ระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) OFFGRID SYSTEM SOLAR POWER 3.5KW (SOLAR PANEL) นายจิรายุหลาวทอง นายจิรภัทร ปลอดกระโทก นายถิรวัฒน์ ไชยบุญเร ื อง นายภานุวัฒน ์ ตุ่นแจ้ สารนิพนธ ์ นีเ้ป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาวิชาโครงการตามหลกัสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพช้ันสูง สาขาวิชาไฟฟ้าสาขางานไฟฟ้าควบคุม วิทยาลยัเทคโนโลยีกรุงเทพ ปี การศึกษา 2565
ระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) OFFGRID SYSTEM SOLAR POWER 3.5KW (SOLAR PANEL) นายจิรายุหลาวทอง 64-43-70335 นายจิรภัทร ปลอดกระโทก 64-43-70334 นายถิรวัฒน์ ไชยบุญเร ื อง 64-43-70338 นายภานุวฒัน ์ ตุ่นแจ ้ 64-43-70384 สารนิพนธ ์ นีเ้ป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาวิชาโครงการตามหลกัสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพช้ันสูง สาขาวิชาไฟฟ้ าสาขางานไฟฟ้ าควบคุม วิทยาลยัเทคโนโลยีกรุงเทพ ปี การศึกษา 2565
หัวข้อสารนิพนธ์ ระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) โดย นายจิรายุ หลาวทอง นายจิรภัทร ปลอดกระโทก นายถิรวัฒน์ ไชยบุญเรือง นายภานุวัฒน์ ตุ่นแจ้ สาขาวิชา ไฟฟ้า สาขางานไฟฟ้าควบคุม ที่ปรึกษา อาจารย์ธวัชชัย วิจันทมุข แผนกช่างไฟฟ้า วิทยาลัยเทคโนโลยีกรุงเทพ อนุมตัิใหส้ารนิพนธ์น้ีเป็นส่วนหน่ึงของการศึกษาตาม หลกัสูตรประกาศนียบตัรวิชาชีพช้นัสูง ……………………………………… (อาจารย์ธวัชชัย วิจันทมุข) หัวหน้าแผนก คณะกรรมการสอบสารนิพนธ์ ............................................................... ประธานกรรมการ (อาจารย์ธวัชชัย วิจันทมุข) ................................................................ กรรมการ (อาจารย์โกมล จันทร์หัสดี) ............................................................... กรรมการและเลขานุการ (อาจารยเ์อ้ือมพร พิมดี)
ก บทคัดย่อ โครงการเรื่อง ระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์)มี วัตถุประสงค์เพื่อเพื่ออออกแบบและสร้างระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW( แผงโซล่าเซลล์) ภายในบา้นเพื่อพฒันาผลงานที่ประดิษฐ์ข้ึนให้เขา้สู่ความเป็นมาตรฐานสามารถนาํไปใชง้านได้ อย่างมีคุณภาพประหยัดและปลอดภัย และเพื่อใช้ในการนําไปใช้ ในการเรียนการศึกษาในสาขาช่างไฟฟ้า สามารถนําไปใช้ในสถานศึกษา สถานที่ราชการ บ้านเรื อน โดยวัดค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์ แสงอาทิตย์ โครงการระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW. โครงสร้างทํามาจากเหล็ก กล่องเชื่อม ขนาดความสูงฐานด้านหลัง 1.60 เมตร ฐานด้านหน้า 0.80 เมตร กว้าง 1.20 เมตร ตัว หน้าฐาน ลึก 0.70 เมตร ใช้แบตเจลขนาด 100ah 12v 2 ลูก แผงโซล่าเซลล์ 340W Poly 2 แผง อินเวอร์เตอร์เพียวซายเวฟ 3500W และชุดคอนโทรลชาร์จเจอร์12/24V PWM 30AMP (แผงโซล่าเซลล์) ผลการนําโครงการระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW ผู้ใช้มีความพึง พอใจในโครงการมีค่าเฉลี่ยอยู่ในเกณฑ์ ดีมาก ABSTRACT THE PROJECT TITLED OFFGRID SOLAR SYSTEM 3.5KW (SOLAR PANEL) AIM S TO DESIGN AND BUILD A SOLAR POWER SYSTEM OF 3.5KW. OFFGRID SYSTEM 3.5KW(SOLAR PANEL) inside the house to develop the fabricated work to the standard can be used. quality, economical and safe, and for use in To study, education in the field of electricians can be applied in educational institutions. Government Office It measures the energy consumption of electricity from solar cells. OFFGRID SOLAR SYSTEM PROJECT 3.5KW. The structure is made of steel, welded box, with a rear base height of 1.60 meters. Front base 0.80 m. Width 1.20 m. Base body depth 0.70 m. Use 2 100ah 12v gel batteries. Solar Panel 340W Poly 2 Panel Pure Sai Wave Inverter 3500W and 12/24V PWM 30AMP control charger (solar panel) THE RESULT OF THE IMPLEMENTATION OF THE OFFGRID SYSTEM SOLAR POWER SYSTEM PROJECT 3.5KW, USERS ARE SATISFIED WITH THE PROJECT, THE AVERAGE IS VERY GOOD.
ข กิตติกรรมประกาศ โครงงานโครงการระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผง โซล่าเซลล์) จดัทาํข้ึนเพื่อศึกษาระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและพัฒนาระบบสาธิตผลิตกระแสไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์สําหรับชุมชนฐานรากระดับครัวเรือน และนําไปบูรณาการงานวิจัยกับการสอนของ วิทยาลยัจากการทาํโครงการในคร้ังน้ี โครงการน้ีสําเร็จลุล้วงไปได้ด้วยดีและขอขอบพระคุณจากความกรุณาที่ได้ให้คําปรึกษา โดยได้รับคําปรึกษาจจากอาจารย์ที่ปรึกษา อาจารย์ธวัชชัย วิจันทมุข และอาจารย์แผนกช่างไฟฟ้าทุก ท่านที่ให้คําปรึกษาและเสนอข้อช้ีแนะเพื่อเป็ นแนวทางในการดําเนินการจัดทําโครงการในคร้ังน้ี และขอขอบคุณเพื่อนทุกคนพี่น้องทุกท่านที่คอยช่วยเหลือเสมอมา ท้งัน้ีคณะผูจ้ดัทาํขอมอบโครงการเล่มน้ีเพื่อเป็นประโยชน์ต่อสาธารณะชนและผู้ที่กําลัง ดําเนินการศึกษาในเรื่องการจัดทําแผงโซล่าเซลล์และหวังว่าโครงการน้ีจะเป็นประโยชน์ไม่มากก็ น้อยต่อผู้ดําเนินการศึกษาเรียนรู้ คณะผู้จัดทํา
ค สารบัญ หน้า บทคัดย่อ ก กิตติกรรมประกาศ ข สารบัญ ค สารบัญภาพ ฉ บทที่ 1 บทนํา 1 ประวัติความเป็ นมาของโครงการ 1 วัตถุประสงค์ของโครงการ 1 ขอบเขตของโครงการ 2 วิธีการดําเนินการ 2 ผลที่คาดว่าจะได้รับ 2 พลังงานแสงทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM3.5KW(แผงโซล่าเซลล์) 3 บทที่ 2 เน้ือหาที่เกี่ยวขอ้ง 4 ความเป็นมาของเซลล์แสงอาทิตย์ 4 เซลล์แสงอาทิตย์ 4 เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ 5 ชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์ 6 ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ 7 ขบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ 8 คุณสมบัติและตัวแปรที่สําคัญของเซลล์แสงอาทิตย์ 8 โซล่าชาร์จเจอร์(SOLAR CHARGE CONTROLLER) 9 ระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด (OFF GRID SOLAR SYSTEM) 11
ง สารบัญ(ต่อ) หน้า โซล่าเซลล์(SOLAR CELL) 12 หลักการทํางานของโซล่าเซลล์ 12 ลักษณะการใช้งานของโซล่าเซลล์ 12 ประโยชน์ของโซล่าเซลล์ 13 ส่วนประกอบของโซล่าเซลล์ 13 ระบบการใช้งานโซล่าเซลล์ 17 ความหมายและชนิดของแบตเตอรี่ 17 ลักษณะของการปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ 20 ความหมายของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม 20 ชนิดของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม (TYPES OF LITHIUM BATTERY) 21 ความปลอดภัยในการใช้แบตเตอรี่ 24 โครงสร้างของอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริด 26 หลักการทํางานของระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด 27 ข้อดีของระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด 27 ข้อเสียของระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด 27 แบตเตอรี่ 27 หลักการทํางาน 29 พลังงานแสงอาทิตย์ 30 เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า 30 เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตความร้อน 31 MPPT 30A 150VDC 31 ข้อดีของอุปกรณ์ควบคุมการชาร์จแบบMPPT 33 สวิตช์ 34 สวิตช์ไฟฟ้าแบบต่างๆ 34 ตู้โหลด 36
จ สารบัญ(ต่อ) หน้า บทที่ 3วิธีการดําเนินการ 38 ศึกษาค้นคว้าข้อมูล 38 จดัซ้ือวสัดุ-อุปกรณ์ 38 จัดทําโครงงาน 39 บทที่ 4ผลการดําเนินงาน 42 วิธีการทดสอบ 42 ผลการทดสอบ 42 ผลการนําโครงการไปใช้งาน 42 บทที่ 5 สรุปปัญหาและข้อเสนอแนะ 43 สรุปปัญหาการดําเนินงาน 43 ข้อเสนอแนะ 43 บรรณานุกรม 44 ภาคผนวก 45 ประวัติผู้จัดทํา การจัดทําโครงการ การนําไปใช้จริง ความพึงพอใจต่อโครงการ หนังสือตอบรับการนําไปใช้จริง
ฉ สารบัญภาพ ภาพที่ หน้า 1 แสดงผลงาน ชุดทดลองระบบไฟฟ้า 3 2 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากซิลิคอน ชนิดผลึกเดี่ยว 6 3 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน 7 4 แสดงส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ 8 5 แสดงระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด (OFF GRID SOLAR SYSTEM) 11 6 แสดงแผงโซล่าเซลล์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ 14 7 แสดงแผงโซล่าเซลล์ชนิดโพลีคริสตัลไลน์ 14 8 แสดงระบบโซล่าเซลล์แบบสแตนอโลน 15 9 แสดงตัวอย่างเครื่องแปลงไฟฟ้า 15 10 แสดงตัวอย่างเครื่องควบคุมการชาร์จไฟฟ้า 16 11 แสดงตัวอย่างอุปกรณ์ไฟฟ้า DC/AC 16 12 แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่แห้ง(DRY CELL) 18 13 แสดงตวัอยา่งแบตเตอรี่น้าํ (STORAGE BATTERY) 18 14 แสดงโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด(LEAD-ACID BATTERY) 19 15 แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยม 21 16 แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมฟอสเฟต (LITHIUM ION PHOSPHATE : LFP) 22 17 แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโคบอลต์ออกไซด์(LITHIUM COBALT OXIDE : LCO) 22 18 แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมนิเคิลแมงกานิสโคบอลต์ออกไซด์ 23 18 แสดงตัวอย่างแบตลิเธี่ยมไททาเนต 24 20 แสดงแบบมีหม้อแปลง 26 21 แสดงแบบไร้หม้อแปลง 26 22 แสดงสัญลักษณ์แบบอิเล็กทรอนิกส์สําหรับแบตเตอรี่ในแผนภาพวงจร 28 23 แสดงI-V CURVE เส้นสีฟ้าและMPPT CHARGE เส้นสีส้ม 32
ช สารบัญภาพ(ต่อ) ภาพที่ หน้า 24 แสดงMPPT 30A 150VDC 33 25 แสดงตู้โหลดเซ็นเตอร์(LOAD CENTER) 36 26 แสดงโมเดลแผงโซล่าเซลล์ 40 27 แสดงโมเดลแผงโซล่าเซลล์ 40 28 แสดงหลักการทํางานของแผงโซล่าเซลล์ 41
