแสงอาทตยเขากบเครองไฟฟา สถานทตดตงแผงเซลลแสงอาทตย ควรเปนทโลง ไมมเงามาบงเซลล ไมอยใกลสถานท เกดฝน อาจอยบนพนดนหรอบนหลงคาบานกได ควรวางใหแผงเซลลมความลาดเอยงประมาณ 10 -15 องศา จากระดบแนวนอนและหนหนาไปทางทศใต การวางแผงเซลลใหมความลาดดงกลาว จะชวยใหเซลลรบแสงอาทตยไดมากทสดและชวยระบายน าฝนไดรวดเรว

11

สวนประกอบของเซลลแสงอาทตย

รปท 2-4 แสดงสวนประกอบของเซลลแสงอาทตย ทมา www2.egat.co.th/re/solarcell/sol...cell.htm

แรงเคลอนไฟฟาทผลตขนจากเซลลแสงอาทตยเพยงเซลลเดยวจะมคาต ามาก การน ามาใชงานจะตองน าเซลลหลาย ๆ เซลล มาตอกนแบบอนกรมเพอเพมคาแรงเคลอนไฟฟาใหสงขน เซลลทน ามาตอกนในจ านวนและขนาดทเหมาะสมเรยกวา แผงเซลลแสงอาทตย (Solar Module หรอ Solar Panel) การท าเซลลแสงอาทตยใหเปนแผงกเพอความสะดวกในการน าไปใชงาน ดานหนาของแผงเซลล ประกอบดวยแผนกระจกท มสวนผสมของเหลกต า ซงมคณสมบตในการยอมใหแสงผานไดด และยงเปนเกราะปองกนแผนเซลลอกดวย แผงเซลลมการ ปองกนความชน เพราะจะตองอยกลางแดดกลางฝนเปนเวลายาวนาน ในการประกอบจะตองใชวสดทมความคงทนและปองกนความชนทด เชน ซลโคนและ อวเอ (Ethylene Vinyl Acetate) เปนตน เพอเปนการปองกนแผนกระจกดานบนของแผงเซลล จง ตองมการท ากรอบดวยวสดทมความแขงแรง

2.2.3 หลกการท างานเซลลแสงอาทตย การท างานของเซลลแสงอาทตย เปนขบวนการเปลยนพลงงานแสงเปนกระแสไฟฟาได

โดยตรง โดยเมอแสงซงเปนคลนแมเหลกไฟฟาและมพลงงานกระทบกบสารกงตวน า จะเกดการถายทอดพลงงานระหวางกน พลงงานจากแสงจะท าใหเกดการเคลอนทของกระแสไฟฟา (อเลกตรอน) ขนในสารกงตวน า จงสามารถผลตกระแสไฟฟาดงกลาวไปใชงานได (ตามรปท 2-5)

12

รปท 2-5 แสดงการท างานของเซลลแสงอาทตย ทมา www.mt.kmutt.ac.th/advanced_poly...olar.htm

N - type ซลคอน ซงอยดานหนาของเซลล คอ สารกงตวน าทไดการโดปปงดวยสารฟอสฟอรส มคณสมบตเปนตวใหอเลกตรอนเมอรบพลงงานจากแสงอาทตย P - type ซลคอน คอสารกงตวน าทไดการโดปปงดวยสารโบรอน ท าใหโครงสรางของอะตอมสญเสยอเลกตรอน (โฮล) เมอรบพลงงาน จากแสง อาทตยจะท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน เมอน าซลคอนทง 2 ชนด มาประกบตอกนดวย P-N Junction จงท าใหเกดเปน เซลลแสงอาทตย ในสภาวะทยงไมมแสงแดด N - type ซลคอนซงอยดานหนาของเซลล สวนประกอบสวนใหญพรอมจะใหอเลกตรอน แตกยงมโฮล ปะปนอยบางเลกนอย ดานหนาของ N - type จะมแถบโลหะเรยกวา Front Contact ท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน สวน P-N type ซลคอนซงอยดานหลงของเซลล โครงสรางสวนใหญเปนโฮลแตยงคงมอเลกตรอนปะปนบางเลกนอยดานหลงของ P - type ซลคอนจะมแถบโลหะเรยกวา Back Contact ท าหนาทเปนตวรวบรวมโฮล N - type ซลคอน ซงอยดานหนาของเซลล คอ สารกงตวน าทไดการโดปปงดวยสารฟอสฟอรส มคณสมบตเปนตวใหอเลกตรอนเมอรบพลงงานจากแสงอาทตย เมอมแสงอาทตยตกกระทบ แสงอาทตยจะถายเทพลงงานใหกบอเลกตรอน และโฮล ท าใหเกดการเคลอนไหว เมอพลงสงพอทงอเลกตรอนและโฮลจะวงเขาหาเพอจบคกนอเลกตรอนจะวงไปยงชน N - type และโฮลจะวงไปยงชน N- type อเลกตรอนวงไปรวมกนท Front Contact และโฮล วงไปรวมกนท Back Contact เมอมการตอวงจรไฟฟาจาก Front Contact และ Back Contact ใหครบวงจร กจะเกดกระแสไฟฟาขน เนองจากทงอเลกตรอนและโฮลจะวงเพอจบคกน ดงรปท 2-6

13

รปท 2-6 แสดงการเกดกระแสไฟฟา

2.2.4 คณสมบตและตวแปรทส าคญของเซลลแสงอาทตย ตวแปรทส าคญทมสวนท าใหเซลลแสงอาทตยมประสทธภาพการท างานในแตละพนท

ตางกน และมความส าคญในการพจารณาน าไปใชในแตละพนท ตลอดจนการน าไปค านวณระบบหรอค านวณจ านวนแผงแสงอาทตยทตองใชในแตละพนท มดงน

2.2.4.1 ความเขมของแสง กระแสไฟ (Current) จะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมของแสง หมายความวา เมอความเขมของแสงสง กระแสทไดจากเซลลแสงอาทตยกจะสงขน ในขณะทแรงดนไฟฟาหรอโวลทแทบจะไมแปรไปตามความเขมของแสงมากนก ความเขมของแสงทใชวดเปนมาตรฐานคอ ความเขมของแสงทวดบนพนโลกในสภาพอากาศปลอดโปรง ปราศจากเมฆหมอกและวดทระดบน าทะเลในสภาพทแสงอาทตยตงฉากกบพนโลก ซงความเขม ของแสงจะมคาเทากบ 100 mW ตอ ตารางเซนตเมตร หรอ 1,000 W ตอ ตารางเมตร ซงมคาเทากบ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถาแสงอาทตยท ามม 60 องศากบพนโลกความเขมของแสง จะมคาเทากบประมาณ 75 mW ตอ ตารางเซนตเมตร หรอ 750 W ตอ ตารางเมตร ซงมคาเทากบ AM2 กรณของแผงเซลลแสงอาทตยนนจะใชคา AM 1.5 เปนมาตรฐานในการวดประสทธภาพของแผง พลงงานไฟฟาทเซลลแสงอาทตยผลตนนจะแปรผนตรงกบพลงงานของแสงทสองกระทบมน (สวนประสทธภาพการเปลยนพลงงานจะเปนเทาใดนนขนอยกบชนดของเซลล

14

แสงอาทตย) ส าหรบเซลลแสงอาทตยตวเดยวกนถาพลงงานแสงเขาเพม (ลด) เปน 2 เทาพลงงานทไดจากเซลลแสงอาทตยกจะเพม (ลด) 2 เทาในชวงกลางวนท อากาศโปรงใส

พลงงานของแสงอาทตยจะเปนประมาณ 1,000 W ตอตารางเมตรโดยถาพดเปนหนวยของความสวางก จะเทากบ 100,000-120,000 ลกซ (Lux) ตารางท 2.2 แสดงความเขมของแสงอาทตยในกรณตางๆ รวมทงแสงจากไฟนออนตามทตางๆ เพอเปนขอมลทวไปดวยจะเหนวาในวนทมเมฆพลงงานจากเซลลแสงอาทตยจะตกอย ระดบ 1/10 – ครงหนงของวนทอากาศด ถาหากฝนตกกจะตกอยระดบ 1/20-1/5 ของวนอากาศดนคอจดออนหนงในการใชงานของเซลลสงอาทตย

พลงงานไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยในชวงหนงวน จะเปลยนแปลงตามปรมาณแสงอาทตยทไดรบตอนชวงเชาและเยนทความเขมของแสงอาทตยนอย กวาตอนชวงกลางวน นนเอาทพทจากเซลลแสงอาทตยจะแปรผนตามไปดวยในการใชงาน กบเครองใชไฟฟากระแสสลบโดยผานอนเวอรเตอร (เปลยนกระแสตรง เปนกระแสสลบ) นนถาหากเอาทพทต ากวาคาหนง อนเวอรเตอรจะไมท างานนนกคอชวงเชาๆหรอเยนๆ อาจจะใชงานไมได เนองจากมมต าแหนงของดวงอาทตยมองจากจดตางๆ บนโลกจะเปลยนไปตามเดอนตางๆของปจงท าใหในการตดตงระบบเซลลแสงอาทตย จะตองค านงถงจดนดวยส าหรบประเทศไทยนนอยในต าแหนงทการตดตงเพอใชประโยชนจากแสงอาทตยไมยาก ตารางท 2-2 แสดงปรมาณความเขมของแสง

แหลงแสง สภาพอากาศ/สถานท ความสวาง(Lux) แสงอาทตย (กลางวน) อากาศดมาก

อากาศด มเมฆ ฝนตก

100,000-120,000 50,000 - 100,000 50,000 - 10,000 20,000 - 5,000

หลอดไฟนออน โตะเขยนแบบ ส านกงาน

หองอาหาร ทางเดน บนได

- 1,000 300 - 600 ต ากวา 200 ต ากวา 100

15

2.2.4.2 อณหภม กระแสไฟ (Current) จะไมแปรตามอณหภมทเปลยนแปลงไป ในขณะทแรงดนไฟฟา

(โวลท) จะลดลงเมออณหภมสงขน ซงโดยเฉลยแลวทกๆ 1 องศาทเพมขน จะท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 0.5% และในกรณของแผงเซลลแสงอาทตย มาตรฐานทใชก าหนดประสทธภาพของแผงแสงอาทตยคอ ณ อณหภม 25 องศาเซลเซยส เชน ก าหนดไววาแผงแสงอาทตยมแรงดนไฟฟาทวงจรเปด (Open Circuit Voltage) ท 21 โวลท ณ อณหภม 25 องศาเซลเซยส กจะหมายความวา แรงดนไฟฟาทจะไดจากแผงแสงอาทตย เมอยงไมไดตอกบอปกรณไฟฟา ณ อณหภม 25 องศาเซลเซยส จะเทากบ 21 โวลท ถาอณหภมสงกวา 25 องศาเซลเซยส เชน อณหภม 30 องศาเซลเซยส จะท าใหแรงดนไฟฟาของแผงแสงอาทตยลดลง 2.5% (0.5% x 5 องศา C) นนคอ แรงดนของแผงแสงอาทตยท VDC จะลดลง 0.525 โวลท (21 V x 2.5%) เหลอเพยง 20.475 โวลท (21V – 0.525V) สรปไดวา เมออณหภมสงขน แรงดนไฟฟากจะลดลง ซงมผลท าใหก าลงไฟฟาสงสดของแผงแสงอาทตยลดลงดวยจากขอก าหนดดงกลาวขางตน กอนทผใชจะเลอกใชแผงแสงอาทตย จะตองค านงถงคณสมบตของแผงทระบไวในแผงแตละชนดดวยวา ใชมาตรฐานอะไร หรอมาตรฐานทใชวดแตกตางกนหรอไม เชนแผงชนดหนงระบวา ใหก าลงไฟฟาสงสดได 80 วตต ทความเขมแสง 1,200 วตต ตอตารางเมตร ณ อณหภม 20 องศาเซลเซยส ขณะทอกชนดหนงระบวา ใหก าลงไฟฟาสงสดได 75 วตต ทความเขมแสง 1,000 วตต ตอตารางเมตร และอณหภมมาตรฐาน 25 องศาเซลเซยส แลวจะพบวาแผงทระบวาใหก าลงไฟฟา 80 วตต จะใหก าลงไฟฟาต ากวา จากสาเหตดงกลาว ผทจะใชแผงจงตองค านงถงขอก าหนดเหลานในการเลอกใชแผงแตละชนดดวย

2.2.5 การประยกตน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชน

พลงงานแสงอาทตยนบเปนแหลงพลงงานธรรมชาตทส าคญทสด มนษยไดน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนในดานตางๆ มากมายตงแตยคโบราณ ทงในการน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนโดยตรงเปนพลงงานปฐมภมในรปของพลงงานความรอน พลงงานไฟฟา และพลงงานแสงสวาง และใชทางออมในรปของพลงงานลม พลงงานชวมวล พลงงานน า พลงงานคลน เปนตน

การน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนโดยตรงเปนพลงงานปฐมภม (Primary source) ถา พจารณาจากผลสดทายทน ามาใชประโยชนสามารถจ าแนกการประยกตไดเปน 2 แนวทางคอ การประยกต ในทางความรอน และการประยกตในทางไฟฟา กระบวนการเปลยนแปลงพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานในรปแบบตางๆ ทน ามาใชประโยชนนนเปนกระบวนการทางอณหพลศาสตร ซงสามารถแบงไดเปน 8 กระบวนการ ดงตารางท 2-3

