13
6 บทที 2 ผลงานวิจัยและงานเขียนอื ่นๆ ที ่เกี ่ยวข้อง เนื่องจากงานวิจัยนี้เป็นการวัดศักยภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ดังนั้นคณะผู ้วิจัยจึงได้ ทาการศึกษาค้นคว้าทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ดังหัวข้อต่อไปนี ้ 2.1 การผลิตไฟฟ้ าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic) 2.2 การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ า 2.2.1 จุดเด่นของการผลิตไฟฟ้ าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 2.2.2 หลักการทางานของเซลล์แสงอาทิตย์ 2.2.3 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้ าด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 2.3 คุณสมบัติและตัวแปรที่สาคัญของเซลล์แสงอาทิตย์ 2.3.1 ความเข้มของแสง 2.3.2 อุณหภูมิ 2.1 การผลิตไฟฟ้ าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic) เซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic หรือ Solar cell) เป็นเทคโนโลยีที่สามารถแปลงแสงอาทิตย์ให้เป็น ไฟฟ้ ากระแสตรง ซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตขึ้นจากสารกึ่งตัวนาที่สามารถดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้ ส่วนมากใช้ ซิลิคอน (Silicon) เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นผิวจะถูกเปลี่ยนเป็นพาหะนาไฟฟ้ าและถูกแยกเป็นประจุ ไฟฟ้ าบวกและลบเพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้ าที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อนาขั้วไฟฟ ้ าของเซลล์ แสงอาทิตย์ไปต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้ ากระแสตรง ไฟฟ้ าจะไหลเข้าสู ่อุปกรณ์ไฟฟ้ าและสามารถทางานได้ ภาพที 2.1 หลักการทางานของเซลล์แสงอาทิตย์ ที่มา: พลังงานจากแสงอาทิตย์ (Solar Energy) ,สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงาน มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

6

บทท 2

ผลงานวจยและงานเขยนอนๆ ทเกยวของ เนองจากงานวจยนเปนการวดศกยภาพของแผงเซลลแสงอาทตย ดงนนคณะผ วจยจงได

ท าการศกษาคนควาทฤษฎทเกยวของกบแผงเซลลแสงอาทตย ดงหวขอตอไปน 2.1 การผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย (Photovoltaic) 2.2 การใชพลงงานแสงอาทตยเพอผลตกระแสไฟฟา

2.2.1 จดเดนของการผลตไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตย

2.2.2 หลกการท างานของเซลลแสงอาทตย 2.2.3 ระบบผลตกระแสไฟฟาดวยแผงเซลลแสงอาทตย 2.3 คณสมบตและตวแปรทส าคญของเซลลแสงอาทตย 2.3.1 ความเขมของแสง 2.3.2 อณหภม

2.1 การผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย (Photovoltaic)

เซลลแสงอาทตย (Photovoltaic หรอ Solar cell) เปนเทคโนโลยทสามารถแปลงแสงอาทตยใหเปนไฟฟากระแสตรง ซงเซลลแสงอาทตยผลตขนจากสารกงตวน าทสามารถดดกลนแสงอาทตยได สวนมากใชซลคอน (Silicon) เมอแสงอาทตยตกกระทบพนผวจะถกเปลยนเปนพาหะน าไฟฟาและถกแยกเปนประจไฟฟาบวกและลบเพอใหเกดแรงดนไฟฟาทขวทงสองของเซลลแสงอาทตย เมอน าขวไฟฟาของเซลลแสงอาทตยไปตอกบอปกรณไฟฟากระแสตรง ไฟฟาจะไหลเขาสอปกรณไฟฟาและสามารถท างานได

