Tag Archives: ความรู้โซล่าเซลล์

การคำนวณหาแบตเตอรี่ที่ใช้ในระบบ

การคำนวณหาขนาดและจำนวนของแบตเตอรี่ที่ใช้ในระบบ

  1. ก่อนอื่นเราต้องรู้ก่อนว่าในระบบของเราที่ออกแบบไว้ใช้ปริมาณไฟฟ้าเท่าไรต่อวัน โดยหน่วยที่จะนำมาใช้คำนวนในการหาจำนวนและขนาดของแบตเตอรี่นั้นถ้าให้ง่ายจะต้องเป็นแอมป์อาวด์(Ah- สมมติถ้าใช้ไฟฟ้า 1 แอมป์อาวด์หมายถึงการใช้กระแสไฟฟ้า 1 แอมป์ต่อ1ชั่วโมงนั่นเอง) เพราะมีหน่วยเดียวกันกับสเปคของแบตเตอรี่โดยทั่วไป
  2. ต้องเผื่อวันที่ไม่มีแสงแดดที่จะใช้ในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวแปรนี้สำคัญเนื่องจากว่า ถ้าไม่มีไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์มาชาร์จแบตเตอรี่ที่ใช้กระแสไปแล้วจะทำให้แบตเตอรี่ปล่อยกระแสมากเกินไปจนแบตเตอรี่เสื่อมและมีอายุการใช้งานที่สั้นลงได้ ดังนั้นในการคำนวนจึงต้องรวมกระแสที่จะจ่ายให้กับโหลดในวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์ด้วย(N = no sun days) โดยขึ้นอยู่แต่ละพื้นที่
  3. ควรเลือกชนิด ยี่ห้อและขนาดของแบตเตอรี่ที่จะใช้ในการติดตั้ง(อาจเลือกหลายสเปคเพื่อเปรียบเทียบ ราคา ขนาด ที่เหมาะสมกับการออกแบบและทรัพยากรต่างๆของเราได้ โดยคำนวนหลายๆตัวเปรียบเทียบกัน) ว่ามีสเปคเป็นอย่างไร กราฟการปล่อยประจุได้ถึงกี่เปอร์เซนต์ต่อวัน(DDOD-Daily Depth of Discharge) และการปล่อยประจุสูงสุดที่ทำได้(Maximum Depth of Discharge) เป็นเท่าไร
  4. คำนวณแบตเตอรี่ในภาคขนานก็คือการหาจำนวนชุดของแบตเตอรี่ที่จะนำมาต่อขนานกันว่าจะต้องต่อกี่ชุด ใช้สูตร Bp= (system TUC/Battery TUC) = (DL*N)/(MDOD*C) จากสูตรนี้กล่าวโดยรวมก็คือ จำนวนชุดแบตเตอรี่ในภาคขนานเท่ากับกระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่เราต้องการใช้ในระบบ(รวมที่เผื่อสำหรับไม่มีแสงอาทิตย์ไว้ด้วย)หารด้วยกระไฟฟ้าสูงสุดที่แบตเตอรี่จะจ่ายให้ได้ โดย DL=Daily Load(Ah)=>กระแสที่ใช้ต่อวัน, N=no sun days=>เผื่อจำนวนวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์, C=battery Capacity=>ประจุสูงสุดของแบตเตอรี่ที่สามารถจุได้ ดูจากสเปค(ส่วนใหญ่จะคิดที่อัตราการชาร์จ 20 ชั่วโมง)
  5. คำนวณแบตเตอรี่ในภาคอนุกรม Bs= Vsystem/ Vbn คือจำนวนแบตเตอรี่ที่จะต้องต่ออุนกรมกันเพื่อจะทำให้ได้แรงดันตามที่ออกแบบในระบบไว้ เช่นถ้าแบตเตอรี่ต่อลูกมีแรงดัน 12 โวลท์และระบบที่ออกแบบไว้ต้องใช้แรงดัน 24 โวลท์ ดังนั้นต้องใช้แบตเตอรี่ต่ออนุกรมกัน 2 ลูก โดย Vbn= Nominal Battery Voltage => แรงดันของแบตเตอรี่ ดูในสเปค
  6. คำนวณหาแบตเตอรี่รวมที่จะต้องใช้ในระบบ ใช้สูตร Bt = Bp* Bs หมายถึงจำนวนแบตเตอรี่รวมเท่ากับจำนวนแบตเตอรี่ในภาคขนานคูณกับจำนวนแบตเตอรี่ในภาคอนุกรมนั่นเอง