16

ตารางท 2-3 กระบวนการทางอณหพลศาสตรทเปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานรปตางๆ

กระบวนการ พลงงานในรปตางๆ 1. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานความรอน (Solar Thermal Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน

2. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานจลน (Solar Thermo Mechanical Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน พลงงานจลน

3. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟา (Solar Thermal Electric Conversion; STEC)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน พลงงานจลน พลงงานไฟฟา

4. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานเคม (STEC + Electrolysis)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน พลงงานจลน พลงงานไฟฟา พลงงานเคม

5. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานเคม (Solar thermo Chemical Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน พลงงานเคม

6. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟา (Solar Electric Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานไฟฟา

7. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานเคม (Solar Chemical Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานเคม

8. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานเคม (Solar Electrochemical Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานไฟฟา พลงงานเคม

ทมา : Boyle, 1996: 87 2.3 อนเวอรเตอร (Inverter) ปจจบนอนเวอร เตอรไดพฒนาไปอยางรวดเรว และมการใชงานอยางแพรหลาย ในภาคอตสาหกรรม อนเวอรเตอรเปนอปกรณทางไฟฟา ทใชส าหรบเปลยนไฟฟากระแสตรง เปนไฟฟากระแสสลบ โดยไฟฟากระแสตรงทจะน ามาท าการเปลยนนนมาจาก แบตเตอร เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง หรอแผงโซลาเซลลกได ไฟฟากระแสสลบทไดมานน จะเหมอนกบไฟฟาทไดจากปลกไฟ ตามผนงบานทกอยาง โดย Inverter ท าใหอปกรณตางๆ เชน มอเตอร พดลม หรออปกรณตางๆทใชไฟฟา

17

กระแสสลบ สามารถใชไดกบไฟฟากระแสตรง การแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ นยมเรยกกนวาอนเวอรเตอร (Inverters) ซงสามารถเปลยนแปลง หรอควบคมระดบแรงดนไฟฟา และความถของไฟฟากระแสสลบได อนเวอรเตอรไดน าไปใชประโยชนตางๆได

2.3.1 การแบงชนดของอนเวอรเตอร (Inverter) อนเวอรเตอรมชนดตางๆ ดวยกนมากมายจนอาจหาท สนสดไมได ยกตวอยางเชน อนเวอรเตอรทใหหมอแปลงเพอวตถประสงคในการลดจ านวนไทรสเตอรหรออนเวอรเตอรซงม L ตอแทรกซพพลาย เพอวตถประสงคของการท าใหกระแสทออกจากซพพลายมคาคงทในชวงระหวาง การคอมมเตท (อนเวอรเตอรแบบกระแสคงท) เปนตนแตอยางไรกตามโดยทวไปแลวเราอาจแบงชนดของอนเวอรเตอรออกตามคณสมบตหรอโครงสรางของวงจรไดดงน

1. แบงตามวธการปอนพลงงานกลบเขาซพพลาย 1.1 แบบอนกรมและแบบขนาน (Self Excite) 1.2 แบบแยกเดยว (Separately Excite)

2. แบงตามคณสมบตของเอาทพท 2.1 พจารณาจากลกษณะคลน

แบบสเแควรเวฟ (Square Wave) แบบไซนเวฟ (Since Wave)

2.2 พจารณาจากจ านวนเฟส แบบ 1 เฟส (Single Phase) แบบ 3 เฟส (Three Phase)

2.3 พจารณาจากยานความถ แบบความถต า (Low Frequency) แบบความถสง (High Frequency)

2.4 พจารณาจากการเปลยนแปลงความถ แบบความถคงท (Saturate Frequency) แบบความถปรบเปลยนได (Valuable Frequency)

2.5 พจารณาจากการเปลยนแปลงโวลเตจ แบบโวลเตจคงท (Saturate Voltage) แบบปรบเปลยนโวลเตจได (Valuable Voltage)

18

เนองจากในปจจบนนอปกรณอเลกทรอนกสไดเขามามบทบาทในชวตประจ าวนของมนษยมากยงขน และเครองใชไฟฟาตางๆ กมไดจ ากดการใชงานแตเฉพาะภายในอาคารเทานน ดงนนแหลงจายไฟฟากระแสสลบทสามารถ เคลอนยายไดจงเปนสงจ าเปน อนเวอรเตอรท าใหความตองการเหลานเกดขนได และเมอเราประยกต เขากบการใชงานอนๆ กสามารถน าอนเวอรเตอรไปใชไดอก เชน การเกบไฟฟาส ารองในระบบคอมพวเตอร

2.3.2 ประโยชนของอนเวอรเตอร (Inverter) 1. แหลงจายไฟฟากระแสสลบส ารอง เมอแหลงจายไฟฟากระแสสลบหลกเกดขดของขน

ทเรยกกนวา Stand-by Power Supplies หรอ Uninterruptible Power Supplies โดยเรยกยอๆ วา UPS ใชเปนระบบ ไฟฟาส ารองส าหรบอปกรณทส าคญๆ เชน คอมพวเตอร เมอแหลงจายไฟฟากระแสสลบหลกเกด ขดของ Transfer Switch ซงท างานดวยความเรวถง 1/1000 วนาท จะตออปกรณเขากบอนเวอรเตอร จายไฟกระแสสลบใหแทน โดยแปลงจากแบตเตอรซงประจไว ขณะทมแหลงจายไฟฟากระแสสลบ 2. ใชควบคมความเรวของมอเตอรกระแสสลบ โดยการเปลยนความถ เมอความถของไฟฟากระแสสลบเปลยนแปลงความเรวของมอเตอรจะเปลยนแปลงตามสมการ N=120f/N โดยท N = ความเรวรอบตอนาท f = ความถของแหลงจายไฟฟาตอวนาท และ P = จ านวนขวของมอเตอร ในการควบคมนถา ตองการแรงบดคงทจะตองรกษาใหอตราสวนของแรงดนตอความถทจายเขามอเตอรคงทดวย 3. ใชแปลงไฟฟาจากระบบสงก าลงไฟฟาแรงสงชนดกระแสตรงใหเปน ชนดกระแสสลบ เพอจายใหกบผใช 4. ใชในเตาถลงเหลกทใชความถสง ซงใชหลกการเหนยวน าดวยสนามแมเหลกท าใหรอน (Induction Heating) 2.4 แบตเตอร (Battery)

แบตเตอร (Battery) คออปกรณจดเกบ และจายกระแสไฟฟา โดยมลกษณะเปนทรงสเหลยม

ทมการท าปฏกรยาเคมภายใน ท าใหเกดไฟฟา ถอเปนอปกรณทสามารถแปลงพลงงานเคมใหเปนไฟฟาไดโดยตรงดวยการใชเซลลกลวานก (Galvanic cell) ทประกอบดวยขวบวกและขวลบ พรอมกบสารละลายอเลกโตรไลต (Electrolyte Solution) แบตเตอรอาจประกอบดวยเซลลกลวานกเพยง 1 เซลลหรอมากกวากไดแบตเตอรเปนอปกรณส าหรบจดเกบไฟฟาเทานน ไมไดผลตไฟฟา สามารถประจไฟฟาเขาไปใหม (Recharge) ไดหลายครง และประสทธภาพจะไมเตม 100% จะอยทประมาณ 80% เพราะมการสญเสยพลงงานบางสวนไปในรปความรอนและปฏกรยาเคมจากการประจและการจายประจ

19

แบตเตอรจดเปนอปกรณทมราคาแพงและเสยหายไดงายหากดแลรกษาไมดเพยงพอหรอใชงานผดวธ รวมถงอายการใชงานของแบตเตอรแตละชนดจะแตกตางกนไป เนองดวยวธการใช การบ ารงรกษา การประจและอณหภม ฯลฯ โดยสามารถจ าแนกแบตเตอรออกได 2 กลมส าคญๆ คอ ตามการใชงานและประเภทของโครงสราง

2.4.1 แบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตย

รปท 2-7 แสดงแบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตย

ในระบบเซลลแสงอาทตย แบตเตอรมหนาทสะสมพลงงานทผลตจากแผงเซลลแสงอาทตยและจดเกบไวใชในเวลาทแผงเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตกระแสไฟฟาหรอเวลาทไมมแสงอาทตยหรอเวลากลางคน เปรยบเทยบกบระบบกกเกบน าฝนกคอถงเกบน า

2.4.2 ชนดของแบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตย ในทางปฏบตแลวแบตเตอรทกชนดสามารถน ามาใชในระบบเซลลแสงอาทตยได แตทนยมใชมากทสดเปนแบตเตอรชนดตะกว-กรด (Lead-Acid Battery) ดวยเหตผลราคาทถกกวาและหาซอไดงายแบตเตอรชนดตะกว-กรด มสวนประกอบส าคญเปนแผนตะกวทเปนขวบวกและลบจมอยในสารละลายกรดซลฟรกหรอเรยกวาสารละลายอเลกโตรไลต เมอเซลลมการจายประจ โมเลกลของซลเฟอรจากสารละลายอเลกโตรไลตจะตดอยกบแผนตะกวและปลอยอเลกตรอนออกมาจ านวนมาก เมอเซลลมการประจไฟฟาเขาไปใหม อเลกตรอนจ านวนมากจะกลบเขาไปในสารละลายอเลกโตรไลต แบตเตอรจงเกดแรงดนไดจากปฏกรยาเคมนเอง และไฟฟาเกดขนไดจากการเคลอนทของอเลกตรอนภายในแตละเซลลของแบตเตอรใหแรงดน 2 โวลท แบตเตอร 12 โวลท จงม 6 เซลลตอกนแบบอนกรม

20

เซลลทงหมดอาจบรรจอยภายในกลองเดยวหรอแยกกลอง ถาตองการแรงดนมากขน ใหน าแบตเตอรหลายลกมาตอกนแบบอนกรมเพอใหไดแรงดนสงขนตามตองการ

รปท 2-8 แสดงการตออนกรมของแบตเตอร

ถาตองการกระแสมากขน ใหน าแบตเตอร 2 ลกหรอมากกวานนตอกนแบบขนานจนไดกระแสทตองการ

รปท 2-9 แสดงการตอขนานของแบตเตอร

ถาตองการแรงดนมากขน ใหน าแบตเตอร 2 ลกหรอมากกวานนตอกนแบบอนกรมจนไดแรงดนทตองการ และถาตองการแรงดนและกระแสมากขน ใหน าแบตเตอรมาตอกนแบบอนกรมผสมกบแบบขนาน

รปท 2-10 แสดงการตออนกรมผสมกบแบบขนาน แบตเตอรชนดตะกว-กรดมอยหลายแบบดวยกนแตท เหมาะส าหรบใชงานกบระบบเซลลแสงอาทตยออกแบบใหสามารถจายพลงงานปรมาณเลกนอยไดอยางตอเนองเปนเวลานานๆ โดยไมเกดความเสยหาย สามารถใชไฟฟาทเกบอยในแบตเตอรนไดอยางตอเนองถง 80% โดยแบตเตอรไมไดรบความเสยหาย (แบตเตอรทวไปทใชในการตดเครองยนตถกออกแบบใหจายพลงงานสง ในชวงเวลาสนๆ

21

ถาใชไฟฟามากกวา 20-30% ของพลงงานทเกบอย จะท าใหอายการใชงานสนลงได) สวนมากแบตเตอรทใชในระบบเซลลแสงอาทตยจะมลกษณะทฝาครอบดานบนเปดออกได เพอใหสามารถตรวจสอบเซลลและเตมน าในเวลาทจ าเปนได เรยกวา แบตเตอรแบบเซลลเปด (Open Cell หรอ Unsealed หรอ Flooded Cell Battery) มบางชนดทถกปดแนนและไมตองการการซอมบ ารง เรยกวา แบตเตอรแบบไมตองดแลรกษา (Maintenance Free หรอ Sealed Battery)

รปท 2-11 แสดงแบตเตอรแบบเซลลเปด (ซาย) และแบตเตอรแบบไมตองดแลรกษา (ขวา)

2.4.3. ความสามารถในการจดเกบพลงงานและการตดตงแบตเตอร ความจของแบตเตอรในการบรรจพลงงานมหนวยเปน แอมแปร-ชวโมง (Ampere-Hour;

Ah) พลงงานในแบตเตอร 12 V 100 Ah เทากบ 12 V x 100 Ah หรอ 12 V x 100 A x 3600 s จะไดเทากบ 4.32MJ ถาแบตเตอร 100 Ah เทากบวาแบตเตอรจะจายกระแส 1 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา 100 ชวโมง หรอ แบตเตอรจายกระแส10แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา10 ชวโมง เชนเดยวกบแบตเตอรจายกระแส 5 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา 20 ชวโมง ซงทงหมดนจายกระแสเทากบ 100 Ah ทงสน จะเหนไดวา แบตเตอรทมความจเทากนอาจมความเรวในการจายกระแสตางกนได ดงนน การจะทราบความจของแบตเตอรตองทราบถงอตราการจายกระแสดวย มกก าหนดเปนจ านวนชวโมงของการจายกระแสเตมทการก าหนดขนาดของแบตเตอรส าหรบระบบเซลลแสงอาทตยนน ขนอยกบความจของแบตเตอรในการจดเกบ พลงงาน อตราการจายประจสงสด อตราการประจสงสดและอณหภมต าสดทจะน าแบตเตอรไปใชงาน