1 บทที่ 1 บทน า ประวัติความเป็ นมาของโครงการ ปัญหาด้านพลงังานนับว่าเป็นปัญหาที่สําคญัอย่างยิ่งในปัจจุบัน สภาวะโลกร้อนที่ส่งผล กระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างรุนแรง มีสาเหตุสําคัญมาจากการ ใช้พลงังานที่เพิ่มมากข้ึนอย่างมากในเรื่องของแหล่งพลงังานที่มีอยู่อย่างจํากัด จนส่งผลให้ราคา พลงังานเพิ่มสูงข้ึนมากก็นบัว่าเป็นปัญหาที่สําคญัเช่นกนั โดยเฉพาะประเทศไทยซึ่งเป็ นประเทศที่ ไม่สามารถผลิตพลงังานใชเ้องไดท้ ้งัหมด พลงังานส่วนใหญ่ตอ้งนาํเขา้มาจากต่างประเทศเป็นหลกั เพื่อตอบสนองความต้องการบริโภค พลังงานของประชากรในประเทศให้เพียงพอ รัฐบาลต้อง จัดสรรงบประมาณเพื่อจัดหาพลังงานนับเป็ นมูลค่ามากมายมหาศาลในแต่ละปี ซึ่งในอนาคตมีการ คาดการณ์ว่าปริมาณความตอ้งการใชพ้ลงังานในประเทศโดยเฉพาะพลงังานไฟฟ้าจะเพิ่มมากข้ึนอีก กว่า เท่าตัว การไฟฟ้าฝ่ ายผลิตแห่งประเทศไทยได้คาดการณ์ว่า กําลังการผลิตไฟฟ้าของไทยจะ เพิ่มข้ึนจากปัจจุบนัที่ใชก้นัอยู่ประมาณ 31,349 เมกะวัตต์ เป็ น 66,167 เมกะวัตต์ภายในปี พ.ศ. 2573 และจะต้องมีการสํารองไฟฟ้าตามมาตรฐานไม่ให้ตํ่ากว่า 15% อีก ด้วย ดงัน้ันจึงอยากจะแกไ้ขปัญหาเรื่องน้ีจึงได้คิดทําโครงงานระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์)ข้ึนมา เพื่อนาํไปแกไ้ขปัญหาน้ีโดยการศึกษา และพัฒนาระบบสาธิตผลิตกระแสไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตยสําหรับชุมชนฐานรากระดับครัวเรือน ที่สามารถใชง้านไดจ้ริงและมีประสิทธิภาพเพื่อทาํใหป้ระหยดัไฟฟ้าไดม้ากข้ึน วัตถุประสงค์ของโครงการ 1. เพื่ออออกแบบและสร้างระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) ภายในการศึกษาและการใช้งานจริง 2. เพื่อพฒันาผลงานที่ประดิษฐ์ข้ึนให้เขา้สู่ความเป็นมาตรฐานสามารถนําไปใช้งานได้ อย่างมีคุณภาพประหยัดและปลอดภัย 3. เพื่อใช้ในการนําไปใช้ในการเรียนการศึกษาในสาขาช่างไฟฟ้า 1
2 ขอบเขตของโครงการ โครงการระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่า เซลล์) สามารถนําไปใช้ในสถานศึกษา สถานที่ราชการ บ้านเรือน โดยวัดค่าการใช้พลังงานไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์ โครงการระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW. โครงสร้างทํามาจากเหล็ก กล่องเชื่อม ขนาดความสูงฐานด้านหลัง 1.60 เมตร ฐานด้านหน้า 0.80 เมตร กว้าง 1.20 เมตร ตัว หน้าฐาน ลึก 0.70 เมตร ใช้แบตเจลขนาด 100ah 12v 2 ลูก แผงโซล่า เซล 340W Poly 2 แผง อินเวอร์เตอร์เพียวซายเวฟ 3500W และชุดคอนโทรลชาร์จเจอร์12/24V PWM 30AMP และสามารถรองรับการใช้ไฟฟ้า หลอดไฟส่องสว่าง 2 หลอด ตู้เย็นขนาด 4-5 คิว เครื่องป้ัมน้าํขนาด 120W/220V ได้อย่างสบาย วิธีการด าเนินการ 1. ศึกษาข้อมูลและนําเสนอเพื่อขออนุมัติ 2. จดัซ้ือวสัดุ-อุปกรณ์ 3. จัดทําโครงงาน 4. ทดสอบโครงงานและปรับปรุงแก้ไข 5. นําเสนอโครงงาน ผลที่คาดว่าจะได้รับ 1.สามารถอออกแบบและสร้างระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบOFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) ใช้ภายในสถานที่ต่างๆ 2. สามารถนําไปใช้ในการเรียนการศึกษาในสาขาช่างไฟฟ้า
3 ผลงาน ชุดทดลองระบบไฟฟ้าพลังงานแสงทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) ภาพที่ 1 ผลงาน ชุดทดลองระบบไฟฟ้า พลังงานแสงทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์)
4 บทที่ 2 เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง ความเป็ นมาของเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตยถ์ูกสร้างข้ึนมาคร้ังแรกในปีค.ศ.1954 โดยแชปปิ น (Chapin) ฟูลเลอร์ (Fuller)และเพียสัน (Pearson) แห่งเบลล์เทลเลโฟน (Bell Telephon) โดยท้ัง 3 ท่านน้ีได้คน้พบ เทคโนโลยีการสร้างรอยต่อ พี-เอ็น (P-N) แบบใหม่โดยวิธีการแพร่สารเข้าไปในผลึกของซิลิกอน จนได้เซลล์แสงอาทิตย์อันแรกของโลก ซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 6% ซ่ึงปัจจุบนัน้ีเซลลแ์สงอาทิตย์ ได้ถูกพัฒนาข้ึนจนมีประสิทธิภาพสูงกว่า15%แล้วในระยะแรกเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ใช้ สําหรับโครงการดา้นอวกาศ ดาวเทียมหรือยานอวกาศที่ส่งจากพ้ืนโลกไปโคจรในอวกาศ ต่อมามี การนาํเอาแผงเซลลแ์สงอาทิตยม์าใชบ้นพ้ืนโลกมากข้ึนเซลลแ์สงอาทิตยใ์นยคุแรก ๆ ส่วนใหญ่จะ มีสีเทาดาํ ปัจจุบนัมีการพฒันาให้เซลล์แสงอาทิตยม์ ีสีต่าง ๆ กนั ไป เช่น แดง น้ําเงิน เขียว ทอง เป็ นต้นเพื่อความสวยงาม เซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์กรรมทางอิเลคทรอนิกส์สร้างข้ึนเพื่อใชใ้น การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็ นพลังงานไฟฟ้าโดยการนําสารกึ่งตัวนําประเภทซิลิกอนมา ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตเป็ นแผ่นซิลิกอนบริสุทธิ์ และเมื่อแสงตกกระทบบน แผ่นเซลล์รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โฟตอน (Proton) จะถ่ายเท พลังงานให้กับอิเล็กตรอน(Electron) ในสารกึ่งตัวนําจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจาก แรงดึงดูดของอะตอม (atom) และเคลื่อนที่ไดอ้ย่างอิสระ ดงัน้ ัน เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจร จะทาํ ให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงข้ึนเมื่อพิจารณาลกษัณะการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์พบว่า เซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงที่สุดในช่วงเวลากลางวัน ซึ่งมีความเหมาะสม ในการนําเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้ผลิตไฟฟ้าเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลงังานไฟฟ้าใน ช่วงเวลากลางวัน การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์มีจุดเด่นที่สําคญัหลายประการ ดงัน้ี 1. ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในขณะใชง้าน จึงทาํใหไ้ม่มีมลภาวะทางเสียง 2. ไม่ก่อใหเ้กิดมลภาวะเป็นพิษจากขบวนการผลิตไฟฟ้า 4
5 3. มีการบํารุงรักษาน้อยมากและใช้งานแบบอัตโนมัติได้ง่าย 4. ประสิทธิภาพคงที่ไม่ข้ึนกบัขนาด 5. สามารถผลิตเป็ นแผงขนาดต่าง ๆได้ง่าย ทําให้สามารถผลิตได้ปริมาณมาก 6. ผลิตไฟฟ้าได้แม้มีแสงแดดอ่อนหรือมีเมฆ 7. เป็นการใชพ้ลงังานแสงอาทิตยท์ ี่ไดม้าฟรีและมีไม่สิ้นสุด 8. ผลิตไฟฟ้าได้ทุกมุมโลกแม้บนเกาะเล็ก ๆ กลางทะเล บนยอดเขาสูง และในอวกาศ เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์มีกําเนิ ดในช่วงปี ค.ศ.1950 ที่Bell Telephone Laboratory ประเทศ สหรัฐอเมริกา เพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตยส์ ําหรับใช้ในโครงการอวกาศจากน้ันมีการนาํมาใช้ อย่างกว้างขวางและขยายผลสู่ระดับอุตสาหกรรม ต้ังแต่ปลายทศวรรษที่ 50 เป็ นต้นมา ใน ระยะแรกเซลล์แสงอาทิตย์จะมีราคาแพงมากจึงจํากัดการใช้งานอยู่เฉพาะในงานวิทยุสื่อสารและ ไฟฟ้าแสงสวา่งขนาดเลก็ในพ้ืนที่ห่างไกลเท่าน้นั ในช่วงปี ค.ศ. 1970 ภาครัฐในประเทศสหรัฐอเมริกา เยอรมัน และญี่ปุ่ น ได้ส่งเสริมการ ผลิตไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตยอ์ย่างจริงจงั และต่อเนื่อง เป็ นผลให้ราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ ลดลงเป็ นลําดับจากประมาณ 4ล้านบาทต่อกิโลวัตต์ในปัจจุบันคงเหลือประมาณหลักแสนบาทต่อ กิโลวัตต์ซึ่งนับว่าราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ได้ลดลงอย่างมาก ถึงแม้ว่าเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ได้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและเป็ นที่น่าเชื่อถือ การใช้สารกึ่ งตัวนําแบบผลึกของซิ ลิกอน (Crystalline Silicon) ที่มีความบริ สุ ทธิ์ สู งและมี ประสิ ทธิภาพในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ ให้เป็ นไฟฟ้าได้ประมาณ 12-17% แต่ราคาเซลล์ แสงอาทิตย์แบบผลึกของซิลิกอนก็สูงเช่นกัน เนื่องจาก Crystalline Silicon เป็ นส่วนประกอบ สําคญัของอุตสาหกรรมอิเลคทรอนิกส์จึงเป็นที่ตอ้งการของตลาดจาํนวนมาก นอกจากน้ีกรรมวิธี ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จาก Crystalline Silicon ที่จะต้องน ามาเลื่อยให้เป็ นแผ่น (Wafer) บาง ๆ จึงทาํ ใหเ้กิดการสูญเสีย ในลกษัณะข้ีเลื่อยไปไม่นอ้ยกวา่คร่ึง
6 อย่างไรก็ตามบริษัทผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์หลาย ๆ แห่ง ได้พยายามที่จะพัฒนาเพื่อลด ราคาลง โดยการดึงเป็ นแผ่นฟิ ล์ม (Ribbon) และการใช้Silicon แบบไม่เป็ นผลึก คือ Amorphous Silicon ในลักษณะฟิ ลม์ บางเคลือบลงบนแผ่นกระจกหรือแผ่น Stainless Steel ที่งอโคง้ไดว้ิธีน้ีจะ สามารถช่วยลดต้นทุนการผลิตลงไปได้มาก แต่เนื่องจาก Amorphous Silicon มีประสิทธิภาพตํ่า กว่าและจะเสื่อมสภาพอายุการใช้งานเร็วกว่าแบบ Crystalline Silicon จึงได้มีการพยายามพัฒนา สารประกอบตัวอื่น ๆ เช่น Copper IndiumDiselenide (CIS) และ Cadmium Telluride (CdTe) เพื่อ ผลิตเซลลแ์สงอาทิตยแ์บบฟิลม์บางข้ึนซ่ึงคาดว่าจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าและอายุการใช้งานนาน กว่า Amorphous Silicon และคาดว่าจะนําออกสู่ตลาดเซลล์แสงอาทิตย์ได้ในอีกไม่กี่ปี ข้างหน้า ด้วยราคาที่ถูกกว่าแบบ Crystalline Silicon ประมาณคร่ึงหน่ึง นอกจากน้ีไดม้ีงานพฒันาอุปกรณ์ แปลงไฟฟ้า (Inverter) ให้มีราคาถูกลงอีกควบคู่ไปพร้อม ๆ กับการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ ชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์ แบ่งตามวัสดุที่ใช้เป็ น 3 ชนิดหลักๆ คือ 1. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากซิลิคอน ชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) หรือที่รู้จักกันในชื่อ Monocrystalline Silicon Solar Cell และชนิดผลึกรวม (Polycrystalline Silicon Solar Cell) ลักษณะเป็ นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางมาก ภาพที่ 2แสดงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากซิลิคอน ชนิดผลึกเดี่ยว