ตัวอย่างการคำนวณหาแบตเตอรี่

1.)   สมมติว่าตัวแปรต่างๆที่ระบบออกแบบไว้

  • ปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อวัน 42.2 แอมป์อาวด์ต่อวัน(Ah/day)
  • ระบบใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 48 โวลท์(V)

2.)   กำหนดให้วันที่ไม่มีแสงอาทิตย์(No-sun days)เผื่อไว้ที่ 2 วัน

3.)   สมมติว่าจะใช้แบตเตอรี่ยี่ห้อ Trojan รุ่น 31AGM มีแรงดัน 12 โวลท์ 100แอมป์อาวด์ที่อัตราการชาร์จ 20 ชั่วโมง สมมติให้บริเวณที่ติดตั้งแบตเตอรี่มีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

31AGM_TrojanRE_Data_Sheets_002e

ถ้าดูจากสเปคและกราฟข้อมูลแล้ว ค่าสูงสุดที่เรารับได้ในการเลือกใช้อัตราการปล่อยประจุต่อวันคือ 30 เปอร์เซนต์(DDOD) และกำหนดให้ค่าการปล่อยประจุสูงสุดคือ 50 เปอร์เซนต์(MDOD)

  • ดูจากกราฟถ้าเราปล่อยประจุจากแบตเตอรี่วันละ 30 เปอร์เซนต์ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะชาต์จได้ประมาณ 1900 ครั้ง หรือประมาณ 5 ปี แต่ถ้าเราใช้การปล่อยประจุที่ 50 เปอร์เซนต์อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ก็จะสั้นลงกว่าเดิมคือจะชาร์จได้ประมาณ 1000 ครั้งหรือเพียง 2 ปีกว่าเท่านั้น(ดูกราฟล่างซ้าย)
  • การเลือกค่าที่จะใช้ในการปล่อยประจุของแบตเตอรี่เป็นสิ่งที่สำคัญ ถ้าเลือกการปล่อยประจุที่น้อยลงก็หมายความว่าการจ่ายกระแสไฟให้กับโหลดได้น้อยลง อาจจะต้องเพิ่มจำนวนแบตเตอรี่เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดเท่าเดิม แต่ถ้าปล่อยประจุมากเกินไปก็จะทำให้การใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง ดังนั้นต้องคำนวณการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ให้เหมาะสมกับระบบที่จะนำไปใช้งานด้วย

4.)   หาจำนวนแบตเตอรี่ในภาคขนาน Bp

  • Bp = (DL*N)/(MDOD*C) = (42.2*2)/(0.5*100) = 1.688 ปัดตัวเลขเป็น 2
  • ดังนั้น Bp = 2

5.)   ตรวจสอบค่าการปล่อยประจุต่อวันว่าไม่เกินกว่าที่เรากำหนดไว้ โดย

  • หาปริมาณประจุรวมในแบตเตอรี่ที่นำมาต่อขนานกัน ในที่นี้เราคำนวณหาจำนวนแบตเตอรี่ในภาคขนานได้ 2 ชุด ดังนั้น ประจุไฟฟ้ารวมคือ Bp* C = 2*100 = 200 A
  • จากนั้นนำปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อวันหารด้วยประจุรวมได้ (42.2/200) = 21.1 เปอร์เซนต์ จากผลการคำนวณจะเห็นว่าไม่เกินกว่าเปอร์เซนต์การปล่อยประจุที่เรากำหนดไว้ที่ 30 เปอร์เซนต์ ซึ่งเป็นผลดีต่อแบตเตอรี่เพราะจะทำให้ได้อายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย

6.)   หาแบตเตอรี่ในภาคอนุกรม Bs = Vsystem/ Vbn

  • Bs = 48/12 = 4

7.)   หาจำนวนแบตเตอรี่รวม Bt = Bp* Bs

  • Bt = 2*4 = 8
  • ดังนั้นในระบบนี้จะต้องใช้แบตเตอรี่รวมทั้งหมด 8 ลูกโดยต่ออนุกรม 4 ลูกจำนวน 2 ชุดแล้วนำมาขนานกันจนได้แรงดันระบบเท่ากับ 48 โวลท์