แบตเตอรใหมกอนทจะน าไปใชจะตองมน ากรดอยเตม ใหท าการตอแบตเตอรแลวปลอยใหประจไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยอยางนอย 2 วนทมแสงอาทตยถาในแบตเตอรใหมไมมอเลกโตรไลตในเซลล ตางๆ ใหเตมน ากรดส าหรบแบตเตอรลงไปและแบตเตอรทเตมใหมนควรน าไปตอใชงานกบระบบเซลลแสงอาทตยทนทแลวปลอยใหท าการประจไฟฟาอยางนอย 2 วนทมแสงอาทตย กอนน าไปใชงานและหามตออปกรณไฟฟาใดๆ เขากบแบตเตอรขณะท าการประจ

22

2.5 ศกยภาพและการพฒนาพลงงานแสงอาทตย การพฒนาน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนเปนหวขอทหลายๆ ประเทศในโลกใหความสนใจ และไดมการพฒนามาเปนล าดบอยางตอเนอง หลกจากเกดวกฤตการณดานพลงงานตงแตป พ.ศ.2516 เปนตนมา ไดมการศกษาและวจยพฒนาแหลงพลงงานทดแทนอยางตอเนองซงรวมถงพลงงานแสงอาทตยดวย นบจากป พ.ศ.2534 ทวโลกเรมตระหนกถงปญหามลภาวะทเกดขนโดยเรมน าพลงงานธรรมชาตทปราศจากมลภาวะและมอยอยางมหาศาลมาใชใหเกดประโยชน พลงงานแสงอาทตยเปนแหลงพลงงานททาทายความสามารถของมนษยเปนอยางยง เพราะวาปรมาณพลงงานแสงอาทตยทตกกระทบมายงโลกมคามหาศาล (1.7 1017 วตต) ถามนษยสามารถน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนอยางเตมท โดยเราคงไมจ าเปนตองพงพาพลงงานจากแหลงอน แตการน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนในโลกปจจบน ไดมการใชกนอยางแพรหลายเหมอนกบการใชพลงงานแบบดงเดมหรอพลงงานจากเชอเพลงบรรพชวน เพราะวาตนทนราคาพลงงานทผลตจากแสงอาทตยมราคาสงเมอเทยบกบราคาทผลตจากเชอเพลงแบบดงเดม เนองจากเทคโนโลยทใชในการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหอยในรปของพลงงานไฟฟาอยในขนทตองพฒนาอกมาก ประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยไมแพรหลายมากนก แต การพฒนา มาเปนล าดบกตาม จงท าใหการใชงานเซลลแสงอาทตยไมแพรหลายมากนก แตการพฒนาน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนกไดมการวจยและพฒนาอยางตอเนองในประเทศตางๆ ทวโลก เพอใหมการใชอยางแพรหลายและมความเหมาะสมทงดานเทคนคและเศรษฐศาสตรมากขนและสงทส าคญกคอการใชพลงงานแสงอาทตยเปนการชวยลดมลพษทเกดจากการใชและผลตพลงงานจากเชอเพลงบรรพชวน ซงเปนปญหารนแรงตอโลกในปจจบนน การน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนในประเทศตางๆ ทวโลก มการใชงานใน 2 ลกษณะ คอ ในรปของการน าพลงงานความรอนจากแสงอาทตยไปใชประโยชนโดยตรง และ การน าพลงงานแสงอาทตยไปผลตกระแสไฟฟาในประเทศตางๆ ทวโลกไดมการพฒนาระบบพลงงานแสงอาทตยในรปแบบตางๆ มากมาย ตวอยางการน าพลงงานความรอนจากแสงอาทตยมาผลตกระแสไฟฟา เชน โรงงานไฟฟาระบบหอรบกลางทบารสโตว เปนโรงงานหอพลงงานแสงอาทตยขนาดใหญตงอยทเมองบารสโตวในมลรฐแคลฟอรเนย ประเทศสหรฐอเมรกา มก าลงผลต 10 เมกะวตต ประกอบดวยตวเกบรงสอาทตยจ านวน 1,818 ชด มเนอทรบแสงรวมทงสน 73,200 ตารางเมตร และโรงไฟฟาอาระบบตวรบแสงแบบพาราโบลกในทะเลทรายโมจาว (Mojave) ในมลรฐแคลฟอรเนย และโรงไฟฟาเซลลแสงอาทตย เชน โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยขนาดใหญทสดในประเทศเยอรมนตงอยบรเวณไหลเขาระหวางเมองโกเบนและกอนดอฟ (Kobern – Gondorf) บรเวณนจะไดรบความเขมเฉลยจากรงสอาทตยประมาณ 1,100 กโลวตต – ชวโมงตอตารางกโลเมตรตอไป โรงไฟฟามก าลงผลต 340 กโลวตต โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยในประเทศสวตเซอรแลนดตงอยบนเทอกเขาโซไล (Soleil) มก าลงผลต 500

23

กโลวตต บนพนท 20,000 ตารางเมตร โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยในประเทศสหรฐอเมรกาและโรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยในประเทศอตาล เปนตน (Boyle, 1996 : 121-125)

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยทวโลกประมาณวามก าลงผลตไมต ากวา 760 เมกะวตต ระบบเซลลแสงอาทตยทใหญทสดในโลกอยทรฐแคลฟอรเนย ประเทศสหรฐอเมรกา มก าลงผลต 7,000 กโลวตต และรองลงมาทประเทศญปนขนาดก าลงผลต 2,000 กโลวตต การวจยและพฒนาเซลลแสงอาทตยมแนวทางในการปฏบตเปนนโยบายอยางชดเจนในหลายๆ ประเทศ เชน ประเทศสหรฐอเมรกาเปนประเทศทใชพลงงานมากทสดในโลกมการวจย การผลตและการใชงานเซลลแสงอาทตยมากทสดประเทศหนง ปจจยส าคญทท าใหอตสาหกรรมเซลลแสงอาทตยของสหรฐอเมรกากาวไกลเนองมาจาก การทมแผนและนโยบายอยางชดเจนทจะลดราคาเซลลแสงอาทตยใหถกลงเพอแขงขนกบราคาไฟฟาในตลาดปจจบน โดยกรมพลงงาน (Department of Energy; DOE) ผรบผดชอบโดยตรงตอการวางนโยบายในการผลตพลงงานทดแทนไดมอบหมายใหสถาบนวจยพลงงานแสงอาทตย (Solar Energy Research Institute; SERI) วางแผนและท าวจยพนฐานเกยวกบพลงงานแสงอาทตย และหองปฏบตการระบบขบดนดวยไอพน (Jet Propulsion Laboratories; JPL) ท าวจยเกยวกบการประยกตใชเซลลแสงอาทตย โดยมเปาหมายทจะพฒนาประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยเปนรอยละ 15-25 ใหไดในระหวางป พ.ศ.2553-2573 การพฒนาเซลลแสงอาทตยในประเทศญปนไดรบความส าเรจมากอกประเทศหนง ไดจดตงโครงการแสงตะวน (Sunshine Project) ขนเพอเปนแกนกลางในการวจยพลงงานแสงอาทตย โดยมเปาหมายทจะพฒนาประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยใหสงขน และสงเสรมใหมการวจยเพอลดตนทนการผลตเซลลแสงอาทตย (ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต, 2540 : 19-20) บรษทพลงงานญปน (Japan Energy) จ ากด ไดประสบผลส าเรจในการพฒนาเซลลแสงอาทตยทมประสทธภาพในการท างานสงมาก สามารถเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟาไดมากกวารอยละ 30 ซงมากกวาสองเทาของเซลลแสงอาทตยทมในปจจบน เซลลแสงอาทตยชนดนประกอบดวยเซลลแสงอาทตยชนดอนเดยม – แกลเลยม – ฟอสไฟด (Induim – Gallium – Phospide) และชนดแกลเลยม – อารเซไนด (Gallium – Arsenide) (นตยา พฒนรชต,2542 : 105) ส าหรบในประเทศอนๆ ทมการพฒนาและตดตงระบบเซลลแสงอาทตย เชน เยอรมน อตาล ฝรงเศส สหราชอาณาจกร สาธารณรฐประชาชนจน และอนเดย (ส านกงานคณะกรรมการ วจยแหงชาต, 2540 : 21) 2.6 ศกยภาพและการพฒนาพลงงานแสงอาทตยในประเทศไทย ประเทศไทยตงอยทละตจด 6-20 องศาเหนอ และลองจจด 97-106 องศาตะวนออก อยในต าแหนงภมประเทศทไดรบพลงงานแสงอาทตยคอนขางสง คาความเขมพลงงานแสงอาทตยเฉลยของประเทศมคาประมาณ 17 เมกะจดตอตารางเมตรตอวน หรอเทยบเทากบ 4.7 กโลวตต – ชวโมงตอตาราง

24

เมตรตอวน ถาสามารถน าพลงงานแสงอาทตยทตกลงมาบนพนทของประเทศไทยเพยงหนงในรอยสวนของพนททงหมดกจะไดพลงงานเทยบเทากบการใชน ามนดบประมาณ 7,000,000 ตนตอป ซงจะเหนไดวาพลงงานแสงอาทตยในประเทศไทยมศกยภาพสงทจะพฒนาเปนแหลงพลงงานหลกตอไป (กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน, 2541 : 1) การพฒนาน าพลงงานแสงอาทตยมาใชในประเทศไทย ไดมการวจยและพฒนามาอยางตอเนอง ทงการพฒนาทางดานเทคนคและการจดหาขอมลทางดานพลงงานแสงอาทตยโดยหนวยงานทท าการศกษาวจยไดแกกรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน กระทรวงวทยาศาสตร เทคโนโลยและสงแวดลอม สถาบนการศกษาสภาวจย และการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย เปนตน ส าหรบขอมลทางดานพลงงานแสงอาทตยเปนขอมลเบองตนทส าคญทบอกศกยภาพพลงงานแสงอาทตย ณ ต าแหนงตางๆ ภายในประเทศไทยไดจดท าขนโดยกรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน กระทรวงวทยาศาสตร เทคโนโลยและสงแวดลอม โดยมการจดท าแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยขนใหม แทนแผนทพลงงานแสงอาทตยฉบบแรก ทไดจดท าขนในป พ.ศ.2527 โดยใชเทคโนโลยจากภาพถายดาวเทยม ซงแลวเสรจในเดอนมถนายน พ.ศ.2542 นบวาเปนแหลงขอมลทส าคญทสดเพอใชประกอบในการจดตงระบบพลงงานแสงอาทตย โดยจะใหคารายละเอยดความเขมของแสงอาทตยถงในระดบต าบล และเพอใหมการพฒนาระบบเซลลแสงอาทตยอยางจรงจง และมการใชอยางแพรหลายมากขนภายในประเทศ ไดมการวจยและพฒนาเพอจดท าขอก าหนดผลตภณฑทเกยวของกบระบบเซลลแสงอาทตยทเหมาะสมส าหรบสภาวะอากาศเขตรอนชนของประเทศไทย และจดตงโครงการโรงงานตนแบบผลตภณฑแสงอาทตยแหงแรกในประเทศไทย การน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนในประเทศมการใชในสองลกษณะ คอ การเปลยนรปเปนพลงงานความรอน และการเปลยนรปเปนพลงงานไฟฟา โดยกระบวน การเปลยนรปเปนพลงงานความรอน ไดพฒนามาใชในการอบแหงพชผลทางการเกษตร การท าน ารอน การกลนน า เปนตนส าหรบกระบวนการเปลยนรปเปนพลงงานไฟฟาโดยใชเซลลแสงอาทตยดวยเทคโนโลยปจจบนตนทนการผลตประมาณ 5-10 บาทตอกโลวตต-ชวโมง ซงยงไมสามารถแขงขนกบการผลตไฟฟาจากน ามน ถานหนหรอกาซธรรมชาตได แตจะมความเหมาะสมในการใชในชนบททหางไกลซงระบบสายสงไฟฟาขยายไปไมถง ระบบไฟฟาพลงงานแสงอาทตยในประเทศไทยมการตดตงและใชงานรวมประมาณ 3,734 กโลวตต โดยสวนใหญเปนการผลตกระแสไฟฟาโดยใชระบบประจแบตเตอร (ส านกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต, 2540: 29-30)

25

2.7 งานวจยทเกยวของ ส าหรบงานวจยทเกยวของทไดศกษามสาระส าคญทเปนประโยชนตอโครงการวจย ดงตอไปน

