27
บทที1 บทนา ปัจจุบันได้มีการนาเซลล์แสงอาทิตย์ หรือโซล่าเซลล์(Solar cell) มาใช้ในการผลิตไฟฟ้า มากขึ ้น เนื่องจากต้องการลดการพึ ่งพาแหล่งพลังงานอื่นๆ เช่น น ามัน ถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติ ทีใกล้จะหมดไปและมีราคาแพงขึ ้น และเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน(Renewable Energy) ที่สะอาดมี อยู่ทั่วไปตามธรรมชาติ นอกจากนี ้ยังเป็นแหล่งพลังงานแบบกระจาย (Distributed Energy) ที่เหมาะ กับการติดตั ้ง ณ จุดที่ใกล้กับผู้ใช้ไฟ ทั ้งในรูปแบบของโซล่าฟาร์ม และแบบติดตั ้งบนหลังคา โดยเฉพาะเมื่อปี 2556 การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั ้งบนหลังคา ได้รับเห็นชอบจาก คณะรัฐมนตรี (ครม.) ให้มีการรับซื ้อไฟฟ ้ าจากโครงการผลิตไฟฟ้ าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั ้งบน หลังคา ( Rooftop PV System) โดยมีปริมาณกาลังการผลิตติดตั ้งของแผงโฟโต ้โวลท์ตาอิก (Photovoltaic Panel) รวม 200 MW p จาแนกเป็น 100 MW p สาหรับอาคารประเภทบ้านอยู่อาศัย และ อีก 100 MW p สาหรับอาคารประเภทธุรกิจและโรงงาน ด้วยอัตราการรับซื ้อแบบ Feed-in Tariff ระยะเวลาการสนับสนุน 25 ปี และตามแผนพัฒนาพลังงานทดแทน 15 ปี (พ.ศ. 2551-2565) ก็มี แนวโน้มที่จะสนับสนุนการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์มากขึ ้น ทั ้งนี ้เพื่อให้ใช้พลังงาน แสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด เราจึงต้องมาวิเคราะห์เซลล์แสงอาทิตย์ แต่ละชนิด ลักษณะการติดตั ้งความเข ้มของแสงอุณหภูมิเพื่อประเมินประสิทธิภาพและประเมินสมรรถนะของ ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 1.1ความสาคัญของปัญหา เพื่อให้พลังงานแสงอาทิตย์ถูกนามาใช้ได้อย่างสูงสุด ปัจจุบันมีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ กันอย่างแพร่หลายในหลายๆ จังหวัดซึ ่งการติดตั ้งก็คล ้ายๆกันทุกจังหวัดโดยมุมการติดตั ้งก็ เหมือนกันคือ 15 องศา ซึ ่งแต่ละจังหวัด อุณหภูมิ แสงแดด จึงทาให้เกิดปัญหาด้านประสิทธิภาพใน การรับแสงที่มุมการติดต่างๆค่าต่างๆให้รับแสงอาทิตย์ได้มากขึ ้น จึง ควรที่จะต้องเปลี่ยนมุมการ ติดตั ้งนั ้น ซึ ่งเราต้องดูปัจจัยหลายๆอย่างของแต่ละจังหวัดด้วยว่ามีความเข้มแสงเพียงใดอุณหภูมิ เป็นอย่างไร พอได้รายละเอียดแล้วเราจึงจะมาหามุมที่ติดตั ้งเพื่อที่จะได้ใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์ ได้อย่างสูงสุดรวมถึงเป็นการกระตุ้นเศรษฐกิจให้คนเข้ามาศึกษาเพื่อที่จะได้นาไปต่อยอดเพื่อที่จะ ผลิตไฟฟ้าใช้เองในประเทศโดยไม่ต้องนาเข้ามาจากประเทศเพื่อนบ้านและเราจะได้ใช้ประโยชน์

บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

1

บทท 1 บทน า

ปจจบนไดมการน าเซลลแสงอาทตย หรอโซลาเซลล(Solar cell) มาใชในการผลตไฟฟา

มากขน เนองจากตองการลดการพงพาแหลงพลงงานอนๆ เชน น ามน ถานหน หรอกาซธรรมชาต ทใกลจะหมดไปและมราคาแพงขน และเปนแหลงพลงงานหมนเวยน(Renewable Energy) ทสะอาดมอยท วไปตามธรรมชาต นอกจากนยงเปนแหลงพลงงานแบบกระจาย (Distributed Energy) ทเหมาะกบการตดตง ณ จดทใกลกบผใชไฟ ท งในรปแบบของโซลาฟารม และแบบตดตงบนหลงคา โดยเฉพาะเมอป 2556 การผลตไฟฟาพลงงานแสงอาทตยทตดตงบนหลงคา ไดรบเหนชอบจากคณะรฐมนตร (ครม.) ใหมการรบซอไฟฟาจากโครงการผลตไฟฟาพลงงานแสงอาทตยทตดตงบนหลงคา (Rooftop PV System) โดยมปรมาณก าลงการผลตตดตงของแผงโฟโตโวลทตาอก (Photovoltaic Panel) รวม 200 MWp จ าแนกเปน 100 MWp ส าหรบอาคารประเภทบานอยอาศย และอก 100 MWp ส าหรบอาคารประเภทธรกจและโรงงาน ดวยอตราการรบซอแบบ Feed-in Tariff ระยะเวลาการสนบสนน 25 ป และตามแผนพฒนาพลงงานทดแทน 15 ป (พ.ศ. 2551-2565) กมแนวโนมทจะสนบสนนการผลตพลงงานไฟฟาจากแสงอาทตยมากขน ทงนเพอใหใชพลงงานแสงอาทตยไดอยางมประสทธภาพสงสด เราจงตองมาวเคราะหเซลลแสงอาทตย แตละชนด ลกษณะการตดตงความเขมของแสงอณหภมเพอประเมนประสทธภาพและประเมนสมรรถนะของระบบเซลลแสงอาทตย

1.1ความส าคญของปญหา เพอใหพลงงานแสงอาทตยถกน ามาใชไดอยางสงสด ปจจบนมการใชเซลลแสงอาทตย

กนอยางแพรหลายในหลายๆ จงหวดซงการตดต งกคลายๆกนทกจงหวดโดยมมการตดต งกเหมอนกนคอ 15 องศา ซงแตละจงหวด อณหภม แสงแดด จงท าใหเกดปญหาดานประสทธภาพในการรบแสงทมมการตดตางๆคาตางๆใหรบแสงอาทตยไดมากขน จง ควรทจะตองเปลยนมมการตดตงนน ซงเราตองดปจจยหลายๆอยางของแตละจงหวดดวยวามความเขมแสงเพยงใดอณหภมเปนอยางไร พอไดรายละเอยดแลวเราจงจะมาหามมทตดตงเพอทจะไดใชประโยชนจากแสงอาทตยไดอยางสงสดรวมถงเปนการกระตนเศรษฐกจใหคนเขามาศกษาเพอทจะไดน าไปตอยอดเพอทจะผลตไฟฟาใชเองในประเทศโดยไมตองน าเขามาจากประเทศเพอนบานและเราจะไดใชประโยชน