ต่อเนื่อง ถ้าสมมติว่าค่าตัวแปรทุกอย่างเท่าเดิมแต่ว่าเราลดจำนวนวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์จาก 2 วันให้เหลือ 1 วัน แล้วลองคำนวณใหม่อีกรอบ จะได้ Bp = (42.2*1)/(0.5*100) = 0.844 ดังนั้น Bp = 1 ชุด จากนั้นตรวจเช็คดูว่าอัตราการปล่อยประจุต่อวันจะได้ (42.2/100) = 42.2 เปอร์เซนต์ ซึ่งมากกว่าที่เรากำหนดไว้ว่าอัตราการปล่อยประจุจะต้องไม่มากกว่า 30 เปอร์เซนต์ เมื่อเป็นอย่างนี้แบตเตอรี่จะมีอายุสั้นกว่าที่เรากำหนดวไว้ตั้งแต่แรก ซึ่งดูจากกราฟปล่อยประจุประมาณ 42.2เปอร์เซนต์ จะมีการชาร์จได้ประมาณ 1400 ครั้งหรือ 3 ปีกว่า

การต่อแผงโซล่าเซลล์หลายแผงเข้าด้วยกัน

การต่อแผงโซล่าเซลล์หลายแผงเข้าด้วยกัน

โดยปกติแล้วการต่อแผงโซล่าเซลล์เข้าด้วยกันนั้น จะต้องรู้ก่อนว่าขนาดของระบบที่เราออกแบบมาจะใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าเท่าไรให้สอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าที่จะใช้งาน(แนะนำการเลือกใช้งานแรงดันระบบ) โดยทั่วไปแล้วจะใช้ที่แรงดัน 12 , 24, 48และ 120 โวลท์เป็นหลัก ดังนั้นการต่อแผงโซล่าเซลล์จะต้องเลือก เครื่องควบคุมการชาร์จ แบตเตอรี่ และโหลดให้มีความสอดคล้องร่วมกันด้วย

การต่อแผงโซล่าเซลล์มีอยู่สองแบบด้วยกัน

1.) การต่อแบบอนุกรม – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งมาต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่งไปเรื่อยๆ จนได้แรงดันตามระบบที่ออกแบบไว้ การต่อแบบอนุกรมนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่กระแสในระบบจะเท่าเดิม ตัวอย่าง ถ้ามีโซล่าเซลล์แรงดัน 12 โวลท์ กระแส 2.5 แอปม์*2แผง มาต่ออนุกรมกันจะได้แรงดันรวมอยู่ที่ 24 โวลท์และกระแสรวม 2.5แอมป์

การต่อแผงโซล่าเซลล์4_w

 

2.) การต่อแบบขนาน – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งไปต่อกับขั้วบวกของโซล่าเซลล์อีกแผงหนึ่ง และนำขั้วลบแผงหนึ่งไปต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่ง การต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่แรงดันเท่าเดิม ตัวอย่างถ้ามีแผงโซล่าเซลล์ตามสเปคข้างบน 2 แผงนำมาต่อแบบขนานจะได้แรงดันรวมของระบบ 12 โวลท์และกระแสไฟฟ้ารวม 5 แอมป์(2.5แอมป์*2)

การต่อแผงโซล่าเซลล์3_w

สังเกตุว่าการต่อแผงโซล่าเซลล์ทั้งสองแบบนี้ จะได้ค่าของกำลังไฟฟ้าออกมาเท่ากันคือ (24V*2.5A) หรือ (12V*5A) = 60 วัตต์(ตัวอย่างแผงที่ยกมา โซล่าเซลล์หนึ่งแผงจะมีกำลังไฟฟ้า 30 วัตต์)ตามสูตรพื้นฐานไฟฟ้าง่ายๆคือ P=V*I โดย P=กำลังไฟฟ้า(วัตต์), V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์)

ถ้าระบบที่เราจะนำแผงโซล่าเซลล์ไปต่อเป็นแบบแยกเดี่ยวที่ต่อตรงเข้ากับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรงลย เราจะต้องต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันรวมที่ผลิตออกมาจากแผงมากกว่าแรงดันของแบตเตอรี่ประมาณ1.4-1.5เท่า โซล่าเซลล์ถึงจะชาร์จประจุเข้า เช่นแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลท์ จะต้องมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์ประมาณ 16.8-18โวลท์(Vmp)

แต่ถ้าระบบที่เราออกแบบเป็นแบบต่อร่วมกับเครื่องควบคุมการชาร์จ ให้เราต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันใกล้เคียงกับสเปคของตัวเครื่องควบคุมการชาร์จได้เลย

เมื่อรู้วิธีการต่อแผงโซล่าแล้ว การเลือกแรงดันระบบก็ถือเป็นอีกสิ่งที่ต้องรู้เพื่อจะทำให้ระบบทำงานอย่างมีประสิทธิภาพไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายมาก

ข้อควรระวัง

การต่อแผงโซล่าเซลล์แบบอนุกรมควรระวังอย่าให้มีเงามาตกกระทบบดบังแสงที่จะส่งไปยังแผงโซล่าเซลล์ เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมทั้งหมดของระบบลดลงหรือถึงขั้นไฟฟ้าไม่สามารถผลิตขึ้นได้ เปรียบเหมือนกับท่อน้ำที่ถูกตัดระหว่างทางทำให้ไม่สามารถส่งน้ำไปยังปลายทางได้ ทั้งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการต่อบายพาสไดโอดขนานกับแผงหรือการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ให้หลีกเลี่ยงเงาที่จะตกกระทบลงบนแผง

นอกจากนี้ การต่อแผงโซล่าเซลล์ในระบบเข้าด้วยกัน จะต้องเลือกแผงโซล่าเซลล์และอุปกรณ์โดยรวมให้มีขนาดเหมาะสม มิฉะนั้นแล้วจะทำให้อุปกรณ์ระบบเกิดความเสียหายหรือผลิตไฟฟ้าได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ ทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายต่างๆเพิ่มเติมตามมาอีกมากมาย

การออกแบบระบบตาม คู่มือการออกแบบ ติดตั้งและใช้งานระบบโซล่าเซลล์ ที่ดีจะสามารถป้องกันปัญหาที่กล่าวมาและทำให้เราผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขี้น

 

หน้าที่ของไดโอดในแผงโซล่าเซลล์

หน้าที่ของไดโอดในแผงโซล่าเซลล์

ลักษณะการทำงานของไดโอด คือจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทางเดียว ไฟฟ้ากระแสตรงจะมีขั้วบวกและขั้วลบ ถ้านำไฟกระแสตรงขั้วบวกไปต่อขั้วลบของไดโอดกระแสไฟฟ้าก็จะไม่ไหลในวงจร แต่ถ้านำไฟกระตรงขั้วบวกไปต่อกับไดโอดขั้วบวก กระแสไฟฟ้าก็สามารถไหลผ่านไดโอดไปได้

diode current flow_w

การนำได้โอดมาใช้กับแผงโซล่าเซลล์นั้นมีการประยุกต์การใช้งานอยู่สองอย่างด้วยกัน

1.)   บล๊อคกิ่งไดโอด(Blocking Diode) ทำหน้าที่ป้องกันการคลายประจุออกมาจากแบตเตอรี่ในตอนกลางคืนหรือไม่มีแสงแดดส่องให้กับแผงโซล่าเซลล์แล้ว เนื่องจากถ้ามืดสนิทโซล่าเซลล์จะเปลี่ยนเป็นมีค่าความต่างศักย์ที่ต่ำกว่าตัวแบตเตอรี่ จะทำให้กระแสไหลจากแบตเตอรี่ไปสู่แผงได้ โดยการต่อบล๊อคกิ่งไดโอดจะต่อขั้วบวกของไดโอดเข้ากับขั้วบวกของแผงโซล่าเซลล์เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลออกจากตัวแผงเพียงทางเดียว โดยทั่วไปแล้วแผงโซล่าเซลล์ที่ผลิตมาจากโรงงานจะต่อบล๊อคกิ่งไดโอดไว้ภายในแผงด้วย

2.)   บายพาสไดโอด(Bypass-Diode) ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้กระแสไฟฟ้าในวงจรไหลผ่านได้ในกรณีที่มีแผงโซล่าเซลล์บางแผงที่ต่ออนุกรมภายในระบบกันอยู่ โดนบดบังโดยเงาแดด อย่างที่กล่าวมาในบทที่ผ่านมา ถ้าแผงโซล่าเซลล์ถูกบดบังโดยเงาจะทำให้เกิดความต้านทานในแผงที่สูงขึ้นมาก จึงทำให้ไปหยุดการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าภายในระบบได้ การต่อบายพาสไดโอดต่อโดยขนานกับแผงโซล่าเซลล์ เช่นเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วโรงงานผู้ผลิตจะต่อบายพาสไดโอดมาพร้อมกับแผงโซล่าเซลล์เลย บางผู้ผลิต จะแบ่งเซลล์ออกเป็นอย่างละครึ่งภายในหนึ่งแผงแล้วต่อบายพาสไดโอดมาขนานเซลล์ที่แบ่งไว้ ดังนั้นในหนึ่งแผงอาจมีบายพาสไดโอดอยู่สองตัว การทำอย่างนี้ ถ้าเกิดมีเงามาบดบังแสงเพียงครึ่งแผงโซล่าเซลล์ จะทำให้แผงก็ยังคงสามารถผลิตไฟฟ้าต่อไปได้ถึงแม้จะได้พลังงานเพียงครึ่งหนึ่งก็ยังดี

blocking and bypass diode_w

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์

เรื่องของการมีพลังงานเท่าไหร่นั้นไม่ใช่ปัญหา แต่เรื่องของการมีพลังงานไม่พอใช้ต่างหากคือปัญหา ปัญหาการขาดแคลนพลังงานไม่ใช่เพียงแค่ปัญหาระดับชาติเท่านั้น แต่ทั่วโลกต่างให้ความสำคัญกับปัญหานี้และช่วยกันคิดวิธีแก้ไขกันมาโดยตลอด

วิธีที่ง่ายและได้ผลดีที่สุดคือ การปิดเครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความร้อนและเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิด อยู่อย่างสมถะแล้วใช้ไฟฟ้าเท่าที่จำเป็นเพียงเท่านั้น โลกเราก็ไม่ต้องสร้างโรงไฟฟ้าเพิ่มเติมอีกต่อไป

วิกฤตพลังงานก็จะหยุดลงทันที

แต่เราทั้งหลายต่างรู้กันว่าคงเป็นไปได้ยากที่มนุษย์โลกทุนนิยมดิจิตอลจะทำอย่างนั้นได้ เพราะเศรษฐกิจต้องดำเนินไป คนต้องกินต้องใช้มากขึ้นทุกวัน ทุกอย่างล้วนต้องใช้พลังงานด้วยกันทั้งสิ้น

แล้วอะไรล่ะคือคำตอบของปัญหา มีอยู่หลายอย่างด้วยกัน หลักๆคือสร้างแหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ทั้งโรงไฟฟ้าพลังงานหลักและพลังงานทางเลือก

หนึ่งในแหล่งผลิตไฟฟ้าพลังงานทางเลือกอย่างง่ายที่คนทั่วไปสามารถสร้างได้ด้วยตัวเองเพียงแค่มีความรู้พื้นฐาน ก็คือพลังงานแสงอาทิตย์

ซึ่งเป็นพลังงานหมุนเวียนที่ไม่มีวันหมด และเว็บไซต์นี้ก็ได้รวบรวมความรู้พื้นฐานในการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ไว้อย่างครบครัน

สุดท้าย ถ้าวิกฤติพลังงานมาถึง ลองจินตนาการดูก็ได้ว่าถ้าไฟฟ้าดับกันทั้งหมู่บ้านแต่บ้านของเรามีไฟฟ้าใช้อยู่หลังเดียว มันจะเท่ห์สักเพียงใด

โซล่ารูฟท็อป


ระบบโซล่าเซลล์

แสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่พระอาทิตย์มอบให้กับเราทุกคน เราทุกคนสามารถผลิตไฟฟ้าได้จากทุกที่ที่แสงไปถึง ด้านล่างคือความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ทั้งหมด เพียงแค่มีความรู้พื้นฐานเท่านั้นท่านก็สามารถผลิตไฟฟ้าใช้เองได้แล้ว

SSK home

ระบบโซล่าเซลล์

โซล่าเซลล์

เครื่องควบคุมการชาร์จประจุ

อินเวอร์เตอร์

แบตเตอรี่

ส่วนประกอบอื่นๆ

โหลด

การออกแบบระบบโซล่าเซลล์


การจัดการพลังงานภายในอาคารและบ้านพักอาศัย

การจัดการพลังงานถือเป็นหัวใจสำคัญและถือเป็นพื้นฐานของเรื่องพลังงานเลยทีเดียว

เพียงแค่ท่านมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับพลังงานอย่างเดียว ท่านก็สามารถที่จะประหยัดพลังงานโดยไม่ต้องลงทุนอะไรเลย

การจัดการพลังงานในบ้าน

หัวข้อด้านล่างจะกล่าวถึงส่วนที่เกี่ยวกับการจัดการพลังงานพื้นฐานภายในอาคารและบ้านพักอาศัยทั้งหมด ให้ท่านสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับตนเองที่บ้านได้ เรียกได้ว่าอ่านจบแล้วลงมือทำ ก็เซฟค่าใช้ไฟได้มากแล้ว

พื้นฐานพลังงาน+เครื่องใช้ไฟฟ้า

การคิดคำนวณค่าไฟฟ้าบ้านพักอาศัย

มาตรการประหยัดพลังงานภายในอาคารและบ้านพักอาศัย

การตรวจวัดและวิเคราะห์การใช้พลังงาน