การคำนวณโซล่าเซลล์
การออกแบบและคำนวณโซล่าเซลล์
ระบบพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ สิ่งแรกที่ควรทำ
- เลือกโหลดไฟฟ้าที่เหมาะสม และลดโหลดไฟฟ้าที่จำเป็น
- กำหนดพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการใช้ในแต่ละวัน
- วางแผนสำรองพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการ กรณีไม่มีแดด
ความหมายของหน่วยทางไฟฟ้า ที่จะใช้ในการคำนวณครั้งนี้
1. V (Volt) โวลต์ คือหน่วยที่ใช้เรียกขนาดของแรงดันไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 แบบ
- กระแสสลับ(AC) เช่น ระบบไฟฟ้าภายในบ้าน 220V หมายถึงขนาดของแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์
- กระแสตรง (DC) เช่น ในแบตเตอรี่ต่างๆ 12V , 24V หมายถึงขนาดของแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์ และ 24 โวลต์
2. Ah (Ampere-Hour) แอมแปร์-ชั่วโมง ความจุของแบตเตอรี่ในการบรรจุพลังงาน
พลังงานในแบตเตอรี่ 12 V 100 Ah เท่ากับ 12V x 100Ah หรือ 12V x 100A x 3600s จะได้เท่ากับ 4.32 MJ ถ้าแบตเตอรี่ 100 Ah เท่ากับว่าแบตเตอรี่จะจ่ายกระแส 1 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 100 ชั่วโมง หรือแบตเตอรี่จ่าย กระแส 10 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 10 ชั่วโมง
3. W (Watt) วัตต์ คือหน่วยที่ใช้เรียกขนาดของกำลังไฟฟ้า เช่น ปั๊มน้ำขนาด 36W หมายถึง ปั๊มน้ำใช้กำลังไฟฟ้า 36 วัตต์
ส่วนประกอบของระบบโซล่าเซลล์
- แผงโซลาร์เซลล์ (Solar Cell Panel) ทำหน้าที่ เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสตรง
- แบตเตอรี่ (Battery) ทำหน้าที่ เก็บกระแสไฟฟ้าที่โซลาร์เซลล์ผลิตได้ใว้
- เครื่องควบคุมคอนโทรลชาร์จเจอร์ (Solar Charge Controller) ทำหน้าที่ ควบคุมการชาร์จไฟจากแผงโซลาร์เซลล์ลงแบตเตอรี่และควบคุมการจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ไปเครื่องใช้ไฟฟ้า
- เครื่องแปลงไฟ (Power Inverter) ทำหน้าที่ เปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรง(ไฟจากแบตเตอรี่ DC) เป็นไฟฟ้า
กระสลับ 220 V (ไฟบ้าน AC)
Solar Cell System Design
วิธีการคำนวณระบบโซล่าเซลล์ : บ้านหลังหนึ่งต้องใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ไปใช้กับหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ชนิดมีบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ในตัว จำนวน 2 ดวง (18W X 2 ) เป็นเวลา 6 ชั่วโมงต่อวัน, โทรทัศน์สี 21 นิ้ว (120 W) ประมาณ 3 ชั่วโมงต่อวัน
เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cell)
ขนาดของแผง = ค่าการใช้พลังงานรวมทั้งหมด / 5 ชั่วโมง (ปริมาณแสงอาทิตย์ที่น่าจะได้ใน 1 วัน)
= {(18 W X 2 ดวง) X 6 ชั่วโมง} + {(120 W) X 3 ชั่วโมง} / 5 ชั่วโมง
= 115.2 W
ดังนั้น ขนาดของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ต้องใช้ คือ ขนาด 12V 115.2W แต่คงไม่มีแผงขนาดนี้ ให้ขยับไปใช้ 12V 120W
แบตเตอรี่ (Battery)
จะทำหน้าที่เก็บสำรองไฟฟ้า ในเวลาที่แผงโซลาร์ไม่สามรถรับแสงได้ (เวลากลางคืน) แบตเตอรี่ที่เหมาะสมกับการใช้งานในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ควรใช้แบตเตอรี่ชนิด Deep Cycle แต่จะมีราคาสูง ซึ่งเราสามารถเลือกใช้กับแบตเตอรี่ชนิดอื่นแทนได้ เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ หรือ แบตเตอรี่แห้ง (Sealed Lead Acid Battery) ได้ ซึ่งจะมีราคาถูกกว่า
สูตรคำนวน ขนาดกระแส/ชั่วโมง ของแบตเตอรี่สามารถคำนวณได้จาก
Ah = ค่าพลังงานรวม / [แรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ X 0.6 (% การใช้งานกระแสไฟฟ้าที่อยู่ในแบตเตอรี่) X 0.85 (ประสิทธิภาพของ Inverter)]
= {( 18W X 2 ดวง) X 6 ชั่วโมง} + {(120 W) X 3 ชั่วโมง} / [12 โวลต์ X 0.6 X 0.85]
= 94.117 Ah
ดังนั้น ขนาดของแบตเตอรี่ที่ใช้จะเป็นขนาด 12 โวลต์ 94.117 Ah หรือมากกว่า ฉะนั้นควรใช้ขนาดรุ่น 12 โวลต์ 100Ah หรือ 125Ah
เครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้า (Charge Controller)
จะทำหน้าที่ควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่ จะทำให้ยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ ซึ่งต้องมีขนาดเท่ากับหรือมากกว่า กระแสไฟฟ้า (Amp) ที่ไหลผ่านจากแผงโซลาร์เซลล์สู่แบตเตอรี่ดังนั้น ขนาดของเครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้า ควรมีขนาดเกินกระแสไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ เช่น แผงโซล่าเซลล์ ขนาด 120W 8A ควรใช้ เครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้า ขนาด 10 A
เครื่องแปลงไฟฟ้า (Inverter)
ไฟฟลูออเรสเซนต์ชนิดมีบัลลาสน์อิเล็กทรอนิกส์ในตัว จำนวน 2 ดวง (18W x 2) เป็นเวลา 6 ชั่วโมงต่อวัน และโทรทัศน์สี 21 นิ้ว (120 W) ประมาณ 3 ชั่วโมงต่อวัน
= (18 W X 2 ดวง) + (120 W)
= 156 W
ดั้งนั้น ขนาดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควรมีขนาด 156 W แต่ควรมีขนาดสูงกว่าสำหรับขนาดที่เหมาะควรใช้ ขนาด 200 W ซึ่ง ใช้กับแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์
โดยสรุปก็คือ บ้านหลังนี้จะใช้อุปกรณ์ระบบโซล่าเซลล์ ดังต่อไปนี้
1. แผงโซลาร์เซลล์ ( Solar Cell Panel ) ขนาด 12V 120W
2. แบตเตอรี่ ( Battery ) ขนาด 12 V 100Ah หรือ 125Ah
3. เครื่องควบคุม ( Solar Charge Controller ) ขนาด 10A
4. เครื่องแปลงไฟ ( Power Inverter ) ขนาด 200W