วฒนพงษ รกษวเชยร และคณะ(2536) ไดท าการศกษาการใชพลงงานไฟฟาทไดจากเซลลแสง

อาทตย จากสถานไฟฟาพลงงานแสงอาทตย บานเดนไมซง อ าเภอบานตาก จงหวดตาก เพอศกษา

รวบรวม ขอมลทางเทคนคการผลตพลงงานไฟฟา การใชพลงงานไฟฟาและวเคราะหทางเศรษฐศาสตร

ของระบบสถานไฟฟาพลงงานแสงอาทตยบานเดนไมซง มขนาดแผงเซลลแสงอาทตยประมาณ 60 kWp

และขนาด แรงดน 260 Vdc ซงประกอบดวยแผงเซลลจ านวน 1,024 แผง มแบตเตอรส าหรบเกบพลงงาน

จ านวน 496 ลก หมบานเดนไมซงมประชากรจ านวน 961คน 254 ครวเรอน มการใชไฟฟาประมาณ

70.9% ของจ านวน ครวเรอนทงหมบาน การใชพลงงานไฟฟาตลอดปประมาณ 47,275.1 kWh อปกรณ

ไฟฟาสวนใหญ คอหลอดไฟฟา ในแตละวนมการใชก าลงไฟฟาสงสด (Peak Load) ประมาณ 16 kW

แผงเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาไดปละ 62,681.7 kWh ซงผลตพลงงานไฟฟาไดมากทสดในเดอน

มนาคม มคาประมาณ 233.93 kWh/day และผลตไดต าสดประมาณ 129.30 kWh/day ในเดอนตลาคม

สมชาย สวราหวรรณ (2537) ไดท าการวเคราะหทางดานเทคนคและเศรษฐกจของระบบสบน า

ดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอตรงเพอการเกษตร ลกษณะของระบบประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย

ของบรษท Solar ARCO ขนาด 47 Wp จ านวน 15 แผงตอแบบอนกรม 3 แผง และขนานกน 5 ชด

ชดมอเตอร/ ปมน าของบรษท Mc Donald โมเดล 150307 DSU สายไฟขนาด 25 mm2 ความยาว 306

เมตร ทอน าชนด PVC เสนผาศนยกลางขนาด 2 นว ความยาว 260 m และถงพกน าขนาด 24 m2 ผลการ

ทดสอบระบบภาค สนามระยะสนพบวา ประสทธภาพสงสดของระบบเทากบ 1.7 % ของชดมอเตอร/

ปมน า เทากบ 24 % และของแผงเซลลเทากบ 8 % ระบบมอตราการสบน าสงสดเทากบ 2.4 m2/hr

กระแสไฟฟาสงสด 11.5 A แรงดนไฟฟาสงสด 35 V ก าลงไฟฟาสงสดเทากบ 400 W และคารงส

แสงอาทตยวกฤตเทากบ 400 W/ m2 กระแสไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยมการเปลยนแปลงตามคา

ความเขมรงสแสงอาทตย ลกษณะการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟาจากแผงเซลล จะมรปแบบไม

แนนอนทคาความเขมรงสแสงอาทตยนอยกวา 300 W/ m2 เนองจากอยในสภาวะทมอเตอรท างานและ

หยดท างาน แตทคาความเขมรงสแสงอาทตยมากกวา 400 W/ m2 แรงดนไฟฟาจะมการเปลยนแปลงตาม

คาความเขมรงสแสงอาทตย ประสทธภาพสงสดของระบบรวม และระบบยอยของระบบอยทคาความเขม

รงสแสงอาทตยเทากบ 750 W/ m2 ผลการทดสอบระบบภาคสนามในระยะยาวพบวา คาพลงงาน

26

แสงอาทตยทตกกระทบบนแผงเซลลเฉลยรายวนเทากบ 4.46 kWh/ m2 – day ระยะเฮดสถต เฉลยเทากบ

10.9 m

ธรยทธ เจนวทยา (2537) ไดท าวทยานพนธ เรองการควบคมแบบเหมาะสมส าหรบระบบ

ตดตามดวงอาทตย โดยใชชดเซนเซอรหาต าแหนงทเหมาะสมของแผงเซลล จากผลการทดสอบปรากฏวา

แผงเซลลมความสามารถในการจายพลงงานไฟฟาเพมขน เฉลยประมาณ 30–32% หรอประมาณ 310

วตต /ชวโมง หรอประมาณ 47 วตต (เฉลย) ในชวงเวลา 9.30 – 16.00 น. สวนพลงงานทใชส าหรบชด

ขบเคลอนและสวนควบคมประมาณ 3 – 5 วตต - ชวโมง สวนการเปรยบเทยบระหวางระบบตดตามดวย

การเคลอนททศทางเดยว โดยจ านวนมมตอคาบเวลาคงท (ประมาณ 15 องศาตอชวโมง) กบระบบซงตด

ตงอยกบท ปรากฏวาแผงเซลลมความสามารถในการจายพลงงานเพมขนเฉลยประมาณ 26 – 28 % หรอ

ประมาณ 270 วตต - ชวโมง หรอประมาณ 41 วตต (เฉลย) ในชวงเวลา 9.30 -16.00 น. สวนพลงงานทใช

ในชดขบเคลอนและชดควบคมประมาณ 8-10 วตต - ชวโมง แตในชวงเวลากอน 9.30 น.(9.00–9.30 น.)

และหลง 16.00 น. (16.00 – 17.00 น.) จะไมมการเคลอนทของแผงเซลลนน แผงเซลลสามารถจาย

พลงงานเพมขนประมาณ 30 – 40 วตต - ชวโมง เทยบกบแผงเซลลซงตดตงอยกบทโดยไมตองจาย

พลงงานใหกบชดขบเคลอน

การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย : 2540 ไดท าการวจยโครงการสาธตระบบผลตและจ าหนาย

ไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยบนหลงคาบานจ านวน 10 หลง โดยใชเซลลแสงอาทตย 2 ชนด คอ แบบผลก

เดยวผลตไฟฟาไดหลงละ 2.25 kW และแบบหลายผลกผลตไฟฟาไดหลงละ 2.88 kW เปนระบบทผลต

ไฟฟากระแสสลบจากเครองผกผนขนาด 5 kW ไมมแบตเตอรเกบไฟฟาใชหลกการตอโดยตรงกบสาย

จ าหนายของการไฟฟา และใชมเตอรจายไฟแบบหมนไดสองทางหากก าลงไฟฟาทผลตไดจากเซลล

แสงอาทตยมากกวาทใชจรงในบาน จะสงผานมเตอรขายใหการไฟฟาไดโดยมเตอรจะหมนกลบ แตถา

ก าลงไฟฟาทผลตไดจากเซลลแสงอาทตยทนอยกวาทตองการใชจรง จะดงไฟฟาสวนเกนมาจากไฟฟา

ผลการวจยจากโครงการ ดงกลาวพบวา 1. เซลลจากแสงอาทตยตอบาน 1 หลง สามารถผลตไฟฟาไดประมาณ 1,400 ถง 1,600

กโลวตต - ชวโมง ตอ กโลวตตสงสดตอป

2. เซลลแสงอาทตยแบบผลกเดยว เสยคาใชจายในการผลตไฟฟาเทากบ 3.42 บาทตอหนวย

(กโลวตต - ชวโมง)

27

3. เซลลแสงอาทตยแบบหลายผลก (หรอแบบอะมอรฟส) เสยคาใชจายในการผลตไฟฟา

เทากบ 3.76 บาทตอหนวย (กโลวตต - ชวโมง)

การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศ : 2541ไดจดท าโครงการเฉลมพระเกยรตระบบผลตและจ าหนาย

ไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยบนหลงคาอาคารศนยการพฒนาอนเนองมาจากพระราชด ารทง 7 แหง คอ

ศนยหวยทราย ศนยภพาน ศนยเขาหนซอน ศนยอาวคงกระเบน ศนยหวยฮองไคร และโครงการดอยตง

แตละแหงไดรบงบประมาณจากกองทนเพอสงเสรมการอนรกษพลงงาน ส านกงานคณะกรรมการ

นโยบายพลงงานแหงชาตแหงละ 543,634 บาท สามารถผลตไฟฟาไดประมาณ 1,200 – 1,300 kWh –

kWp ตอป หรอคดเปนพลงงานทผลตได 21,600 – 24,300 หนวย (kWh) ตอป โดยใชตนทนในการ

ผลตทงหมด 13.50 บาท ตอหนวย

มหาวทยาลยนเรศวร : 2542 โดยศนยวจยและฝกอบรมพลงงานแสงอาทตย ไดรบทนวจยจาก

ส านกคณะกรรมการวจยแหงชาตประจ าป 2539 – 2542 เพอด าเนนการวจยในโครงการประเมนความ

เหมาะสมของระบบเซลลแสงอาทตยในประเทศ พบวา ณ สนป 2542 ระบบเซลลแสงอาทตยทตดตงอย

ในประเทศมก าลงไฟฟาตดตงรวมอยประมาณ 4.4 MWp ผลการทดสอบประสทธภาพโดยรวมของ

ระบบสบน าและระบบประจแบตเตอร พบวามประสทธภาพของระบบเปน 5.7% และ 1.3% ตามล าดบ

การวเคราะหเศรษฐศาสตรโดยพจารณาจากอายการใชงานของระบบ 20 ป จะไดราคาน าตอหนวยของ

ระบบ สบน าดวยตวแทนเทากบ 18.97 บาท / ลกบาศกเมตร และราคาคาไฟฟาตอหนวยของระบบประจ

แบตเตอรเทากบ 35.58 บาท / kWh ผลการศกษา Sensitivity analysis แสดงใหเหนวาการเปลยน

อตราสวน ลด จะมผลตอราคาตอหนวยของน าและราคาตอหนวยของไฟฟามากกวาการเปลยนแปลงราคา

แผงเซลล

ผลการศกษายงพบวา ระบบเซลลแสงอาทตยแมจะมเทคโนโลยทตนทนสงแตมแนวโนมลด

ต าลงในอนาคต ซงมขอดเรองพลงงานไดเปลาและไมมผลกระทบตอสงแวดลอม ระบบมความ

เหมาะสมในการใชงาน แตปญหาของระบบทเกดขนนนเกดจากการขาดการบรหารการจดการระบบทด

พอ ซงปญหาดงกลาวมไดเกดจากตวระบบเซลลแสงอาทตยมความบกพรองแตอยางใด ดงนนการทจะ

สงเสรมใหเกดการใชงานระบบเซลลแสงอาทตยอยางแพรหลายนน หนวยงานทรบผดชอบโครงการ

จะตองมการจดฝกอบรมเพอสรางความรความเขาใจใหกบประชาชนในพนทและจดใหมการสรางองคกร

ขนภายในชมชน เพอเขามาบรหารจดการการใชงานระบบเซลลแสงอาทตย คณะผวจยมความเหนวา

28

หากไดมการจดการในลกษณะดงกลาวแลวจะเกดประโยชนอยางยง ทงในแงความคมทนทาง

เศรษฐศาสตรและผลประโยชนทดตอสงคม

สถาบนพลงงานเพออตสาหกรรม สภาอตสาหกรรมแหงประเทศไทย : 2545 ไดจดท าโครงการ

วจยชอ “โครงการน ารองระบบผลตและจ าหน ายไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยบนหลงคาโรงงาน

อตสาหกรรม” โดยตดตงระบบผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยแบบ Grid connected ขนาด 4.2 กโลวตต

ใหกบโรงงานอตสาหกรรมจ านวน 10 แหงทผานการคดเลอกแลว จากกลมอตสาหกรรมไม อาหาร เคม

ยานยนต สงทอ ไฟฟา-อเลกทรอนกสและเหลก คดเปนก าลงการผลตรวม 42 กโลวตต สามารถลดการ

ใชน ามนดเซลในการผลตก าลงไฟฟาลงได 18,000 ลตรตอป ลดการปลอยกาช CO2 ลงได 52.92 ตนตอป

ลดผลกระทบตอสภาพแวดลอมและสงเสรมในภาคอตสาหกรรมมสวนรวมในการใชงานและผลตไฟฟา

จากเซลลแสงอาทตย ระยะเวลาโครงการนระหวาง พ.ศ. 2545- เม.ย. 2546 ใชงบประมาณทงหมด

13,698,000 บาท ไดรบการสนบสนนจากกองทนอนรกษพลงงาน 60% และผรวมโครงการลงทนเอง 40 %

นายสรชย ปญญาสมาธ (2548) วจยเรองการศกษาการเพมประสทธภาพของระบบโฟโตโวลตาอคทใชเซลลแสงอาทตยชนดซลกอนแบบผลกเดยว (Single Crystalline Solar Cell) โดยการออกแบบแผงระบายความรอนแบบทอขดเซอรเพนไทน และน าไปประกอบตดตงทดานหลงแผงเซลลแสงอาทตย เพอดงความรอนเปลาประโยชนจากแผงเซลลแสงอาทตยมาใชงานในรปของน ารอน การศกษาไดขยายผลไปถงการจ าลองระบบการตอแผงระบายความรอนเปนระบบใหญขน ทมการตอในแบบอนกรมหรอขนานกนโดยใชแผงระบายความรอนทงหมด 6 แผง ผลการวจยพบวา การออกแบบทอขดเซอรเพนไทนตนแบบใหมระยะหางระหวางทอเปน 10 เซนตเมตร มการระบายความรอนไดดทสด และมอณหภมเฉลยอยในชวงประมาณ 43-50 องศาเซลเซยส จากการจ าลองระบบโดยการตอแผงระบายความรอนจ านวน 6 แผง ในแบบตางๆ 4 แบบพบวา ปจจยหลกในการเพมประสทธภาพทงทางไฟฟาและทางระบบน า รอนขนอยกบอตราการไหลเชงมวลและคารงสดวงอาทตยทตกกระทบประสทธภาพโดยรวมของระบบในทกแบบจะเพมขนเมอมอตราการไหลเชงมวลและคารงสดวงอาทตยมากขน อตราการไหลเชงมวลตอพนททเหมาะสมคอ 0.0352 กโลกรมตอตารางเมตรตอวนาท การเพมอตราการไหลเชงมวลทมากเกนกวานท าใหประสทธภาพโดยรวมของระบบเพมขนไมมากนกนอกจากน ในการตออนกรมกนไมควรจะตอเกนกวา 3 แผง เพราะระบบโฟโตโวลตาอคจะไดรบผลกระทบเนองจากอณหภมของน าขาเขาในแถวอนกรม เมอเปรยบเทยบกบระบบทไมมการระบายความรอนโดยน าแลว พบวา ระบบโฟโตโวลตาอคแบบผสมระบบผลตน ารอนจะมประสทธภาพของระบบโฟโตโวลตาอคสงกวาประมาณ 1.20% -1.45%