Page 2: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

2

จากแสงอาทตยไดอยางสงสด อายการใชงานโดยทวไปของเซลลแสงอาทตยโดยทวไปยาวนานกวา 25 ป และเนองจากเปนอปกรณท ตงอยกบทไมมสวนใดทเคลอนไหวท เปนผลใหลดการดแลและบ ารงรกษา มเพยงในสวนของความสะอาดของแผงเซลลแสงอาทตย ทเกดจากฝ นละอองเทานน ทจะตองท าความสะอาด

จดเดนของเซลลแสงอาทตย 1.แหลงพลงงานไดจากดวงอาทตยเปนแหลงพลงงานทไมมวนหมดและไมเสยคาใชจาย 2.เปนแหลงพลงงานสะอาดไมกอใหเกดมลภาวะแกสงแวดลอม 3.ผลตทไหนใชทนน ซงระบบไฟฟาปกตแหลงผลตกบจดใชงานอยคนละท และจะตอง

มระบบน าสง แตเซลลแสงอาทตย สามารถผลตไฟฟาในบรเวณทใชงานได ประเทศไทยตองพงพาการน าเขาพลงงานจากตางประเทศเปนหลก(แผนพฒนาพลงงาน

ทดแทนและพลงงานทางเลอก 25% ใน10 ป 2555-2564 )จากขอมลในป2554 ทผานมาพบวากวารอยละ 60 ของความตองการพลงงานเชงพาณชยขนตนมาจากการน าเขาโดยมสดสวนการน าเขาน ามนสงถงรอยละ 80 ของปรมาณการใชน ามนทงหมดภายในประเทศและยงมแนวโนมจะสงขนอกเพราะไมสามารถเพมปรมาณการผลตปโตรเลยมในประเทศไดทนกบความตองการใชงาน การพฒนาพลงงานทดแทนอยางจรงจงจะชวยลดการพงพาและการน าเขาน ามนเชอเพลงและพลงงาน ชนดอน และยงชวยกระจายความเสยงในการจดหาเชอเพลงเพอการผลตไฟฟาของประเทศซงเดมตองพงพากาซธรรมชาตเปนหลกมากกวารอยละ70โดยพลงงานทดแทน ถอเปนหนงในเชอเพลงสวนเปาหมายทคาดวาจะสามารถน ามาใชในการผลตไฟฟาทดแทนกาซธรรมชาตไดอยางนยส าคญโดยเฉพาะพลงงานแสงอาทตยพลงงานลมแบบทงกงหนลม พลงน าขนาดเลกชวะมวลกาซชวภาพและขยะและหากเทคโนโลยพลงงานทดแทนเหลานมตนทนถกลงและไดรบการยอมรบอยางกวางขวาง กอาจสามารถพฒนาใหเปนพลงงานหลกในการผลตไฟฟาส าหรบประเทศไทยไดในอนาคต

แตอยางไรกตามอตสาหกรรมผลตเซลลแสงอาทตยในประเทศไทยเปนธรกจใหมมการลงทนทสงมากจงมความ จ าเปนทจะตองศกษาเพอใหไดขอมลทจ าเปนตอการตดสนใจ เพราะปจจบนไมมแหลงขอมลอางองยนยนหรอแนวโนมจากการลงทนวาไปในทศทางใด มความคมทนเหมาะสมในการลงทนผลตเซลลแสงอาทตยใหกบการไฟฟาหรอไม และจะไดประโยชนหรอเสยประโยชนอยางไรกบการลงทน

Page 3: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

3

ภาพท1.1แผนทพลงงานแสงอาทตยของโลก

1.2 วตถประสงคของโครงงาน

1. เพอค านวณคาสมรรถนะของแผงเซลลแสงอาทตยชนดตางๆๆ 2.เพอวเคราะหขอมลทางดานแสงและอณหภมทมผลตอคาก าลงไฟฟาทผลตไดจากเซลล แสงอาทตย 3.สรางแบบจ าลองเพอทดสอบสมรรถนะของโซลาเซลลและน าผลทไดมาวเคราะหขอมลเพอศกษา ความเขมของแสงและอณหภม 4.เพอใชเปนขอมลในการศกษาส าหรบการตดตงงานจรง

1.3 ขอบเขตของโครงงาน

1. สรางแบบจ าลองส าหรบตดตงโซลาเซลลแบบปรบทศและองศาได 2. หาขนาดก าลงไฟฟาสงสดของโซลาเซลลแตละชนดเพอเปรยบเทยบประสทธภาพก าลงไฟฟา เพอเลอกใชได อยางเหมาะสม 3. น าผลทไดจากการทดลองของโซลาเซลลทง 2 ประเภท มาเปรยบเทยบดประสทธภาพของแตละ ชนด 4. น าผลทไดมาวเคราะหประเมนจดคมทน 5. วเคราะหเปรยบเทยบผลทไดจากการทดลองมาหาขอดขอเสย และหาความเหมาะสมในการ น าไปใชจรงตาม สถานทตางๆ

Page 4: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

4

1.4 ประโยชนของโครงงาน

1. เพอเปนแหลงขอมลในการศกษาคนควาและแนวทางการแกปญหาของการตดตงแผงโซลาเซลล 2. เพอเปนขอมลในการเลอกซอแผงโซลาเซลลเพอเหมาะสมตอการใชงานของผใช 3. เพอเปนแหลงขอมลในการใชโซลาเซลลใหเกดประสทธภาพมากขน 4. เพอเปนแหลงขอมลในการเลอกใชพลงงานสะอาด

1.5 โครงสรางของโครงงาน

ภาพท 1.2 แสดงโครงสรางชนงานแผงโซลาเซลล

1.6 วธการด าเนนการ

1. ศกษาผลงานและทฤษฎทเกยวของกบผลตภณฑแผงโซลาเซลล 2. ศกษาการออกแบบ วธการตดตงและทดสอบเบองตนของแผงโซลาเซลล 3. ตดตอสถานประกอบการทเกยวของเพอขอขอมลในการด าเนนงานและรปแบบการวเคราะห ผลได 4. วเคราะหและสรปผลทไดจากการทดลอบ และน าผลทไดมาวเคราะหผลกระทบ และความ แตกตางของ ประสทธภาพทง 2 ชนด เรยบเรยงและตรวจสอบขอมลทงหมด พรอมจดท า รายงาน รปเลม