7 2. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous Silicon Solar Cell) ลักษณะ เป็ นฟิ ล์มบางเพียง 0.5ไมครอน (0.0005 มม.) น้าํหนกัเบามากและประสิทธิภาพเพียง 5-10% ภาพที่ 3แสดงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน 3. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากสารกึ่งตัวนําอื่นๆ เช่น แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์, แคดเมียม เทล เลอไรด์และคอปเปอร์อินเดียมไดเซเลไนด์เป็นตน้มีท้งัชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline) และ ผลึกรวม (Polycrystalline)เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทําจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ จะให้ประสิทธิภาพสูงถึง 20-25% ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ผลิตข้ึนจากเซลล์แสงอาทิตยเ์พียงเซลล์เดียวจะมีค่าต่าํมากการ นํามาใช้งานจะตอ้งนําเซลล์หลายๆ เซลล์มาต่อกันแบบอนุกรมเพื่อเพิ่มค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าให้ สูงข้ึนเซลล์ที่นํามาต่อกันฝนจาํนวนและขนาดที่เหมาะสมเรียกว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์(Solar Module หรือ Solar Panel) การทําเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็ นแผงก็เพื่อความสะดวกในการนําไปใช้ งานด้านหน้าของแผงเซลล์ประกอบด้วยแผ่นกระจกที่มีส่วนผสมของเหล็กตํ่าซึ่งมีคุณสมบัติใน การยอมให้แสงผ่านได้ดีและยังเป็ นเกราะป้องกันแผ่นเซลล์อีกด้วยแผงเซลล์จะต้องมีการป้องกัน ความช้ืนที่ดีมากเพราะจะต้องอยู่กลางแดดกลางฝนเป็ นเวลานานในการประกอบจะต้องใช้วัสดุที่มี ความคงทนและป้องกนัความช้ืนที่ดีเช่น ซิลิโคน และอีวีเอ(EtheleleVinyl Acetate) เป็ นต้น เพื่อ เป็ นการป้องกนัแผน่ กระจกด้านบนของแผงเซลล์จึงต้องมีการทํากรอบด้วยวัสดุที่มีความแขง็แรง ดงัน้นัแผงเซลลจ์ึงมีลักษณะเป็ นแผ่นเรียบ (Laminate) ซ่ึงสะดวกในการติดต้งั
8 ภาพที่ 4แสดงส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ ขบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ วสัดุสําคญัที่ใชท้าํเซลลแ์สงอาทิตยท์ ี่ใชม้ากที่สุดไดแ้ก่สารซิลิคอน (Si) ซึ่งเป็ นสารชนิด เดียวกับที่ใช้ทําชิพในคอมพิวเตอร์และเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ซิลิคอนเป็ นสารไม่เป็ นพิษมีการนํามา ผลิตเซลลแ์สงอาทิตยใ์ชก้นัอยา่งแพร่หลายเนื่องจากมีราคาถูกคงทน และเชื่อถือไดน้อกจากน้ียงัมี วัสดุชนิดอื่นที่สามารถนํามาผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้เช่น แกลเลียมอาเซไนด์CIS และแคดเมียม เทลเลอไรด์แต่ยังมีราคาสูงและบางชนิดยงัไม่มีการพิสูจน์เรื่องอายุการใช้งานว่าสามารถใช้งานได้ นาน คุณสมบัติและตัวแปรที่ส าคัญของเซลล์แสงอาทิตย์ ตวัแปรที่สําคญัที่มีส่วนทาํให้เซลลแ์สงอาทิตยม์ ีประสิทธิภาพการทาํงานในแต่ละพ้ืนที่ ต่างกัน และมีความสําคญั ในการพิจารณานาํไปใชใ้นแต่ละพ้ืนที่ตลอดจนการนาํไปคาํนวณระบบ หรือคาํนวณจาํนวนแผงแสงอาทิตยท์ ี่ตอ้งใชใ้นแต่ละพ้ืนที่มีดงัน้ี ความเข้มของแสง กระแสไฟ(Current)จะเป็ นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง หมายความว่าเมื่อความเข้มของแสงสูง กระแสที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะสูงข้ึน ในขณะที่ แรงดันไฟฟ้าหรือโวลต์แทบจะไม่แปรไปตามความเข้มของแสงมากนัก ความเข้มของแสงที่ใช้วัด เป็นมาตรฐานคือความเขม้ของแสงที่วดับนพ้ืนโลกในสภาพอากาศปลอดโปร่ง ปราศจากเมฆ หมอกและวดัที่ระดบัน้าํทะเลในสภาพที่แสงอาทิตยต์ ้งัฉากกบัพ้ืนโลก ซ่ึงความเขม้ของแสงจะมี ค่าเท่ากับ 100 mW ต่อ ตร.ซม. หรือ 1,000 W ต่อ ตร.เมตร ซึ่งมีค่าเท่ากับ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถ้าแสงอาทิตย์ทํามุม 60 องศากบัพ้ืนโลกความเขม้ของแสงจะมีค่าเท่ากบั ประมาณ 75 mW ต่อ
9 ตร.ซม. หรือ 750 W ต่อ ตร.เมตร ซึ่งมีค่าเท่ากับ AM2 กรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตย์น้ันจะใช้ค่า AM 1.5 เป็ นมาตรฐานในการวัดประสิทธิภาพของแผง อุณหภูมิ กระแสไฟ(Current)จะไม่แปรตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ในขณะที่ แรงดนั ไฟฟ้า (โวลต)์จะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงข้ึน ซ่ึงโดยเฉลี่ยแลว้ทุกๆ 1องศาที่เพิ่มข้ึน จะทาํให้ แรงดันไฟฟ้ าลดลง 0.5% และในกรณี ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาตรฐานที่ใช้กําหนด ประสิทธิภาพของแผงแสงอาทิตย์คือ ณ อุณหภูมิ 25 องศา C เช่น กําหนดไว้ว่าแผงแสงอาทิตย์มี แรงดันไฟฟ้าที่วงจรเปิ ด (Open Circuit Voltage หรือ V oc) ที่ 21 V ณ อุณหภูมิ 25 องศา C ก็จะ หมายความว่า แรงดันไฟฟ้าที่จะได้จากแผงแสงอาทิตย์ เมื่อยังไม่ได้ต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้า ณ อุณหภูมิ 25 องศา C จะเท่ากับ 21 V ถ้าอุณหภูมิสูงกว่า 25 องศา C เช่น อุณหภูมิ 30 องศา C จะทํา ให้แรงดันไฟฟ้าของแผงแสงอาทิตย์ลดลง 2.5% (0.5% x 5 องศา C) นั่นคือ แรงดันของแผง แสงอาทิตย์ที่ V oc จะลดลง 0.525 V (21 V x 2.5%) เหลือเพียง 20.475 V (21V – 0.525V) สรุปได้ วา่เมื่ออุณหภูมิสูงข้ึน แรงดนั ไฟฟ้าก็จะลดลง ซ่ึงมีผลทาํให้กาํลงัไฟฟ้าสูงสุดของแผงแสงอาทิตย์ ลดลงด้วย โซล่าชาร์จเจอร์ (solar charge controller) โซล่าชาร์จเจอร์หรือ คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์, คอนโทรลชาร์จเจอร์, หรือคอนโทรล ชาร์จ คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างหนึ่งที่มีคุณสมบัติคอยควบคุมการชาร์จไฟฟ้าจากแผงโซล่า เซลล์เข้าสู่แบตเตอรี่ที่คุณต้องการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้งานในภายหลัง ซึ่งโซล่าชาร์จเจอร์ โดยทวั่ ไปแบมาตรฐาน จะทาํหนา้ที่คอยจ่ายกระแสไฟเมื่อแรงดนัแบตเตอรี่อยู่ในระดบัที่ต่าํตามที่ แต่ละยี่ห้อกําหนดค่ามา และจะทําการตัดการจ่ายกระแสไฟจากแผงโซล่าเซลล์ที่จะไปประจุอยู่ใน แบตเตอรี่เมื่อแบตเตอรี่มีแรงดันอยู่ในระดับที่สูงตามที่ได้กําหนดค่าไว้ด้วยเช่นกัน เพื่อป้องกันการ Over Charge ซึ่ งจะทําให้แบตเตอรี่เกิดความเสียหายและเสื่อมอายุการใช้งานลงอย่างรวดเร็ว นอกจากน้ีในเวลากลางคืนโซล่าชาร์จเจอร์ยงัเป็นอุปกรณ์ช่วยป้องกันไม่ให้ไฟจากแบตเตอรี่ ย้อนกลับไปยังตัวแผงโซล่าเซลล์
10 โซล่าชาร์จเจอร์มีอยู่ด้วยกนั 2 ประเภท ตามลักษณะการใช้งาน คือ 1. PWM (Pulse Width Modulation) เป็ นโซล่าชาร์จเจอร์ที่คอยควบ คุมความถี่ของ คลื่นไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ให้คงที่ ด้วยระบบดิจิทัล ซึ่งสามารถช่วยประหยัดพลังงาน และช่วย ควบคุมการประจุไฟที่จะเข้าสู่แบตเตอรี่ได้เป็ นอย่างดี ทําให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ข้ึน ตวัอุปกรณ์ที่มีมารตฐานจะมีฟังก์ชนั่ ไฟแสดงสถานการณ์ทาํงานที่เชื่อมต่อกบัอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น การทํางานของแผงโซ ล่าเซ ลล์, ระดับ การเก็บป ระจุของแบ ตเตอรี่, การจ่ายไฟให้ เครื่องใชไ้ฟฟ้าที่กาํลงัต่อเชื่อมวงจร นอกจากน้ียงัมีระบบการตดัไฟอตัโนมตัิในกรณีไฟแบตเตอรี่ ใกล้หมด เพื่อป้องกันแบตเตอรี่เสียหรือเสื่อมสภาพจากการใช้ไฟฟ้าเกินกําลัง 2. MPPT (Maximum Power Point Tracking) เป็ น โซ ล่าช าร์ จเจอร์ ที่ มี ระ บ บ ไม โค ร โพรเซสเซอร์ หรือตัวจับสัญญาณ ที่คอยควบคุมดูแลสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ แล้ว นําสัญญาณไฟฟ้าที่สูงที่สุดจากแผงโซล่าเซลล์นํามาประจุลงในแบตเตอรี่ให้มีพลังงานเต็มอยู่ ตลอดเวลา ทําให้คุณไม่ต้องคอยมากังวลว่าจะกักเก็บพลังงานไว้ใช้ได้ไม่เพียงพอในวันที่สภาพแย่ เช่น วนัที่มีแสงแดดอ่อน ฟ้าคร้ึม หรือแมก้ระท้งัวนัที่มีฝนตก ลความหมายและการใช้งานของ Maximum Power Point Tracking Maximum Power Point Tracking หรื อ MPPT หมายถึง ข้ันตอนวิธี(algorithm) ที่ถูก รวมเข้าไว้ในอุปกรณ์ควบคุมอิเลคทรอนิคส์ ซึ่งใช้ในการทําให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิต กําลังไฟฟ้าให้ได้สูงสุด (maximum power) ท้ังน้ีกาํลังไฟฟ้าสูงสุดจะเปลี่ยนแปลงไปตามการ เปลี่ยนแปลงของค่าพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความเข้มของแสงอาทิตย์ (Solar radiation), อุณหภูมิ สภาพแวดล้อม (Ambient temperature) และอุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cell temperature) ระบบ MPPT ได้รับการออกแบบให้ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์สําหรับทําการตรวจสอบกําลังไฟฟ้าขา ออกของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตลอดเวลา เพื่อให้ได้ค่ากําลังผลิตสูงสุดในแต่ละเวลาตามค่าความ เขม้ของแสงอาทิตยท์ ี่ไดร้ับ ในรูปของกระแสไฟฟ้าและแรงดนั ไฟฟ้า ดว้ยข้นัตอนวิธีของ MPPT ที่จะทําให้ได้กําลังไฟฟ้ามากข้ึน หากตรวจสอบพบว่า กลุ่มแผงเซลล์แสงอาทิตย์ใดให้ค่า แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ าขาออกสู งกว่า จะย้ายจุดควบคุมไปยังแรงดันไฟฟ้าและ กระแสไฟฟ้าขาออกของกลุ่มแผงเซลลแ์สงอาทิตยน์ ้นั
11 ระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด (off grid solar system) การติดต้งัโซล่าเซลลร์ะบบออฟกริดมีอุปกรณ์หลกัๆ อยู่3 อย่าง คือ 1.แผงโซล่าเซลล์เป็ นอุปกรณ์ในระบบโซล่าเซลล์ออฟกริดที่มีหน้าที่ในการเปลี่ยน พลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็ นพลังงานไฟฟ้า โดยจะได้ออกมาเป็ นไฟฟ้ากระแสตรง 2. เครื่องควบคุมประจุแบตเตอรี่หรือcharge controller เป็ นอุปกรณ์ในระบบโซล่าเซลล์ ออฟกริดที่ทําหน้าที่ในการปรับแรงดันไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ให้เข้ากับแบตเตอรี่ 3.อินเวอร์เตอร์เป็ นอุปกรณ์ในระบบโซล่าเซลล์ออฟกริดที่มีหน้าที่ในการเปลี่ยนไฟฟ้า กระแสตรงให้เป็ นไฟฟ้ากระแสสลับ เนื่องจากไฟฟ้าที่ใช้กับอุปกรณ์ในบ้านส่วนใหญ่เป็ นไฟฟ้า กระแสสลบัแต่กระแสไฟฟ้าที่ไดจ้ากแผงโซล่าเซลลน์ ้นัเป็ นกระแสตรง 4. แบตเตอรี่ เป็ นอุปกรณ์ในระบบโซล่าเซลล์ออฟกริดที่มีหน้าที่กักเก็บพลังงานไฟฟ้า ไว้ใช้ยามที่จําเป็ น เช่น ถ้าตกกลางคืน แผงโซล่าเซลล์จะไม่ทํางานเนื่องจากไม่มีแสงแดด แต่เรายัง สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าที่กักเก็บไว้ในแบตเตอรี่มาใช้ต่อได้ และยังสามารแก้ปัญหาเรื่องไฟตก ไฟดับได้เพราะเรามีไฟฟ้าสํารองไว้ในแบตเตอรี่ ภาพที่ 5แสดงระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด (off grid solar system)
