การออกแบบขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์
สำหรับติดตั้งบนหลังคาบ้าน
ขั้นตอนที่ 1 การกำหนดกำลังไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ควรติดตั้ง
เจ้าของบ้านควรพิจารณาว่าจะใช้เซลล์แสงอาทิตย์สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า
ให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าใดบ้างเพื่อจะได้ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพียงพอ
กับความต้องการและไม่ติดตั้งมากเกินความจำเป็น
ตัวอย่างที่1 บ้านหลังหนึ่งมีเครื่องใช้ไฟฟ้าและชั่วโมงของการใช้งานดังนี้
|
เครื่องใช้ไฟฟ้า
|
จำนวน(1)
|
กำลังไฟฟ้าต่อชิ้น (วัตต์)(2)
|
จำนวนชั่วโมงที่ใช้งานในหนึ่งวัน (3)
|
ผลคำนวนวัตต์-ชั่วโมง) (1)x(2)x(3)
|
||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
หลอดฟลูออเรสเซนต์
|
2
|
36
|
5
|
360
|
||
|
โทรทัศน์
|
1
|
100
|
3
|
300
|
||
|
เครื่องปรับอากาศ
|
1
|
1,500
|
4
|
6,000
|
||
|
อื่นๆ
|
–
|
100
|
1
|
100
|
||
|
|
|
|
รวม
|
6,760
|
||
-จากตารางข้างต้นนี้ได้ข้อมูลในหนึ่งวันบ้านหลังนี้ใช้ไฟฟ้า 6,760 วัตต์-ชั่วโมง กำลังไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ควรติดตั้ง
(Pcell)คำนวนได้ง่ายๆจากสูตรดังต่อไปนี้
โดยที่ Pl : ความต้องการพลังงานไฟฟ้าในหนึ่งวัน
Q : พลังงานแสงอาทิตย์ในหนึ่งวัน (วัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร) สำหรับประเทศไทยเท่ากับ 4,000 วัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตรโดยประมาณ
A : ค่าชดเชยการสูญเสียของเซลล์ โดยทั่วไปกำหนดค่าประมาณ 0.8
B : ค่าชดเชยความสูญเสียเชิงความร้อน โดยทั่วไปกำหนดค่าประมาณ 0.85
C : ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ โดยทั่วไปกำหนดค่าประมาณ 0.85 –0.9
D : ความเข้มแสงปกติ = 1,000 วัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร
เพราะฉะนั้น บ้านหลังนี้ต้องใช้เซลล์แสงอาทิตย์ที่ให้กำลังไฟฟ้เท่ากับ
Pcell = (6,760/4,000×0.8×0.85×0.85/1,000) = 2,923 W หรือประมาณ 2.9 kW
ขั้นตอนที่ 2 การกำหนดจำนวนแผงของเซลล์แสงอาทิตย์
จำนวนแผงของเซลล์แสงอาทิตย์คำนวณได้โดยใช้กำลังไฟฟ้าของระบบหารด้วยกำลังไฟฟ้าที่เซลล์หนึ่งแผงที่ผลิตได้เมื่อทราบ
ค่าจำนวนแผงแล้วขั้นตอนต่อไปคือจะต้องคำนวลว่าจะต้องนำเซลล์มาต่ออนุกรมหรือขนานกันอย่างไรจึงจะได้แรงดันไฟฟ้าทื่
เพียงพอต่อการใช้งานจำนวนแผงเซลล์ที่จะต้องต่ออนุกรมกันหาได้โดยการใช้ค่าแรงดัรไฟฟ้าที่ต้องการหารด้วยแรงดันเอาต์พุต
ของหนึ่งแผง
ตัวอย่างที่ 2 จากตัวอย่างที่หนึ่งทราบว่าจะต้องติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์เท่ากับ 2.9 kW และแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต้องป้อนให้
อินเวอร์เตอร์คือ 200 v ถามว่าจะต้องใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์กี่แผงและจะต้องต่อเรียงกันอย่างไร โดยสมมุติว่า แผงเซลล์แสง
อาทิตย์มีสเปกดังนี้ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 50 วัตต์ (W) แรงดันไฟฟ้าสู.สุด 17 โวลต์ (V) กระแสไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 2.94 แอมแปร์ (A) แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 21.3 โวลต์ (V) และกระแสไฟฟ้าลัดวงจร 3.15 แอมแปร์ (A)
วิธีพิจารณา
ประมาณการเริ่มแรกของจำนวนของแผงเซลล์ที่ต้องติดตั้งทั้งหมด
= 2,900 (W) / 50 (W) = 58 แผง
จำนวนของแผงเซลล์ที่ต่ออนุกรม
= 200(V)/ 17(V) =12แผง(ปัดเศษขึ้น)
จำนวนแผงที่ต้องต่อขนาน
= 58 / 12 = 5 แถว (ปัดเศษขึ้น)
ดังนั้นกรณีบ้านหลังนี้จะใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด
= 12 x 5 = 60 แผง โดยต่ออนุกรมแถวละ 12 แผงและต่อขนาน
จำนวน5 แถว
การบำรุงรักษาแผงเซลล์แสงอาทิตย์และอายุการใช้งาน
– อายุการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปยาวนานกว่า20ปี การบำรุงรักษาก็ง่ายเพียงแต่คอยดูแลว่ามีสิ่งสกปรกตกค้างบนแผง
เซลล์หรือไม่เช่นฝุ่นมูลนกใบไม้ถ้าพบว่ามีสิ่งสกปรกก็ใช้น้ำทำความสะอาด ปีละ 1–2 ครั้งก็เพียงพอห้ามใช้น้ำยาพิเศษล้างหรือใช้
กระดาษทรายขัดผิวกระจกโดยเด็ดขาด เมื่อเวลาฝนตก น้ำฝนจะช่วยชำละล้างแผงเซลล์ได้ตามธรรมชาติ
– สำหรับในระบบที่มีการใช้แบตเตอรี่ชนิดใช้น้ำกลั่น (Lead Acid) ห้ามใช้ไฟฟ้าจนแบตเตอรี่หมดแต่ควรใช้ไฟฟ้าเพียงร้อยละ 30 – 40 และเริ่ประจุไฟฟ้าใหม่ให้เต็มก่อนการใช้ครั้งต่อไปและต้องคอยหมั่นเติมน้ำกลั่นและเช็ดทำความสะอาดขั้วของ
แบตเตอรี่
– ในกรณีที่มีการใช้อินเวอร์เตอร์ควรสังเกตว่ามีเสียงดังผิดปกติหรือเกิดความร้อนผิดปกติหรือไม่ถ้าพบความผิดปกติให้รีบตัด
ระบบไฟฟ้าออกจากอินเวอร์เตอร์และติดต่อบริษัทผู้ขาย เพื่อให้ตรวจหาสาเหตุและแก้ไขให้ใช้งานได้ต่อไป
ที่มา : ภาควิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล
www.rmutphysics.com