Page 5: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

5

1.7 วรรณกรรมทเกยวของ

ปจจบนเรมมการเชอมตอพลงงานหมนเวยนเขาสระบบจ าหนายมากขน เชนพลงงานจาก

ลม(Wind) และพลงงานจากระบบผลตไฟฟาแสงอาทตย(Photovoltaic System, PV ) เนองจากมผลกระทบกบสงแวดลอมนอย และเปนพลงงานสะอาดแตคาก าลงงานทผลตไดมคาไมคงทเนองจากความเขมของแสงไมคงทเนองจากความเขมของแสงขนอยกบสภาพภมอากาศและฤดกาล โดยคากระแสไฟ (Current) จะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมของแสง หมายความวาเมอความเขมของแสงสง กระแสทไดจากเซลลแสงอาทตยกจะสงขน ในขณะทแรงดนไฟฟาหรอโวลตแทบจะไมแปรไปตามความเขมของแสงมากนก ความเขมของแสงทใชวดเปนมาตรฐานคอ ความเขมของแสงทวดบนพนโลกในสภาพอากาศปลอดโปรง ปราศจากเมฆหมอกและวดทระดบน าทะเลในสภาพทแสงอาทตยตงฉากกบพนโลก ซงความเขม ของแสงจะมคาเทากบ 100 mW ตอ ตร.ซม. หรอ 1,000 W ตอ ตร.เมตร ซงมคาเทากบ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถาแสงอาทตยท ามม 60 องศากบพนโลกความเขมของแสง จะมคาเทากบประมาณ 75 mW ตอ ตร.ซม. หรอ 750 W ตอ ตร.เมตร ซงมคาเทากบ AM2 กรณของแผงเซลลแสงอาทตยนนจะใชคา AM 1.5 เปนมาตรฐานในการวดประสทธภาพของแผงขอมลจากการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย [1]นอกจากนนอณหภมกอาจท าใหคาก าลงไฟฟาทผลตไดมคาไมคงท กลาวคอในขณะทแรงดนไฟฟา (V) จะลดลงเมออณหภมสงขน ซงโดยเฉลยแลวทกๆ 1 องศาทเพมขน จะท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 0.5% และในกรณของแผงเซลลแสงอาทตยมาตรฐานทใชก าหนดประสทธภาพของแผงแสงอาทตยคอ ณ อณหภม 25 องศา C เชน ก าหนดไววาแผงแสงอาทตยมแรงดนไฟฟาทวงจรเปด (Open Circuit Voltage หรอ Voc) ท 21 V ณ อณหภม 25 องศา C กจะหมายความวา แรงดนไฟฟาทจะไดจากแผงแสงอาทตย เมอยงไมไดตอกบอปกรณไฟฟา ณ อณหภม 25 องศา C จะเทากบ 21 V ถาอณหภมสงกวา 25 องศา C เชน อณหภม 30 องศา C จะท าใหแรงดนไฟฟาของแผงแสงอาทตยลดลง 2.5% (0.5% x 5 องศา C) นนคอ แรงดนของแผงแสงอาทตยท Voc จะลดลง 0.525 V (21 V x 2.5%) เหลอเพยง 20.475 V (21V – 0.525V) สรปไดวา เมออณหภมสงขน แรงดนไฟฟากจะลดลง ซงมผลท าใหก าลงไฟฟาสงสดของแผงแสงอาทตยลดลงดวย และขอมลทไดจากการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย [2]อณหภมของแผงโซลาเซลลมผลโดยตรงตอประสทธภาพการผลตไฟฟา ถาอณหภมของแผงเพมขนจะท าใหประสทธภาพลดลง ตามมาตรฐานบรษทผผลตแลวแผงโซลาเซลลจะมการทดสอบประสทธของแผงกอนทจะน ามาจ าหนาย โดยผลทดสอบจะถกตดเปนฉลากแนบทตดมากบตวแผงในเรองของตวแปรทางดานอณหภมนกมบอกอยบนฉลากดวย เชนถาอณหภม

Page 6: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

6

เพมขน 1 องศาเซลเซยส จะมก าลงไฟฟา แรงดน กระแสเปลยนแปลงไปเทาไร โดยทวไปแลวโรงงานผผลตจะทดสอบแผงโซลาเซลลทอณหภม 25 องศาเซลเซยส แตบางผผลตกจะมการทดสอบทอณหภมใชงานจรงเชน 45 องศาเซลเซยส ซงจะบอก ก าลงไฟฟา แรงดน และกระแสมาบนฉลากเชนเดยวกน ดงนนการตดตงแผงโซลาเซลลบนพนทใชงานจรง ตองไมลมทจะค านวณคาตางทแปรเปลยนตามการเพมขนของอณหภมตามไปดวย [3]สวนเงาบดบงแสงนอกจากการตดตงแผงทเหมาะสมแลว เงาทบดบงแผงโซลาเซลลในบางสวนกมผลตอประสทธภาพโดยรวมของทงระบบดวยเพราะโดยสวนมากแลวระบบผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตยโดยแผงโซลาเซลลจะตอวงจรเปนแบบอนกรมแผงโซลาเซลลเขาดวยกน เพอใหไดแรงดนทออกแบบไวเมอมเงาบางสวนบดบงแสงของแผงโซลาเซลลเพยงแคเพยงหนงแผงกจะท าใหกระแสไฟฟาในระบบหยดไหลได ดงนนตลอดทงวนควรมนใจวาการตดตงแผงจะไมมรมเงามาบดบงการรบแสงของแผงโซลาเซลลท [4]มมและทศทางในการตดตงแผงโซลาเซลล มผลอยางมากตอประสทธภาพในการรบพลงงานแสงอาทตยการตดตงแบบยดแผงอยกบทใหหนแผงแผงไปทางทศใตเพอจะสามารถรบแสงแดดไดตลอดทงวนสวนมมเอยงควรตองใชซอฟแวรชวยในการค านวณ เพราะแตละพนทของประเทศไทยมมทตงฉากกบดวงอาทตยเฉลยตลอดทงปมความแตกตางกนพอสมควรเชนบรเวณพนทจงหวดปทมธาน มมทเหมาะสมคอ17องศาบรเวณล าปางคอ22องศาการตดต งแผงเซลลแสงอาทตยในประเทศไทยทไดมาตรฐานโดยทวไป จะตดตงใหดานหนาของแผงเซลลแสงอาทตยหนไปทางทศใต และแผงเซลลเอยงเปนมมประมาณ 10 -15 องศากบพนโลก [5]งานวจยนมวตถประสงคศกษาความสมพนธของตวแปรทางธรรมชาตทสงผลตอสมรรถนะกลางแจงภายใตการใชงานจรงของเซลลแสงอาทตยแบบซลกอนอสณฐาน และพฒนาใหเปนแบบจ าลองทางคณตศาสตร เพอใชในการท านายสมรรถนะในระยะยาวของแผงเซลลแสงอาทตยแบบซลกอนอสณฐานเละจากผลการศกษาจะพบวาความเขมรงสอาทตยจะมผลตอกระแสไฟฟาและอณหภมของแผงเซลลแสงอาทตย มผลตอคาแรงดนไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย ซงตวแปรทงสองตวแปรนจะสงผลตอก าลงไฟฟาสงสดของเซลลแสงอาทตยจากความสมพนธดงกลาวสามารถทจะจดสรางแบบจ าลองทางคณตศาสตรทใชในการท านายก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย และพลงงานไฟฟาทแผงเซลลแสงอาทตยสามารถผลตได ซงพลงงานทไดจากการท านายมคาความคลาดเคลอน ประมาณ 0.001 % และเมอท าการเปรยบเทยบสมรรถนะของแผงเซลลแสงอาทตยทง 3 เทคโนโลยไดแกแผงเซลลแสงอาทตยแบบซลกอนอสณฐาน (a-Si) แบบซลกอนผลกผสม (p-Si) และแบบซลกอนผสมผสาน (HIT) โดยใชขอมลเปนระยะเวลา 5 ปเรมตงแต ป 2548 จนถง ป 2552 พบวา พลงงานไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย (Array Yield ; YA) แบบ a-Si p-Si และ HIT ทสามารถผลตไดโดยเฉลยรายวน มคาเทากบ 4.80 4.31 และ 4.50 kWh/kWp•d ตามล าดบ[6]