12 โซล่าเซลล์ (Solar cell) โซล่าเซลล์ (Solar Cell) หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ และที่หลายๆคนรู้จักในชื่อ เซลล์โฟโตโวล ตาอิก Photovoltaic cell เป็ นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในการผลิต กระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ทําจากสารกึ่งตัวนําชนิดพิเศษ ที่มีคุณสมบัติในการเปลี่ยน พลังงานแสงอาทิตย์ ให้เป็ นพลังงานไฟฟ้า (Solar Cell) โดยพลังงานกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก โซล่าเซลลน์ ้น เป็ นไฟฟ้ากระแสตรง หรือ ( ั DC) ที่สามารถนํามาใช้ประโยชน์ได้ทันที หลักการท างานของโซล่าเซลล์ การทํางานของโซล่าเซลล์จะเป็ นกระบวนการเปลี่ยนจากพลังงานแสงให้กลายเป็ น พลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง โดยการใช้แสงซึ่งเป็ นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และ มีพลังงานไปกระทบกับ สารกึ่งตัวนํา จะทําให้เกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน โดยพลังงานจากแสงจะทําให้เกิด อิเลคตรอน หรือ การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าข้ึนในสารก่ึงตัวนํา จึงทาํให้เกิดกระแสไฟฟ้า ดังกล่าวทีาสามารถนําไปใช้งานได้ ลักษณะการใช้งานของโซล่าเซลล์ เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบ กับแผงโซล่าเซลล์แสงจากดวงอาทิตย์จะทําการถ่ายเท พลงังานให้กับอิเล็กตรอน และโฮล ซ่ึงจะทาํให้เกิดการเคลื่อนไหวข้ึน โดยอิเล็กตรอนจะมีการ เคลื่อนไปรวมตัวกันที่ Front Electrode และโฮลก็จะเคลื่อนไหวไปรวมตัวกันที่ Back Electrode จากน้ันเมื่อมีการเชื่อมต่อระบบวงจรไฟฟ้าจาก Front Electrode และ Back Electrode เข้าด้วยกัน แบบครบวงจร ก็จะเกิดเป็ นกระแสไฟฟ้าที่สามารถนําไปใช้งานได้ โดยจะแบ่งออกเป็ น 2 ส่วน หลกัๆ ดงัน้ี 1. โซล่าเซลล์สําหรับบ้านและที่พักอาศัย เป็นการติดต้งัโซล่าเซลล์บนหลงัคาเพื่อใช้สําหรับบา้นพกัอาศยัซ่ึงมีต้งัแต่ขนาด 1 – 12 กิโลวัตต์ (kWp.) หรือ 1,000-12,000 วตัต์ซ่ึงก็สามารถเลือกขนาดให้เหมาะแก่การใชง้านได้เป็น การช่วยลดภาระการใช้ไฟตอนกลางวันได้มาก 30-70% ข้ึนอยู่กับขนาดที่ตอ้งการติดต้งัให้ตาม Requirement ที่ตอ้งการของแต่ละคน ซ่ึงโซล่าเซลลส์าํหรับบา้นและที่พกัอาศยันิยมนิต้งัดว้ยระบบ ออนกริดที่มีการเชื่อมต่อเข้ากับระบบของการไฟฟ้า เพื่อให้การใช้งานเป็ นไปอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากน้ีหากใชไ้ฟเหลือยงัสามารถเขา้ร่วมโครงการภาคประชาชนขายไฟคืนใหก้บัการไฟฟ้าได้
13 2. โซล่าเซลล์สําหรับโรงงานและธรุกิจอุตสาหกรรม การติดต้ังโซล่าเซลล์สําหรับโรงงานอุตสาหกรรม ก็สามารถทําได้เช่นกัน โดย ผูป้ระกอบการและเจา้ของธุรกิจหลายๆคนที่ใส่ใจในสิ่งแวดลอ้มต่างให้ความสําคญั ในพลงังาน สะอาดที่เป็ นมิตรกับสภพาพแสดล้อมและไม่ทําให้ภาวะโลคร้อน ต่างพากันหันมาติดต้งัระบบ พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาโรงงาน เพื่อใช้สําหรับการผลิตและเครื่องจักรต่างๆ เพราะนอกจาก จะไม่เป็ นมลพิษแล้วยังช่วยให้สามารถประหยัดค่าไฟไปได้แบบครึ่งต่อครึ่ง ประโยชน์ของโซล่าเซลล์ พลังงานไฟฟ้าจากโซลล่าเซลล์ เป็ นพลังงานที่ใช้ได้อย่างไม่จํากัดและไม่มีวันหมด ซึ่ง หลงัการติดต้งัระบบโซล่าเซลลเ์รียบร้อยแลว้ก็สามารถใชไ้ดเ้หมือนไฟฟ้าแบบปกติทวั่ ไป เช่น ใช้ สําหรับใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆภายในบ้านได้ทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็ น ใช้กับเครื่องปรับอากาศ แอร์ ตู้เย็น เครื่องซักผ้า ใช้กับคอมพิวเตอร์ ชาร์จรถยนต์ เครื่องเสียง และ อื่นๆอีกมากมาย หรือ แม้แต่การเปิ ดไฟเพื่อความสว่างภายในบ้าน ส่วนประกอบของโซล่าเซลล์ ระบบโซล่าเซลล์ มีส่วนประกอบสําคัญ หลักๆ คือ ตัวแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งจะทําหน้าที่รับ แสงอาทิตย์เพื่อใช้ในการสร้างไฟฟ้ากระแสตรงอินเวอร์เตอร์มีหน้าที่เปลี่ยนแปลงไฟฟ้ากระแส ตรงที่ได้จากแผงโซลาร์เซลล์ให้เป็ นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อให้ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนได้ 1. แผงโซล่าเซลล์ (Solar Panel) แผงโซลาร์เซลล์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สามารถเปลี่ยนพลงังานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลงังานไฟฟ้าที่ใช้ งานได้ มีหลายประเภท ซึ่ งประเภทที่นิ ยมกัน คือ แบบใช้สารกึ่ งตัวนําซิ ลิคอน (Silicon Semiconductor) มี หน้าที่ เป็ นตัวดูดซับ พ ลังงานจากแสงอาทิ ตย์แล้วเป ลี่ยนพ ลังงานเป็ น กระแสไฟฟ้าแบบ DC แบ่งออกเป็ นอีก 3 ชนิดคือ 1. โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline Silicon Solar Cells) 2. โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline Silicon Solar Cells) 3. แผงโซล่าเซลล์ชนิด ฟิ ล์มบาง (Thin Film Solar Cells)
14 ซึ่งสามารถใช้งานได้เหมือนกันแต่มีความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าที่ต่างกันซึ่งในประเทศ ไทยมันนิยมใช้แผงโซล่าเซลล์ชนิด โมโนคริสตัลไลน์ เพราะเป็ นชนิดที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้า ได้ดีที่สุด และ มีอายกุารใชง้านนานที่สุด ถึง 25 ปีสามารถอ่านต่อเพิ่มเติมบทความแผงโซล่าเซลล์ ภาพที่ 6แสดงแผงโซล่าเซลล์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ ภาพที่ 7แสดงแผงโซล่าเซลล์ชนิดโพลีคริสตัลไลน์
15 1. เครื่องแปลงไฟฟ้า (Inverter) Inverter เป็ นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าชนิดหนึ่ ง ที่ใช้สําหรับเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็ น ไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์จะเป็ นไฟฟ้ากระแสตรง และจะส่งผ่านไปยัง Inverter Inverter มีหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็ นไฟฟ้ากระแสสลับ สามารถแบ่งออกเป็ น 2 แบบ คือ 1. แบบที่ใช้กับระบบสแตนอโลน (Stand-Alone System) 2. แบบระบบกริตไทน์ Inverter (Grid-Tied Inverter) ใช้กับระบบที่ทํางานสัมพันธ์กับการ ไฟฟ้า (ระบบออนกริต On-grid System) มีการใช้งานต่างกันคือ แบบที่ใช้กับระบบสแตนอโลน (Stand-Alone System) จะใช้กบัการติดต้งั โซล่าเซลล์แบบ Off-grid หรือ แบบที่สํารองไฟฟ้าไว้ใน แบตเตอรี่ แต่ กริตไทน์ Inverter (GridTied Inverter) จะใช้กับการติดต้ังโซล่าเซลล์ด้วยระบบ On-grid ซ่ึงสามารถอ่านต่อเพิ่มเติม บทความแผง ภาพที่ 8แสดงระบบโซล่าเซลล์แบบสแตนอโลน ภาพที่ 9แสดงตัวอย่างเครื่องแปลงไฟฟ้า
16 3. เครื่องควบคุมการชาร์จไฟฟ้า (Solar Charge Controller) เป็ นเครื่องควบคุมประจุแบตเตอรี่ของโซล่าเซลล์ โดยจะชาร์จเข้าแบตเตอรี่ต้องอาศัย เครื่องควบคุมประจุแบตเตอรี่ เนื่องจากหากต่อระบบโซล่าเซลล์เข้ากับแบตเตอรี่โดยตรง จะมีการ แรงดันไฟฟ้าที่ดันกันระหว่างแรงดันไฟฟ้าของโซล่าเซลล์กับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ โดย จะต้องเครื่องควบคุมประจุแบตเตอรี่ให้รองรับกับแรงดันระบบที่เลือกใช้ ภาพที่ 10แสดงตัวอย่างเครื่องควบคุมการชาร์จไฟฟ้า 4. อุปกรณ์ไฟฟ้า Dc/Ac เป็ นอุปกรณ์ไฟ้ฟ้าที่มีไว้สําหรับการเชื่อมต่อระหว่างไฟฟ้าแบบ DC กระแสไฟฟ้าตรง และ AC กระแสไฟฟ้าสลบั ในระบบการติดต้งัโซลล่าเซลล์เพื่อให้ระบบน้นัมีความสมบูรณ์และสามารถ ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ภาพที่ 11แสดงตัวอย่างอุปกรณ์ไฟฟ้า Dc/Ac (ที่มา : https://www.nksolargroup.com/solar-cell/ )
17 ระบบการใช้งานโซล่าเซลล์ การติดต้ังระบบโซล่าเซลล์ในปัจจุบันสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ระบบหลกัๆด้วยกัน เพื่อให้เหมาะสมกับการรูปแบบของใช้งาน และ เหมาะสมกบัพ้ืนที่การติดต้งัดงัน้ี ระบบออนกริด On Grid : เป็นระบบโซล่าเซลลท์ ี่ใชท้ ้งัไฟจากการไฟฟ้าและไฟฟ้าที่ผลิต ไดจ้ากแผงโซล่าเซลล์เหมาะสาํหรับบา้นพกัอาศยัใชไ้ฟฟ้าในช่วงเวลากลางวนัมากโดยระบบน้ีจะ ไม่มีแบตเตอรี่ไวส้ ํารองไฟ ผลิตไฟฟ้าไดแ้ลว้ใช้เลย ซ่ึงก่อนติดต้งัโซล่าเซลล์ระบบน้ีจะตอ้งขอ อนุญาตการไฟฟ้าก่อนในปัจจุบนัระบบน้ีนิยมติดมากที่สุด ระบบออฟกริด Off-Grid : เป็ นระบบโซล่าเซลล์ที่ไม่เชื่อมต่อกับการไฟฟ้า โดยจะมีผลิต กระแสไฟฟ้าแล้วใช้ได้เลยทันทีในตอนกลางวัน และที่เหลือจะมีการสํารองไว้ในแบตเตอรี่ไว้ใช้ ในตอนกลางคืน (หรือเรียกว่าเป็ นระบบ Stand Alone ) ไม่ตอ้งขออนุญาตจากการไฟฟ้าการติดต้งั ดว้ยระบบน้ีเหมาะกบัสถานที่ที่ไฟจากการไฟฟ้าไปไม่ถึง เช่น พ้ืนที่ห่างไกล บนดอยสูง ระบบไฮบริ ด Hybrid : เป็ นการผสมระหว่างระบบ Off Grid และ On Grid คือ มีการ เชื่อมต่อไฟจากการไฟฟ้า ร่วมกับการใช้ไฟที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ และไฟจากแบตเตอร์รี่ ใน กรณีที่แผงโซลาร์ผลิตกระแสไฟฟ้ามากเกินกว่าการใช้งานกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปเก็บไว้ที่ แบตเตอรี่ และสามารถดึงมาใช้ในช่วงเวลากลางคืน แต่ระบบไฮบริดจะไม่สามารถขายกระแสไฟ ใหก้บัภาครัฐได้อีกท้งัยงัมีราคาการติดต้งที่สูงมากจึงทําให้ยังไม่ค่อยได้รับความนิยม ั ความหมายและชนิดของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ คือ อุปกรณ์ที่บรรจุพลังงานไฟฟ้าในรูปของพลังงานเคมี แล้วจ่ายเป็ นพลังงาน ไฟฟ้ากระแสตรงออกไปใช้งาน ประเภทของแบตเตอรี่ แบ่งออกเป็ น 2 ประเภท ไดแ้ก่ แบตเตอรี่แห้ง (Dry Cell) มีคุณสมบัติในการให้กําเนิดพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ ได้จาก การแปลงผันพลังงาน โดยกระบวนการเคมีไฟฟ้า เมื่อใช้งานจนหมดหรือพลังไฟฟ้าหมด มักต้อง ทิ้งไป ไม่สามารถนําไปบรรจุไฟฟ้ากลบั ให้เต็มใหม่ได้เช่น ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่คอมพิวเตอร์ แบตเตอรี่มือถือ มีท้งัใชแ้ลว้ทิ้งและสามารถนํามาบรรจุไฟฟ้าใหม่ (Recharge) ได้
18 ภาพที่ 12แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่แห้ง (Dry Cell) แบตเตอรี่น้าํ (Storage Battery) มีคุณสมบัติในการใช้งานคือ เมื่อใช้แบตเตอรี่พลังงานเคมี ภาพในแบตเตอรี่จะเปลี่ยนแปลงจ่ายกระแสไฟตรงออกมา และเมื่อใช้งานจนไฟฟ้าหมดหรือเลิก ใชง้าน สามารถนาํแบตเตอรี่ไปบรรจุไฟฟ้าเพิ่มเติมได้เพื่อปรับสภาพทางเคมีให้กลบัสู่สภาพเดิม ได้ หรือสามารถใช้งานแบตเตอรี่กลับไปกลับมาได้เป็ นเวลานานจนกว่าแบตเตอรี่น้ําน้ันจะ เสื่อมสภาพ เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่รถจักรยานยนต์ แบตเตอรี่เรือยนต์ ภาพที่ 13แสดงตวัอยา่งแบตเตอรี่น้าํ (Storage Battery) ในระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์น้ันจะใช้แบตเตอรี่แบบทุติยภูมิซ่ึงสามารถชาร์จ ได้ใหม่เมื่อแบตเตอรี่มีกําลังไฟที่อ่อนลง ในระบบแบตเตอรี่จะทํางานเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ จากแผงโซล่าเซลล์เข้ามาไว้ แล้วปล่อยกําลังไฟฟ้าออกไปให้กับโหลดในเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ เช่นในช่วงเวลากลางคืนหรือเมฆคร้ึมตลอดวนั รถยนต์ที่เราใช้งานอยู่ทุกวันเมื่อเปิ ดวิทยุหรื อพัดลมในรถยนต์โดยที่เราไม่สตาร์ท เครื่องยนต์เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่าน้ันก็ทาํงานได้ปกติแต่เมื่อเปิดไปนานๆจนไฟในแบตเตอรี่เริ่ม หมดลง แรงดันในแบตเตอรี่ก็จะเหลือน้อยลง ต้องทําการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ การชาร์จประจุของ แบตเตอรี่ในรถยนต์ทําได้โดยการสตาร์ทเครื่องยนต์รถ เพื่อจะทําให้เพลาขับไปหมุนเอาเตอเน
19 เตอร์ผลิตไฟกระแสตรงชาร์จให้กับแบตเตอรี่ต่อไป จนแบตเตอรี่กลับมามีแรงดันไฟฟ้าที่เต็ม เหมือนเดิม ซึ่ งเวลาเครื่องยนต์กําลังทํางานอยู่เราก็สามารถเปิ ดวิทยุและพัดลมได้เหมือนเดิม เพราะว่าทุกอย่างไม่ว่าจะเป็ นแบตเตอรี่ โหลด เครื่องยนต์ และเอาเตอเนเตอร์ต่อทํางานร่วมกันอยู่ ในระบบ ถ้าเปรียบเทียบหน้าที่การทํางานของแบตเตอรี่ของระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ก็คล้าย กบัแบตเตอรี่ในรถยนตน์นั่เอง เพียงแต่ไฟฟ้าที่นาํมาชาร์จประจุจะผลิตจากแผงโซล่าเซลล์โดยผ่าน เครื่องควบคุมการชาร์จ ส่วนโหลดอาจจะเป็ นโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือถ้าต้องการใช้งานกับ โหลดไฟฟ้ากระแสสลับก็ต้องต่อผ่านอินเวอร์เตอร์อีกทีหนึ่ง แบตเตอรี่ที่ใช้กับระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์จะมีหลายชนิด เช่น ลีดเอซิด(Lead-Acid Battery), อัลคาไลน์(Alkaline), นิคเกิลแคดเมียม(Nickel-cadmium) แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดก็คือ แบตเตอรี่ลีดเอซิด เพราะมีอายุการใช้งานที่ยืนยาวและมีการปล่อยประจุ(กระแสไฟฟ้า)ที่สูง โครงสร้างภายในของแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด(Lead-Acid Battery) ภายในลีดเอซิดแบตเตอรี่ จะประกอบด้วยเซลล์อยู่ภายในโดยต่อกันแบบอนุกรม จาํนวนเซลล์ก็ข้ึนอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่น้ันๆว่าให้มีค่าแรงดันใช้งานที่เท่าไร โดยทวั่ ไป หนึ่ งเซลล์มีแรงดันประมาณ 2 โวลต์ ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่รถยนต์มีแรงดันใช้งานที่ 12 โวลต์ ดงัน้นข้างในแบตเตอรี่จะประกอบด้วยเซลล์ ั 6 เซลล์ต่ออนุกรมกันอยู่ ภาพที่ 14แสดงโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด(Lead-Acid Battery) (ที่มา : https://solarsmileknowledge.com/battery )
20 ลกัษณะของการปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ จะแบ่งออกเป็น 2แบบดว้ยกนั ไดแ้ก่ 1. แบตเตอรี่ที่สามารถปล่อยประจุ(กระแส)ไฟฟ้าได้น้อย(Shallow-Cycle Battery) คือ แบตเตอรี่ที่ออกแบบมาให้ปล่อยประจุไฟฟ้าได้ประมาณ 10-20 เปอร์เซนต์ของประจุไฟฟ้ารวม ก่อนจะทาํการชาร์จประจุใหม่การปล่อยประจุไฟฟ้าจะมีหน่วยเป็นแอมอาวด์(Ahr) , 100 Ahr หมายถึงแบตเตอรี่สามารถปล่อยประจุกระแสไฟฟ้า 100 หน่วยได้ 1 ชวั่โมง(ในความเป็นจริงไม่ สามารถทําอย่างน้ันได้เพราะเมื่อปล่อยประจุจากแบตเตอรี่จนหมด แบตเตอรี่จะเสียทันที) – ตัวอย่างถ้ามีแบตเตอรี่แบบปล่อยประจุได้น้อย(Shallow cycle battery) ที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้า ได้ 100แอมอาวดอ์ยหู่น่ึงตวัแบตเตอรี่ตวัน้ีควรที่จะปล่อยประจุไฟฟ้า(หรือใชก้ระแสไฟฟ้า) ได้เพียง 10-20แอมอาวด์หลงัจากน้นัจะตอ้งทาํการชาร์จประจุให้เต็มก่อนการคลายประจุ คร้ังต่อไป ถา้การปล่อยประจุมากเกินกวา่ที่กาํหนดไว้เช่นทาํการปล่อยประจุที่50แอมอาวด์ จะทํา ให้แบตเตอรี่มีอายุการที่ใช้งานที่ส้ันลง(เสื่อมเร็ว)อย่างมากเช่นตามสเปคอายุการใช้งานของ แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้ 3000คร้ังอาจจะลดเหลือเพียงแค่1000คร้ัง ดงัน้ันการออกแบบระบบ โดยรวมควรคํานึงถึงลักษณะการปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ด้วย 2. แบตเตอรี่ ที่สามารถปล่อยประจุ(กระแส)ไฟฟ้ าได้มาก(Deep-CycleBattery)คือ แบตเตอรี่สามารถปล่อยประจุได้ถึง 60-80 เปอร์เซนต์ของประจุรวมก่อนที่จะทาํการชาร์จประจุ ใหม่ส่วนมากแลว้จะนาํมาใช้กบัระบบผลิตพลงังานไฟฟ้าในบา้นพกัอาศยัแบตเตอรี่ชนิดน้ีจะมี ราคาที่สูงกว่าแบบแรกมากแต่ใช้เพียงไม่กี่ตัวก็สามารถทดแทนประจุไฟฟ้ารวมจากแบตเตอรี่แบบ แรกไดแ้บตเตอรี่แบบน้ีจะมีความคุม้ค่าในระยะยาว ความหมายของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม แบตเตอรี่ลิเธี่ยม (Lithium Battery) หรือ เรียกแบบเต็มว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไออน (Lithium Ion Battery) น้ันเรียกชื่อตามการกกัเก็บพลงังานในลิเธี่ยมไออน (Li ion) โดยการสร้างศักย์ไฟฟ้า ใหเ้กิดข้ึนระหวา่งข้วับวกและข้วัลบของแบตเตอรี่และคนั่ดว้ยฉนวนที่เรียกวา่ตวัคนั่(Saparator) ตวัคนั่หรือSaparator สามารถเป็นได้ท้งัฉนวนและนําไอออน เมื่อตอนขณะชาร์จไฟ ลิ เธี่ยมไออนจะเคลื่อนที่จากข้วับวกไปยงัข้วัลบผ่านตวัคนั่และเมื่อตอนคายประจุลิเธี่ยมไออนจะ เคลื่อนที่ในทิศตรงกนัขา้มการเคลื่อนที่ของประจุลิเธี่ยมไออนน้ีเองทาํให้เกิดความต่างศกัยไ์ฟฟ้า
21 หรือที่เรียกว่าโวลท์(Voltage)เกิดข้ึนแต่เมื่อไม่มีการใช้งานแบตเตอรี่ตวัคนั่จะทาํหน้าที่เป็นฉนวน ก้ันไม่ให้ไอออนเคลื่อนที่ขา้มไปมาและเมื่อมีการเอาแบตเตอรี่ไปต่อเข้ากับอุปกรณ์เพื่อใช้งาน ประจุลิเธี่ยมไออนหรืออิเลคตรอนที่ถูกก้นัอยู่ดว้ยตวัคนั่หรือSaparator อยู่น้ันจะถูกดนั ให้วิ่งผ่าน ตวัก้นัได้ ภาพที่ 15แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยม ชนิดของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม (Types of Lithium Battery) ประเภทหรือชนิดของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมน้ัน ส่วนใหญ่เรียกชนิดตามองค์ประกอบของ คาร์โธด แต่ก็มีที่เรียกตามองค์ประกอบของอาร์โนดด้วยเช่นกัน ดูจากภายนอกเราไม่สามารถ จาํแนกได้ดงัน้ันเราจึงควรตรวจสอบให้แน่ชดัและศึกษารายละเอียดให้แน่ใจก่อนเลือกซ้ือและ นําไปใช้งาน ท้งัน้ีเพื่อความปลอดภยั ประสิทธิภาพสูงสุดและมีคุณสมบตัิตรงตามแต่ละประเภท การใชง้านของอุปกรณ์หรือเครื่องมือน้นัๆ ชนิดของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมมี6 ชนิดหลกัๆ ไดแ้ก่ 1. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมฟอสเฟต (Lithium Ion Phosphate : LFP)หรือเราอาจจะรู้จักกันในชื่อ LiPO หรือที่บา้นเรานิยมเรียกกนัว่า แบตฯลิโป เป็นแบตเตอรี่ลิเธี่ยมที่มีใช้ทั่วไปและใช้อยู่มาก ที่สุด ใช้ฟอสเฟตเป็ นคาร์โธด ใช้กราไฟต์เป็ นอาร์โนด แบต LiPO มีรอบอายุการใช้งานที่นาน ไม่ ค่อยมีปัญหาด้านความร้อน มีประสิทธิภาพด้านเคมีไฟฟ้าที่ดี แบตฯ LFP หรือ LiPO 1 cell มีความ ต่างศักย์หรือแรงดันไฟฟ้าประมาณ 3.2V ถ้าต้องการนําไปใช้งานเป็ นระบบ 12V ต้องเอามาต่อ อนุกรมกัน 4cell จะได้ 12.8V จึงเป็ นเหตุผลว่าทําไมแบตLiPO จึงนํามาใช้อย่างแพร่หลายที่สุด รวมถึงไฟถนนโซล่าเซลล์ เพราะสามารถใช้ 4cell แลว้นาํมาใชแ้ทนแบตแบบตะกวั่หรือแบบ deep cycle ได้
22 ภาพที่ 16แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมฟอสเฟต (Lithium Ion Phosphate : LFP) 2. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมโคบอลต์ออกไซด์ (Lithium Cobalt Oxide : LCO)แบตเตอรี่ลิเธี่ยม โคบอลต์ออกไซด์ หรือ LCO หรือที่บ้านเรานิยมเรียกว่า แบตลิเธี่ยมไออน (ซึ่งไม่ถูกต้องมากนัก เพราะว่าแบตลิเธี่ยมไออนเป็นคาํที่กว้าง ที่กําลังกล่าวถึงท้ังหมดล้วนเป็นลิเธี่ยมไออน) มีค่า พลังงานจําเพาะ(specific power)สูงแต่มีกําลังงานจําเพาะ(specific power)ตํ่า กล่าวคือสามารถ จ่ายไฟได้นานแต่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่กินไฟสูงได้ไม่ดี จึงเหมาะและมีใช้ในงานอุปกรณ์ อิเลคทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์มือถือ แทบเลต โน้ตบุ๊ค กล้องถ่ายรูป ที่ต้องการกําลังน้อยๆแต่อยู่ได้ นานๆ โดยที่ แบตเตอรี่ลิเธี่ยมโคบอลต์ออกไซด์ 1cell มีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 3.7V ภาพที่ 17แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโคบอลต์ออกไซด์ (Lithium Cobalt Oxide : LCO) 3. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมแมงกานิสออกไซด์ (Lithium Manganese Oxide : LMO)แบตเตอรี่ ลิ เธี่ยมแมงกานิสออกไซด์ หรือ LMO ใช้ส่วนผสมของธาตุลิเธี่ยมแมงกานีสออกไซด์เป็ นคาร์โธด ซ่ึงองคป์ระกอบของธาตุสามชนิดน้ีเมื่อรวมกนัจะสร้างใหเ้กิดโครงสร้างแบบ 3 มิติ ทําให้การไหล ของอิออนดีข้ึน มีความตา้นทานภายในต่าํลง เพิ่มกระแสไดม้ากข้ึนและมีค่าการทนต่อความร้อน ได้มากข้ึนด้วย การค้นพบแบตฯ LMO (ประมาณ ค.ศ.1981) ถือเป็ นความสําเร็จก้าวสําคัญใน วงการแบตเตอรี่ ด้วยความที่มีความต้านทานภายในเซลล์ตํ่าจึงสามารถชาร์จแบบเร็ว(fast charge) และจ่ายกระแสสูง (high dis-charge current) ได้ แบตฯ LMO สามารถที่จ่ายกระแสได้ถึง 20-30A
23 โดยที่ค่าความร้อนไม่ข้ึนสูงมากได้แต่แบตฯ LMO ก็มีค่าการเก็บพลังงานได้น้อย และอายุการใช้ งานที่ไม่ได้ยาวมากนัก แบตเตอรี่ชนิด LMO มีใช้งาน ในอุปกรณ์ประเภทเครื่องมือไร้สาย (power tools) อุปกรณ์ทางการแพทย์ รถไฟฟ้าและรถไฮบริด บางรุ่น 4. แบตเตอรี่ลิเธี่ยมนิเคิลแมงกานิสโคบอลต์ออกไซด์ (Lithium Nikel Manganese Cobalt Oxide:NMC)แบตเตอรี่ลิเธี่ยมนิเคิลแมงกานิสโคบอลต์ออกไซด์ หรือ NMC ดว้ยการเพิ่มนิเคิล Ni ซึ่งมีความจุพลังงานจําเพาะ(Specific Capacity;Ah/kg)สูง เข้าไปในส่วนประกอบของคาร์โธด ทํา ให้แบตฯ NMC มีค่าพลงังานจาํเพาะสูงข้ึน ผลที่ไดค้ือไดเ้ซลลท์ ี่มีความต่างศกัด์ิหรือแรงดนั ไฟฟ้า สูงถึงประมาณ 4V/cell เดิมทีเดียวแบตฯชนิด NMC ไม่ได้มีส่วนผสมของแมงกานิส ต่อมานักวิจัย จึงไดเ้พิ่มแมงกานิสเขา้ไปเพื่อเพิ่มความสเถียรผลก็คือแบตฯ NMC มีท้งัความสเถียรและใชง้านได้ ในงานแรงดันสูง (high voltage applications) การปรับเปลี่ยนส่วนผสมระหว่าง นิเคิล แมงกานีส และโคบอลต์ ทําให้เกิดชนิดย่อยและคุณสมบัติที่แตกต่างกันและยังคงเป็ นจุดขายของผู้ผลิตแต่ละ ราย เช่น รุ่น NMC111 (ส่วนผสมเท่ากัน) รุ่นNMC442 รุ่น NMC622 หรือ รุ่น NM811 ในปัจจุบัน แบตฯ NMC มีความต้องการสูงในอุตสาหกรรมรถยนต์ EV เพราะด้วยคุณสมบัติ มีค่าพลังงานสูง จ่ายกระแสได้สูง มีสเถียรภาพ และทนต่ออุณหภูมิได้ดีมาก มีใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าหลายรุ่น เช่น Tesla Model S, Nissan Leaf, Chevloret Volt, BMW i3 ภาพที่ 18แสดงตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธี่ยมนิเคิลแมงกานิสโคบอลต์ออกไซด์ 5.แบตเตอรี่ลิเธี่ยมนิเคิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์ (Lithium Nikel Cobalt Aluminum Oxide : NCA)แบตเตอรี่ลิเธี่ยมนิเคิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์ หรือ NCA มีคุณสมบัติคล้ายกับ NMC คือเก็บไฟได้มากและจ่ายไฟได้นาน แต่มีข้อเสียคือด้านความปลอดภัยยังไม่ค่อยสูงต้องมี