ภาพท 2.1

หลกการท างานของเซลลแสงอาทตย

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

Page 2: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

7

จากภาพท 2.1 เซลลแสงอาทตยทประกอบดวยซลกอนบางๆ 2 ชนประกอบกน ชนหนงจะม

ฟอสฟอรสจ านวนหนงเจอปน เรยกวา n-type (ขวลบ) และอกชนหนงจะมโบรอนเจอปน เรยกวา p-type

(ขวบวก) เมอมแสงมาตกกระทบบนเซลลแสงอาทตย จะท าใหจ านวนอเลกตรอนในชน n มมากกวาในชน

p และมความตางศกยทางไฟฟาเกดขนท p-n junction ถามการตอวงจรภายนอกอเลกตรอนจะไหลจาก

ดาน n-type ผาน Loadไปยงดาน p-type เกดการไหลของกระแสไฟฟาผาน Load เกดขน

ลกษณะแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาของเซลลแสงอาทตย 1 ตว ทระดบรงสดวงอาทตยคาตางๆ

ดงภาพท2.2 จะเหนไดวาคารงสดวงอาทตยมผลตอก าลงไฟฟาทผลตได ถาคารงสมคาสงก าลงไฟฟาจะม

คาสงดวย นอกจากนอณหภมยงมผลตอสมรรถนะโดยเฉพาะเซลลแบบ single-crystal silicon ซง

สมรรถนะจะลดลงเมออณหภมเพมสงขน เนองจากแรงดนไฟฟา(V) แปรผกผนกบอณหภม ดงนนเมอ

อณหภมเพมสงขน แรงดนไฟฟาจะมคาลดลง โดยเฉลยแลวทกๆ 1 องศาทเพมขน จะท าใหแรงดนไฟฟา

ลดลง 0.5%

ภาพท 2.2

กระแสและแรงดนไฟฟาทไดจากเซลลแสงอาทตยเดยวทระดบรงสอาทตยตางๆ

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

Page 3: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

8

พลงงานไฟฟาทผลตไดจาก เซลลแสงอาทตยเปนไฟฟากระแสตรงจงใชไดเฉพาะกบอปกรณไฟฟา

กระแสตรงเทานน ฉะนนหากจะน าไปใชกบอปกรณไฟฟากระแสสลบหรอตองการเกบพลงงานไวกตองใช

รวมกบอปกรณอนๆเพมเตมตามตารางท 2.1

ตารางท 2.1

อปกรณรบแสงอาทตย

อปกรณ หนาทของอปกรณ

แผงเซลลแสงอาทตย (Solar module) เปลยนแสงอาทตยใหเปนไฟฟากระแสตรง

เครองควบคมการประจ

(Charge controller)

จะใชในกรณทตองการเกบไฟฟาทผลตไดจากเซลลแสงอาทตยไวในแบตเตอร ซงจะท าการประจไฟฟาและควบคมใหมปรมาณเหมาะสมกบแบตเตอร

แบตเตอร (Battery) เพอเกบพลงงานไฟฟาทผลตไดจากเซลลแสงอาทตยไวใชตอไป

เครองแปลงกระแสไฟฟา (Inverter) แปลงไฟฟากระแสตรง(DC)ทผลตใหเปนไฟฟากระแสสลบ (AC)