29

เบญจมาศ อ าอม และคณะ (2550) จดท าโครงงาน เรอง การหาจดทมก าลงไฟฟาสงสดของแผงโซลาเซลลโดยใชโครงขายประสาทเทยม มวตถประสงค คอ หาจดทมก าลงไฟฟาสงสดของแผง โซลาเซลล และเพมประสทธภาพการท างานของแผงโซลาเซลล โดยการน าโครงขายประสาทเทยมซงมการท างานเหมอนสมองมนษยมาชวยในการวเคราะหหาจดทมก าลงไฟฟาสงสดของแผงโซลาเซลล โดยใชไมโครคอนโทรลเลอรเปนตวควบคม มการก าหนดคาดวตไซเคลทเหมาะสม ใหกบวงจรบสคอนเวอรเตอรเพอใหไดก าลงไฟฟาสงสดของแผงโซลาเซลลตามทโครงขายประสาทเทยมวเคราะหไว ณ ชวงเวลานนๆ ผลการทดลองพบว าไมโครคอนโทรลเลอรไดท าการสงคาดวตไซเคลท เหมาะสมใหกบวงจรบสคอนเวอรเตอรไดตามทโครงขายประสาทเทยมวเคราะห ท าใหไดคาก าลงไฟฟาสงสดตามตองการ ศภชย กวนวฒกล (2551 ) วจยเรอง การประยกตใชระบบควบคมแผงโซลาเซลลใหเคลอนทตามดวงอาทตย ซงเปนการทดลองเพอหาอตราการเพมขนของประสทธภาพแผงเซลลแสงอาทตย ชนดอะเมอร ฟลซลคอนทใชกระจกเงาสะทอนแสงเพมความเขมรงสแสงอาทตยใหกบแผงเซลลพรอมกบการเคลอนทแผงเซลลตามแนวการเคลอนทของดวงอาทตย เปรยบเทยบกบประสทธภาพแผงเซลลแสงอาทตยชนดเดยวกนแตลกษณะการใชแตกตางกนอก 2 รปแบบคอ รปแบบทแผงเซลลไมเคลอนทตามดวงอาทตย โดยเปรยบเทยบแบบทมการตดตงกระจกเงากบไมมการตดตงกระจกเงา และรปแบบทแผงเซลลเคลอนทตามดวงอาทตย โดยเปรยบเทยบแบบทมการตดตงกระจกเงากบไมมการตดตงกระจกเงา ผลการวจยพบวา แผงเซลลทตดตงกระจกเงาและเคลอนทตามแนวเคลอนทอาทตยมประสทธภาพเพมขน 15.33% และมประสทธภาพสงกวาแผงเซลลทเคลอนทตามแนวเคลอนทดวงอาทตยและไมตดตงกระจกเงาคดเปน 14.12% สวนแผงเซลลทตดตงกระจกเงาและไมเคลอนทตามแนวเคลอนทดวงอาทตยมประสทธภาพเพมขน 13.05% และมประสทธภาพสงกวาแผงเซลลทไมเคลอนทตามแนวเคลอนทดวงอาทตยและไมตดตงกระจกเงาคดเปน 11.89%

30

บทท 3 วธการด าเนนการวจย

3.1 แบบการวจย โครงการวจยน เปนการวจยเชงทดลอง เพอทจะศกษาถงประสทธภาพของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยและศกษาผลการใชพลงงานไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย 3.2 วธการด าเนนงาน โครงการวจยนไดก าหนดวธการ และขนตอนการด าเนนงานดงแสดงในหวขอส าคญดงน

1. ศกษารวบรวมขอมล 2. ออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

3. ตดตงโครงสรางโครงเหลกและชดแผงเซลลแสงอาทตย 4. ตดตงเครองแปลงกระแสไฟฟาและอปกรณแสดงสภาวะของระบบ 5. ทดสอบ และแกไข

3.3 ศกษารวบรวมขอมล การศกษาขอมลเพอด าเนนการในโครงการวจยน ไดศกษาขอมลทเกยวของกบเซลลแสงอาทตย คณลกษณะของแผงเซลลแสงอาทตย และศกษาดงานทเกยวของกบพลงงานแสงอาทตยตลอดจนการศกษางานวจยทเกยวกบพลงงานแสงอาทตย 3.4 การออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

การก าหนดขนาดของระบบเซลลแสงอาทตยเพอใหไดระบบทสามารถผลตไฟฟาไดเพยงพอตอความตองการใชพลงงานอยางเพยงพอ จะตองรวาจะใชอปกรณไฟฟาอะไรบาง ตองการใชงานนานเทาใดในแตละวนและตองการส ารองพลงงานไวในแบตเตอรนานเทาใดเพอใชเวลาทแผงเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตพลงงานได ในชวงเวลากลางคนและเวลาทไมมแสงอาทตยการออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย ทใชในโครงการวจยน โดยเรมจากการ สบคนขอมลตางๆ ท เกยวของกบโครงการวจยนไมวาจะหาพนททเหมาะสมส าหรบสรางโครงสรางชดรบแสงพลงงานแสงอาทตย วดคาความเขมของแสงอาทตย ปรมาณแสงอาทตยทสองกระทบกบแผงเซลลแสงอาทตยไดรบตลอดทงวน และการออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย โดยมโหลดดงน หลอดฟลออเรสเซนต ขนาด

31

32 วตต จ านวน 6 หลอดใชพลงงานไฟฟา วนละ 6 ชวโมง เครองใชไฟฟา ขนาด 30 วตต จ านวน 1 ชด ใชพลงงานไฟฟา วนละ 4 ชวโมง รวมจ านวนปรมาณไฟฟาทงหมด 1272 วตต กระแส 2 แอมป

ตารางท 3-1 แสดงความตองการพลงงานไฟฟา

เครองใชไฟฟา จ านวน วตต เวลาใชงาน ผลการค านวณ (1) (2) (3) วตต -ชวโมง

หลอดฟลออเรสเซนต 6 32 6 1152

เครองใชไฟฟา 1 30 4 120

รวม 1272 วตต / วน ขนาดของเซลลแสงอาทตย ขนาดของแผง = คาการใชพลงงานรวม / 6 ชวโมง (ปรมาณแสงอาทตยทนาจะไดใน 1 วน) = {(32 W X 6 ดวง) X 6 ชวโมง} + {(30 W) X 4 ชวโมง} / 6 ชวโมง = 212 Ah ดงนน ขนาดของเซลลแสงอาทตยทตองใช คอ ขนาด 12 โวลท 212 วตตหรอมากกวา โดยเลอกใชขนาดแผงละ 120 วตต ขนาดแรงดน 12 โวลท ขนาดกระแส 5 แอมแปร จ านวน 2 แผง

เครองควบคมการประจกระแสไฟฟา (Charge Controller) ท าหนาทควบคมการประจกระแสไฟฟาลงในแบตเตอร จะท าใหยดอายการใชงานของแบตเตอรได ซงตองมขนาดเทากบหรอมากกวา กระแสไฟฟา (Amp) ทไหลผานจากแผงโซลารเซลลสแบตเตอรดงนน ขนาดของเครองควบคมการประจกระแสไฟฟา ควรมขนาดเกนกระแสไฟฟาของแผงโซลารเซลล

เครองแปลงกระแสไฟฟา (Inverter) ท าหนาทแปลงไฟฟา จากแบตเตอร 12 โวลท เปน 220 โวลท ซงควรมขนาดก าลงเพยงพอทจะจายไฟฟาใหแกอปกรณ จะได ขนาด ของเครองแปลงกระแสไฟฟา = (32 W X 6 ดวง) + (30 W X 1 ตว) = 222 W

ดงนนขนาดของเครองแปลงกระแสไฟฟา ควรมขนาดมากกวา 222 W ในโครงการวจยเลอกใช ขนาด 1000 W ใชกบแบตเตอรขนาด 12 โวลท

32

แบตเตอร (Battery) ท าหนาทเกบส ารองไฟฟาในเวลาทแผงโซลารไมสามารถรบแสงไดในชวงเวลากลางคนแบตเตอรทเหมาะสมกบการใชงานในระบบเซลลแสงอาทตย ควรใชแบตเตอรชนด Deep Cycle แตจะมราคาสง ซงเราสามารถเลอกใชกบแบตเตอรชนดอนแทนได เชน แบตเตอรรถยนต หรอ แบตเตอรแหง (Sealed Lead Acid Battery) ได ซงจะมราคาถกกวา

ขนาดกระแส/ชวโมง ของแบตเตอรสามารถค านวณไดจาก Ah = คาพลงงานรวม / [แรงดนไฟฟาแบตเตอร X 0.6 (% การใชงานกระแสไฟฟาทอยในแบตเตอร) X 0.85 (ประสทธภาพของ Inverter)] = {(32W X 6 ดวง) X 6 ชวโมง} + {(30 W) X 4 ชวโมง} / [12 โวลท X 0.6 X 0.85] = 207.8 Ah (แอมแปร- ชวโมง) ดงนนขนาดของแบตเตอรทใชจะเปนขนาด 12 โวลท 207.8 Ah (แอมแปร- ชวโมง) หรอมากกวา โดยเลอกใช แบตเตอรขนาด 100 แอมแปร- ชวโมง จ านวน 4 ลก

การค านวณหาขนาดสายของแบตเตอร ความจของแบตเตอรในการบรรจพลงงานมหนวยเปน แอมแปร-ชวโมง (Ampere-Hour; Ah) โดยปกตแบตเตอรทมความจเทากนอาจมความเรวในการจายกระแสไมเทากน ดงนน การจะทราบความจของแบตเตอรตองทราบถงอตราการจายกระแสดวย มกก าหนดเปนจ านวนชวโมงของการจายกระแสเตมทการหาขนาดของแบตเตอรส าหรบระบบเซลลแสงอาทตยนนขนอยกบความจของแบตเตอรในการจดเกบ พลงงานและ อตราการจายประจสงสด การชารจประจใหกบแบตเตอร ทมประสทธภาพสงสด ไมควรเกน 10% ของขนาดความจแบบเตอร เชน แบตเตอรขนาด 100 แอมแปร-ชวโมง การจดเกบพลงงานใหกบแบตเตอร ท 10 แอมแปร (Ampere-Hour; Ah) ถากระแสนอยตองใชเวลานานและกระแสสงอาจท าใหแบตเตอรม อณหภมสงอายการใชงานจะสนลง จากโหลดของโครงการวจย กระแสใชงานดานออกจากอนเวอรเตอร เทากบ 3.63 แอมแปร วดกระแสแบตเตอร ขณะจายโหลด ได เทากบ 28.5 แอมแปร เนองจากโครงการใชแบตเตอร ขนาด 200 แอมแปร- ชวโมง (Ampere-Hour; Ah) เพราะฉะนน ทกระแส 200 แอมแปรแบตเตอรสามารถจายกระแสใหกบโหลดตอเนองได 1ชวโมง และทกระแส 28.5 แอมแปร แบตเตอรจะสามารถจายโหลดได เทากบ 200 / 28.5 = 7 ชวโมง แตเนองจากการใชงานในระบบจรงมอปกรณทตองอาศยแรงดนเพอใชเลยงวงจรและสญเสยในระบบโดยรวมประมาณ 25% เชนสญเสยในรปของความรอนภายในอนเวอรเตอรเองและใชกบพดลมระบายความรอนของชดอนเวอรเตอร ประมาณ 10% สญเสยกบระบบทเกยวของเชนหลอดไฟแสดงสถานะและรเลยตางๆประมาณ 15-20% (ตงคาไว 30%) ขนอยกบอปกรณตางทน ามาตอกบระบบสญเสยในสาย ดงนนทกระแสแบตเตอร ขนาด 200

33

แอมแปร-ชวโมงคงเหลอทจายใหกบโหลดจรงๆ เทากบ 20-30% คงเหลอ 140 แอมแปร-ชวโมง หรอสามารถจายกระแสตอเนองเทากบ 140/28.5 = 5 ชวโมง ดงนนในการค านวณหาขนาดของแบตเตอรตองบวกคาสญเสยในระบบตางๆเขากบโหลดทตองการใชงานดวยเชน ถาตองการใชงานตอเนองท โหลด 100 แอมแปรตองใชแบตเตอรขนาด 120 แอมแปร-ชวโมง