24 ระบบตรวจเช็คความปลอดภัยอยู่ตลอดเวลาเมื่อนํามาใช้ในรถ EV จนถึงปัจจุบันมี Teslaเพียงเจ้า เดียวที่ใช้แบตฯ NCA มีในรุ่น Model 3 และ Model S รุ่นแรก (2012) 6.แบตลิเธี่ยมไททาเนต (Lithium Titanate : LTO)แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไททาเนต หรือ LTO ที่ เปลี่ยนอาร์โนดจากกราไฟตเ์ป็นลิเธี่ยมไททาเนตส่วนคาร์โธดมีท้งัเป็น LMO หรือ LMC ผลคือได้ แบตฯที่ท้งัชาร์จเร็วกว่าแบตฯชนิดอื่นๆ อายุการใช้งานนาน และมีความปลอดภยัข้ึน แบตลิเธี่ยม ไททาเนต (LTO) มีใช้ใน รถยนต์ EV เวอร์ชนั่ที่มีใช้ภายในประเทศญี่ปุ่ นเอง เช่น รถยนต์ไฟฟ้า Mitsubishi i-MiEV , Honda Fit EV , Tosa Electric Concept Bus นอกจากน้ียังมีใช้ในเครื่องมือ ทางการทหาร ไฟถนนโซล่าเซลล์ รถ EV สถานีชาร์จรถ EV UPS เครื่องมือสื่อสาร รวมไปถึง อุปกรณ์ทางอวกาศ ภาพที่ 18แสดงตัวอย่างแบตลิเธี่ยมไททาเนต ความปลอดภัยในการใช้แบตเตอรี่ 1. แบตเตอรี่เป็ นอุปกรณ์สําหรับจัดเก็บไฟฟ้าไม่ได้ทําหน้าที่ในการผลิตไฟฟ้าซึ่งเรา สามารถประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ (recharge) ไดห้ลายคร้ังและประสิทธิภาพจะไม่เตม็100% จะอยู่ที่ ประมาณ 80% เพราะมีการสูญเสียพลังงานบางส่วนไปในรูปความร้อนและปฏิกิริยาเคมีจากการ ประจุ/จ่ายประจุนนั่เอง 2. แบตเตอรี่จัดเป็ นอุปกรณ์ที่มีราคาแพงและเสียหายได้ง่าย หากดูแลรักษาไม่ดี เพียงพอหรือใช้งานผิดวิธีรวมถึงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปเนื่องด้ว วิธีการใช้,การบํารุงรักษา, การประจุและอุณหภูมิ ฯลฯ โดยสามารถจําแนกแบตเตอรี่ออกได้ 2 กลุ่มสําคัญๆ คือ ตามการใช้งาน และประเภทของโครงสร้าง
25 3.การเคลื่อนย้ายแบตเตอรี่ ต้องทําอย่างระมัดระวัง ภายในแบตเตอรี่จะประกอบด้วย กรดกํามะถัน (sulfuric acid) และแผ่นสารประกอบระหว่างตะกั่วกับพลวง หรือ ตะกั่วกับ แคลเซียมที่เปราะบางบรรจุอยู่ในภาชนะที่ทําจากพลาสติกหรือยางแข็งซึ่งอาจชํารุดเสียหายได้จาก การเคลื่อนย้ายที่ไม่ระมัดระวัง 4.การประกอบข้ัวแบตเตอรี่ควรประกอบด้วยความระมัดระวงัขันน็อตรัดข้ัว แบตเตอร์รี่ให้แน่นพอควรการใช้คอ้นตอกข้ัวแบตเตอรี่หรือการขนัน็อตรัดข้วัแบตเตอรี่แน่น เกินไปจะทาํความเสียหายให้กบัแบตเตอรี่ได้การถอดข้วัแบตเตอรี่ก็ตอ้งทาํดว้ยความระมดัระวงั เช่นเดียวกัน 5. น้าํกรดที่ใชใ้นแบตเตอรี่คือกรดกาํมะถนัซ่ึงจะมีความเขม้ขน้ สูงเมื่อมีการชาร์จไฟ เต็ม และเจือจางลงเมื่อมีการคายประจุไฟฟ้าออกจากตวัแบตเตอรี่น้าํกรดน้ีจะมีผลในการทาํลาย เน้ือเยื่ออย่างรุนแรง เนื่องจากมีสัดส่วนผสมระหวา่งน้าํกรดและน้าํสูงถึง 36/64 % มนั สามารถกัด ทะลุเส้ือผา้ผิวหนัง และทาํให้ตาบอดได้แม้จะอยู่ในสภาพที่มีประจุไฟฟ้าอยู่น้อย ซ่ึงมีความ เข้มข้นของกรดที่12% ก็ตาม ควรหลีกเลี่ยงการเอียงแบตเตอร์รี่เพราะจะทําให้น้ํากรดหก กระเด็นออกมาทําอันตรายหรือทําความเสียหายได้ แบตเตอรี่ชนิดเปี ยก (ชนิด ที่มีที่เติมน้าํกรด) จะปล่อยไอของไฮโดรเจน และไอของออกซิเจนออกมาในขณะที่มีการชาร์จไฟเข้าหรือคายประจุ ไฟฟ้าออกจากแบ ตเตอร์รี่ ซึ่งเมื่อผสมกันดีแล้วจะระเบิดได้ถ้ามีประกายไฟหรือเปลวไฟอยู่ใน บริเวณน้นั 6.การตรวจวดัระดบัน้าํกรดในแบตเตอรี่ควรใชไ้ฟฉายส่องดูหา้มใชไ้ม้ขีดไฟจุดส่อง ดูเป็ นอันขาด 7.การถอดใส่ข้วัแบตเตอรี่ตอ้งลาํดับให้ถูกตอ้งการถอดข้วัแบตเตอรี่ตอ้งเริ่มจากการ ถอดข้ัวลบก่อน การใส่ข้ัวแบตเตอรี่ต้องใส่ข้ัวลบเป็นลาํดับสุดท้าย และห้ามทําการใดๆกับ แบตเตอรี่ขณะติดเครื่องยนต์เนื่องจากอาจเกิดประกายไฟข้ึนได้ 8.ควรใช้อุปกรณ์ทดสอบในการทดสอบกาํลงัไฟฟ้าในแบตเตอรี่ห้ามใช้การช็อตข้วั แบตเตอรี่ในการทดสอบ แม้จะเป็ นแบตเตอรี่ที่มีประจุไฟฟ้าเหลืออยู่น้อยแล้วก็ตาม เพราะยัง สามารถทําให้เกิดประกายไฟเพียงพอที่จะจุดส่วนผสมของไอของไฮโดรเจนและออกซิเจนทําให้ เกิดการระเบิดได้ และนอกจากน้ีการต่อสายไฟตรงระหว่างข้วัแบตเตอรี่ท้งัสองข้วัอาจทาํให้มือ ไหม้พองได้
26 9. วิธีเลือกแบตเตอรี่แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานที่จํากัดและต้องเปลี่ยนลูกใหม่เมื่อได้ เวลามีข้อควรพิจารณาเลือกแบตเตอรี่ที่จะนํามาเปลี่ยนใหม่ โครงสร้างของอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริด อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริดเป็ นอุปกรณ์ที่สําคัญสําหรับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์ซึ่งมีหน้าที่ในการแปลงผันไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็ นไฟฟ้า กระแสสลบัที่สามารถเชื่อมต่อกับระบบของการไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม อินเวอร์เตอร์แบบน้ี สามารถจําแนกตามขนาดของระบบผลิตไฟฟ้า การเพิ่มประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริดมีผูว้ิจยัสนใจอย่างกวา้งขวาง วิธีการอย่างแรกที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพคือการก าจัดการแยกโดดของกัลวาไนซ์ซ่ึง โดยทั่วไปจะเกิดข้ึนจากหม้อแปลงความถี่สูงในตัวแปลงผนัแบบทบระดับ(Boost Converters) หรือจากหมอ้แปลงความถี่ต่าํทาํใหไ้ดป้ระสิทธิภาพสูงข้ึนกวา่เดิม 1-2% นอกจากน้นั ในปัจจุบนัมี ผู้ผลิต อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริ ดหลายรายในท้องตลาด เช่น SMA, Sunways, Conergy, Ingeteam, Danfoss Solar, Refu และอื่นๆ สามารถสร้างอินเวอร์เตอร์ชนิดไร้หม้อแปลงซึ่ งมี European efficiency (> 97%) และมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ 98% ดังแสดงในรูป ภาพที่ 20แสดงแบบมีหม้อแปลง ภาพที่ 21แสดงแบบไร้หม้อแปลง
27 หลักการท างานของระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด ในตอนกลางวันระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด เมื่อแสงแดดตกกระทบที่ตัวแผงโซล่าเซลล์ แผงโซล่าเซลล์จะทําการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับให้เป็ นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งจะเป็ นไฟฟ้า กระแสตรงไหลเข้าเครื่องควบคุมประจุแบตเตอรี่เพื่อให้มีการปรับแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมก่อน จะไหลเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่และถ้ามีการใช้ไฟฟ้าในช่วงน้ันกระแสก็จะไหลเข้าเครื่อง อินเวอร์เตอร์ เพื่อให้อินเวอร์เตอร์แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็ นไฟฟ้ากระแสสลับ แล้วจึงสามารถ นําไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านต่อได้ ในตอนกลางคืนระบบโซล่าเซลล์ออฟกริดเนื่องจากไม่มีแสงแดดจึงทําให้แผงโซล่าเซลล์ ไม่สามารถทํางานได้ แต่หากเราต้องการใช้งานเราก็สามารถนําพลังงานไฟฟ้าที่กักเก็บใน แบตเตอรี่มาใช้ต่อได้ ข้อดีของระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด ในช่วงเวลาที่ต้องการใช้ไฟฟ้าฉุกเฉิน คับขัน ในยามไฟตกหรือไฟดับเราสามารถนํา พลังงานไฟฟ้าที่ชาร์จในแบตเตอรี่มาใช้งานได้การติดต้งัระบบน้ีจะใช้อุปกรณ์เกรดต่าํราคาไม่ แพง หาซ้ือไดง้่าย ติดต้งัเองไดไ้ม่ตอ้งทาํเรื่องขออนุญาต ข้อเสียของระบบโซล่าเซลล์ออฟกริด เนื่องจากไม่ได้ใช้ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าจึงไม่สามารถขายไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ ของเราได้ และหากแบตเตอรี่เต็มแล้วและไม่ใช้ไฟฟ้าในตอนกลางวัน ไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็จะสูญเปล่า จุดคืนทุนไม่แน่นอน เนื่องจากต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ทุกๆ 5-10 ปี แบตเตอรี่ เป็ นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วย เซลล์ไฟฟ้าเคมีหนึ่ งเซลล์หรือมากกว่า ที่มีการเชื่อมต่อ ภายนอกเพื่อให้กําลังงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าแบตเตอรี่มีข้วับวกและข้วัลบ ข้วัที่มีเครื่องหมายบวก จะมีพลังงานศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าข้ัวที่มีเครื่องหมายลบ ข้ัวที่มีเครื่องหมายลบคือแหล่งที่มาของ อิเล็กตรอนที่เมื่อเชื่อมต่อกับวงจรภายนอกแล้วอิเล็กตรอนเหล่าน้ีจะไหลและส่งมอบพลังงาน ให้กับอุปกรณ์ภายนอก เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับวงจรภายนอก สารอิเล็กโทรไลต์มีความสามารถ ที่จะเคลื่อนที่โดยทาํตวัเป็นไอออน ยอมให้ปฏิกิริยาทางเคมีทาํงานแลว้เสร็จในข้วัไฟฟ้าที่อยู่ห่าง กัน เป็นการส่งมอบพลงังานให้กับวงจรภายนอก การเคลื่อนไหวของไอออนเหล่าน้ันที่อยู่ใน
28 แบตเตอรี่ที่ทําให้เกิดกระแสไหลออกจากแบตเตอรี่เพื่อปฏิบัติงานในอดีตคําว่า "แบตเตอรี่ " หมายถึงเฉพาะอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์ แต่การใช้งานได้มีการพัฒนาให้รวมถึง อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว แบตเตอรี่ปฐมภูมิจะถูกใชเ้พียงคร้ังเดียวหรือ"ใช้แลว้ทิ้ง" วสัดุที่ใช้ทาํข้วัไฟฟ้าจะมีการ เปลี่ยนแปลงอย่างถาวรในช่วงปล่อยประจุออก ตัวอย่างที่พบบ่อยก็คือ แบตเตอรี่อัลคาไลน์ที่ใช้ สําหรับ ไฟฉาย และอีกหลายอุปกรณ์พกพา แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (แบตเตอรี่ประจุใหม่ได้) สามารถ ดิสชาร์จและชาร์จใหม่ได้หลายคร้ัง ในการน้ีองคป์ระกอบเดิมของข้วัไฟฟ้าสามารถเรียกคืนสภาพ เดิมได้โดยกระแสย้อนกลับ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกวั่กรด ที่ใช้ในยานพาหนะและแบตเตอรี่ลิ เธียมไอออน ที่ใช้สําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบเคลื่อนย้ายได้ แบตเตอรี่ มาในหลายรู ปทรงและหลายขนาด จากเซลล์ขนาดเล็กที่ให้พ ลังงาน กับ เครื่ องช่วยฟัง และนาฬิกาข้อมือ จนถึงแบตเตอรี่ แบงค์ที่มีขนาดเท่าห้องที่ให้พลังงาน เตรียมพร้อมสําหรับ ชุมสายโทรศัพท์และศูนย์ข้อมูลคอมพิวเตอร์ ตามการคาดการณ์ในปี 2005 อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ทวั่โลกสร้างมูลค่า 48 พันล้านดอลาร์ สหรัฐในการขายในแต่ละปีด้วยการเจริญเติบโตประจําปี 6% แบ ตเตอรี่ มี ค่า พ ลังงาน เฉ พ าะ (พ ลังงาน ต่อ ห น่ วยม วล ) ตํ่ าก ว่าม าก เมื่ อเที ยบ กับ เช้ือเพลิง ท้งัหลาย เช่นน้ํามนั แต่ก็สามารถชดเชยได้บ้างโดยประสิทธิภาพที่สูงของมอเตอร์ ไฟฟ้าในการผลิตงานด้านกลไกเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาป ภาพที่ 22แสดงสัญลักษณ์แบบอิเล็กทรอนิกส์สําหรับแบตเตอรี่ในแผนภาพวงจร (ที่มา https://th.wikipedia.org.)
29 หลักการท างาน แบตเตอรี่แปลงพลังงานเคมีให้เป็ นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง แบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์ แบบโวลตาได้มากกว่าหนึ่งเซลล์ แต่ละเซลล์ประกอบด้วยสอง ครึ่ งเซลล์ที่เชื่อมต่อเรียงกันเป็ น แถวโดยสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็ นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีไอออนที่มีประจุลบ (อังกฤษ: anion) และ ไอออนที่มีประจุบวก (อังกฤษ: cation) ครึ่ งเซลลห์น่ึงตวัจะมีอิเลก็โทรไลตแ์ละข้วัลบ (อิเล็กโทรด ที่แอนไอออนวิ่งเข้าหา); อีกคร่ึงเซลล์หน่ึงจะมีอิเล็กโทรไลต์และข้ัวบวก (อิเล็กโทรดที่แคท ไอออนวิ่งเข้าหา Redox ปฏิกิริยา Redox เป็ นตัวให้พลังงานกับแบตเตอรี่ แคทไอออนจะลดลง (อิเล็กตรอนมีการเพิ่ม) ที่แคโทดระหว่างการชาร์จประจุในขณะที่แอนไอออนจะถูกออกซิไดซ์ (อิเล็กตรอนจะถูกลบออก) ที่ข้วับวกระหว่างการชาร์จในระหว่างการดีสชาร์จกระบวนการจะเป็ น ตรงกนัขา้ม ข้วัไฟฟ้าท้งัสองไม่ไดส้ ัมผสักนัแต่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยอิเล็กโทรไลต์เซลล์บางตัว ใช้อิเล็กโทรไลต์แตกต่างกนัสําหรับแต่ละคร่ึงเซลล์ตวัคนั่ช่วยให้ไอออนไหลระหว่างคร่ึงเซลล์ แต่จะช่วยป้องกนัการผสมของอิเลก็โทรไลตท์ ้งัสองด้าน แต่ละครึ่ งเซลล์มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า (หรือ EMF) ที่กําหนดโดยความสามารถของมันในการ ขับกระแสไฟฟ้าจากภายในสู่ภายนอกของเซลล์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าสุทธิของเซลล์คือความแตกต่าง ระหว่าง แรงขับไฟฟ้ ที่ตกคร่อม ข้วั ของเซลล์เรียกว่า แรงดันไฟฟ้า (แตกต่าง) ที่ข้วั และถูกวัด เป็ น โวลต์แรงดันไฟฟ้าที่ข้ัวของเซลล์ที่ไม่ใช่ท้งักาํลงัชาร์จและดีสชาร์จเรียกว่า แรงดันไฟฟ้า วงจรเปิ ด และเท่ากับ emf ของเซลล์. ผลจากความต้านทานภายใน แรงดันไฟฟ้าที่ข้วัของเซลล์ที่ กาํลงัดีสชาร์จจึงมีขนาดเล็กกว่าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด และแรงดันไฟฟ้าที่ข้วัของเซลล์ที่กาํลงั ชาร์จก็จะมีมากเกินแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิ ด เซลลใ์นอุดมคติจะมีความตา้นทานภายในเลก็นอ้ยจนตดัทิ้งได้ดงัน้นัมนัจึงจะรักษาระดบั แรงดนัที่ข้วัให้มีค่าคงที่ที่เท่ากบจนหมดแรง แล้วลดลงไปอยู่ที่ศูนย์ ถ้าเซลล์ดังกล่าวสามารถรักษา ั ระดับไว้ที่ 1.5 โวลต์และจัดเก็บประจุจํานวนหนึ่ง คูลอมบ์จากน้ันเมื่อมนัดีสชาร์จอย่างสมบูรณ์ มันควรจะทํางานได้ 1.5จูลในเซลล์ปกติความตา้นทานภายในจะเพิ่มระหว่างการดีสชาร์จและ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิ ดก็จะลดลงด้วยระหว่างการดีสชาร์จ ถ้าแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานถูก วาดเป็ นกราฟกับแกนเวลา รูปกราฟที่ได้มักจะเป็ นเส้นโค้ง; รูปร่างของเส้นโค้งจะแปรไปตาม คุณสมบัติทางเคมีและการจัดแจงภายใน
30 แรงดนั ไฟฟ้าที่พฒันาข้ึนระหว่างข้วัไฟฟ้าของเซลล์จะข้ึนอยู่กบัการปลดปล่อยพลังงาน ของปฏิกิริยาเคมีของข้วัไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ของมนัเซลล์แบบ อัลคาไลน์และแบบ สังกะสี คาร์บอน มีปฏิกิริยาเคมีแตกต่างกัน แต่มี EMF ประมาณเดียวกันที่ 1.5 โวลต์; ในทํานองเดียวกัน เซลล์แบบ NiCdและแบบ NiMH จะมีเคมีที่แตกต่างกัน แต่มี EMF ประมาณเดียวกันที่ 1.2 โวลต์ การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าเคมีที่สูงในปฏิกิริยาของสารประกอบ ลิเธียม จะเป็ นผลให้เซลล์ลิเธียม มี EMF ที่ 3 โวลต์หรือมากกว่า พลังงานแสงอาทิตย์ พลงังานแสงอาทิตย์เป็นพลงังานทดแทนประเภทหมุนเวียนที่ใช้แลว้เกิดข้ึนใหม่ไดต้าม ธรรมชาติ เป็ นพลังงานที่สะอาด ปราศจากมลพิษ และเป็ นพลังงานที่มีศักยภาพสูง ในการใช้ พลังงานแสงอาทิตย์สามารถจําแนกออกเป็ น 2 รูปแบบคือ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิต กระแสไฟฟ้า และการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตความร้อน เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็ น 3 ระบบ คือ 1.เซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system) เป็ นระบบผลิตไฟฟ้าที่ได้รับการ ออกแบบสําหรับใช้งานในพ้ืนที่ชนบทที่ไม่มีระบบสายส่งไฟฟ้า อุปกรณ์ระบบที่สําคัญ ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ และอุปกรณ์ เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็ นไฟฟ้ากระแสสลับแบบอิสระ 2.เซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจําหน่าย (PV Grid connected system) เป็ นระบบผลิต ไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสําหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็ นไฟฟ้า กระแสสลับเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรง ใชผ้ลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือพ้ืนที่ที่มีระบบจาํหน่าย ไฟฟ้าเข้าถึง อุปกรณ์ระบบที่สําคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้า กระแสตรงเป็ นไฟฟ้ากระแสสลับชนิดต่อกับระบบจําหน่ายไฟฟ้า 3. เซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system) เป็ นระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูก ออกแบบสําหรับทํางานร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าอื่นๆ เช่น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลม และเครื่องยนตด์ีเซลระบบเซลลแ์สงอาทิตยก์บัพลงังานลม และไฟฟ้าพลงัน้าํเป็นตน้ โดยรูปแบบ ระบบจะข้ึนอยกู่บัการออกแบบตามวตัถุประสงคโ์ครงการเป็นกรณีเฉพาะ
31 เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตความร้อน การผลิตน้าํร้อนดว้ยพลงังานแสงอาทิตยแ์ละการอบแหง้ดว้ยพลงังานแสงอาทิตย์การผลิต น้าํร้อนดว้ยพลงังานแสงอาทิตยแ์บ่งออกเป็น 3 ชนิด 1. การผลิตน้าํร้อนชนิดไหลเวียนตามธรรมชาติเป็นการผลิตน้าํร้อนชนิดที่มีถงัเก็บอยู่สูงกว่า แผงรับแสงอาทิตย์ ใช้หลักการหมุนเวียนตามธรรมชาติ 2. การผลิตน้าํร้อนชนิดใชป้ ั๊มน้าํหมุนเวียน เหมาะสาํหรับการใชผ้ลิตน้าํร้อนจาํนวนมากและ มีการใช้อย่างต่อเนื่อง 3. การผลิตน้าํร้อนชนิดผสมผสาน เป็นการนาํเทคโนโลยีการผลิตน้าํร้อนจากแสงอาทิตย์มา ผสมผสานกับความร้อนเหลือทิ้งจากการระบายความร้อนของเครื่องทาํความเย็น หรือ เครื่องปรับอากาศ โดยผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน MPPT 30A 150VDC MPPT หรื อ Maximum Power Point Tracking คือ อัลกอลิธึ่ มหรื อรูปแบบการคํานวณ อย่างหนึ่ ง ที่นํามาใช้กับการทํางานของเครื่องผลิตไฟฟ้ากระแสตรง เช่น แผงโซล่าเซลล์ หรือ กงัหันลม เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าใหม้ีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพมากข้ึน เพราะในความเป็นจริง พลังงานไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องผลิตกระไฟฟ้ากระแสตรงเหล่าน้ีมีความไม่แน่นอน ข้ึนอยู่กับ ปริมาณและความเข้มของแสงอาทิตย์ และความเร็วลมเป็ นหลักไม่สามารถควบคุมได้ อัลกอ ลิธึ่มหรือรูปแบบการคํานวณแบบ MPPT จึงถูกคิดคน้ข้ึนมาเพื่อเอาจุดที่ก่อให้เกิดพลงังานไฟฟ้า สูงสุดมาใช้งานไม่ว่าความเข้มของแสงอาทิตย์หรือความเร็วลมจะเปลี่ยนไป ส่วนการออกแบบใน แต่ละระบบ MPPT จะเป็ นจุดไหนสามารถดูได้จาก กราฟ I-V Curve ซ่ึงกราฟน้ีได้มาจากการ ทดลองและคํานวณที่ค่าความเข้มแสงต่างๆหรือสมัยใหม่สามารถใช้เครื่องวิเคราะห์ที่ชื่อว่า I-V Curv Simulator
32 ภาพที่ 23แสดง I-V Curve เส้นสีฟ้า และ MPPT Charge เส้นสีส้ม MPPT Solar Charge Controllerจึง หมายถึง อุปกรณ์ควบคุมการชาร์จของแผงโซล่าเซลล์ ที่ได้นําเอารูปแบบการคํานวณเพื่อหาจุดที่ได้กําลังสูงสุด โดยใช้การปรับแรงดัน และควบคุม กระแส (DC to DC Converter) แล้วนํามาคํานวณให้ค่าที่เหมาะสมที่สุดในการชาร์จ หลังจากที่ได้ เปรียบเทียบกับ พลังงานที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่ ยกตัวอย่างเช่น มีแผงโซล่าเซลล์ 18V 130w Imp=7.2A ใช้งานกับแบตเตอรี่ 12V -กรณีที่ 1 ใช้กับ อุปกรณ์ควบคุมการชาร์จ แบบธรรมดา แบตเตอรี่จะเริ่มชาร์จไฟเมื่อมีแรงดันต่าํกว่า 12V และจะชาร์จด้วยกําลัง 12V x 7.2A = 86.4w แต่ถ้าหากแบตเตอรี่มีไฟน้อย หรือเหลือไฟเพียง 10.5V เมื่อมีการชาร์จไฟ จะชาร์จด้วยกําลัง เพียงแค่ 10.5Vx7.2A = 75.6w เท่าน้นั (แต่เราซ้ือแผงโซล่าเซลล์มาในราคา 130w? ) -กรณีที่ 2 ใช้กับ อุปกรณ์ควบคุมการชาร์จ แบบ MPPT ตัวควบคุมการชาร์จ แบบ MPPT จะใช้หลักการปรับแรงดันให้เหมาะสม จาก 18V เป็ น 12V แล้วจ่ายกระแสในการชาร์จได้มากข้ึนจาก 7.2A เป็ น 18Vx7.2A/12V = 10.8A หรื อหาก แบตเตอรี่เหลือไฟน้อย 10.5V ตัวควบคุมการชาร์จ แบบ MPPT จะปรับแรงดันให้เหลือ 10.5V แล้วชาร์จด้วยกระแส 18Vx7.2A/10.5V = 12.3A นั่นทําให้ยังคงจ่ายไฟได้ใกล้เคียง 130w เหมือนเดิม จึงทาํใหช้าร์จไฟไดเ้ร็วข้ึนดว้ย
33 ข้อดีของอุปกรณ์ควบคุมการชาร์จแบบ MPPT แม้ว่า แผงโซล่าเซลล์ จะมีประสิทธิภาพดีกว่าเมื่อทํางานในอุณหภูมิตํ่า แต่ทว่าในฤดู หนาวเวลารับแสงจะน้อยลง นั่นคือกาํลงัโดยรวมที่ได้จะลดลงมาก เมื่อใช้ อุปกรณ์ควบคุมการ ชาร์จแบบธรรมดา ในบางคร้ังการชาร์จแบตเตอรี่อาจไม่เตม็ความจุ แบตเตอรี่เหลือไฟน้อย หากแบตเตอรี่เหลือไฟน้อย ต้องใช้กําลังไฟมากและการได้กระแส สูงจาก อุปกรณ์ควบคุมการชาร์จ แบบ MPPT ในการชาร์จจะทาํใหแ้บตเตอรี่ชาร์จไฟไดเ้ร็วข้ึน แผงโซล่าเซลล์ อยู่ห่างจากแบตเตอรี่ ในกรณีที่แผงโซล่าเซลล์อยู่ห่างจากแบตเตอรี่ มากๆ หากเป็ นระบบ 12V แล้วใช้ อุปกรณ์ควบคุมการชาร์จแบบธรรมดา เมื่อใช้สายไฟขนาดเล็กเกินไป จะทาํให้เกิดการสูญเสียอย่างมาก หรืออาจจะต้องใช้สายไฟที่มีขนาดใหญ่นั่นก็ย่อมมีราคาสูง วิธีแกไ้ขก็คืออาจจะตอ้งใช้แผงโซล่าเซลล์มาต่ออนุกรมกนัเพื่อให้มีแรงดนัสูงข้ึน หรือไม่ก็หัน มาใช้ ตัวอุปกรณ์ควบคุมการชาร์จ แบบ MPPT มาช่วยควบคุมระดับแรงดันในการชาร์จ จะทําให้ สามารถลดขนาดสายไฟลงได้ MPPT 30A 150VDC ภาพที่ 24 แสดง MPPT 30A 150VDC - ทาํงานได้หลายระบบท้ังระบบดิจิตอล และ อนาล็อค สามารถควบคุมท้ังกระแส และ แรงดันได้ถึงจุดสูงสุด - มีประสิทธิมากกว่า 15-20% เมื่อเปรียบเทียบกับการชาร์จแบบ PWM - ทํางานในระยะเวลาที่น้อย - ตัวเครื่องสามารถ ชาร์จในระบบ MPPT (Maximum Power Point Tracking) โดยมีประ สิทธิถึง 99.9%
34 - วงจรในภาคจ่ายไฟมีประสิทธิภาพในการทํางานสูงกว่า 98% - ตัวเครื่องรองรับการชาร์จแบตเตอร์รี่ แบบเจล,แบบซิลลิส,แบบลิเทียม และ แบตเตอร์รี่ แบบอื่นๆ - มีโหมดจํากัดกระแส เมื่อไหร่เมื่อมีกระแสมาในปริมาณมากก็จะควบคุมกระแสให้มีความ พอดี ทําให้สามารถจัดเก็บแบตเตอร์รี่ได้สูงสุด - รองรับการเก็บประจุของกระแสขนาดใหญ่เมื่อมีการเริ่มทํางานโดยทันที - รองรับการทํางานของแบตเตอร์รี่แบบอัตโนมัติ มี led เป็นตวัช้ีสถานะของความผิดปกติพร้อมเสียงแจง้เตือน และมีหน้าจอให้ผูใ้ช้ช่วย แยกแยะ สวิตช์ สวิตช์ไฟ คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ควบคุมวงจรกระแสไฟฟ้าทําหน้าที่เปิ ดกระแสไฟ หรือตัด กระแสไฟไม่ให้ไหลเข้าสู่เครื่องใช้ไฟฟ้า หลอดไฟ เครื่องมือ เครื่องจักรที่ใช้ไฟฟ้า สวิตช์ไฟถูก ออกแบบมาให้ติดต้งัได้ง่าย ใช้งานง่าย สามารถตอบสนองความต้องการได้รวดเร็วเพียงแค่สัมผสั ผลิตจากพลาสติกที่ทนความร้อน มีหลายดีไซน์ให้เลือกใช้งาน สวิตช์ไฟฟ้าแบบต่างๆ สวิตช์จะมีรูปแบบที่แตกต่างกนั ไป การออกแบบของสวิตช์ไฟแต่ละประเภทน้นัเพื่อการใช้ งานที่สะดวกและเหมาะสมกบัการใช้งานให้ใช้งานง่าย ติดต้งัง่าย เพื่อการใช้ชีวิตประจาํวนัสะดวก มากข้ึน โดยประเภทของสวิตช์มีดงัน้ี สวิตช์โยก สวิตช์แบบก้านยาว (Toggle Switch) เป็ นสวิตช์ที่เวลาใช้งานต้องโยกก้านสวิตช์ ไปมาโดยมีก้านสวิตช์โยกยื่นยาวออกมาจากตัวสวิตช์ การควบคุมตัดต่อสวิตช์ ทําได้โดยโยกก้าน สวิตช์ให้ข้ึนบนหรือลงล่าง ในการโยกก้านสวิตช์ข้ึนมกัจะเป็นการต่อ(ON) และโยกก้านสวิตช์ลง มักจะเป็ นการตัด (OFF) สวิทซ์ลูกลอย หรือ Float Switch ทาํหนา้ที่เป็นเซ็นเซอร์ที่ใชว้ดัระดบัน้าํในภาชนะโดยแบบ สายเคเบิ้ล หรือ Cable Type Float Switch จะเป็นสวิทช์ลูกลอยแบบสายเคเบิ้ลที่ราคาประหยัด ออกแบบมาใชส้ ําหรับหย่อน หรือจุ่มลงในบ่อหรือถงัน้าํหรือ น้าํเสีย หรือของเหลวอื่นๆ เพื่อใชใ้น
35 การเตือน หรือควบคุมระดบัของเหลวน้ันๆ ร่วมกบัรีเลย์หรือ ส่งสัญญาณที่เป็นลกัษณะของสวิทช์ ไปเข้าระบบ PLC เพื่อควบคุมปั๊ม ในปัจจุบนั สวิตช์ปุ่ มกด เป็ นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการนํามาใช้งานร่วมกับระบบควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าหรือ ติดต้งัไวภ้ายในตู้เพื่อควบคุมวงจรไฟฟ้าของโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ โดยหลกัการทาํงาน จะใชน้ ิ้ว มือกดที่ปุ่ ม เป็ นการควบคุมให้ระบบทํางานและหยุดทํางานได้ทันที ซึ่งลักษณะรูปแบบของปุ่ มกดแต่ ละชนิดจะมีโครงสร้างที่สําคัญคือหน้าสัมผัส เปิ ด-ปิ ดวงจรไฟฟ้าที่อยู่ภายใน สวิทช์ใบพาย หรือ โฟลว์สวิทช์ (Flow Switch) เป็นสวิทช์เปิด ปิด ที่ติดต้งัไวก้ ับท่อเพื่อ ตรวจจบัการไหลของน้าํหรือของไหลในท่อเมื่อมีของไหลผ่านจะทาํให้หน้าสัมผสั (Relay Contact) ของสวิทช์ทาํงาน โดยหน้าสัมผสัมีท้งัแบบปกติปิด (NC) และแบบปกติเปิ ด (NO) ต่อใช้งานในการ ควบคุมการไหลเพื่อคุมปั๊ม เช่น ใชส้ ําหรับตรวจจบัการไหลของน้าํในการป้องกนั ปั๊มน้าํไม่ให้เดินตวั เปล่า เนื่องจากจะทาํใหปั๊มน้าํเกิดความเสียหาย(Run Dry) สวิทช์แสงแดด (Photo Control Switch) คือสวิทช์ที่ควบคุมการทํางานของอุปกรณ์ไฟฟ้าด้วย แสงแดดให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทํางานก็ต่อเมื่ออยู่ในที่มืดหรือแสงสลวัเท่าน้นัตวัอย่างการใชง้านเช่น ไฟ ถนน หรือ ไฟร้ัวที่ต้องการให้ไฟติดในเวลากลางคืนและไฟดับในเวลากลางวนัการทาํงานอย่าง อตัโนมตัิน้ีเพิ่มความสะดวกสบายและประหยดัพลงังาน ใหก้บัผใู้ชง้านเป็นอยา่งยงิ่ ลิมิตสวิตช์ หรื อ สวิตช์จํากัดระยะ (Limit Switch) คือ อุปกรณ์เปิ ด/ปิ ด วงจรไฟฟ้าที่ใช้ สําหรับจํากัดระยะทาง และตัด/ต่อ วงจรการทํางานของระบบอัตโนมัติต่างๆ ในงานอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่แล้วจะใช้เพื่อควบคุมการทํางานของระบบอัตโนมัติ และยังใช้ตรวจสอบตําแหน่งของวัตถุ ว่ามี หรือไม่มี สวิตช์ใบมีด น้ันเป็นอุปกรณ์ตดัตอนที่มีท้งัแบบตดัตอนทีละ1 เฟส และทีละ 3 เฟส และไม่ สามารถปลดสับขณะมีกระแสไฟฟ้าไดก สวิตช์แรงดัน หรือ Pressure Switch คืออุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมระบบเมื่อความดันเกิด ความเปลี่ยนแปลงสูงกว่าหรือต่าํกว่าระดบัความดนัเกณฑท์ ี่ต้งัไว้นิยมใชม้ากในระบบควบคุมความ ดันของหม้อไอน้ํา ปั๊มลม ไฮดรอลิค เป็นต้น ถือว่าเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยชนิดหน่ึง นอกเหนือไปจากวาวล์ระบายความดัน
36 สวิทช์ปุ่มกดฉุกเฉิน หรือ ที่เรียกทวั่ ไปว่าสวิตช์หัวเห็ด นิยมใช้กบั ปุ่มหยุดเครื่องจกัรกลต่าง ๆ เพื่อรองรับกบัเหตุการณ์ฉุกเฉินที่อาจเกิดข้ึน และเมื่อถึงเวลาใชง้าน ทันทีที่เรากดที่ปุ่ ม Emergency Switch เครื่องจักรกลทุกอย่างที่มีปุ่ ม emergency switch จะหยุดการทํางานในทันที เพื่อปัองกันการ เกิดอุบตัิเหตุต่าง ๆ ที่อาจจะเกิดข้ึนได้ รีเลย์ (Relays) คือ สวิตซ์ตัด-ต่อวงจร โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า ส่วนมากใช้ในวงจรควบคุม อัตโนมัติ ใช้ในการเปิ ดและปิ ดอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ รีเลย์มีส่วนประกอบสําคัญคือ ขดลวด และส่วน ของหน้าสัมผัสทําหน้าที่เป็ นสวิตช์ คือ เมื่อรีเลย์ได้รับการจ่ายไฟแล้วจะทําให้หน้าสัมผัสติดกัน กลายเป็ นวงจรปิ ด ถ้าไม่จ่ายไฟหน้าสัมผัสจะแยกออกจากกันกลายเป็นวงจรเปิ ดรีเลย์ถูกนําไปใช้ใน อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องจักรต่างๆ สวิตช์แบบหมุน (Rotary Switch) หรื อเรี ยกว่าสวิตช์แบบเลือกค่า (Selector Switch) เป็ น สวิตช์ที่ต้องหมุนก้านสวิตช์ไปโดยรอบเป็ นวงกลม สามารถเลือกตําแหน่งการตัดต่อได้หลายตําแหน่ง มีหน้าสัมผัสสวิตช์ให้เลือกต่อมากหลายตําแหน่ง เช่น 2, 3, 4 หรือ 5 ตําแหน่ง เป็ นต้น ตู้โหลด ภาพที่ 25แสดงตู้โหลดเซ็นเตอร์ (Load Center) ตู้โหลดเซ็นเตอร์ (Load Center) หรือตู้โหลด เป็ นกล่องเหล็กที่ใช้ควบคุมตู้คอนซูมเมอร์ยู นิต (Consumer Unit) ตูโ้หลดเซ็นเตอร์เหมาะสําหรับติดต้งัเพื่อควบคุมระบบไฟฟ้าในอาคารขนาด กลางจนถึงขนาดใหญ่ หรือโรงงานอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่ใช้กับไฟ 3 เฟส 4 สาย แบ่งออกเป็ น 2 ชนิด คือ
37 1.ตู้โหลดเซ็นเตอร์ ชนิด Main Lugsคือ ตู้โหลดที่ไม่มีเมนเซอร์กิตเบรคเกอร์ (Main Circuit Breaker) ใช้ร่วมกับอุปกรณ์ควบคุมจ่ายกระแสผ่านบัสบาร์ (busbar) หรือใช้ควบคู่กับ safety switch ไปยงัเซอร์กิตเบรกเกอร์ลูกย่อย มีท้งัแบบ 1,2,3 Pole การเลือกใช้งานให้เลือกตามความสามารถใน การทนกระแสของบัสบาร์เช่น 100A , 225A เป็ นต้น สําหรับการใช้งานจริงไม่ควรใช้เกิน 80% ของ ความสามารถในการทนกระแส 2. ตู้โหลดเซ็นเตอร์ชนิด Main Circuit breaker เป็ นตู้โหลดที่คล้ายกับชนิด Main Lugs แต่จะ มีเมนเซอร์กิตเบรคเกอร์ (Main Circuit Breaker) แบบ 3 Pole ชนิด MCCB (Molded Case Circuit Breaker) ซึ่ งทําหน้าที่เป็ นตัวควบคุมหลักในการจ่ายกระแสผ่านบัสบาร์ไปยัง MCB (miniature circuit breaker) สําหรับการเลือกใช้งานควรเลือกตามความสามารถในการทนกระแสของบัสบาร์ เช่น 100A , 225A เป็ นต้น การใช้งานจริ งไม่ควรใช้เกิน 80% ของความสามารถในการทนกระแส
38 บทที่ 3 วิธีการด าเนินการ 1. ศึกษาค้นคว้าข้อมูล ในการจัดทําโครงงานระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) น้ีผูจ้ดัทาํจะตอ้งศึกษาขอ้มูลเพื่อให้สามารถดาํเนินการจดัทาํโครงงานให้ เสร็จสมบูรณ์และสามารถทาํงานไดอ้ยา่งมีประสิทธิภาพดงัน้ี 1.1 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 1.2 ขดลวดความร้อนและการควบคุม 1.3 การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 1.4 วงจรเร็คติไฟ 1.5 ระบบไฟฟ้าแบบออฟกริด (Off-grid system) 2. จัดซื้อวัสดุ-อุปกรณ์ วัสดุอุปกรณ์ที่ใช้ในการจัดทําโครงงานระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบ OFFGRID SYSTEM 3.5KW (แผงโซล่าเซลล์) มีดงัน้ี 2.1 INVERTER หม้อแปลง 3.5KW. จํานวน 1 เครื่อง ราคา 2,200 บาท 2.2 แบตเตอร์รี่เจล 100Ah จํานวน 2 ลูก ราคา 9,500 บาท 2.3 MMPT 30A 150VDC พร้อมอุปกรณ์ป้องกัน จํานวน 1 ชุด ราคา 2,500 บาท 2.4 แผงโซล่าเซลล์ POLY 340W จํานวน 2 แผ่น ราคา 9,000 บาท 2.5 ล้อรถเข็นแบบมีล็อคขนาด 3 นิ้ว จํานวน 8ล้อ ราคา 1,120 บาท 38
39 2.6 ขาต้งัปรับองศาแผงโซล่าเซลล์ จํานวน 2 ชุด ราคา 2,600 บาท 2.7 เหล็กกล่อง 2x2 เมตร จํานวน 10 เส้น ราคา 3,100 บาท 2.8 ไม้อัดหน้าขาว 10 มิลลิเมตร จํานวน 1 แผ่น ราคา 950 บาท 2.9 สีรองพ้ืนกนัสนิม จํานวน 1 ถัง ราคา 550 บาท 2.10 ตู้คอนซูมเมอร์พร้อมลูกเซอร์กิต จํานวน 1 ชุด ราคา 1,645 บาท 2.11 สายไฟ 2.5 จํานวน 10 เมตร ราคา 200 บาท 2.12 เต้ารับ จํานวน 2 ตัว ราคา 120 บาท 2.13 ชุดสวิทซ์ทางเดียวพร้อมหลอด จํานวน 1 ชุด ราคา 180 บาท 2.14 สีสเปรย์ สีดํา จํานวน 4 กระป๋ อง ราคา 165 บาท 2.15 ชุดสวิตซ์2ทางพร้อมหลอด จํานวน 1 ชุด ราคา 250 บาท 2.16 สายไฟโซล่าเซลล์ จํานวน 15 เมตร ราคา 800 บาท รวม ราคา 34,880 บาท 3. จัดท าโครงงาน 3.1จัดทําโครงสร้างตามแบบงาน 3.2 ติดต้งัอุปกรณ์ 3.3 เดินสายวงจรควบคุมตามวงจร 3.4 ตกแต่งรายละเอียดของงาน
40 ภาพที่ 26แสดงโครงสร้างแผงโซล่าเซลล์ ภาพที่ 27แสดงโครงสร้างแผงโซล่าเซลล์