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

ปจจบนระบบพลงงานแสงอาทตยถกน าไปใชประโยชนในหลายๆ ดาน ไมวาจะเปนการผลตไฟฟา

เพอใชในอาคาร การตดตงระบบแสงอาทตยของระบบสบน า การใชงานแสงอาทตยกบระบบแสงสวาง การ

น าพลงงานจากแสงอาทตยมาใชกบระบบการท าความรอน แมแตระบบท าความเยนกสามารถน าพลงงาน

จากแสงอาทตยมาใชไดเชนกน การประจแบตเตอรเพอการเกบพลงงานจากแสงอาทตย การขายคนใหกบ

สายสงและอกมากมาย เนองจากการใชเทคโนโลยในปจจบนมความกาวหนามาก ไดมการน าหรอแปรรป

พลงงานแสงอาทตยมาใชแทนพลงงานเชอเพลงอน ซงเปนพลงงานทใชแลวหมดไปจากโลก จงมความ

จ าเปนทตองวจยและพฒนาตอไปเรอยๆเพอใหสามารถน ามาใชงานใหไดตอไปในอนาคตในการแปรรป

พลงงานแสงอาทตยมาเปนพลงงานไฟฟา

Page 4: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

9

2.2 การใชพลงงานแสงอาทตยเพอผลตกระแสไฟฟา

2.2.1 จดเดนของการผลตไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตย

ในขนตอนการผลตไฟฟานน โดยสวนใหญแลวจะตองมการท างานของเครองจกร เชนระบบของเครองปนไฟฟา(Generator) ซงจะมการสนสะเทอน(Vibration) ของเครองจกรซงกอใหเกดเสยงทเกดจากการสนสะเทอน แตแผงเซลลแสงอาทตย จะมขอไดเปรยบเครองปนไฟ คอจะไมมชนสวนทเคลอนไหวในขณะท างาน จงท าใหไมมมลภาวะทางเสยง โดยเฉพาะเมอเปรยบเทยบกบแหลงพลงงานหมนเวยนดวยกน เชน พลงงานลมจะมเสยงดงทเกดจากเนองจากใบพดจนกลายเปนมลภาวะทางเสยง

ในกระบวนการผลตไฟฟาโดยใชเชอเพลงฟอสซลจะมกระบวนการเผาไหมเพอใหไดก าลงจากการเผาไหมนน ทจะกอใหเกดมลภาวะทางอากาศ และน าทใชในกระบวนการผลตกระแสไฟฟากกลายเปนมลพษดวยเชนกน ซงตองมการบ าบดน ากอนปลอยทงสแหลงธรรมชาต แตการผลตไฟฟาจากแสงอาทตยกอใหเกดมลภาวะเปนพษจากขบวนการผลตไฟฟาทนอยมาก

ในเครองจกรทวไปทใชเพอการผลตไฟฟาตองมคาใชจายเพมเตมเพอการบ ารงรกษาและตองมขนตอนการด าเนนการทซบซอนหลากหลาย (Operations and Maintenances) ซงจะตองใชผ เชยวชาญในการปฏบตงาน หากมการท างานทไมถกตองแลวกจะสงผลเสยตอระบบการท างานของเครองจกรได แตระบบไฟฟาแสงอาทตยมการบ ารงรกษานอยมากและใชงานแบบอตโนมตไดงายจงมคาใชจาย Operation and Maintenance ทต า และสะดวกตอการใชงาน

ประสทธภาพในระบบของแผงเซลลแสงอาทตย คงทไมขนกบขนาดของก าลงการผลตไฟฟา ซงจะแตกตางกบการผลตไฟฟาแบบอนๆ เชน การผลตกระแสไฟฟาพลงน าประสทธภาพขนอยกบขนาดของก าลงผลต(Capacity) เมอไมไดท าการผลตเตมก าลงกจะมประสทธภาพทต าลง โดยจะมประสทธภาพทสงสดเมอท าการผลตกระแสไฟฟาเตมก าลง

การผลตไฟฟาไดถงแมมแสงแดดออนหรอมเมฆ ซงแตกตางกบการผลตไฟฟาแบบอน คอเครองจกรทใชเชอเพลงจะไมสามารถลดปรมาณการใหเชอเพลงตอระบบได ยกเวนจะท าการปรบแตงเครองจกรเสยกอน หรอการใชกงหนลมกจะตองมความเรวลมทแรงพอท าใหกงหนลมหมนได หากลมออนเกนไปกไมสามารถท าใหกงหนผลตกระแสไฟฟาได หรอเขอนทผลตกระแสไฟฟากตองมปรมาณน าทมากพอทจะท าใหเกดการหมนของ Turbine ไดดงนน เมอเกดภาวะแลงน า กจะท าใหเขอนไมสามารถผลตกระแสไฟฟาได

พลงงานแสงอาทตยไดมาโดยไมมคาใชจายและมไมสนสด แตแหลงพลงงานอนกไดมาจากธรรมชาตเชนเดยวกน เพยงแตแสงอาทตยหาไดงายกวาและไมมคาใชจายในการแสวงหา ซงนนถอเปนของไดเปรยบของพลงงานแสงอาทตย