การหาขนาดสายของแผงพลงงานแสงอาทตย ขนาดสายใชกบแผงพลงงานแสงอาทตยขนาด 5 แอมแปร ใชสาย THW ขนาด 10 ตร.มม. เดนในอากาศ รบกระแสโหลดได 82 แอมแปร การหาขนาดสายของชดชารจเจอร ขนาดสายใชกบชดชารจเจอรกระแสจาก แผงพลงงานแสงอาทตยขนาด 5 แอมแปร ใชสาย THW ขนาด 4 ตร.มม. เดนในอากาศ รบกระแสโหลดได 33 แอมแปร

การหาขนาดสายของอนเวอรเตอร ขนาดสายใชกบอนเวอรเตอรขนาด 1,000 วตต กระแส 4.45 แอมแปรสายดานเขาจากแบตเตอร ใช สาย THW ขนาด 4 ตร.มม. เดนในอากาศ รบกระแสโหลดได 33 แอมแปร ดานออกจายกระแส 4.55 แอมแปร ใชสาย THW ขนาด 4 ตร.มม. เดนในอากาศ รบกระแสโหลดได 33 แอมแปร

การหาขนาดสายของชด Auto Transfer Switch (ATS) ชด ATS รบกระแสไฟฟาจากระบบไฟฟาภายนอกเพอจายตรงใหโหลดและชดชารจเจอร ใช สาย THW ขนาด 4 ตร.มม. เดนในอากาศ รบกระแสโหลดได 33 แอมแปร

3.5 ตดตงโครงสรางโครงเหลกและชดแผงเซลลแสงอาทตย เมอท าจดท าโครงเหลกตามแบบทก าหนดเสรจแลวกด าเนนการตดตงโครงเหลก หอตดตงแผงพลงงานแสงอาทตยโครงสรางท าดวยเหลกชนดอาบสงกะส ขนาด กวาง 1.5 เมตร ยาว 2 เมตร สง 6 เมตร จากพนดน โดยขดฐานรากและปพนดวยซเมนต โดยมเสาเหลกกลม 4 เสา และดานบนท าเปนฐานดวยไมเนอแขงและท าการตดตงเสารองรบแผงเซลลแสงอาทตยและปรบใหรบกบแสงอาทตย

34

รปท 3-1 แสดงการวดคาความเขมของแสงในตอนเทยง

35

บนไดขนหอทอ GS. 1 " ทอ GS. 3/8 "

เหลก ขนาด 1" X 4" ยดตดพนไมขาตงรบแผนโซลาเซลล

แผงโซลาเซลล แผนเหลกเสนเจาะรรอยนอตสามารถปรบองศาได

ขนาด 1 1/2" X 5"พนไมเนอแขง

ราวกนตกทอ GS. 1 "

บวครอบหวเสาไมเสารบราวกนตกทอ GS. 1 "

0.50

2.00

2.00

แทนรบบนไดคอนกรต

ราวบนได GS. 1 "

ยดดวยนอต

ทอ GS. 2 "

ทอ GS. 2 "

ยดดวยนอต

2.00

ระดบดนทปรบแลว

ฐานรากชนดแผคอนกรตเสรมเหลกขนาด 2.50 X 2.50 X 0.20 เมตร 0.80

ทรายหยาบอดแนน

0.20 0.20

รปท 3-2 แสดงโครงสรางหอส าหรบตดตงแผงโซลาเซลล

36

รปท 3-3 แสดงการสรางรากฐานโครงสรางภายนอก

รปท 3-4 แสดงการสรางแปนและเสาเพอรบโครงสราง

37

รปท 3-5 แสดงการจดตรยมเหลกโครงสรางภายนอก

รปท 3-6 แสดงการเชอมโครงสราง

38

รปท 3-7 แสดงการเชอมโครงสรางกบรากฐานทด าเนนการไวแลว

รปท 3-8 แสดงการทาสโครงสรางเมอด าเนนการประกอบเสรจ

39

รปท 3-9 แสดงการเดนทอรอยสายชนดพวซจากแผงเขาภายในหอง

รปท 3-10 แสดงการเชอมแบบเพอรบแผงโซลาเซลล

40

รปท 3-11 แสดงการตดตงแผงโซลาเซลลเขากบโครงสรางทสรางไว

3.6 ตดตงชดเครองแปลงกระแสไฟฟา และอปกรณแสดงสภาวะของระบบ ด าเนนการสรางตส าหรบตดตงชดควบคมของระบบและท าการตดตงระบบผกผนทใชเปน

อนเวอรเตอร ขนาด 1,000 วตต ยหอ Leonics รน Apollo S-210 Series 1 เครองและตดตงเครองควบคมการประจแบตเตอรขนาด 24 โวลท ยหอ Leonics รน Solarcon Set-Series 1 เครอง ส าหรบอปกรณแสดงสภาวะของระบบตดอยในตควบคมระบบ ประกอบดวยเบรกเกอร ขนาด 32 แอมแปร จ านวน 4 ชด แอมปมเตอร วดกระแสดาน AC จ านวน 1 ชด แอมปมเตอร วดกระแสดาน DC จ านวน 1 ชดโวลทมเตอร วดแรงดนดาน AC จ านวน 1 ชด โวลทมเตอร วดแรงดนดาน DC จ านวน 1 ชด ไพลอตแลมปโชวสถานะดาน AC และ DC จ านวน 2 ชด

3.6.1 ขนตอนการตดตงเครอง โยก AC INPUT BREAKER ดานทายเครองไฟทต าแหนง OFF เปดฝาปดขวตอสายไฟ

ออก ตงระบบ No load Shutdown โดยเลอน DIP SWITCH ทต าแหนง 1 ไปท ON เมอเครองท างานในโหมด INVERTER หากปรมาณก าลงไฟฟาของเครองใชไฟฟาทตอใชงานในขณะนนมนอยกวา 9 % เครองจะหยดท างาน เพอประหยดพลงงานของแบตเตอร (ระบบ No load Shutdown จะถกตงเปน OFF มาจากโรงงานผผลต)

ปดสวตชเครองใชไฟฟาจากนนท าการตอเครองใชไฟฟาและสายดนเขาทขวตอ OUTPUT ดานทายเครอง หรอเสยบเตาเสยบของเครองใชไฟฟาเขาทเตาจายไฟ OUTPUT ดานทายเครอง (ใหใชเครองใชไฟฟาทระดบ 75% ของพกดก าลงของเครอง เพอส ารองก าลงไว) ตอสายไฟจากแบตเตอรเขา

41

กบขวตอ BATTERY ดานทายเครอง โดยตอผาน Battery Circuit Breaker และก าหนดใหขวบวกของแบตเตอรตอเขากบขวบวก (+) ของขวตอ BATTERY ดานทายเครอง และขวลบของแบตเตอรตอเขากบขวลบ (-) ของขวตอ BATTERY น าสายไฟ AC INPUT (สาย POWER CORD) ทแถมมากบเครอง ตอเขากบเตารบไฟ AC INPUT ดานทายเครอง และท าการตรวจสอบการตอสายไฟทขวตาง ๆ ใหถกตองและปดฝาปดขวตอสายไฟ

3.6.2 ขนตอนการตดตงเครองชารจประจแบตเตอร (Chargers system)

ถอดฝาเปดขวตอ(Terminal) ตอสายดนเขาทขวตอ EARTH ของเครองชารจประจแบตเตอร ตอเครองชารจประจแบตเตอรเขากบระบบแบตเตอรโดยตอผานเบรคเกอร (Battery Circuit Breaker) และตรวจสอบขวสายใหถกตอง ตอเครองชารจประจแบตเตอรเขากบแผงเซลลแสงอาทตย โดยตอผานเบรคเกอร (PV Circuit Breaker) และตรวจสอบขวสายใหถกตอง ตอเครองชารจประจแบตเตอรเขากบอปกรณไฟฟากระแสตรง (DC Load) โดยตอผานเบรคเกอร (DC Load Circuit Breaker) และตรวจสอบขวใหถกตอง ตรวจสอบขวของสายไฟตาง ๆ ใหถกตอง จากนนปดฝาครอบขวตอ

42

รปท 3-12 แสดงวงจรการตดตงชดควบคม

43

รปท 3-13 แสดงการตดตงและประกอบตควบคมของระบบโซลาเซลล

รปท 3-14 แสดงการตดตงมเตอรเพอแสดงการใชไฟฟาภายในหอง

44

รปท 3-15 แสดงการเดนสายไฟฟาภายในตควบคม

รปท 3-16 ชดควบคมทตดตงเสรจ

45

3.7 ทดสอบ และแกไข เมอด าเนนการตดตงแผงเซลลพลงงานแสงอาทตย ชดอนเวอรเตอร แบตเตอรรและอปกรณ

แสดงผลทงระบบเสรจเรยบรอยแลว ท าการตรวจสอบและทดสอบระบบดงน 3.7.1 การตรวจสอบและทดลองแผงพลงงานแสงอาทตย (Solar Sell System)

รปท 3-17 แสดงการตรวจสอบและทดลองแผงพลงงานแสงอาทตย ตรวจสอบความเรยบรอยของแผงพลงงานแสงอาทตยกอนน าไปตดตงใชงาน ตรวจสอบรอย

แตกราว ขนาดวตต (120 วตต/แผง) ขนาดแรงดน (12 โวลท/แผง) ขนาดแอมแปร (5 แอมแปร/แผง) หลงการตดตงแผงโซลาเซลล กบโครงสรางแลวเสรจใหปรบมมเพอรบแสงอาทตยไวทมม 15 องศา เพอใหแผงพลงงานแสงอาทตยสามารถรบแสงแดดไดเตมท และลดการสะทอนของ แสงอาทตยทตกกระทบแผงใชมลตมเตอรเพอตรวจสอบแรงดนโดยวดกบปลายสายทตอออกมาจากแผงพลงงานแสงอาทตยวดแรงดนไดท 12 โวลท เมอตออนกรมกน 2 แผง วดแรงดนไฟฟาได 24 โวลท และท าการทดลองชารจประจใหกบแบตเตอร วดคากระแสทออกมาจากแผงได ประมาณ 6 – 8 แอมแปร (ขนอยกบความเขมของแสงอาทตยในขณะนน)

3.7.2 การตรวจสอบและทดลองชดชารจประจแบตเตอร (Chargers system)

รปท 3-18 แสดงการตรวจสอบและทดลองชดชารจประจแบตเตอร

46

ขนตอนการเปดเครอง โยก Battery Circuit Breaker ไปทต าแหนง ON สญญาณไฟ CHARGING จะกระพรบ โยก PV Circuit Breaker ไปทต าแหนง ON เมอมปรมาณแสงแดดทเพยงพอ เครองจะเรมประจแบตเตอร โยก DC Load Circuit Breaker (ถาม) ไปทต าแหนง ON เปดอปกรณไฟฟากระแสตรง (DC Load) ทตออยกบชดชารจประจแบตเตอรทละเครอง

ขนตอนการปดเครอง ปดอปกรณไฟฟากระแสตรง (DC Load) ทตออยกบชดชารจประจแบตเตอรทละเครอง โยก

DC Load Circuit Breaker ไปทต าแหนง OFF และเมอไมตองการประจแบตเตอรใหท าการโยก PV Circuit Breaker และ Battery Circuit Breaker ไปทต าแหนง OFF ตามล าดบ ท าการทดลองเปดวงจรเพอทดสอบการชารจประจแบตเตอรในขณะท างาน ไฟสเขยวกระพรบ เรว (แสดงสถานะ การชารจ) ไฟสเหลองตด (แสดงสถานะของแบตเตอร) เมอชารจแบตเตอรจนเตมไฟสเขยว จะกระพรบชาๆ ไฟสเหลองตด และท าการทดลองวดแรงดนท วดได 26 โวลท (ขณะทไมมโหลด) เมอแรงดนแบตเตอรลดลงเหลอประมาณ 23 โวลท ชดชารจแบตเตอรกจะเรมท างานชารจประจใหกบแบตเตอรรอกครงจนเตมและจะท างานวนอยอยางนตลอดเวลา

3.7.3 การตรวจและทดสอบอนเวอรเตอร (Inverter System)

รปท 3-19 แสดงการตรวจสอบและทดลองอนเวอรเตอร

ตรวจสอบความเรยบรอยของอปกรณ และท าการตอสายตามขวทก าหนดโดยมขวตางๆดงน ขวทตอเขาแบตเตอรมหลกการตอดงน ขวบวกใหตอเขากบขวบวกของแบตเตอรขวลบ ใหตอเขากบขวลบของแบตเตอร ขวทตอน าไปใชงานกบโหลดทเปนกระแสสลบมหลกการตอดงน ขว L ใหตอกบสายทเปนสายเฟส ขว N ใหตอกบสายทเปนสายนวตรอน ขว Earth ใหตอกบหลกดน

47

ขนตอนการเปดเครองอนเวอรเตอร ปดสวตชเครองใชไฟฟาทกเครองทตอเขากบอนเวอรเตอร ตรวจสอบการตอสายไฟทขวตอตาง