Page 7: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

7

บทท 2

ทฤษฎทเกยวของ

ในการจะการวเคราะหและประเมนสมรรถนะของเซลลแสงอาทตยแบบตดตงบนหลงคาจ าเปนตองรทฤษฎและหลกการเบองตนเพอน าไปใชในการวเคราะหไดอยางมประสทธภาพ ในบทนจะกลาวถงรายละเอยดเนอหา ทฤษฎการแผรงสของดวงอาทตย การค านวณ ความเขมแสง ไมโครคอนโทรลเลอร

2.1 พลงงานแสงอาทตยและการแผรงส ดวงอาทตยอยหางจากโลกประมาณ 150 ลานกโลเมตร ปลดปลอยพลงงานจากปฏกรยา

ฟวชนออกสภายนอกในระดบ 9x1022 kcal/sec ดงรปท 2.1.1 ซงเปนพลงงานมากมายมหาศาล พลงงานนกระจายไปในอวกาศ และสวนทมาถงโลกนนจะมความเขมทบรเวณนอกเขตบรรยากาศของโลกในระดบ 1.38KW/m2(0.33kcal/sec) คดเปนพลงงานทโลกรบได 42x1012 kcal/sec โดยในน 30% จะสะทอนกลบออกนอกบรรยากาศโลก ทเหลอ 70% จะมาถงโลก ซงเมอเทยบกบพลงงานทมนษยทงโลกใชในป 1988 คอ 1017 kcal จะเหนวา เทยบเทากบพลงงานจากดวงอาทตยเขามาหาโลกเพยงแค 40 นาทเทานนรปท 2.1.1 พลงงานแสงอาทตยทโลกไดรบจะเหนวาพลงงานจากดวงอาทตยนนมากมายมหาศาลเพยงใดและโลกของเรากไดววฒนาการมากมายภายใตเงอนไขทางพลงงานเชนน โดยพลงงานทมาถงพนผวโลกจะเปนแหลงพลงงานความรอนใหกบผวดน และทะเล ท าใหเกด ไอน า ฝน และวฏจกรตางๆๆของโลกทงกายภาพ และชวภาพ รวมทงท าใหเกดการสงเคราะหแสงของพช โดยคราวๆ แลว 70% ทมาถงพนผวโลก ประมาณ 42% จะกลายเปนความรอนประมาณ 23% จะเปนพลงงานในการเกดวฏจกรของของน า ประมาณ 0.02% เทานนถกใชในการด าเนนชวตของพช และสตว การทบถมของซากสงมชวตเหลานเกดขนเปนน ามน และกาซธรรมชาต กเปนการสะสมพลงงานดวงอาทตยทไดไวในในรปพลงงานเคมในสงเหลานนเอง นนคอ พลงงานทเราไดจากเชอเพลงเหลานลวนมตนก าเนดมาจากดวงอาทตยทงสน ดงรปท 2.1

Page 8: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

8

ภาพท 2.1 แหลงพลงงานตางๆของโลก [1] ตารางท 2.1 แสดงการเปรยบเทยบขนาดของพลงงานแหลง หรอ รปแบบตางๆ จะเหนวา

พลงงานดวงอาทตยทตกถงโลกขนาดมหาศาลเมอเทยบกบอยางอน ประมาน 42 ลานลาน kcal/sec พลงงานลมจะมล าดบลองลงมา คอ 0.088 ลานลาน kcal/sec สวนพลงงานความรอนใตพภพ 0.0077 ลานลาน kcal/sec โดยสรปแลวจะเหนวาพลงงานธรรมชาตบนโลกนน

ตารางท 2.1 เปรยบเทยบขนาดของพลงงานตางๆบนโลก[2]

พลงงานน า 4.8x108 kcl/sec พลงงานน าขนน าลง 7.2x108 kcl/sec พลงงานความรอนใตพภพ 7.2x108 kcl/sec พลงงานลม 880x108 kcl/sec พลงงานแสงอาทตย 420,000x108 kcl/sec

พลงงานจากการแผรงสตอพนทตงฉากกบทศทางของดวงอาทตยนอกจากบรรยากาศ

ของโลกจะมคาคงทคาใดคาหนง ความเขมของการแผรงส เราเรยกวา Solar constant หรทนยมเรยกวา Air mass zero หรอเขยนยอๆๆเปน AM0 ซงในงาน Photovoltaic การแผรงสแบบ AM0 ก าหนดวามคาเทากบ 135.3 mV/cm2 ส าหรบบนพนผวโลก พลงงานจากแสงอาทตยทสญเสยไปชนบรรยากาศของโลก เนองจากชนของกาซตางๆ เชน O2 ,O3,ไอน า,CO2 เปนตน ดงนนความเขมของการแผรงสของดวงอาทตยจะลดลงแหงสหรฐอเมรกาไดเปนผก าหนดมาตราฐานของพลงงานทไดรบในระดบน าทะเลเมอแสงอาทตยมทศทางตงฉากกบผวโลกมคา 100mW/cm2 และก าหนดวาเปนการแผรงสแบบ Air Mass 1 หรอเขยนยอๆๆเปน AM1 คาของพลงงานนถกน ามาใชเปนคา

Page 9: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

9

เปรยบเทยบความสามารถ หรอประสทธภาพ ของเซลลแสงอาทตยแบบตางๆในการเปลยนพลงงานแสงมาเปนพลงงานไฟฟาลกษณะการแผรงสแบบตางๆ อาจพจารณาไดดงนคอ

Air Mass =

seccos

1 (2.1)

เมอ คอ มมทล าแสงจากดวงอาทตยท ากบทศทางตงฉากบนพนผวโลกบรเวณทท าการวดดงนนถาดวงอาทตยท ามมตงฉากกบโลกเปนมม 6O ◦ ลกษณะการแผรงสนจะเรยกวาเปนแบบ AM2 ตวอยางการหาลกษณะการแผรงสแบบงายๆ โดยพจารณาเงาของวตถ ทมความสง H วางตงฉากกบผวโลก ดงแสดงในรปท 2.1.3 และ 2.1.4 ถาหากความยาวของเงาทเกดขนมคา S ดงนน คาของ Air mass หาไดโดย

Air Mass = )(

)(1

2

H

S (2.2)

ภาพท 2.2 รปล าแสงจากดวงอาทตยทท ากบแนวตงฉากกบระดบพนโลก[3]

Page 10: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

10

ภาพท2.3 การหาคามม โดยการพจารณาเงาของแสง[4]

ยงคาของ Air Mass มคาเพมขน โดยทเงอนไขอนๆไมเปลยนแปลง พลงงานแสงอาทตยทมายงผวโลกกจะยงมคาลดลง คาพลงงานมาตรฐานบนพนโลกทนยมใชกนอยางกวางขวางอกคาหนง คอ ลกษณะการแผรงษแบบAM 1.5ซงสเปคตรมของแสงอาทตยในลกษณะนมคาตางๆดง แสดงในตารางท1.2 ซงคาพลงงานรวมทงหมดมคา และกราฟแสดงความแนนหนาของพลงงานชองคลนแมเหลกไฟฟาทมขนาดความยาวคลนคาตางๆในแสงอาทตย

ภาพท 2.4 สเปคตมของคลนแมเหลกไฟฟาทอยในแสงอาทตย[6]

ล าแสง หรอ รงสของแสงอาทตยทตกลงบนพนโลกจะประกอบดวย รงส 2 สวน คอ 1.Direct Sunlight หรอ ล าแสงตรง

Page 11: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

11

2.Indirect 0r Diffused Sunlight ล าแสงทแพรกระจายล าแสงโดยตรง หรอ Direct Sunlight เปนสวนของแสงอาทตยทมาจากดวงอาทตยโดยตรง และล าแสงทแพรกระจาย หรอ Diffused sunlight เปนสวนของแสงอาทตยทไมไดมาจากดวงอาทตยโดยตรง แตเกดขนจากการสะทอนกบชนบรรยากาศของโลก ประมาณกนวา แมแต ในวนททองฟาแจมใสปราศจากเมฆหมอก ล าแสงแพรกระจายจะมคาเปน 10- 20% ของรงสทงหมดทไดรบ ยงในวนทเมฆหมอกปกคลมมากๆ ปรมาณแสงอาทตยแบบแพรกระจายนจะยงมคามากขนตามล าดบสเปคตมของแสงทไดรบโดยตรง กบสเปคตมของแสงทไดรบจากการแพรกระจาย จะมลกษณะแตกตางกน และสเปคตมของแสงอาทตยแบบแพรกระจายไมแนนอนขนอยกบลกษณะและทศทางของการสะทอน และแพรกระจายนอกจากนแลว ลกษณะการแพรรงสแบบ Air Mass คาสงๆ จะมผลท าใหปรมาณของแสงทไดรบในสวนการแพรกระจายมคาเพมยงขนดวย

2.2 ความเขมของแสงและอณหภม ความเขมของแสง กระแสไฟ(Current) จะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมของแสง

หมายความวาเมอความเขมของแสงสง กรแสทไดจากเซลลแสงอาทตย กจะสงขน ในขณะทแรงดนไฟฟาหรอ โวลต แทบจะไมแปรตามความเขมของแสงมากนก ความเขมของแสงทใชวดเปนมาตรฐาน คอ ความเขมของแสงทวดบนพนโลกในสภาพปรอดโปรง ปราศจากเมฆหมอกและวดทระดบน าทะเลในสภาพทแสงอาทตยต งฉากกบพนโลกซงความเขมของแสงมคาเทากบ 100mW/cm2 ซงมคาเทากบ Air mass 1.5 หรอ AM1.5 และถาแสงงอาทตยท ามม 60 องศากบพนโลก ความเขมของแสงจะมคาเทากบ 75mW/cm2 หรอ 750W/m2 ซงมคาเทากบ AM2 กรณของแผงเซลลสงอาทตยนนจะใชคา AM1.5 เปนมาตราฐานในการวดประสทธภาพของแผง อณหภมกระแสไฟฟา(Current)จะไมแปรตามอณหภมทเปลยนแปลงไปในขณะทแรงดนไฟฟา(โวลต)จะลดลงเมออณหภมสงขนซงโดยเฉลยแลวทกๆ1 องศาทเพมขนจะท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 0.5% ในกรณของแผงเซลลแสงอาทตย มาตรฐานทใชในการก าหนดของแผงเซลลแสงอาทตย ณ อณหภม 25◦C ก าหนดไววาแผงเซลลแสงอาทตยมแรงดนไฟฟาทวงจรเปด (Open Circuit Voltage หรอ VOC) ท 21V ณ อณหภม 25◦C จากรปท 2.1.6กจะหมายความวาแรงดนไฟฟาทไดจากแผงเซลลแสงอาทตย เมอยงไมไดตออปกรณไฟฟา ณ อณหภม 25◦C จะเทากบ 21V ถาอณหภมสงกวา 25◦C เชน 30◦C จะท าใหแรงดนไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย ลดลง2.5% หรอ(o.5%x5◦C) แรงดนของแผงเซลลแสงอาทตยจะลดลง 0.525V(21Vx2.5%)เหลอ

Page 12: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

12

เพยง 20.475V (21V-0.525V) สรปไดวาเมออณหภมสงขนแรงดนไฟฟากจะลดลงซงมผลท าใหก าลงไฟฟาสงสดของแผงเซลลแสงอาทตยลดลงดวย

ก. อณหภมและการลดลงของ ข. การแผรงสของดวงอาทตย

ภาพท2.5 กราฟแสดงอณหภม[7]

2.3 หลกการท างานของโซลาเซลล

n-type ซลกอน ซงอยดานหนาของเซลล คอ สารกงตวน าทไดท าการโดปปงดวยสารฟอสฟอรส มคณสมบต เปนตวใหอเลกตรอนเมอรบพลงงานแสงอาทตย p-type ซลกอน คอสารกงตวน าทไดท าการโดปปงดวยสารโบรอน ท าใหโครงสรางของอะตอมสญเสยอเลกตรอน(โฮล) เมอรบพลงงานสงอาทตยจะท าหนาทเปนตวอเลกตรอน เมอน าซลกอนทง 2 ชนดน มาประกบตอดวยกนจะได p-n Junction จงท าใหเกด ”โซลาเซลล” ในสภาวะทยงไมมแสงแดด n-type ซลกอน ซงอยดานหนาของเซลล สวนประกอบสวนใหญพรอมจะใหอเลกตรอน แตกยงมโฮล ปะปนอยบางเลกนอย ดานหนาของ n-type จะมแถบโลหะเรยกวา Front Electrode ท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน สวน p-type ซลกอน ซงอยดานหลงของเซลล โครงสรางสวนใหญเปนโฮล แตยงมอเลกตรอนปะปนอยบางเลกนอย ดานหลงของ p-type ซลกอน จะมแถบโลหะเรยกวา Back Electrode ท าหนาทเปนตวรวบรวมโฮลเมอมการตอวงจรไฟฟาจาก Front electrode และBlack เมอมแสงอาทตยมาตกกระทบ แสงอาทตยจะถายเทพลงงานใหกบอเลกตรอนและโฮล ท าใหเกดการเคลอนไหว เมอพลงงานสงพอทงอเลกตรอนและโฮลจะวงเขาหาเพอจบคกนอเลกตรอนจะวงไปทางชน n-type สวนโฮลจะวงไปยง p-type อเลกตรอนวงไปรวมกนท Front Electrode ใหครบวงจรกจะเกดกระแสไฟฟาขน เนองจากอเลกตรอนกบโฮลจะวงเพอจบคกน

Page 13: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

13

ภาพท 2.6 หลกการท างานของโซลาเซลล[8]

2.4 ประเภทของโซลาเซลล แบงไดเปน 4 ประเภท 3 ประเภทแรกจะท าจากซลกอน สวนอก1 ประเภท จะท ามาจาก

วสดประเภทอน เซลลแสงอาทตยแบบอะมอฟสซลกอน (Amorphous Silicon Solar Cell) เปนแผงโซลาเซลลทไมเปนรปผลก มลกษณะเปนฟลมบางๆ มความไวแสงมากทสด สามารถรบแสงทออนๆได รวมทงแสงจากหลอดไฟฟาตางๆ จงท างานไดในพนท ทมเมฆหมอก ฝ นละออง มฝนตกชกได แตผลเสยคอพลงงานไฟฟาไมสงมากนก ประสทธภาพต าประมาณ 5-7% เทานน จงท าใหตองใชพนทมาก แผงมน าหนกมาก แตกหกไดงาย และยงหาอปกรณตางยาก มาสามารถใชชารจเจอร ตามทองตลาดทวๆไป อายการใชงาน 5-6ป

ภาพท 2.7 แผงโซลาเซลลชนดอะมอฟส[9]

Page 14: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

14

2.เซลลแสงอาทตยแบบซลกอนผลกเดยว(Mono Crystalline Silicon Solar Cell) ท ามาจากซลกอนผลกเดยว มประสทธภาพประมาณ14%-17% จงมราคาสง เมอเปรยบเทยบกบเซลลแสงอาทตยแบบซลกอนชนดอน อายการใชงานประมาณ 25 ป ขอดคอ หาอปกรณตอพวงไดงาย มราคาถก ทนทาน ใชพนทนอยกวา มน าหนกเบา แตมขอจ ากด คอ ประสทธภาพต า ในสภาพอากาศทมแสงนอย วธสงเกต คอ แผนเซลลจะมลกษณะเปนสออกด าเนอเดยว

ภาพท2.8 แผงโซลาเซลลชนดผลกเดยว[10] 3.เซลลแสงอาทตยแบบผลกรวม (Poly Crystalline Silicon Solar Cell) มลกษณะแปนแผนแขงเชนเดยวกบเซลลแสงอาทตยแบบซลกอนผลกเดยว ประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยผลกรวมน จะต ากวาแบบผลกเดยวเลกนอย คอประมาฯณ 13%-15% เนองจากเกดการสญเสยพลงงานรอยตอของผลกแตละผลก แตราคาจะถกกวาผลกเดยว อายการใชงานประมาณ 25 ป วธสงเกต คอ ในผลกซลกอนจะมวสดอนเจอปนอยดวย

ภาพท 2.9 แผงโซลาเซลลชนดผลกผสม[11]

Page 15: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

15

4.เซลลแสงอาทตยทท ามาจากสารกงตวน าชนดอน (นอกจากซลกอน) เชนแกลเลยมอาเซไนด หรอแคดเมยมซลไฟด ทองแดงอนเดยมไดเซเลไนด เปนตน เซลลแสงอาทตยแบบงตวน าน มทงผลกเดยว และผลกรวม เซลลแสงอาทตยทท าจาก แดคเมยมซลไฟด และ ทองแดงอนเดยมเซลเลไนด จะมราคาใกลเคยงกบเซลลแสงอาทตยแบบซลกอนเพราะกระบวนการไมยงยาก สวนเซลลแสงอาทตยแบบ แกลเลยมอาเซไนด จะใหประสทธภาพสงกวาเซลลแสงอาทตย แบบอนๆ ประมาณ 25% ใชกบงานทมความเขมของแสงมากไดด และยงทนรงส จงเหมาะกบงานดานอวกาศ แตมราคาแพงมาก

2.5 สวนประกอบของโซลาเซลล

แรงเคลอนไฟฟาทผลตขนจากเซลลแสงอาทตยเพยงเซลลเดยวจะมคาต ามาก การน ามาใชงานจะตองเซลลหลายๆเซลล มาตออนมกรมเพอเพมคาแรงเคลอนไฟฟาใหสงขน เซลลทน ามาตอกนในจ านวนและขนาดทเหมาะสม เรยกวาแผงเซลลแสงอาทตย (Solar Module หรอ Solar Panel) การท าเซลลแสงอาทตยใหเปนแผง เพอความสะดวกในการน าไปใชงาน ดานหนาของแผงจะประกอบดวย แผนกระจกทมสวนผสมของเหลกต า ซงมการยอมใหแสงผานไดด และยงเปนเกราะปองกนแผนเซลลอกดวย แผงเซลลจะตองมการปองกนความชนทดมาก เพราะจะตองอยกลางแดดกลางฝนเปนเวลายาวนานในการปองกนตองใชวสดทมความคงทนและปองกนความชนทด เชน ซลโคน และ อวเอ (Ethylene Vinyl Acetate) เปนตน เพอปองกนแผนกระจกดานบนของแผงเซลล จงตองมการท ากรอบวสด ทมความแขงแรง แตบางครงกไมมความจ าเปนถามการเสรมความแขงแรงของแผนกระจกใหเพยงพอ ซงสามารถทดแทนการท ากรอบไดเชนกน ดงนนแผงเซลลจงมลกษณะเปนแผนเรยบ ซงสะดวกในการตดตง

ภาพท 2.10 สวนประกอบของโซลาเซลล[12]

Page 16: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

16

บทท 3

หลกการ แนวคด และการออกแบบโครงงาน

3.1 การออกแบบโครงสราง การออกแบบโครงงานชดเปรยบเทยบสมรรถนะของโซลาเซลล 2 ชนด นจะกลาวถง

โครงสรางและกรออกแบบเพอตดตงและเกบขอมลน ามาวเคราะหความแตกตางทไดจากโซลาเซลลทงสองชนด

3.1.1 โครงสรางล าดบการท างาน

ภาพท 3.1 โครงสรางแสดงหลกการท างาน จากบลอกไดอะแกรมจะอธบายพอสงเขปไดวา

บลอคท1 ชดผลตพลงงาน จะเปนสวนของชดโซลาเซลลจ านวนสองชดตางชนดกน (MONO, POLY) ท าการตดต ง เพอรบแสงอาทตยแลวผลตเปนพลงงานจายมาใหกบชดเกบขอมล บลอคท2 ชดเกบขอมล (Data Logger) เปนชดอปกรณเซนเซอรไวส าหรบเกบรวบรวมขอมลทแผงโซลาเซลลผลตมาได น ามาเกบไวใน SD การดแลวน าไปตอลงคอมพวเตอร บลอคท3 เปนชดเซนเซอรจะมทงหมด 3 เซนเซอรคอ จบแสง จบความรอน และวนคาโวลตและกระแสแอมแปรชดนจะท างานสมพนธกนกบชดบลอคท 2 บลอคท4 จะเปนบลอคทเกยวกบการน าขอมลทชด Data Logger เกบไวใน SD การด มาลงใน

Page 17: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

17

คอมพวเตอร จะออกมาในรปแบบของไฟลเอกเซลล บลอกท5 จะเปนขนตอนของการน าขอมลทไดจากไฟลเอกเซลลมาวเคราะหเปรยบเทยบประสทธภาพของแผงโซลาเซลลทงสองชนดและท าการเขยนกราฟเพอเปรยบเทยบ

ก. แสดงโครงสรางชนงาน ข. แสดงมาตราสวน

ภาพท 3.2โครงสรางของชนงานในการทดลอง

ภาพท3.3 แสดงชนงานจรง

Page 18: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

18

บทท4

การทดลองและผลการทดลอง

จากการทดลองแผงโซลาเซลล ชนด Mono crystalline และ Poly crystalline ทระยะมม 15◦ ผลทไดปรากฏวา แผงโซลาเซลลชนด Mono crystalline มประสทธภาพดกวา โดยใช lux meter ในการวดแสงโดยใช lux meter รน DT-1307 เปนตว calibrate แลวด Out put power โดย calibrate กบ Prova 210 PV Analyzer เปนหลก เอา IV Curve standdard ของอณหภมเปนหลก

ภาพท 4.1 แสดง IV CURVE

จากภาพ 4.1 และทฤษฎแสดงใหเหนวา เมออณหภมสงขน แรงดนจะลดลงแตกระแสนนจะสงขนแตยงใชในอณหภมสง ประสทธภาพกจะลดลงจากการทดลองจะได

Page 19: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

19

กราฟผลแผงโมโน24ช วโมง

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

501

3:0

0:0

1

14

:00

:01

15

:00

:01

16

:00

:00

17

:00

:00

18

:00

:01

20

:00

:00

21

:00

:01

22

:00

:00

23

:00

:01

00

:00

:00

00

:01

:00

01

:00

:01

02

:00

:01

03

:00

:00

04

:00

:00

05

:00

:01

06

:00

:00

07

:00

:00

08

:00

:00

09

:00

:00

10

:00

:00

11

:00

:00

12

:00

:00

Time

Temp

Temp 2

Volt 2

AMP 2

Pmax2

ภาพท 4.2กราฟแสดงผลแผงโมโน 24 ชวโมง

กราฟการเปรยบเทยบสองแผง24ช วโมง

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

13:00:0

1

15:00:0

1

17:00:0

0

20:00:0

0

22:00:0

0

00:00:0

0

01:00:0

1

03:00:0

0

05:00:0

1

07:00:0

0

09:00:0

0

11:00:0

0

Time

Temp Temp1

Temp2

Volt 1

Volt 2

AMP 1

AMP 2

Pmax1

Pmax2

ภาพท 4.3กราฟเปรยบเทยบสองแผง 24 ชวโมง

Page 20: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

20

กราฟคาแสง24ช วโมง

0

100

200

300

400

500

600

700

13:00:0

1

15:00:0

1

17:00:0

0

20:00:0

0

22:00:0

0

00:00:0

0

01:00:0

1

03:00:0

0

05:00:0

1

07:00:0

0

09:00:0

0

11:00:0

0Time

W/M2

W/M2

ภาพท 4.4 กราฟคาแสง 24 ชวโมง

กราฟการเปรยบเทยบแรงดนสองแผง24ช วโมง

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

13:00:0

1

15:00:0

1

17:00:0

0

20:00:0

0

22:00:0

0

00:00:0

0

01:00:0

1

03:00:0

0

05:00:0

1

07:00:0

0

09:00:0

0

11:00:0

0

Time

V

Volt 1

Volt 2

ภาพท 4.5 กราฟเปรยบเทยบ แรงดน สองแผง

Page 21: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

21

กราฟการเปรยบเทยบกระแสสองแผง24ช วโมง

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

13:00:0

1

15:00:0

1

17:00:0

0

20:00:0

0

22:00:0

0

00:00:0

0

01:00:0

1

03:00:0

0

05:00:0

1

07:00:0

0

09:00:0

0

11:00:0

0Time

A

AMP 1

AMP 2

ภาพท 4.6 กราฟเปรยบเทยบ กระแส สองแผง 24 ชวโมง

กราฟการเปรยบเทยบPmaxสองแผง24ช วโมง

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

13:00:0

1

15:00:0

1

17:00:0

0

20:00:0

0

22:00:0

0

0:00:0

0

1:00:0

1

3:00:0

0

5:00:0

1

7:00:0

0

9:00:0

0

11:00:0

0

Time

W

Pmax1

Pmax2

ภาพท 4.7 กราฟเปรยบเทยบ Pmaxสองแผง 24 ชวโมง

Page 22: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

22

จากการทดลองจะพบวาแผงโซลาเซลล ชนด Mono Crystalline จะผลตกระแสไฟฟาไดมากกวาแผงโซลาเซลล ชนด Poly Crystalline ในสภาวะอณหภมเทากนความเขมแสงเทากน จะไดวาแผงโซลาเซลลชนด Mono Crystalline มประสทธภาพดกวาแผงโซลาเซลล ชนด Poly Crystalline แตถาในความเขมสงมากๆนน แผงโซลาเซลล ชนด Poly crystalline สามารถผลตแรงดนไดมากกวา จากกราฟจะเหนไดวา เมอความเขมแสงมากขนและท าใหเกดความรอน จะท าใหประสทธภาพการผลตไฟฟาลดลงและท าใหอายการใชงานลดลง เมอมความเขมของแสงมากๆ ท าใหแรงดนลดลง แตกระแสเพมขนตาทฤษฏความเขมแสง เราจงเอาคาทไดมา เปรยบเทยบกนได ของแผงโซลาเซลลทง 2 ชนดวา แผงชนด Mono crystalline ดกวาแผงชนด Poly Crystalline จรงหรอไมและอะไรคอขอแตกตาง ระหวางแผงทง 2 ชนดน นนกคอ แผงชนด Mono Crystalline จะไดคากระแสทมากกวา สวนแผง ชนดPoly Crystalline จะไดแรงดนทเยอะกวา จงสรปไดวา ถา

ในการพจารณาคณลกษณะทางกระแสและแรงดนของเซลลแสงอาทตย จะมพารามเตอรทส าคญทจะตองเกยวของดงตอไปน แรงดนไฟฟาขณะเปดวงจร(Open Circuit Voltage;VOC),กระแสลดวงจร (Shot Circuit Current;ISC),ก าลงไฟฟาสงสด(Maximum Power Point;MPP),กระแสไฟฟาสงสด(Miximum Power Current;Imp)และแรงดนไฟฟาสงสด(Maxmium Power Voltage;Vmp)นอกจากนยงมคาทเกยวของกบคณภาพของเซลแสงอาทตยไดแก อตตราสวนของก าลงไฟฟาสงสดตอผลคนระหวางกระแสขณะลดวงจรกบคาแรงดนขณะเปดวงจร เรยกวา คาฟลลแฟคเตอร (Fill Factor;FF)

scoc

mpmp

xIV

xIVFF (4.1)

ประสทธภาพของโซลาเซลล หาไดจากอตราสวนของก าลงไฟฟาดานออกตอก าลงแสงอาทตยดานเขา (Pin)สามารถเขยนเปนสมการท 2

in

scoc

P

xFFxIV (4.2)

การหาอตราสวนประสทธภาพโซลาเซลล(PR Ratio) สามารถเขยนเปนสมการไดดงน

EfficiencyModulexmPlantAreaxmkWhValuenIrradiatioAnnual

xapkWhInOutputPvofadingActualPR

)( )/(

100 . Re 22

Page 23: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

23

จากการวเคราะหจดคมทนเลอกใชแผงโซลาเซลลขนาด 10 Kw ผลตก าลงไฟฟาเฉลยตอวนได 45Kwh จงน ามาค านวณหาคา Performance ratio จากสตรการค านวณ

scoc

mpmp

xIV

xIVFF

3766.8

2.3027.8

x

x

FF=0.77

in

scoc

P

xFFxIV

1650

77.066.837 xx

= 0.14 หรอ 14%

EfficiencyModulexmPlantAreaxmkWhValuenIrradiatioAnnual

xapkWhInOutputPvofadingActualPR

)( )/(

100 . Re 22

%7614.0)(70)/(2190

%1001642522

xmxmkWh

kWhxPR

เทยบเรองของก าลงไฟฟา ทผลตได แผงโซลาเซลลชนด Mono Crystalline จะใหก าลงไฟฟาท

มากกวาแผงโซลาเซลล ชนด Poly Crystalline

4.1การประเมนจดคมทน การค านวณจดคมทนตองน าจ านวนหนวยไฟฟาทระบบผลตไฟฟาพลงงานแสงอาทตยบนหลงคา ผลตได มาค านวณหาวา เมอน ามารวมกนแลวแตละปจดคมทนอยทกป โดยบรเวณทรบสคอกรงเทพมหานคร โดยไดรบรงสเฉลยทงป 6 Kwh/ตารางเมตร/วน ขอมลจากกระทรวงพลงงานป 2553 ดงนนหากระบบท างานเตมประสทธภาพ จะไดก าลงไฟฟาทงหมดดงนยกตวอยาง แผงขนาด 10KW10x6 = 60Kwh/วนจะผลตได 60 หนวยตอ 1 วน แตในความเปนจรงระบบไมสามารถท างานไดเตมประสทธภาพเนองจากสญเสยพลงงานไปกบความรอน และกบ อนเวอรเตอร โดย PR เฉลยอยท 0.76 นนคอระบบสญเสยพลงงานทควรทจะผลตไดถง 14% จากปจจยดงกลาวท าให ระบบทควรผลตไดตอวน คอ 60 หนวย เหลอเพยง 76% คอ 45.6 หนวยเทานน หากเราผลตไฟฟา ได 45.6 หนวยตอว นหากขายกบการไฟฟา เราจะผลตไฟฟาขายได 45.6x6.85=312.36บาท/วน หรอเดอนละ 312.36x30 = 9370.8 หรอปละ 112,450 บาท โดยตนทน

Page 24: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

24

คาใชจายอปกรณพรอมตดตง อยท 630,000 บาท ดงนนจดคมทนของแผง 10 Kw จะได630,000/112,450 = 5.6 ประยะ คนทนของแผง 10Kw = 5.6 ป ใชแผงขนาด 250 W จ านวน 40 แผง ขนาดของแผง 1,650x1,000 mm. จะใชพนทในการตดตง = 70 ตารางเมตร

Page 25: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

25

บทท 5

สรป

จากการทดลองของเซลลแสงอาทตยเปรยบเทยบระหวางแผง 2 ชนด ชนด Poly Crystalline และชนด Mono Crystalline จะเหนไดวาเมออณหภมสงขน แผงชนด Poly Crystalline จะผลตแรงดนไดมากกวาแผงชนด Mono crystalline แตแผงชนด Mono crystalline สามารถผลตกระแสไดเยอะกวาแตโดยรวมจากการทดคาก าลงไฟฟา( Pmax) ทง 2 แผง จงสรปไดวา แผงโซลาเซลลชนดMono Crystalline ประสทธภาพดกวา จากการทดลองพบปญหาเรองเกยวกบ ดนฟาอากาศ เนองจากชวงทท าการทดลองเกด มรสม จงท าใหผลทไดมคาเพยนไปบาง และทางผจดท าหวงวาผทสนใจปรญญานพนตเลมนจะสามารถน าโครงงานนไปพฒนาตอไป

Page 26: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

26

เอกสารอางอง

[1]ชาย ชวะเกต เซลลแสงอาทตยกบการใชประโยชนเชงพานช http://www.bkkonline.com/seminar%20siamconnect/12- 14-7-55/solar-cell/solarcell-in-utilize.pdf 2543 [2]ชาย ชวะเกต เซลลแสงอาทตยกบการใชประโยชนเชงพานชhttp://www.bkkonline.com/seminar%20siamconnect/12- 14-7-55/solar-cell/solarcell-in-utilize.pdf 2543 [3]ชาย ชวะเกต เซลลแสงอาทตยกบการใชประโยชนเชงพานชhttp://www.bkkonline.com/seminar%20siamconnect/12- 14-7-55/solar-cell/solarcell-in-utilize.pdf 2543 [4]ชาย ชวะเกต เซลลแสงอาทตยกบการใชประโยชนเชงพานชhttp://www.bkkonline.com/seminar%20siamconnect/12- 14-7-55/solar-cell/solarcell-in-utilize.pdf 2543 [5]ชาย ชวะเกต เซลลแสงอาทตยกบการใชประโยชนเชงพานชhttp://www.bkkonline.com/seminar%20siamconnect/12- 14-7-55/solar-cell/solarcell-in-utilize.pdf 2543 [6] จราพร บญพอ สตรความเขมแสง http://physics-illuminance.weebly.com/uploads/2/6/6/0/26603610/__.pdf 2555

[7] จราพร บญพอ สตรความเขมแสง http://physics-illuminance.weebly.com/uploads/2/6/6/0/26603610/__.pdf 2555 [8] การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย หลกการทางานของโซลาเซลล1 http://www.premiumsolarcell.com/solarcell.php 2010

Page 27: บทที่ 1 - dspace.spu.ac.thdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4648/8/9.เนื้องาน.pdf · 3 ภาพที่1.1แผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ของโลก

27

เอกสารอางอง(ตอ) [9] การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย หลกการทางานของโซลาเซลล1 http://www.premiumsolarcell.com/solarcell.php 2010

[10] การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย หลกการทางานของโซลาเซลล1 http://www.premiumsolarcell.com/solarcell.php 2010

[11] การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย หลกการทางานของโซลาเซลล1 http://www.premiumsolarcell.com/solarcell.php 2010

[12] การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย หลกการทางานของโซลาเซลล1 http://www.premiumsolarcell.com/solarcell.php 2010