Page 5: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

10

2.2.1 หลกการท างานของเซลลแสงอาทตย

หลกการท างานของเซลลแสงอาทตยใชกระบวนการทสามารถเปลยนพลงงานแสงเปนกระแสไฟฟาไดโดยตรง เมอแสงซงมคณสมบตเปนคลนแมเหลกไฟฟาและมพลงงานกระทบกบสารกงตวน า จะเกดการถายทอดพลงงานระหวางกน พลงงานจากแสงจะท าใหเกดการเคลอนทของกระแสไฟฟา ขนในสารกงตวน า จงสามารถตอกระแสไฟฟาดงกลาวไปใชงานได

ภาพท 2.4

แผงเซลลแสงอาทตยรบแสงอาทตย

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

n type ซลคอน ซงอยดานหนาของเซลลคอ สารกงตวน าทไดการโดปปงดวยสารฟอสฟอรส ม

คณสมบตเปนตวใหอเลกตรอนเมอรบพลงงานจากแสงอาทตย p type ซลคอน คอสารกงตวน าทไดการ

โดปปงดวยสารโบรอน ท าใหโครงสรางของอะตอมสญเสยอเลกตรอน (Hole) เมอรบพลงงาน จาก

แสงอาทตยจะท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน เมอน าซลคอนทง 2 ชนด มาประกบตอกนดวย p - n junction

จงท าใหเกดเปนแผงเซลลแสงอาทตย ดงภาพท 2.4

Page 6: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

11

ภาพท 2.5

แผงเซลลแสงอาทตยสภาวะทยงไมมแสงแดด

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

จากภาพท 2.5 แสดงแผงเซลลแสงอาทตย ในสภาวะทยงไมมแสงแดด n type ซลคอนซงอย

ดานหนาของเซลล สวนประกอบสวนใหญพรอมจะใหอเลกตรอน แตกยงม Hole ปะปนอยบางเลกนอย

ดานหนาของ n type จะมแถบโลหะเรยกวา Front Electrode ท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน สวน p type

ซลคอนซงอยดานหลงของเซลล โครงสรางสวนใหญเปนHole แตยงคงมอเลกตรอนปะปนบางเลกนอย

ดานหลงของ p type ซลคอนจะมแถบโลหะเรยกวา Back Electrode ท าหนาทเปนตวรวบรวมHole

ภาพท 2.6

แสงอาทตยตกกระทบบนแผงเซลลแสงอาทตย

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

จากภาพท 2.6 แสดงแผงเซลลแสงอาทตย เมอมแสงอาทตยตกกระทบ แสงอาทตยจะถายเท

พลงงานใหกบอเลกตรอนและโฮล ท าใหเกดการเคลอนไหว เมอพลงสงพอทงอเลกตรอนและโฮลจะวงเขา

หาเพอจบคกน อเลกตรอนจะวงไปยงชน n type และโฮลจะวงไปยงชน p type

Page 7: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

12

เมออเลกตรอนวงไปรวมกนท Front Electrode และโฮลวงไปรวมกนทBack Electrode เมอมการ

ตอวงจรไฟฟาจาก Front Electrode และ Back Electrode ใหครบวงจร ซงจะท ามหเกดกระแสไฟฟาขน

เนองจากทงอเลกตรอนและHoleจะวงเพอจบคกน ดงภาพท 2.7

ภาพท 2.7

เกดกระแสไฟฟาครบวงจร

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

2.2.2 ระบบผลตกระแสไฟฟาดวย Solar cell

เทคโนโลยพลงงานแสงอาทตยเพอผลตกระแสไฟฟาจะใชระบบผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยซงจะแบงประเภทออกเปนระบบตางๆออกเปน 3 ระบบ คอ

ก) ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ (PV stand alone system)

ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ ไดรบการออกแบบส าหรบใชงานในพนทชนบททไมมระบบจ าหนายไฟฟาจากNational Grid โดยมหลกการท างานแบงไดเปน 2 ชวงเวลา กลาวคอ ชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยไดรบแสงแดดสามารถผลตไฟฟาจายใหแกโหลดพรอมทงประจพลงงานไฟฟาสวนเกนไวในแบตเตอรพรอมๆกน สวนในชวงกลางคน เซลลแสงอาทตยไมไดรบแสงแดดจงไมสามารถผลตไฟฟาได ดงนนพลงงานจากแบตเตอรทเกบประจไวในชวงกลางวนจะถกจายใหแกโหลด จงสามารถกลาวไดวา ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระสามารถจายกระแสไฟฟาใหโหลดไดทงกลางวนและกลางคน อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณควบคมการประจแบตเตอร แบตเตอร และอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนด Stand alone เปนตน อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณควบคมการประจแบตเตอร แบตเตอร และอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบแบบอสระ ดงภาพท 2.8และภาพท 2.9

Page 8: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

13

ภาพท 2.8

ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบ Stand alone

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

ภาพท 2.9

การเชอมตออปกรณของ Stand alone system

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

Page 9: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

14

ข) ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย (PV Grid connected system)

เปนระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยทถกออกแบบส าหรบผลตไฟฟาผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเขาสระบบจ าหนายไฟฟาNational Grid โดยตรง ใชผลตไฟฟาในเขตเมอง หรอพนททมระบบจ าหนายไฟฟาเขาถง อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนดตอกบระบบจ าหนายไฟฟา มหลกการท างานแบงเปน 2 ชวง กลาวคอ ในชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยไดรบแสงแดดสามารถผลตไฟฟาจาย ใหแกโหลดไดโดยตรง โดยผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ และหากมพลงงานไฟฟาสวนทเกนจะถกจายเขาระบบจ าหนายไฟฟา สงเกตไดเนองจากมเตอรวดพลงงานไฟฟาจะหมนกลบทาง สวนในชวงกลางคนเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตไฟฟาได กระแสไฟฟาจากระบบจ าหนายไฟฟาจะจายใหแกโหลดโดยตรง สงเกตไดจากมเตอรวดพลงงานไฟฟาจะหมนปกต ดงนน ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนายจะเปนการใชงานเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาในเขตเมองหรอพนททมระบบจ าหนายไฟฟาเขาถง อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนดตอกบระบบจ าหนายไฟฟา Grid connected เปนตน ดงภาพท 2.10 และ ภาพท 2.11

ภาพท 2.10

PV Grid connected system

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

Page 10: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

15

ภาพท 2.11

การเชอมตออปกรณของ Grid connected system

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

ค) ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบผสมผสาน (PV Hybrid system)

เปนระบบผลตไฟฟาดวยแผงเซลลแสงอาทตยทออกแบบส าหรบการท างานรวมกบอปกรณผลตไฟฟาอน 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 ดงภาพท 2.12 และภาพท 2.13

Page 11: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

16

ภาพท 2.12

PV Hybrid system

ทมา: พลงงานจากแสงอาทตย (Solar Energy) ,สถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหม

ภาพท 2.13

การเชอมตออปกรณของ Hybrid system

ทมา: พลงงานแสงอาทตย ,คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

Page 12: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

17

2.3 คณสมบตและตวแปรทส าคญของเซลลแสงอาทตย

ตวแปรทส าคญทมสวนท าใหเซลลแสงอาทตยมประสทธภาพการท างานในแตละพนทตางกน และมความส าคญในการพจารณาน าไปใชในแตละพนท ตลอดจนการน าไปค านวณระบบหรอค านวณจ านวนแผงแสงอาทตยทตองใชในแตละพนท มดงน

2.3.1 ความเขมของแสง กระแสไฟ (Current)เปนสดสวนโดยตรงกบความเขมของแสง หมายความวาเมอความเขมของแสง

สง กระแสทไดจากเซลลแสงอาทตยกจะสงขน ในขณะทแรงดนไฟฟาหรอโวลตแทบจะไมแปรไปตามความเขมของแสงมากนก ความเขมของแสงทใชวดเปนมาตรฐานคอ ความเขมของแสงทวดบนพนโลกในสภาพอากาศปลอดโปรง ปราศจากเมฆหมอกและวดทระดบน าทะเลในสภาพทแสงอาทตยตงฉากกบพนโลก ซงความเขม ของแสงจะมคาเทากบ 100 mW ตอตารางเซนตเมตร หรอ 1,000W ตอตารางเมตร ซงมคาเทากบ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถาแสงอาทตยท ามม 60 องศากบพนโลกความเขมของแสงจะมคาเทากบประมาณ 75 mW ตอตารางเซนตเมตร หรอ 750 W ตอตารางเมตร ซงมคาเทากบ AM2 กรณของแผงเซลลแสงอาทตยนนจะใชคา AM 1.5 เปนมาตรฐานในการวดประสทธภาพของแผง

2.3.1 อณหภม กระแสไฟจะไมแปรตามอณหภมทเปลยนแปลงไป ในขณะทแรงดนไฟฟา(โวลท) จะลดลงเมอ

อณหภมสงขน ซงโดยเฉลยแลวทกๆ 1 องศาทเพมขน จะท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 0.5% และในกรณของแผงเซลลแสงอาทตยมาตรฐานทใชก าหนดประสทธภาพของแผงแสงอาทตยคอ ณ อณหภม 25 องศา เชน ก าหนดไววาแผงแสงอาทตยมแรงดนไฟฟาทวงจรเปด (Open Circuit Voltage หรอ V

oc) ท 21 V ณ

อณหภม 25 องศา กจะหมายความวา แรงดนไฟฟาทจะไดจากแผงแสงอาทตย เมอยงไมไดตอกบอปกรณไฟฟา ณ อณหภม 25 องศา จะเทากบ 21 V ถาอณหภมสงกวา 25 องศา เชน อณหภม 30 องศา จะท าใหแรงดนไฟฟาของแผงแสงอาทตยลดลง 2.5% (0.5% x 5 องศา C) นนคอ แรงดนของแผงแสงอาทตยท V

oc

จะลดลง 0.525 V (21 V x 2.5%) เหลอเพยง 20.475 V (21V – 0.525V) สรปไดวา เมออณหภมสงขน แรงดนไฟฟากจะลดลง ซงมผลท าใหก าลงไฟฟาสงสดของแผงแสงอาทตยลดลงดวย

จากขอก าหนดดงกลาวขางตน กอนทผ ใชจะเลอกใชแผงแสงอาทตย จะตองค านงถงคณสมบตของแผงทระบไวในแผงแตละชนดดวยวา ใชมาตรฐานอะไร หรอมาตรฐานทใชวดแตกตางกนหรอไม เชนแผงชนดหนงระบวา ใหก าลงไฟฟาสงสดได 80 วตต ทความเขมแสง 1,200 W ตอตารางเมตร ณ อณหภม 20 องศา ขณะทอกชนดหนงระบวา ใหก าลงไฟฟาสงสดได 75 วตต ทความเขมแสง 1,000 W ตอตารางเมตร และอณหภมมาตรฐาน 25 องศา ซงจะพบวาแผงทระบวาใหก าลงไฟฟา 80 W จะใหก าลงไฟฟาต ากวา ดงนน การเลอกใชแผงเซลลแสงอาทตยจงตองค านงถงขอก าหนดดงกลาวดวย

Page 13: บทที่ 2 - WordPress.com...บทท 2 ผลงานว จ ยและงานเข ยนอ นๆ ท เก ยวข อง เน องจากงานว จ

18

ขอมลในสวนของผลงานวจยและงานเขยนอนๆ ทเกยวของ ดงทไดอธบายไวในขางตน ไดมการอางองขอมลจากงานเขยนเรอง ”พลงงานจากแสงอาทตย(Solar Energy)” ซงเปนของโครงการ การจดท าระบบฐานขอมลพลงงานเพอการวเคราะหและวางแผนยทธศาสตรพลงงานของประเทศ โดยสถาบนวจยและพฒนาพลงงาน มหาวทยาลยเชยงใหมรวมกบ ส านกนโยบายและแผนยทธศาสตร ส านกปลดกระทรวงพลงงาน ของกระทรวงพลงงาน ซงคณะผวจยไดมการปรบเปลยนและแกไขบางสวน เพอใหสอดคลองกบเนอทเกยวของในงานวจย