ๆใหถกตองโยก Battery Circuit Breaker ใหอยในต าแหนง ON น าสายไฟ AC INPUT (สาย POWER COAD) เสยบไปยงเตาจายไฟ AC หรอโยก AC Input Circuit Breakerในตวเครองไปทต าแหนง ON ท าการ จายไฟ AC ใหกบเครอง กดปม ON/OFF ดานหนาเครองคางไวประมาณ 3 วนาท หรอจนกระทงไดยนเสยงเตอนแลว จงปลอยมอสญญาณไฟทกดวงจะตดสวางและสญญาณไฟบางดวงจะกระพรบหลงจากปลอยมอ เพอเขาสโหมดทดสอบตวเองอตโนมต (Start up Self-Test) หากไมมสงผดปกตเกดขน เครองจะเรมท างานและแสดงสญญาณไฟสถานะ การท างานของเครองโยก Output Circuit Breaker ใหอยในต าแหนง ON แลวจงเปดสวตชเครองใชไฟฟาทตอเขากบ อนเวอรเตอรทละเครอง

หลงจากตอสายตางๆด าเนนการตรวจสอบระบบตามขนตอนดงน สบเบรกเกอรควบคมแผงพลงงานใหอยในต าแหนง ON สบเซอรกตเบรกเกอรควบคมแบตเตอร ใหอยในต าแหนง ON ตรวจสอบแรงดนจากแบตเตอร กดสวตช ON ทหนาปทมชด อนเวอรเตอรคางไว หลอดไฟโชวสถานะดงนหลอด Inverter ตด (แสดงสถานะพรอมใชงาน) หลอด Battery Level โชวสถานะแบตเตอร (แสดงแรงดนแบตเตอร) สบเซอรกตเบรกเกอรทดลองจายโหลดหลอด Load Level ตด แสดงเปอรเซนต ของโหลดทอยในระบบ ขนตอนการปดเครองอนเวอรเตอร ปดสวตชเครองใชไฟฟาทกเครองทตอกบอนเวอรเตอร และโยก Output Circuit Breaker ใหอยในต าแหนง OFF กดปม ON/OFF ดานหนาเครองคางไวประมาณ 3 วนาทหรอจนกระทงไดยนเสยงเตอนแลวจงปลอยมอเครองจะหยดการท างานเมอไมตองการทจะประจแบตเตอรใหปลดเตาเสยบไฟ AC INPUT ออกจากแหลงจายไฟ AC หรอโยก AC Input Circuit ไปอยทต าแหนง OFF

3.7.4 การตรวจสอบและทดลองแบตเตอร

รปท 3-20 แสดงการตรวจสอบและทดลองแบตเตอร

48

ตรวจสอบความเรยบรอยของแบตเตอร ดงน 1. แรงดน (กอนน ามาตอใชงานควรชารจแบตเตอรใหเตมกอน) 2. ขวตอสายการตอสายเพอน าไปใชงานกบวงจร

3.7.5 การตรวจสอบและทดลองชด ATS (Auto Transfer Switch)

รปท 3-21 แสดงการตรวจสอบและทดลองชด ATS

ทดลองปอนแรงดนจากแบตเตอร เมอปอนแรงดนจากแบตเตอร รเลย (ปกตเปด) จะเปลยนการท างานอยในต าแหนง Close ปอน

กระแสไฟฟาจากแบตเตอรเขา อนเวอรเตอร เมอแรงดนแบตเตอรลดลงเหลอ 23 โวลท รเลยจะกลบมาอยในต าแหนง Open เมอรเลยกลบมาอยในต าแหนง Open เมกเนตกส ดด Contact ผาน Timer Switch ท างานตอกระแสไฟฟา ดาน AC เขาระบบจายไฟใหกบอนเวอรเตอร ทดแทนกระแสไฟฟาจากแบตเตอรเพอจายโหลดและชารจประจใหกบแบตเตอรเมอครบ 2 ชวโมง รเลยจะกลบมาอยในต าแหนงปดเหมอนเดม และปลดกระแสไฟฟาดาน AC จากระบบไฟฟาออกจากระบบเพอกลบมารบกระแสไฟฟาจากแผงพลงแสงอาทตยแทน

ทดสอบระบบโครงการ เมอด าเนนการตดตงแผงเซลลพลงงานแสงอาทตย ชดอนเวอรเตอร แบตเตอรรและอปกรณ

แสดงผลทงระบบและทดลองระบบโดยเรมเปดเซอรกตเบรกเกอรสวตชควบคมแผงพลงงานแสงอาทตย (Solar Module) ชดชารจประจแบตเตอรเรมท างาน (ไฟสเขยวกระพรบเรว) DC Voltage Meter ทหนาปทมวดแรงดนไดประมาณ 24–26 VDC Ammeter วดกระแสประมาณ 4–6 แอมแปร (ขนอยกบความเขมของแสงแดดขณะนน) ทดลองเปดเซอรกตเบรกเกอรควบคมแบตเตอร เพอปอนกระแสไฟฟา

49

ใหชดอนเวอรเตอรตรวจสอบแรงดน ได 26 VDC กดปม NO ชด อนเวอรเตอร ไฟสถานะ Inverter (สเขยวตด) ไฟแสดงสถานะของแบตเตอรอยในต าแหนง Full ตรวจสอบแรงดนดาน Output ได 220 VAC เปดเซอรกตเบรกเกอรจายกระแสไฟฟาใหกบโหลดไฟแสดงเปอรเซนตของโหลดตด AC Volt Meter ทหนาปทม วดแรงดนได 220 VAC ใช Amp Meter วดคากระแสของโหลดในขณะนน เพมโหลดจนครบ 1,000 วตต หลอดไฟจะอยทต าแหนง Full Load ปดเซอรกตเบรกเกอรสวตชควบคมแผงเซลลพลงงานแสงอาทตยออกชวคราวเพอทดสอบชด ATS (Auto Transfer Switch) ใชมลตมเตอรวดแรงดนทขวแบตเตอรคางไวเมอแรงดนแบตเตอรลดลงเหลอ 23 VDC ชด ATS ท างานรบกระแสไฟฟา AC จากระบบไฟฟาเมอครบ 3 ชวโมง ชด ATS ปรบโหมดมารบกระแสไฟฟาจากแผงเซลลพลงงานแสงอาทตยแทนไฟแสดงสถานะแบตเตอรอยในต าแหนง Full

50

บทท 4 ผลการวจย

ผลของโครงการวจยนจะกลาวถงผลด าเนนการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย ส าหรบหองปฏบตไฟฟา ใชงานกบเครองใชไฟฟาและระบบแสงสวาง และศกษาผลการใชพลงงานไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย ในเบองตนจะตองทราบ หรอวางแผนจะไปใชงานกบอปกรณไฟฟาอะไรบาง และปรมาณไฟฟาทจะใชในหนงวน ซงในการวจยน โดยเรมจากการสบคนขอมลตางๆ ทเกยวของกบโครงการวจยนไมวาจะหาพนททเหมาะสมส าหรบสรางโครงสรางชดรบแสงพลงงานแสงอาทตย การวดคาความเขมของแสงอาทตย ปรมาณแสงอาทตยทสองกระทบกบแผงเซลลแสงอาทตยทไดรบตลอดทงวน และการออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย โดยมโหลดในการวจยดงน หลอดฟลออเรสเซนต ขนาด 32 วตต จ านวน 6 หลอดใชพลงงานไฟฟา วนละ 6 ชวโมง เครองใชไฟฟา ขนาด 30 วตต จ านวน 1 ชด ใชพลงงานไฟฟา วนละ 4 ชวโมง รวมจ านวนปรมาณไฟฟาทงหมด 1,272 วตต แลวจงน ามาค านวณวาตองใชแผงขนาดกวตตและจ านวนกแผง และพนท ใชในการตดตงเทาไหร พลงงานจากแสงอาทตย (คาความเขมของแสง) รวมทงปจจยตางๆ โดยแผงเซลลแสงอาทตยนรบพลงงานไดวนละราวๆ 6 ชวโมงโดยใชแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 120 วตต จ านวน 2 แผง ในหนงวนเราจะไดพลงงานมาสะสมไวในแบตเตอรเทากบ 240 x 6 = 1440 วตต ชวโมง

4.1 ผลการวดแสงอาทตย ตารางท 4-1 การวดแสงอาทตยวนท 2 ตลาคม 2552โดยเฉลยบรเวณหอตดตงแผงพลงงานแสงอาทตย

เวลา คาความเขมของแสง (LUX) 08.00 113,800 09.00 93,800 10.00 134,800 11.00 110,500 12.00 94,300 13.00 95,500 14.00 105,000 15.00 97,500 16.00 93,400

51

จากตารางท 4-1 สามารถน าคาการเปลยนแปลงความเขมของแสงอาทตยมาเปรยบเทยบ กบชวงเวลาดงภาพท 4-1

รปท 4-1 กราฟแสดงการเปลยนแปลงความเขมของแสงแดดในแตละชวงเวลาตางๆ

จากกราฟขอมลทไดอาจไมคงทขนอยกบสภาวะของอากาศในขณะการวดคาทไดอาจคลาดเคลอนไดตลอดเวลา จากกราฟจะเหนวาในเวลา 10.00 น. มคาความเขมของแสงแดดมากกวาเวลา 12.00 น. เนองจากเวลา 12.00 น. มฟาครมท าใหความเขมของแสงแดดมคานอย

113,800

93,800

134,800

110500

94300 95500 105000

97500 93400

0

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

08.00น 09.00น 10.00น 11.00น 12.00น 13.00น 14.00น 15.00น 16.00น

กราฟแสดงความเขมของแสง

52

ตารางท 4-2 การวดแสงอาทตยวนท 3 ตลาคม 2552โดยเฉลยบรเวณหอตดตงแผงพลงงานแสงอาทตย

การวดคาตงแตเวลา 08.00 น. ถง 16.00 น. ของแผงโซลาเซลลแบบหมนตามดวงอาทตยทโดยวด

คาแรงดน Output จากแผงและคาความเขมของแสงทกๆ 1 ชวโมง จากตารางท 4-2 สามารถน าคาการเปลยนแปลงความเขมของแสงอาทตยมาเปรยบเทยบกบ

ชวงเวลาดงภาพท 4-2


53

รปท 4-2 กราฟแสดงการเปลยนแปลงความเขมของแสงอาทตยในแตละชวงเวลาตางๆ

จากกราฟขอมลทไดอาจไมคงทขนอยกบสภาวะของอากาศในขณะท าการวดคาทไดอาจคลาดเคลอนไดตลอดเวลา จากกราฟจะเหนวาในเวลา 13.00 น. มคาความเขมของแสงอาทตยมากกวาเวลา 12.00 น. เนองจากเวลา 12.00 น. มฟาครมท าใหความเขมของแสงอาทตยมคานอย

54

ตารางท 4-3 การวดแสงอาทตยวนท 4 ตลาคม 2552โดยเฉลยบรเวณหอตดตงแผงพลงงานแสงอาทตย

เปนการวดคาตงแตเวลา 08.00 น. ถง 16.00 น. ของแผงโซลาเซลลแบบอยกบทโดยวดคาแรงดน

Output จากแผงและคาความเขมของแสงทกๆ 1 ชวโมง


55

จากตารางท 4-3 สามารถน าคาการเปลยนแปลงความเขมของแสงอาทตยมาเปรยบเทยบ กบชวงเวลาดงภาพท 4-3


จากกราฟขอมลทไดอาจไมคงทขนอยกบสภาวะของอากาศในขณะท าการวดคาทไดอาจคลาดเคลอนไดตลอดเวลา จากกราฟจะเหนวาในเวลา 13.00 น. มคาความเขมของแสงอาทตยมากกวาเวลา 12.00 น. เนองจากเวลา 12.00 น. ความเขมของแสงอาทตยมคานอย

56

ตารางท 4-4 การวดแสงอาทตยโดยเฉลยบรเวณหอตดตงแผงพลงงานแสงอาทตย ทกๆ 1 ชวโมง วนท 5 ตลาคม 2552

การวดคาตงแตเวลา 08.00 น. ถง 16.00 น. ของแผงโซลาเซลลแบบหมนตามดวงอาทตยทโดยวดคาแรงดน Output จากแผงและคาความเขมของแสงทกๆ 1 ชวโมง


57

จากตารางท 4-4 สามารถน าคาการเปลยนแปลงความเขมของแสงอาทตยมาเปรยบเทยบ กบชวงเวลาตางๆ ดงภาพท 4-4


จากกราฟขอมลทไดอาจไมคงทขนอยกบสภาวะของอากาศในขณะท าการวดคาทไดอาจ

คลาดเคลอนไดตลอดเวลา จากกราฟจะเหนวาในเวลา 12.00 น. มคาความเขมของแสงอาทตยมากกวาเวลา 11.00 น. เนองจากเวลา 11.00 น. ความเขมของแสงอาทตยมคานอย

58

A

V AC Load

� � 240

� �

รปท 4-5 วงจรทดสอบหาคาพลงงานไฟฟา

จากขอมลการทดลองวดประสทธผลตางๆ ทางไฟฟา คาแรงดน กระแส ความถ แรงดนตกและแรงดนเกน สญญาณรบกวนยานฮารมอนกส ก าลงไฟฟาและพลงงาน ในระบบการผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย (PV Grid connected system) เปนระบบผลตไฟฟาทถกออกแบบ ส าหรบผลตไฟฟาผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ เขาสระบบสายสงไฟฟาโดยตรง อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนดตอกบระบบจ าหนายไฟฟา ท าการทดลองบนทกคาขอมลทจดเชอม ตอโดยใชFluke 434 Three Phase Power Quality Analysis ภายใตขอมลพนฐานการทดลองดงตารางท 4-5 ตารางท 4-5 ขอมลพนฐานการทดลอง

รายการ รายละเอยด พกดแรงดน แรงดนเฟส 220 V 50 Hz พกดก าลงเซลลแสงอาทตย ขนาด 240 วตต มาตรฐานแรงดนทจดจายไฟ ต าสด 200 โวลท สงสด 240 โวลท มาตรฐาน มาตรฐานดานเทคนค (แรงดน) ของการไฟฟาสวน

ภมภาค และ EN 50160 ล าดบฮารมอนกสแรงดน ล าดบท 1-15 การแสดงผล ตาราง

59

4.2 ผลการทดลองการใชพลงงาน 1. เปรยบเทยบคาแรงดน กระแส ความถทแตละชวงเวลา

รปท 4-6 คาแรงดน กระแส ตวประกอบก าลงไฟฟาในชวงเชา

รปท 4-7 คาแรงดน กระแส ตวประกอบก าลงไฟฟาในเวลา 11 นาฬกา


60


2. ผลการทดลองก าลงไฟฟาและพลงงานในแตละชวงเวลา

รปท 4-10 ผลการใชพลงงานไฟฟาในชวงเชา

รปท 4-11 ผลการใชพลงงานไฟฟาในเวลา 11 นาฬกา

61



3. ผลการทดลองสญญาณรบกวนยานฮารมอนกสในแตละชวงเวลา

รปท 4-14 สญญาณรบกวนยานฮารมอนกสในชวงเชา

62

รปท 4-15 สญญาณรบกวนยานฮารมอนกสในเวลา 14 นาฬกา



63

4. สรปขอมลการทดลองตางๆ ผลการทดลองเกบคาขอมลวนท 15 กรกฎาคม 2552 เพอวดสมรรถนะทางไฟฟาของระบบการ

ผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย (PV Grid connected system) เปรยบเทยบไดดงตารางท 4-6 ซงผลการทดลองจะเปลยนแปลงไมมากนก เนองจากเปนระบบเชอมตอกบระบบจ าหนายเพราะฉะนนตวแปรทสงผลตอระบบจ าหนายกเปนตวแปรทกอใหเกดความเปลยนแปลงในระบบเซลลแสงอาทตยเชนเดยวกน จากขอก าหนดมาตรฐานแรงดนในตารางท 4-5 จะเหนวาความสามารถในการเชอมตอระบบไมกอใหเกดปญหาแรงดนตกและยงสะทอนใหเหนถงความเชอถอไดของระบบมากยงขน

ตารางท 4.6 สรปขอมลผลการทดลอง

ครงท แรงดน Vrms

กระแส Arms

Hz kW kVA kVAR PF cos %THD

1. 220.4 26 49.99 3.4 5.8 4.7 0.57 0.58 2.1 2. 223.8 27 49.99 3.3 5.9 4.8 0.56 0.57 1.9 3. 217.1 26 49.95 3.5 5.5 4.2 -0.62 -0.63 2.2

4.3 จดคมทนของโครงงาน

4.3.1 คากระแสไฟฟา 1. หนวยทอานไดจากมเตอรเทากบ 156 หนวยรวมหนวย 4 เดอน

(กนยายน – ธนวาคม 2552) ประเภทท 4 กจการขนาดใหญ ส าหรบการใชไฟฟาเพอประกอบธรกจ อตสาหกรรม สวนราชการ หนวยงานรฐวสาหกจ ตลอดจนบรเวณทเกยวของ ซงมความตองการพลงไฟฟาเฉลย 15 นาทสงสดตงแต 1000 กโลวตต ขนไปหรอมปรมาณการใชพลงงานไฟฟาเฉลย 3 เดอน เกนกวา 250,000 หนวยตอเดอน

2. คากระแสไฟฟาหนวยราชการไมแสวงหาผลก าไร 1- 10 หนวยแรกหนวยละ 1.3578 บาท/หนวย 13.578 บาท 11-146 หนวยถดไปหนวยละ 2.4482 บาท/หนวย 357.437 บาท 3. รวมคากระแสไฟฟาเทากบ 13.576 + 357.4372 = 371.0132 คณ 20 7420.264 บาท 4. คา FT 0.6611ตอหนวย 103.131 บาท 5. รวมขอ 3+4 7,523.395 บาท 6. ภาษมลคาเพม 7% 26.637 บาท 7. คาบรการขนต า 228.17 บาท

64

8. รวมขอ 5+6+7 8,278.2026 บาท 9. เฉลยเดอนละ 8278.2026/4 2,069.550 บาท/เดอน 10. รวมคากระแสไฟฟาทงป เทากบ 2,069.550 คณ 12 24,834.61 บาท/ป

4.3.2 คาใชจายในการสรางชดสาธต ประกอบดวย

1. แผงพลงงานแสงอาทตยขนาด 120 วตต จ านวน 2 แผง 37,000 บาท 2. อนเวอรเตอรขนาด 1,000 วตต 24 โวลท จ านวน 1 ชด 20,000 บาท 3. ชดชารจประจแบตเตอรขนาด 24 โวลท จ านวน 1 ชด 3,800 บาท 4. ชดควบคม จ านวน 1 ชด 7,500 บาท 5. หอตดตงแผงพลงงานแสงอาทตย จ านวน 1 หอ 12,000 บาท 6. แบตเตอรขนาด 100 แอมแปร- ชวโมง จ านวน 4 ลก 16,000 บาท รวม 84,300 บาท คากระแสไฟฟาทงป 24,834.61 บาท จดคมทนเปรยบเทยบกบคาใชจายในการสรางชดสาธตกบคากระแสไฟฟา คาใชจายในการสรางชดสาธต 84,300 บาท คากระแสไฟฟา 24,834.61 บาทตอป คณ 4 ป 99,336 บาท เพราะฉะนนการใชงานชดสาธตการน าพลงงานแสงอาทตยมาผลตกระแสไฟฟาจดคมทนอยท 3.4 ป

65

บทท 5 สรปผลและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการวจย การศกษาระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย เปนโครงการวจยทไดงบอดหนนทนวจย จ านวน45,000 บาท จากสถาบนวจยและพฒนา มหาวทยาลยราชภฏสงขลา ประจ าปการศกษา 2551 แผงเซลลแสงอาทตยทใชในโครงการวจยนเลอกใชแผงพลงงานแสงอาทตย ชนดผลกเดยว ใชขวชนดกนน าได ยหอ SHARP รน ND-120T10 ขนาดแผงละ 120 วตต ขนาดแรงดน 12 โวลท ขนาดกระแส 5 แอมแปร ขนาด กวาง 1.5 เมตร ยาว 1 เมตร จ านวน 2 แผง จายกระแสไฟฟาใหกบโหลดขนาด 1,000 วตตโดยจายผานอนเวอรเตอร ขนาด1,000 วตต เปลยนกระแสไฟฟาจากกระแสตรงเปนกระแสสลบใหแรงดน 220 โวลท แบตเตอรสามารถส ารองกระแสไฟฟาและจายกระแสไฟฟาใหกบระบบในขณะไมมแสงอาทตย ในเวลากลางคน หรอมฝนตกทโหลด 798 วตต ไดนาน 4 ชวโมง (ทดสอบในขณะแบตเตอรเตม) การออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย โดยมโหลดในการวจยดงน หลอดฟลออเรสเซนต ขนาด 32 วตต จ านวน 6 หลอด ใชพลงงานไฟฟา วนละ 6 ชวโมง เครองใชไฟฟา ขนาด 30 วตต จ านวน 1 ชด ใชพลงงานไฟฟา วนละ 4 ชวโมง รวมจ านวนปรมาณไฟฟาทงหมด 1272 วตต และจากขอมลการวดความเขมของแสงอาทตยในแตละชวงเวลาตางๆ ขณะท าการวดทไดอาจคลาดเคลอนไดตลอดเวลา จากผลการทดสอบการวดคาความเขมของแสงอาทตยต าสดท 10 ,500 ลกซ อยในชวงเวลา 15.00-16.00 น. และคาความเขมของแสงอาทตยสงสดท 160,700 ลกซ อยในชวงเวลา 12.00-14.00 น.

หลงจากตดตงระบบเสรจไดท าการทดลองวดประสทธผลตางๆ ทางไฟฟา คาแรงดน กระแส ความถ แรงดนตกและแรงดนเกน สญญาณรบกวนยานฮารมอนกส ก าลงไฟฟาและพลงงานไฟฟา โดยในระบบการผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยไดตอเชอมตอกบสายสงไฟฟาแบบตอกบระบบจ าหนาย (PV Grid connected system) และท าการทดลองบนทกคาขอมลทจดเชอมตอโดยใช เครองวเคราะหคณภาพพลงงานไฟฟา ยหอ Fluke รน 434 Three Phase Power Quality Analysis จากผลการวจยพบวาความสามารถในการเชอมตอระบบไมกอใหเกดปญหาแรงดนตกและระบบมประสทธภาพนาเชอถอได 5.2 ขอเสนอแนะ โครงการวจยครงนจะเหนไดวาคาใชจายในการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยในการตดตงระบบหนงจะมคาใชจายทสงมาก จากโครงการวจยนผวจยไดงบประมาณเพยง 45,000 บาทจะตองของบประมาณเพมเตม และตนทนของการระบบผลตไฟฟาของเซลลแสงอาทตย สงกวาคาไฟฟาปกตท าใหยงไมมความเหมาะสมทางการลงทน หากมการสนบสนนของภาครฐบาล และมหาวทยาลยฯ

66

โดยการใหเงนอดหนนโครงการจะท าใหเกดการลงทนในโครงการตดตงเซลลแสงอาทตยเพมมากขนได ในการท าวจยครงตอไปควรมการศกษาระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอเชอมระบบจ าหนาย ของการไฟฟา การศกษาระบบผลตไฟฟาของเซลลแสงอาทตยแบบตดตามดวงอาทตยได แนวทางทเหมาะสมของการสนบสนนจากรฐบาล และการศกษาผลกระทบทจะเกดระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

67

เอกสารอางอง

การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย. (2541). โครงการเฉลมพระเกยรตระบบผลตและจ าหนายไฟฟาจาก เซลลแสงอาทตยบนหลงคาอาคารศนยการพฒนาอนเนองมาจากพระราชด าร. เขาถงไดจาก http://www.egat.co.th/re การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย. (2541). โครงการสาธตระบบผลตและจ าหนายไฟฟาจากเซลล แสงอาทตยบนหลงคาบานระยะท 1 (จ านวน 10 หลง). เขาถงไดจาก http:// www.egat.co.th/re จรภทร ข าญาต. (2545). โครงการน ารองระบบผลตและจ าหนายไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยบนหลงคา โครงงานอตสาหกรรม. วศวกรรมสาร 55(10). ธรยทธ เจนวทยา. (2537). การควบคมแบบเหมาะสมส าหรบระบบตดตามดวงอาทตย. ปรญญานพนธ วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร. เบญจมาศ อ าอม. (2550). การหาจดทมก าลงไฟฟาสงสดของแผงโซลาเซลลโดยใชโครงขายประสาท เทยม. ปรญญานพนธวศวกรรมศาสตรบณฑต มหาวทยาลยนเรศวร. วฒนพงษ รกษวเชยร และคณะ. (2536). การศกษาการใชพลงงานไฟฟาทไดจากเซลลแสงอาทตยจาก สถานไฟฟาพลงงานแสงอาทตย บานเดนไมซง อ าเภอบานตาก จงหวดตาก. พษณโลก : มหาวทยาลยนเรศวร. วฒนพงษ รกษวเชยร และคณะ. (2544). โครงการประเมนความเหมาะสมของระบบเซลลแสงอาทตยใน ประเทศ. พษณโลก : ศนยวจยและฝกอบรมพลงงานแสงอาทตย มหาวทยาลยนเรศวร. ศภชย กวนวฒกล. (2551). การประยกตใชระบบควบคมแผงโซลาเซลลใหเคลอนทตามดวงอาทตย. รายงานวจยฉบบสมบรณ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร. สมชาย สวราหวรรณ. (2538). การวเคราะหทางดานเทคนคและเศรษฐกจของระบบสบน าดวยเซลล แสงอาทตยแบบตอตรงเพอการเกษตร. ปรญญานพนธวทยาศาสตรมหาบณฑต สถาบนเทคโนโลย พระจอมเกลาธนบร. สรชย ปญญาสมาธ. (2548). การปรบปรงประสทธภาพของโซลาเซลล.วทยานพนธวทยาศาสตร มหาบณฑต มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

Documents

บทที่ 1 บทน า - SKRUird.skru.ac.th/RMS/file/1059.pdf · 2019-04-17 · บทที่ 1 ... บทที่ 2 ... เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม