กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรั์กษพลัe-lib.dede.go.th/mm-data/biba10992.pdf1.2...

คำนำ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย

กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน

โครงการพฒนาบคลากรดานเทคโนโลยพลงงานแสงอาทตย

ลขสทธของ กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน ฉบบพมพครงท 1 เดอนตลาคม 2554 จานวน 1,200 เลม คณะทางาน กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน ทปรกษาโครงการฯ นายชยวฒ สทธเรองวงศ ผอานวยการสานกพฒนาทรพยากรบคคลดานพลงงาน

คณะกรรมการตรวจการจาง

1. นายชยยทธ สารพา นกทรพยากรบคคล ชานาญการพเศษ 2. นายยงยทธ สวสดสวนย นกวทยาศาสตร ชานาญการพเศษ 3. นายบรรพต ดสกล นกทรพยากรบคคล ชานาญการพเศษ 4. นายประสทธ นนสงข นกทรพยากรบคคล ชานาญการ 5. นายชวลต บญแสง นกทรพยากรบคคล ชานาญการ

บรษท ปญญา คอนซลแตนท จากด 1. นางนรนพร มาลาศร ผจดการโครงการ 2. นายณฏฐพนธ เงนบารง ผชวยผจดการโครงการ 3. นายสมเกยรต สทธรตน ทปรกษาโครงการ 4. ดร.จรสกวนท รกษวเชยร ทปรกษาโครงการ 5. ดร.ฐนกกร เจนวทยา ทปรกษาโครงการ 6. ดร.ธรยทธ เจนวทยา ทปรกษาโครงการ 7. นางสาวเยาวณ แสงพงศานนท ทปรกษาโครงการ 8. นายทวรกษ หมสญญาลกษณ เจาหนาทดานสอการสอน 9. นายยทธพงษ โฆวชรกล ประสานงานโครงการ 10. นายอรญชย นาคนอย ประสานงานโครงการ

คำนำ


คานา

คานา

ประเทศไทยเปนประเทศทอยในเขตศนยสตร และมศกยภาพพลงงานแสงอาทตยอยในระดบสง เปนผลใหมการพฒนาการใชงานเทคโนโลยพลงงานแสงอาทตยในระดบสงเปนอนดบหนงในกลมประเทศอาเซยน โดยการพฒนาใชงานหลกสวนหนงสาหรบการใชเพอผลตไฟฟาในพนทหางไกลทไมมไฟฟาใช (Off-grid หรอ Stand alone) ซงสนบสนนโดยภาครฐทงหมด จากการดาเนนการและมการตดตามผล พบวาปญหาหลกสวนหนงในเรองการสงเสรมการใชงานเทคโนโลยพลงงานแสงอาทตยในประเทศไทยคอ การทยงขาดบคลากรทมความรและทกษะในดานการใชงานระบบ และการบารงรกษา ในพนททมการตดตงใชงานระบบซงเปนประเดนสาคญตอการสรางความยงยนในการใชงาน กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงานจงไดมการจดทาโครงการพฒนาบคลากรดานเทคโนโลยพลงงานแสงอาทตย พรอมจดทาเอกสารหลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย เพอใชประกอบการอบรมและเปนคมอสาหรบผทมความสนใจนาไปศกษา ทางคณะผจดทาจงหวงเปนอยางยงวาเอกสารฉบบนจะเปนประโยชนสาหรบการพฒนาการใชงานระบบผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตยในพนทหางไกลและผทใชงานระบบฯ ตามวตถประสงคโครงการฯทตงไว คณะผจดทา


สำรบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย III

สารบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย I

สารบญ หนา

บทท 1 ไฟฟาจากแสงอาทตย 1.1 เซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาไดอยางไร 1-2 1.2 การใชงานของเซลลแสงอาทตย 1-4

บทท 2 ความรเกยวกบรงสอาทตย

2.1 ภมศาสตรของโลก 2-1 2.2 รงสอาทตยบนพนโลก 2-2 2.3 ปรมาณรงสอาทตยในประเทศไทย 2-3 2.4 ตาแหนงดวงอาทตยและมวลอากาศ 2-5 2.5 สเปกตรมรงสอาทตย 2-6 2.6 อปกรณวดรงสอาทตย 2-7 2.7 ระบบตดตามดวงอาทตย 2-8

บทท 3 เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ 3.1 ลกษณะของเซลลแสงอาทตย 3-1 3.1.1 ประเภทของเซลลแสงอาทตย 3-3 3.1.2 การตอบสนองตอสเปกตรมแสงอาทตย 3-5 3.1.3 ลกษณะกระแสและแรงดนของเซลลแสงอาทตย 3-6 3.1.4 ปจจยทลดทอนประสทธภาพของเซลลแสงอาทตย 3-7 3.2 ลกษณะของแผงเซลลแสงอาทตย 3-8 3.2.1 ลกษณะของแผงเซลลชนดผลกซลกอน 3-9 3.2.2 ลกษณะของแผงเซลลชนดฟลมบาง 3-10 3.2.3 สมบตทางไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย 3-12 3.2.4 Junction Box, Bypass Diode และ Blocking Diode 3-14 3.3 ลกษณะของอนเวอรเตอร 3-17 3.3.1 สญลกษณและหลกการทางานของอนเวอรเตอร 3-17 3.3.2 อนเวอรเตอรแบบ Grid-controlled 3-19 3.3.3 อนเวอรเตอรแบบ Self-commmutated 3-20

สำรบญ

IV หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย

สารบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย II

สารบญ (ตอ)

หนา

3.4 ลกษณะของแบตเตอร 3-23 3.4.1 แบตเตอรชนดตะกว-กรด 3-28 3.4.2 พฤตกรรมและลกษณะการทางานของแบตเตอรชนดตะกว-กรด 3-30 บทท 4 ระบบเซลลแสงอาทตย 4.1 บทนา 4-1

4.2 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ 4-2 4.2.1 ระบบไฟฟากระแสตรง 4-3 4.2.2 ระบบไฟฟากระแสสลบ 4-3 4.2.3 ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน 4-4 4.2.4 ระบบผลตไฟฟาในครวเรอน 4-5 4.2.5 สถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบาน 4-5 4.2.6 สถานประจแบตเตอร 4-5 4.3 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย 4-7 บทท 5 การดแลบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตย 5.1 การบารงรกษาอปกรณในระบบเซลลแสงอาทตย 5-7 5.2 การบารงรกษาระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตย 5-14 5.3 การบารงรกษาระบบสบนาเซลลแสงอาทตย 5-15 5.4 การบารงรกษาระบบประจแบตเตอรเซลลแสงอาทตย 5-18 5.5 การบารงรกษาระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย แบบอสระ 5-24 (โซลาโฮม)

เอกสารอางอง

สำรบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย V

สารบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย III

สารบญตาราง

หนา

3.1 ความสมพนธระหวางคาดโอดกบคาเอสโอซ 3-27 5.1 การดแลบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตย 5-8 5.2 บตรบนทกขอมลของอปกรณทใชในระบบประจแบตเตอรดานหนา 5-21 5.3 รายงานและระยะเวลาการตรวจสอบ (ดานหนา) 5-22

สำรบญ

VI หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย

สารบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย IV

สารบญรป

หนา

1.1 ไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตยในแบบตาง ๆ 1-1 1.2 การเกดไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย 1-2 1.3 องคประกอบระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตย 1-3 1.4 การใชประโยชนระบบเซลลแสงอาทตย 1-4 1.5 ความเปนมาและแนวโนมเทคโนโลยเซลลแสงอาทตย 1-5 2.1 การแบงเสนศนยสตรของโลก 2-1 2.2 ผลกระทบตาง ๆ ตอรงสอาทตยในบรรยากาศโลก 2-2 2.3 แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยสาหรบประเทศไทย จดทาในป พ.ศ.2542 2-4

2.4 มมซนช (θz, Zenith Angle) มมเดคลเนชน (α, Solar Declination Angle) 2-5 2.5 สเปกตรมรงสอาทตย 2-6 2.6 (ก) ไพรานอมเตอร (ข) เครองบนทกแสงแดดแบบลกแกว 2-7 2.7 ความแตกตางระหวางรงสรวมของการวดแบบพนราบกบมระบบตดตาม 2-8

ดวงอาทตยในวนททองฟาโปรง ทละตจด 50 องศา 3.1 โครงสรางรอยตอพ-เอนของสารกงตวนาซลกอน 3-1 3.2 การเคลอนทของอเลกตรอนและโฮลของสารกงตวนาซลกอน 3-2 3.3 ไดอะแกรมเทคโนโลยการผลตเซลลแสงอาทตย 3-3 3.4 ตวอยางเซลลแสงอาทตย 3-3 3.5 ตวอยางเซลลแสงอาทตยแบบตางๆ และโครงสรางภายใน 3-4 3.6 การตอบสนองตอสเปกตรมแสงอาทตยของเซลลแสงอาทตยประเภทตางๆ 3-5 3.7 การตอวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตย 3-6

3.8 ลกษณะกระแสและแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตย (IV-curve) 3-6 3.9 ผลของอณหภมตอแรงดนวงจรเปดและกระแสลดวงจร 3-7 3.10 ผลของความตานทานอนกรมตอลกษณะกระแสและแรงดน 3-7

3.11 ผลของความตานทานShunt ตอลกษณะกระแสและแรงดน 3-8 3.12 ลกษณะทวไปของเซลลแสงอาทตยทถกนามาประกอบเปนแผงเซลล 3-8 3.13 การตอเซลลแบบตางๆ (ก) แบบอนกรม(ข) แบบอนกรม-ขนาน และ 3-9

(ค) แบบอนกรม-ขนาน-อนกรม 3.14 วสดประกอบแผงเซลลแสงอาทตยชนดผลก 3-10 3.15 เซลลแสงอาทตยชนดอะมอรฟสซลกอน (a-Si) 3-11 3.16 แผงเซลลแสงอาทตยแบบออนตว 3-11

สำรบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย VII

สารบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย V

สารบญรป (ตอ)

หนา

3.17 สญลกษณของเซลลแสงอาทตย 3-12 3.18 กราฟกระแสกบแรงดนของแผงเซลลแสงอาทตย (I-V Curve) 3-12

3.19 ไดอะแกรมการทดสอบวดกระแสและแรงดนไฟฟา 3-13 3.20 กราฟกระแสและแรงดนทอณหภมและความเขมแสงคาตางๆ 3-14 3.21 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอไมมเงาบงทเซลล 3-14 3.22 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอมใบไมบง 3-15 3.23 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอมใบไมบงแตม Bypass Diode 3-15 3.24 การเปรยบเทยบ I-V Curve ทมและไมม Bypass Diode เมอมการเกดเงาบง 3-16 3.25 กลองรวมสายไฟฟาทมการตดตง Bypass Diode 3-17 3.26 ไดอะแกรมวงจรสมมลของอนเวอรเตอร 3-18 3.27 การเชอมตอระบบเซลลแสงอาทตยกบระบบจาหนาย 3-19 3.28 หลกการของอนเวอรเตอรแบบ grid-controlled 3-20 3.29 หลกการของอนเวอรเตอรแบบ self-commutated inverter 3-21

3.30 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด 3-23 3.31 สวนประกอบของเซลลโวตาอก 3-24 3.32 เซลลไฟฟาพนฐาน 3-25 3.33 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด ชนด Stationary tubular plate 3-29 3.34 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดบลอก 3-29 3.35 ความสามารถในการคายประจกบเวลาในการคายประจ 3-30 3-36 ความสมพนธระหวางอณหภมกบ charge cut-off voltage 3-31 3.37 ลกษณะแรงดนไฟฟาของแบตเตอรในชวงเวลาทเกดกระบวนการอดและการคายประจ 3-32

3.38 ตวอยางเครองควบคมการประจไฟฟาแบบตางๆ 3-35 3.39 หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบอนกรม 3-36 3.40 หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบชนท 3-36 3.41 หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบควบคมกาลงสงสด 3-38 4.1 ประเภทของระบบเซลลแสงอาทตย 4-1 4.2 สวนประกอบของระบบเซลลแสงอาทตย 4-2 4.3 ไดอะแกรมระบบไฟฟากระแสตรง (DC Power System) 4-3 4.4 ไดอะแกรมของระบบไฟฟากระแสสลบ (AC Power System) 4-3 4.5 ลกษณะของระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานทอทยานแหงชาตตะรเตา จงหวดสตล 4-4 4.6 ตวอยางระบบผลตไฟฟาในครวเรอน 4-5

สำรบญ

VIII หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย

สารบญ

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย VI

สารบญรป (ตอ)

หนา

4.7 ตวอยางสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตย หมบานทสถานวจยสตวปาเขานางรา 4-6

4.8 ไดอะแกรมลกษณะของสถานประจแบตเตอร 4-6 4.9 สวนประกอบของระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย 4-7 4.10 ระบบเซลลแสงอาทตยตดตงดานบน (ซาย) และผนง (ขวา) ของอาคาร 4-8 4.11 ระบบเซลลแสงอาทตยบนดาดฟาของหางเทสโกโลตส สาขาพระราม1 4-8 4.12 แผงเซลลแสงอาทตยถกใชแทนผนงอาคาร (ซาย) และหลงคาอาคาร (ขวา) 4-9 4.13 โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยผาบองทจงหวดแมฮองสอน 4-9 5.1 ตวอยางการเชดทาความสะอาดแผงเซลล 5-10 5.2 ตวอยางอนเวอรเตอรขนาดตางๆ 5-11 5.3 ตวอยางแบตเตอรสาหรบระบบเซลลแสงอาทตยทมจาหนายทวไป 5-12 5.4 แผนผงการใชงานของระบบผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตย 5-15 5.5 ตวอยางระบบสบนาเซลลแสงอาทตย 5-16 5.6 การเชอมตออปกรณในระบบสบนาเซลลแสงอาทตย 5-16 5.7 แผนผงการใชงานของระบบประจแบตเตอร 5-18

บทท บทท 11 ไฟฟาจากแสงอาทตยไฟฟาจากแสงอาทตย

ไฟฟำจำกแสงอำทตย

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 1-1

ไฟฟาจากแสงอาทตย

บทท 1 ไฟฟาจากแสงอาทตย

รปท 1.1 ไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตยในแบบตางๆ ไฟฟาทผลตจากเซลลแสงอาทตยเปนการเปลยนพลงงานแสงจากดวงอาทตยเปนไฟฟา

กระแสตรงขนตอนเดยวโดยไมมสวนเคลอนไหวใดๆ ไฟฟาดงกลาวใชประโยชนไดเชนเดยวกบไฟฟาจากแหลงผลตอนๆ สามารถใชกบเครองใชไฟฟากระแสตรงไดโดยตรง เชนระบบเซลลแสงอาทตยทใชในรถยนต และใชกบเครองใชกระแสสลบโดยผานเครองแปลงเปนกระแสสลบทเรยกวาอนเวอรเตอร นอกจากนไฟฟาจากพลงงานทดแทนอนๆ อาท พลงงานความรอน พลงงานลม และพลงงานคลนในมหาสมทร พลงงานทกลาวมาลวนมแสงจากดวงอาทตยเปนพลงงานตนทาง

เนองจากแสงอาทตยมเฉพาะเวลากลางวน จงจาเปนตองเกบสารองไฟฟาโดยแบตเตอร เพอใชในเวลากลางคน และประสทธภาพการผลตไฟฟาโดยแสงอาทตยขนตรงตอความเขมของแสงอาทตยรวมถงอณหภมซงจะเพมขนจากการไดรบแสงอาทตยทาใหประสทธภาพลดตาลง ดงนนการตดตงใชงานควรอยกลางแจงหนหนาเขาหาดวงอาทตยและเวนชองวางเพอชวยระบายความรอนดานหลง (หากอยในซกโลกเหนอเชนประเทศไทย กเอยงไปทางทศใต) จะไดพลงงานไฟฟาเฉลยมากทสด

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 1 - 1


1-2 หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย


1.1 เซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาไดอยางไร เซลลแสงอาทตยเปนสารกงตวนาชนดหนง เมอแสงอาทตยตกกระทบเซลลแสงอาทตยจะทาให

เกดอเลกตรอนอสระและความตางศกยทผวทงสองของเซลลแสงอาทตย ดงนนเมอมการเชอมตอระหวางผวทงสองของเซลลแสงอาทตยกจะเกดการไหลของอเลกตรอน เพอใหเกดสมดลระหวางผว ทงสองดานของเซลลแสงอาทตย ซงการไหลของอเลกตรอนทาใหเกดพลงงานไฟฟา จะเหนไดวาเปนวธเปลยนรปพลงงานแสงใหเปนไฟฟาโดยตรงทสด งายทสด ไมมการเคลอนไหวของชนสวนใดๆ ไมมการสกหรอใดๆ ดงแสดงในรปท 1.2 ดงนนตราบเทาทเซลลแสงอาทตยยงคงสภาพสารกงตวนาและแสงอาทตยตกกระทบสผวเซลลแสงอาทตยกจะผลตไฟฟาออกมาใหตลอดไป (ในทางปฏบตผผลตเซลลแสงอาทตยรบประกนอายการใชงานของเซลลแสงอาทตยกวายสบปขนไป)

พลงงานไฟฟาทผลตไดจะเปน

สดสวนโดยตรงกบความเขมแสงอาทตยทเพมขนหรอลดลง ตวอยางเชน เมอมความเขมแสงอาทตย 1,000 วตต/ตารางเมตร ตกกระทบแผงเซลลแสงอาทตย แลวสามารถผลตไฟฟาได 100 วตต ดงนน เมอมความเขมแสงอาทตย 500 วตต/ตารางเมตร ตกกระทบแผงเซลลแสงอาทตย กจะผลตไฟฟาได 50 วตต เปนตน โดยทวไปประสทธภาพการแปลงพลงงานแสงใหเปนพลงงานไฟฟาของเซลลแสงอาทตยอยระหวางรอยละ 7-19 ขนอยกบเทคโนโลยของเซลลแบบตางๆ

รปท 1.2 การเกดไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย

กรณระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจาหนายของการไฟฟาไมจาเปนตองม

แบตเตอรสาหรบเกบสารองพลงงานอยางกรณของระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบอสระเพราะสามารถจายไฟฟาใหกบระบบจาหนายโดยตรง และมขอดเพราะจะไปชวยเสรมความมนคงของระบบไฟฟา ในชวงเวลาทมการใชไฟฟามากตามสานกงาน โรงงาน ฯลฯ ประเทศไทยเรมนาระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยมาใชประโยชนกวาสามสบปมาแลว จนถงปจจบนมการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยรวมไดมากกวา 49 เมกะวตต (ขอมล ณ ป พ.ศ. 2553 www.dede.go.th) โดยกวารอยละ 60 เปนแบบอสระไมเชอมตอกบระบบจาหนาย ใชในชนบทหางไกล ซงยงไมมบรการของการไฟฟาฝายจาหนาย เพราะเปนทางเลอกคาใชจายตาทสด สาหรบในอนาคตอนไมไกลนกจะเรมมการนามาใชในเขต





ทมการบรการแลว ในลกษณะตอเชอมเขากบระบบจาหนายของการไฟฟาได ภาพรวมขององคประกอบระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยดงแสดงในรปท 1.3

แนวโนมของราคาของระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยลดตาลงมาใกลกบราคาไฟฟาทผลตจากเชอเพลง เผาไหมเขาไปทกท ในขณะทราคาเชอเพลงเผาไหมสงขนอยางเรว และสงคมเรมมความกงวลเพมขนเกยวกบผลกระทบเรองคณภาพของอากาศ นา สภาพแวดลอมเปนพษ จากการเผาไหม ถานหน กาซ นามน ฯลฯ นอกจากนการจดประเภทการใชงานสามารถแสดงไดดงรปท 1.4 สามารถแบงได 2ประเภทหลก คอ ระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจาหนาย และระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบอสระ

เซลลแสงอาทตยมกาเนดในชวงป ค.ศ. 1950 ท Bell Telephone Laboratory ประเทศ

สหรฐอเมรกา โดยวตถประสงคเบองตน เพอผลตไฟฟาจากแสงอาทตย สาหรบใชในโครงการอวกาศ ตอจากนนจงไดเรมนามาใชอยางกวางขวาง และขยายผลสระดบอตสาหกรรมเซลลแสงอาทตยของโลก เมอปลายทศวรรษท 50 เปนตนมา ในรปท 1.5 แสดงความเปนมาและแนวโนมเทคโนโลยเซลลแสงอาทตย ในระยะแรกเซลลแสงอาทตยมราคาแพงมาก จงจากดการใชงานอยเฉพาะในงานวทยสอสาร และไฟฟาแสงสวางขนาดเลกในพนทหางไกลเทานน ตอมาในชวงป ค.ศ. 1970 ภาครฐในประเทศสหรฐอเมรกา เยอรมน และญปน ไดสงเสรมการผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตยอยางจรงจงและตอเนอง เปนผลใหราคาของเซลลแสงอาทตยลดลงเปนลาดบ จากเดมประมาณ 4 ลานบาทตอกโลวตต ในปจจบนคงเหลอประมาณ 1.6 แสนบาทตอกโลวตต ซงนบวาราคาของเซลลแสงอาทตยไดลดลงมามาก

รปท 1.3 องคประกอบระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตย





1.2 การใชงานของเซลลแสงอาทตย ในพนทหางไกลซงระบบจาหนายของการไฟฟายงไปไมถง ระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยเปนทางเลอกเหมาะสมกวาระบบไฟฟาทผลตจากเครองยนตเบนซนและดเซล เนองจากไมมตนทนการขนสงเชอเพลงซงจาเปนตองขนสงเปนประจาเพอใหเครองยนตผลตกระแสไฟฟาได นอกจากนระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตย ยงใชงานในดานตางๆ เชน ทางดานโทรคมนาคม ไฟสญญาณ การชวยเดนเรอ เดนเฝายาม เปนตน แตระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยตองใชเงนลงทนสง การหาแหลงเงนก ดอกเบยตา ปลอดดอก ผอนนาน ฯลฯ เปนอปสรรคสาคญ การกระตนใหเกดการใชงานไฟฟาเซลลแสงอาทตยจงตองการความชวยเหลอจากภาครฐ ในระยะแรกๆ เปนหลก ตวอยางคอโครงการไฟฟาเซลลแสงอาทตยสาหรบหมบานหางไกลของกรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน ซงรวมกาลงการตดตงจนถงปจจบนสงถงกวา 3.5 เมกะวตต (ขอมล ณ พ.ศ. 2553 www.dede.go.th)

รปท 1.4 การใชประโยชนระบบเซลลแสงอาทตย





เนองจากพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานทไมมคาเชอเพลง สะอาดและมใหอยางไมจบสน

ดงนนนกวางแผนพลงงานทมวสยทศนกวางไกลไดหาหนทางสนบสนน เชน เงนกปลอดดอกเบย หรอ ดอกเบยตา ผอนนาน หรอ รบซอไฟฟาราคาจงใจ เพอใหเกดการผลตในเชงปรมาณเพอลดราคา และ สรางงาน ฯลฯ ตวอยางความสาเรจคอ ญปน และเยอรมน กรณของญปนใหมการซอไฟฟาจากผผลตภายใตโครงการ Sunshine Project เรมเมอป ค.ศ. 1994 สามารถดงราคาของระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายจาก 2 ลานเยนตอกโลวตต ลดลงเหลอ 6 แสนเยนตอกโลวตตในระยะเวลา 12 ป โดยใหการสนบสนนแบบชวยออกคาใชจายครงหนงในปแรก คอยๆ ลดลงมาจนเหลอไมเกนรอยละสบในปหลงๆ ตอนจบโครงการจงมบานแบบดงกลาวเกอบ 3 แสนหลง และอตสาหกรรมทเกยวเนองไดขยายตวอยางมากมาย

เยอรมนสงทจงใจกคอรบซอไฟฟาทผลตจากพลงงานทดแทนโดยเฉพาะอยางยงจากระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยในราคาสงมาก ซงมผเขารวมโครงการจานวนมากจนปจจบนเปนตลาดใหญสดในโลก โดยใชงบประมาณจากเศษเสยวของคาไฟฟาของบรษทไฟฟาทขายได และเกดปรากฏการณคลายของญปน ปจจบนอตสาหกรรมพลงงานทดแทนของเยอรมนแขงแกรงมาก และสรางงานไดอยางมหาศาล หลายประเทศในยโรปกใชวธการของเยอรมน โดยมเงอนไขจงใจทแตกตางกนบางเลกนอย สเปนซงเปนประเทศทมแดดด ลมด กกาวขนมาเปนตามลาดบ สหรฐอเมรกาซงเปนผกาเนดเทคโนโลยแสงอาทตยใชวธจงใจทงสองแบบบวกกบมาตรการดานลดหยอนภาษเพมเตมเขาดวย ทาใหเปาหมายของการใชเซลลแสงอาทตยของอเมรกาจะสงกวา 3 หมนเมกะวตตในป ค.ศ. 2020

รปท 1.5 ความเปนมาและแนวโนมเทคโนโลยเซลลแสงอาทตย


บทท บทท 2 2 ความรเกยวกบรงสอาทตยความรเกยวกบรงสอาทตย

รงสอำทตย


รงสอาทตย

บทท 2 ความรเกยวกบรงสอาทตย

รงสอาทตยจากดวงอาทตยถกนามาใชประโยชนเพอผลตไฟฟาโดยอาศยเซลลแสงอาทตย สามารถ

ทราบคาในรปความเขมรงสอาทตยหนวยเปนวตตตอตารางเมตร (W/m2) และพลงงานแสงอาทตยหนวยเปนกโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตรตอวน (kWh/m2/day) ซงขนกบวนทและเวลา รวมถงตาแหนงบนพนโลก รงสอาทตยประกอบดวยสเปกตรมในชวงความยาวคลน 0.3 ถง 3 ไมโครเมตร เซลลแสงอาทตยแตละชนดสามารถตอบสนองตอสเปกตรมไดแตกตางกน ดงนนประสทธภาพในการผลตไฟฟาจงตางกน ในการออกแบบระบบเซลลแสงอาทตยการใชงานและการบารงรกษาระบบมความจาเปนตองทราบเกยวกบคาความเขมรงสอาทตยในพนทนน และลกษณะของเซลลแสงอาทตยทเลอกใชงาน

รปท 2.1 การแบงเสนศนยสตรของโลก 2.1 ภมศาสตรของโลก

โลกมลกษณะเปนทรงกลมร วธบอกตาแหนงบนพนโลกจะบงชโดยเสนแนวตงและเสนแนวนอนเรยกวา เสนเมอรเดยน (Meridian) และเสนศนยสตร (Equator) ทางภมศาสตรกาหนดเสนศนยสตร คอ เสนสมมตรอบดาวเคราะหทตงฉากกบแกนหมนของดาวเคราะห และมระยะหางจากขวเหนอและขวใตเทากน ดงแสดงในรปท 2.1 นนคอ เสนศนยสตรจะแบงดาวเคราะหเปนซกเหนอและซกใต โดยมละตจดเทากบศนยองศา พนทบนเสนศนยสตรนชวงเวลาของกลางวนและกลางคนยาวนานเกอบเทากนตลอดทงป นอกจากนพนทซงอยบนตาแหนงเสนละตจดตางกนจะมสภาพอากาศ (Climate) และกาลอากาศ (Weather) แตกตางกน เสนละตจดมตงแต 0 ถง 90 องศา โดยทละตจด 90 องศา ทขวโลกเหนอจะนบเปน 90 องศาเหนอ สวนขวโลกใตนบเปน 90 องศาใต





2.2 รงสอาทตยบนพนโลก

ร ง ส อ า ท ต ย บ น พ น โ ล ก ไ ด ผ า นกระบวนการดดกลนและการแผรงสอาทตยโดยกาซในบรรยากาศเปนผลใหสเปคตรมแสงอาทตยเปลยนไปซงโมเลกลของกาซ ฝนละอองและเมฆ ทาใหรงสอาทตยกระจดกระจาย (Scatter) และสะทอน (Reflect) ในรปท 2.2

รปท 2.2 ผลกระทบตางๆ ตอรงสอาทตยในบรรยากาศโลก

แสดงผลกระทบตอการเปลยนแปลงของรงสอาทตยเมอเขาสบรรยากาศโลกและพนโลก เมอเทยบกบรงสเหนอบรรยากาศเกดการเปลยนแปลงดงน ความเขมรงสรวม ความเขมรงสทความยาวคลนใดๆ องคประกอบของสเปคตรมและทศทาง ประเภทของรงสอาทตยบนพนโลกทควรทราบ

รงสตรง (Beam or Direct Radiation) เปนรงสทมาจากดวงอาทตยโดยตรงและตกบนผวรบแสงดวยทศทางทแนนอน ณ เวลาหนงเวลาใด ซงทศของรงสตรงอยในแนวลาแสงอาทตย เนองจากรงสตรงมทศทางแนนอนและมลาแสงขนานจงสามารถรวมแสงหรอโฟกสรงสตรงได

รงสกระจาย (Diffuse Radiation) เปนรงสอาทตยสวนทถกสะทอนและกระจาย โดยกาซและฝนละอองรวมถงวตถตางๆ ทอยในทางเดนของแสงกอนตกกระทบผวรบแสง รงสกระจายนมาจากทกทศทางในทองฟาจงไมสามารถรวมแสงหรอโฟกสรงสกระจายได

รงสรวม (Total หรอ Global Radiation) เปนผลรวมของรงสตรงและรงสกระจายซงจากดเฉพาะคลนแมเหลกไฟฟาคลนสน (ไมเกน 4 ไมโครเมตร) ไมรวมพลงงานคลนยาวจากการแผรงสของพนโลกและบรรยากาศ โดยกรณผวรบแสงเปนพนเอยง (Incline plane) รงสรวมจะประกอบดวยรงสตรงจากทองฟา รงสกระจายจากทองฟาและรงสกระจายจากพนโลก อาคารบานเรอน ซงเกดจากสวนทสะทอนกลบจากพนโลก ในกรณนเรยกวา Total Radiation แตกรณผวรบแสงเปนพนแนวราบ (horizontal plane) รงสรวมบนพนราบประกอบดวยรงสตรงและรงสกระจายทมาจากครงทรงกลมทองฟา ไมมรงสกระจายทมาจากพนโลก เรยกรงสรวมบนพนแนวราบวา Global Radiation การเปลยนแปลงของรงสรวม รงสตรงและรงสกระจายในวนทฟากระจางและวนทฟามเมฆ เนองจากปรมาณเมฆ ฝนละออง และหมอกควนมแตกตางกนตามฤดกาล ดงนนปรมาณรงสรวม รงสกระจาย และรงสตรงจะเปลยนแปลงไปตลอดทงป สาหรบประเทศไทย ฤดแลงมคารงสรวมและรงสตรงสงเพราะทองฟาโปรง แตฤดฝนจะมรงสสวนมากเปนรงสกระจายและรงสรวมนอย





2.3 ปรมาณรงสอาทตยในประเทศไทย โดยทวไปศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของพนทแหงหนงจะสงหรอตาขนอยกบรงสอาทตยทตก

กระทบในพนทนน การศกษาเพอทราบปรมาณรงสอาทตยบนพนโลกซงจะใชเปนแนวทางการสงเสรมการใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตย ซงนาเสนอในรปแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตย สาหรบประเทศไทยมแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของกรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน (กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน) จดทาขนในป พ.ศ. 2542 โดย มหาวทยาลยศลปากร รปท 2.3 แสดงศกยภาพพลงงานแสงอาทตยเฉลยรายป ในแตละเดอนนนการกระจายของความเขมรงสอาทตยตามบรเวณตางๆ ของประเทศไดรบอทธพลสาคญจากลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ และลมมรสมตะวนตกเฉยงใต และพนทสวนใหญของประเทศไดรบรงสอาทตยสงสดระหวางเดอนเมษายน และพฤษภาคม โดยมคาอยในชวง 5.54 ถง 6.65 กโลวตต – ชวโมงตอตารางเมตร - วน

บรเวณทรบรงสอาทตยสงสดเฉลยทงปอยทภาคตะวนออกเฉยงเหนอโดยครอบคลมบางสวนของจงหวดนครราชสมา บรรมย สรนทร ศรสะเกษ รอยเอด ยโสธร อบลราชธาน และอดรธาน และบางสวนของภาคกลางทจงหวดสพรรณบร ชยนาท อยธยา และลพบร โดยไดรบรงสอาทตยเฉลยทงป 5.26 ถง 5.54 กโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตร-วน พนทดงกลาวคดเปน 14.3 % ของพนททงหมดของประเทศ นอกจากนยงพบวา 50.2 % ของพนททงหมดรบรงสอาทตยเฉลยทงปเทากบ 4.99 ถง 5.26 กโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตร - วน จากการคานวณรงสรวมของดวงอาทตยรายวนเฉลยตอปของพนททวประเทศ มคาเทากบ 5.04 กโลวตต - ชวโมงตอตารางเมตร - วน แสดงใหเหนวาประเทศไทยมศกยภาพพลงงานแสงอาทตยคอนขางสง

ป พ.ศ. 2543 ไดมการพฒนาเครอขายสถานวดความเขมรงสอาทตย มทงหมด 37 สถานทวประเทศ เพอใหประเทศไทยมขอมลความเขมรงสทละเอยดและถกตอง สามารถนาไปใชเพอประโยชนดานการวจย พฒนาและการประยกตใชพลงงานแสงอาทตยอยางมประสทธภาพ ปจจบนสามารถทราบขอมลพลงงานแสงอาทตยทงขอมลจากการตรวจวดจากสถานระหวางป พ.ศ. 2545-2550 และขอมลดาวเทยมเปนขอมลเฉลยรายเดอนของจงหวดและอาเภอระหวางป พ.ศ. 2536-2541





kWh/m2/day

รปท 2.3 แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยสาหรบประเทศไทย จดทาในป พ.ศ. 2542

(หนวย : กโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตรตอวน) [ทมา: http://www2.dede.go.th/renew/sola/picmap/yearmap.jpg]





2.4 ตาแหนงดวงอาทตยและมวลอากาศ บรรยากาศของโลกมอทธพลตอสเปคตรมแสงอาทตย ถาลาแสงผานบรรยากาศในทศทางตางกน

เปนผลใหสเปคตรมแสงอาทตยทงพลงงานรวมและความเขมตางกนโดยอทธพลของบรรยากาศแสดงดวยดชนทเรยกวา มวลอากาศ (Air mass, AM) กาหนดไวในสมการท 2.1

(2.1) โดยท θz เปนคามมระหวางแนวดงเหนอศรษะและแนวลาแสงอาทตย หรอ มมซนช (Zenith

Angle) ดงแสดงในรปท 2.4 เมอดวงอาทตยอยตรงศรษะ θz = 0° AM = 1 เมอดวงอาทตยทามม 60° กบแนวดง θz = 60° AM = 2 นอกบรรยากาศกาหนดวามวลอากาศมคาศนย AM = 0

เมอดวงอาทตยอยใกลขอบฟา หรอมมซนชมคาสง (θz > 70°, AM > 3) สวนโคงของโลกจะมผลตอมวลอากาศ ซงสมการทวไปของมวลอากาศจะเขยนไวในสมการท 2.2 หรอ 2.3 มวลอากาศท

กาหนดโดยสมการท 2.1, 2.2 และ 2.3 เปนคามวลอากาศทระดบนาทะเล

(2.2) หรอ

(2.3)

รปท 2.4 มมซนช (θz, Zenith Angle) มมเดคลเนชน (α, Solar Declination Angle)





เมอ α เปนมมระหวางพนโลกกบลาแสงหรอมมเดคลเนชน (Solar Declination Angle) และ α+θz เทากบ 90 องศา (รปท 2.4) สาหรบสถานทซงอยสงกวาระดบนาทะเล K1 กโลเมตร หรอมความดนบรรยากาศ P มลลบาร มวลอากาศ ณ ทนนจะเปนดงสมการท 2.4

(2.4) อกมมอางองทสาคญ ไดแก อะซมท (Azimuth, A) คอ มมวดจากจดเหนอไปจดตะวนออกตามระนาบวงกลมมคาตงแต 0 ถง 360 องศา บางครงคามมอะซมทอาจจะวดจากจดเหนอไปจดตะวนออก 180 องศา และวดจากจดใตมาจดตะวนออก 180 องศากได

2.5 สเปกตรมรงสอาทตย รงสอาทตยเปนคลนแมเหลกไฟฟา แสดงในรปของสเปกตรม ความเขมรงสอาทตยทพนผวโลก

มนอยกวานอกชนบรรยากาศ เพราะในชนบรรยากาศเกดการดดกลน การกระจายแสง และสะทอนแสง สเปกตรมรงสอาทตยประกอบดวย อตราไวโอเลตมความยาวคลนนอยกวา 380 นาโนเมตร แสงขาวหรอแสงทมองเหนดวยตาเปลา และอนฟราเรดมความยาวคลนมากกวา 700 นาโนเมตร ซงสเปกตรมของแสงขาวมความยาวคลน 380-700 นาโนเมตร ดงรปท 2.5 สามารถแยกเปน 7 ส เรยงลาดบความยาวคลนจากนอยไปหามากไดดงน มวง คราม นาเงน เขยว เหลอง แสดและแดง และการตอบสนองตอสเปกตรมของเซลลแสงอาทตยแตละชนดจะมลกษณะเฉพาะ

รปท 2.5 สเปกตรมรงสอาทตย





สาเหตทความเขมรงสอาทตยท พนผวโลกมนอยกวานอกชนบรรยากาศ เนองจากคลนแมเหลกไฟฟาถกดดกลนโดยอะตอมและโมเลกลของกาซ โดยชวงอลตราไวโอเลตถกดดกลนดวยอะตอมของออกซเจน ไนโตรเจน และโมเลกลของออกซเจน (O2), โอโซน (O3) และโมเลกลของไนโตรเจน (N2) ซงเปนองคประกอบหลกของบรรยากาศ ทาใหแสงอาทตยทสองผานบรรยากาศจนถงพนโลกแทบจะไมมคลนชวงอลตราไวโอเลต ชวงแสงอนฟราเรดจะถกดดกลนโดยโมเลกลของนา (H2O) และโมเลกลของคารบอนไดออกไซด (CO2) ซงเกดขนในชนลางของบรรยากาศ ภายในระยะทาง 50 กโลเมตรจากพนโลก เปนชวงชนบรรยากาศทม H2O และ CO2 อยมาก พลงงานแสงชวงอนฟราเรดทถกดดกลนเกอบทงหมดทาใหบรรยากาศรอน หรอทาใหพลงงานจลนของโมเลกลอากาศสงขน และทาใหอณหภมของโลกสงขน

2.6 อปกรณวดรงสอาทตย

(ก) (ข)

รปท 2.6 (ก) ไพรานอมเตอร (ข) เครองบนทกแสงแดดแแบบลกแกว

เครองมออปกรณสาหรบการวดพลงงานแสงอาทตย ไดแก ไพรานอมเตอร (Pyranometer) และ

ไพรเฮลโอมเตอร โดยหลกการวดกาลงของความรอนซงเกดจากรงสอาทตย แตแตกตางกนตามประเภทของการวดรงสอาทตย กลาวคอ ไพรานอมเตอร (Pyranometer) ดงแสดงในรปท 2.6 (ก) สาหรบวดรงสรวม (Global solar radiation) และรงสกระจาย และไพรเฮลโอมเตอร (Pyrheliometer) สาหรบวดรงสตรง (Direct solar radiation)

พลงงานแสงอาทตยมวธการโดยวดคาความเขมรงสอาทตย (Irradiance) โดยทคาความเขมรงส

อาทตย คอ ความเขมของกาลงงานทไดจากรงสอาทตยชวขณะนนๆ บงบอกดวยหนวยของกโลวตตตอตารางเมตร (kW/m2) และจะเปลยนแปลงตลอดวน โดยทในเวลากลางคนมคาเทากบศนยกโลวตตตอตารางเมตร และจะมคามากทสดคอ 1 กโลวตตตอตารางเมตรขนกบตาแหนงพนทและสภาพภมอากาศ สามารถทราบไดทงรงสรวมและรงสตรงขนกบเครองมออปกรณทใชวด





การวดคาความเขมรงสอาทตยอกวธหนงเปนการบนทกแสงแดด โดยวดชวงเวลาทรงสตรงมความเขมสงพอทจะกระตนตวบนทก โดยทวไปประมาณ 200วตตตอตารางเมตร (W/m2) แตการวดแบบนมความถกตองนอยกวาดวยราคาทไมแพงนก ในรปท 2.6 (ข) แสดงเครองบนทกแสงแดด (Sunshine recorder) มชวงเวลาสนทสดทวดได คอ 0.1 ชวโมง ความแตกตางของคาความเขมรงสอาทตยกบพลงงานแสงอาทตย (Solar radiation หรอ Solar insolation) คอความเขมรงสอาทตยเปนปรมาณความเขมของกาลงงานทไดจากรงสอาทตย แตทวาพลงงานแสงอาทตย เปนความเขมรงสอาทตยรวมตลอดชวงเวลาททาการวด บงบอกดวยหนวยเปนกโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตร (kWh/m2) นอกจากนพลงงานแสงอาทตยยงทราบไดจากขอมลปรมาณเมฆ (cloud cover) จากภาพถายดาวเทยม

ข)2.7 ระบบตดตามดวงอาทตย

(ก) (

เทคนคระบบตดตามดวงอาทตยมาใชเพอใหอปกรณรบแสงไดรบรงสตรงเพมขน และเพมปรมาณพลงงานทไดรบตลอดวน รปท 2.7 แสดงรงสอาทตยรวมเมอมระบบตดตามดวงอาทตยในฤดรอนเพมขน 50 %เทยบกบการวดแบบพนราบ และเพมขน 300 %เทยบกบการวดแบบพนราบ ของระบบเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาขนาด 12 เมกกะวตต ตดตงท Paul Langrock เยอรมน สาหรบประเทศไทยมรงสตรงและรงส กระจายในประมาณใกลเคยงกน ดงนนการใชระบบตดตามดวงอาทตย จะเพมประสทธภาพใหแกระบบเพยงเลกนอย

รปท 2.7 ความแตกตางระหวางรงสรวมของการวดแบบพนราบกบมระบบตดตามดวงอาทตย ในวนททองฟาโปรง ทละตจด 50 องศา


บทท บทท 3 3 เซลลแผง และอปกรณเซลลแผง และอปกรณ

ประกอบระบบประกอบระบบ

เซลล แผลและอปกรณประกอบระบบ


เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

บทท 3


3.1 ลกษณะของเซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยเปนอปกรณทางไฟฟาทาจากสารกงตวนา ทาหนาทเปลยนพลงงานแสงเปนไฟฟาโดยตรง อาศยกระบวนการโฟโตโวตาอก (Photovoltaic Effect) ซงเกดจากความตางศกยไฟฟาภายในสารกงตวนามคาแตกตางกน เมอไดรบแสงทมพลงงานมากพอ ทาใหเกดการเคลอนทของอเลกตรอนอสระ โครงสรางทสาคญของเซลลแสงอาทตยมลกษณะเหมอนกบไดโอดทวไป ประกอบดวยรอยตอระหวางวสดสารกงตวนาตางชนดกนสองชน ไดแก สารกงตวนาชนดพเปนขวบวก และสารกงตวนาชนดเอนเปนขวลบ สารกงตวนาทนามาใชงานในลกษณะดงกลาวสวนมากเปนซลกอน และเพอใหเขาใจไดงาย โดยสวนใหญจะใชการอธบายสารกงตวนาททาจากซลกอน แมวาปจจบนจะมสารกงตวนาททาจากวสดชนดอนกตาม เซลลแสงอาทตยชนดซลกอน ประกอบดวยสารกงตวนาชนดพผลตขนจากผลกของซลกอนใชสารเจอปน คอโบรอน เพอทาใหเปนวสดขาดอเลกตรอนอสระ ทงนการขาดอเลกตรอนทาใหเกดชองวางเรยกวา โฮล (Hole) และการขาดอเลกตรอนทเปนประจลบ ทาใหสวนนเทยบไดกบอนภาคประจบวก สวนสารกงตวนาชนดเอนผานการเตมสารเจอปน คอฟอสฟอรส เพอทาใหเกดอเลกตรอนสวนเกน ซงจดเชอมตอเรยกวา รอยตอพ-เอน ดงแสดงในรปท 3.1

การเชอมตอกนของสารกงตวนาทมคณสมบ ต ต างกนจะท า ใ ห เกดสนามไฟฟ า (Electrical field) ในบรเวณรอยตอ โดยสนามไฟฟานมลกษณะเหมอนกบสนามไฟฟาสถตย อนจะทาให เกดอนภาคของประจลบเคลอนทไปในทศทางใดทศทางหนง และอนภาคของประจบวกทเคลอนทไปในทศทางทตรงขาม ตวอยางเชน การใชหวแปรงกบเสอขนสตว เปน

ตน รปท 3.1 โครงสรางรอยตอพ-เอนของสารกงตวนาซลกอน





รปท 3.2 การเคลอนทของอเลกตรอนและโฮลของสารกงตวนาซลกอน การเคลอนทของอเลกตรอนไปยงบรเวณผลกชนดเอนทาใหเกดกระแสไฟฟาไดดงในรปท 3.2 เมอตอเขากบวงจรภายนอกจะทาใหเกดการไหลของกระแสไฟฟาผานตลอดวงจร การเคลอนทไปยงวงจรภายนอกของอเลกตรอนในกรณของสารกงตวนาโดยผานวสดตวนาทตดอยกบผวดานหนาของเซลล ในเวลาเดยวกนโฮลจะเคลอนทไปในทศทางตรงขามผานเนอเซลลจนไปถงวสดตวนาอกสวนหนงทยดตดอยกบดานลางของเซลล ทาใหครบวงจรโดยรวมกบอเลกตรอนทอยอกดานหนงของวงจรภายนอก แตในทางตรงขาม การไหลของอเลกตรอนไมเกดขนหากไมสามารถทาใหครบวงจร

กาลงไฟฟาของเซลลแสงอาทตยตองอาศยทงแรงดนและกระแสไฟฟา โดยทกระแสไฟฟาเกดขนเมอมการไหลของอเลกตรอน และแรงดนไฟฟาเปนผลมาจากสนามไฟฟาภายในบรเวณรอยตอพ-เอน โดยทวไปเซลลแสงอาทตยซลกอนแบบผลกเดยวจะออกแบบใหมแรงดนไฟฟาประมาณ 0.5 โวลต ทกระแสไฟฟาประมาณ 2.5 แอมแปร ดงนนจะเกดกาลงไฟฟาสงสดประมาณ 1.25 วตต (ขนอยกบรายละเอยดในการออกแบบ ซงเซลลแสงอาทตยแบบอนๆ อาจมแรงดนหรอกระแสไฟฟาสงหรอตากวาน)





3.1.1 ประเภทของเซลลแสงอาทตย

เทคโนโลยเซลลแสงอาทตยมการพฒนาอยางตอเนอง เพอลดตนทนดานวสดของเซลลแสงอาทตยซงจะทาใหราคาเซลลแสงอาทตยลดลง และมประสทธภาพสงขน ก า ร แ บ ง ป ร ะ เ ภ ท เ ท ค โ น โ ล ย เ ซ ล ลแสงอาทตยตามการผลตแบงไดเปน 3 กลม ดงแสดงในรปท 3.3 รปท 3.3 ไดอะแกรมเทคโนโลยการผลตเซลลแสงอาทตย

เซลลแสงอาทตยชนดผลก (Crystalline Solar Cells) มความแตกตางกนตามชนดของสารกงตวนาตงตน (Semiconductor Material) เชน ซลกอน (Si) และแกเลยม อารเซไนด (GaAs) เปนตน เซลลแสงอาทตยผลกซลกอนมกรรมวธในการผลตหลายวธ จงมใหเลอกใชงานตามความเหมาะสม ขนกบราคาและวตถประสงคการใชงาน ไดแก แบบผลกเดยว (Monocrystalline silicon cells) แบบแผนฟลมบาง (Silicon ribbon cells) แบบหลายผลก (Polycrystalline silicon cells) แบบแผนบางหลายผลก (Polycrystalline thin film silicon cells) เปนตน เซลลแสงอาทตยในกลมนไดการยอมรบในเชงพาณชยและมประสทธภาพ 10-15 เปอรเซนต แตตนทนของวสดคอนขางสง

เซลลแสงอาทตยชนดฟลมบาง (Thin film Solar cells) ประกอบดวย เซลลทผลตจากอะมอฟสซลกอน เซลลทผลตจากแคดเมยมเทลลไลด (CdTe) และ เซลลทผลตจากคอปเปอรอนเดยมไดเซเลเนยม (CIGS) มการใชงานในเชงพาณชยและประสทธภาพท 6 - 10 เปอรเซนต ถงแมวาประสทธภาพจะนอยกวาเซลลชนดผลก แตมขอดของราคาถกกวา สวนการตดตงใชงานในสภาวะจรง อายการใชงานและการเสอมสภาพของแผงเซลลในระยะยาวยงอยระหวางการศกษาวจย

รปท 3.4 ตวอยางเซลลแสงอาทตย





เซลลแสงอาทตยทพฒนาจากชนดผลกและชนดฟลมบางเพอเพมประสทธภาพ ลดการสรางมลพษและเพมอายการใชงาน แบงตามการพฒนาเทคโนโลยเซลลแสงอาทตยไดเปน 3 แบบ ไดแก ทรงกลม (Spherical Micro Solar Cells) ดายเซนซไทซ (Dye-sensitized Solar Cells) และควอนตมดอต (Quantum Dot Solar Cells) ดงรปท 3.5 เซลลแสงอาทตยทรงกลมจะสามารถรบแสงไดสามมต จงเพมประสทธภาพในการรบแสง และมนาหนกเบากวาแบบแผนราบ เมอประกอบเปนแผงเซลลแสงอาทตย จงลดตนทนลงได มใชงานเชงพาณชยแตยงไมแพรหลาย

รปท 3.5 ตวอยางเซลลแสงอาทตยแบบตางๆ และโครงสรางภายใน

ดายเซนซไทซมจดเดนในความเปนมตรกบสงแวดลอม โดยการออกแบบเซลลใชแนวคดเดยวกบกระบวนการสงเคราะหแสงของพช กลาวคอ การเคลอบผววสดกงตวนาดวยไทเทเนยมออกไซดใหคลายกบคลอโรฟลในกระบวนการสงเคราะหแสงของพช ปจจบนมผลตขายในเชงพาณชย และมประสทธภาพ 3-5 เปอรเซนต ควอนตมดอต (Quantum Dot Solar Cells: QD) ถกพฒนาขนเพอเพมประสทธภาพการเปลยนผลทางเทอรโมไดนามกสของโฟตอนใหมคามากทสด เปนการพฒนาจากขอจากดของเซลลชนดผลก โดยเพมประสทธของวสดสารกงตวนาจาก 31-33 % เปน 66 % และยงไมมการใชงานเชงพาณชย





3.1.2 การตอบสนองตอสเปกตรมแสงอาทตย เปนททราบกนวา รงสอาทตยประกอบดวยแสงอลตราไวโอเลต แสงทมองเหนดวยตาเปลา และแสง

อนฟราเรด หากพจารณาประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยตองคานงถงสเปกตรมแสงและการตอบสนองตอสเปกตรมประกอบกน ถงแมวา สเปกตรมของรงสอาทตยชวงคอนขางกวางตงแต 380 - 1100 นาโนเมตร แตดวยขอจากดของเซลลแสงอาทตยผลกซลกอนทตอบสนองตอสเปกตรมแสงชวงทมองเหนดวยตาเปลาและแสงอนฟราเรด ดงนนชวงความยาวคลนทใชงานจรงจงแคบลง

รปท 3.6 การตอบสนองตอสเปกตรมแสงอาทตยของเซลลแสงอาทตยประเภทตางๆ

(แหลงทมา:Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2008) รปท 3.6 แสดงการเปรยบเทยบประสทธภาพทแตกตางกนของเซลลแสงอาทตยประเภทตางๆ โดยแกน

ความเขมรงสอาทตยเทยบกบเซลลแสงอาทตยเฉพาะประเภทเดยวกน ซงอะมลฟสซลกอน (ชนดฟลมบาง) ประสทธภาพนอยกวาผลกซลกอน เนองจากมชวงการตอบสนองทความยาวคลน ชวงตนของแสงมองเหนดวยตาเปลาประมาณ 350 - 650 นาโนเมตร การพฒนาเซลลแสงอาทตยเพอเพมประสทธภาพสงกวาเซลลแสงอาทตยแบบเดม เชน CdTe และ CIS หรอ CIGS เปนตน ทาใหชวงการตอบสนองไดเพมขน พจารณาจากชวงแถบกวางของกราฟทมากขน





3.1.3 ลกษณะกระแสและแรงดนของเซลลแสงอาทตย โดยทวไปสมบตทางไฟฟาของเซลลแสงอาทตยแสดงในรปของความสมพนธระหวางคากระแสและ

แรงดนไฟฟา เรมตนทวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตยดงแสดงรปท 3.7 เปนการตอขนานระหวางแหลงกาเนดแสง ไดโอด (รอยตอพ-เอน) และความตานทาน shunt และตออนกรมกบความตานทานอนกรม ตามลาดบ นนคอผลลพธของกระแสทไดจากเซลลแสงอาทตยเกดมาจากแหลงพลงงานแสงหกลบดวยกระแสทไหลผานไดโอดและผานความตานทาน shunt ขณะกระแสไฟฟาไหลผานทาใหเกดคาแรงดนไฟฟาในแตละจดขน รปท 3.7 การตอวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตย พารามเตอรทบงบอกประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยประกอบดวย กระแสลดวงจร แรงดนวงจรเปด และฟลดแฟกเตอร รปท 3.8 แสดงกระแสลดวงจรและแรงดนวงจรเปดคอกระแสไฟฟาขณะทแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตยมคาเปนศนย เปนคากระแสไฟฟาสงสดและแรงดนไฟฟาขณะไมมกระแสเปนคาแรงดนไฟฟาสงสด สวนฟลดแฟกเตอรเปนสดสวนระหวางผลคณแรงดนกบกระแสทจดทางานสงสดและผลคณของกระแสลดวงจรกบแรงดนวงจรเปดซงมคานอยกวาหนง นอกจากนมพารามเตอรเ ก ย ว ก บค ว าม ต า นท าน ใน เ ซ ลลแสงอาทต ย เปนประโยชน ตอการตดตามพฤตกรรมของเซลลแสงอาทตยและการพฒนาเซลลแสงอาทตย โดยคดจากสดสวนระหวางคาแรงดนทจดสงสดตอกระแสทสดทางานสงสดหรออาจใชสดสวนระหวางคาแรงดนวงจรเปดตอกระแสลดวงจร

( SCI ))( OCV ( )FF

รปท 3.8 ลกษณะกระแสและแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตย (IV-curve)





3.1.4 ปจจยทลดทอนประสทธภาพของเซลลแสงอาทตย ประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยขนกบทงปจจยภายนอกและสมบตของเซลล ไดแก อณหภม ความ

เขมรงสอาทตย ความตานทาน Shunt และความตานทานอนกรม เปนตน โดยทประสทธภาพลดลงเมออณหภมสงขน นนคอ สภาวะทอณหภมสงระยะหางของแถบพลงงานจะลดลงเปนผลใหแรงดนขาออกของเซลลแสงอาทตยมคานอยลงแตไมทาใหกระแสลดวงจรเปลยนแปลงนก (รปท 3.9) ทงน กระแสลดวงจรหรอกระแสสงสดจะลดลงเมอความเขมรงสอาทตยมคานอย เชน ในวนททองฟามดครม มเมฆบง การบงเงาเนองจากเงาตนไม เปนตน

รปท 3.9 ผลของอณหภมตอแรงดนวงจรเปดและกระแสลดวงจร

ความตานทานอนกรมเพมขนจะทาใหแรงดนขาออกมคาลดลงแตไมมตอคาแรงดนวงจรเปด หรอกลาวไดวา ความตานทานอนกรมทาใหคาฟลดแฟกเตอรลดลง หากคานมมากๆ จะทาใหกระแสลดวงจรลดลงและ IV-curve เปนเสนตรงดงรปท 3.10 คาความตานทาน Shunt ลดลงมากจะเปนผลทาใหแรงดนวงจรเปดและกระแสลดวงจรมคาลดลงดงรปท 3.11 และคาฟลดแฟกเตอรลดลงเชนเดยวกบกรณของความตานทานอนกรม

รปท 3.10 ผลของความตานทานอนกรมตอลกษณะกระแสและแรงดน หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 3 - 7




รปท 3.11 ผลของความตานทาน Shunt ตอลกษณะกระแสและแรงดน 3.2 ลกษณะของแผงเซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยนาไปใชงานในรปของแผงเซลล (Module) การเพมกาลงไฟฟาใหสงขนโดยนาแผงเซลลมาเชอมตอกนในรปแบบของสตรง (String) หรออะเรย (Array) รปท 3.12 แสดงลกษณะทวไปของการเชอมตอเซลลชนดผลก กระแสไฟฟาทผลตไดจะถกดงไปทตวนาไฟฟาดานหนาและหลงของเซลล โดยดานหนามตวนาเรยกวา ฟงเกอร (Fingers) ทาหนาทนากระแสสงตอไปบสบาร (Busbar) และไหลผานไปยงเซลลทเชอมถงกน ฟงเกอรและบสบารจะตองบงเซลลนอยทสดและรบกระแสไฟฟาไดสง เพอใหเซลลรบแสงไดมากทสด และดานรบแสงของเซลลจะตองเคลอบสารลดการสะทอนแสง

สวนของกลองตอสายไฟ และบายพาสไดโอด ทาหนาทเชอมตอทางไฟฟาระหวางแผงเซลล และปองกนการเกดโหลดทตวเซลล ลกษณะทางไฟฟาของแผงเซลลจะเปลยนแปลงตามแสงแดดและอณหภม มลกษณะเดยวกนกบเซลลแตกตางกนทขนาดแรงดนและกระแสไฟฟา

รปท 3.12 ลกษณะทวไปของเซลลแสงอาทตยทถกนามาประกอบเปนแผงเซลล

(แหลงทมา: Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2008)





3.2.1 ลกษณะของแผงเซลลชนดผลกซลกอน รปแบบการเชอมตอเซลล เพอทาเปนแผงเซลลมอย 3 แบบ คอ 1) แบบอนกรม คอ นาแตละเซลลมาตออนกรมเปน 1 แถว หรอ 1 สตรงใน 1 แผงดงรปท 3.13 (ก ) เพอเพมแรงดนไฟฟา หากแตละเซลลมแรงดนวงจรเปด (VOC) ประมาณ 0.6 โวลตเทากนทกเซลลและกระแสเทากน แผงเซลลจะมแรงดน VOC เทากบจานวนเซลลท ตออนกรมคณกบ

แรงดน VOC ของเซลล กรณนเทากบ 9.6 โวลต สวนกระแสทไหลผานจะไหลเทากบกระแสของหนงเซลลเทานน

รปท 3.13 การตอเซลลแบบตางๆ (ก) แบบอนกรม (ข) แบบอนกรม-ขนาน และ (ค) แบบอนกรม-ขนาน-อนกรม

2) แบบอนกรม-ขนาน คอ นาแตละสตรงทเซลลตออนกรม เพอเพมแรงดนไฟฟา แลวนามาตอขนานเพอเพมกระแสไฟฟา ดงรปท 3.15 (ข) แตละสตรงมเซลลตออนกรม 4 เซลล ซงทาใหมแรงดนทแตละสตรงเทากบ 2.4 โวลต สมมตใหกระแสแตละสตรงเทากบ 5 แอมป ทาใหกระแสทไดจากแผงนมคาเทากบผลรวมคากระแสของทกสตรงทตอขนานกน ในทนเทากบ 20 แอมป 3) แบบอนกรม-ขนาน-อนกรม คอ นาแตละกลมทเชอมตอกนตามแบบท 2 มาตออนกรม ดงรปท 3.15 (ค) เพอเพมทงแรงดนและกระแสไฟฟา โดยสวนใหญสวนประกอบแผงเซลลแสงอาทตยสาหรบชนดผลกซลกอนม 4 สวน ประกอบดวย วสดประกบผวหนาเซลล วสดสาหรบหอหมเซลล (encapsulant) วสดแผนหลง (back sheet) และเฟรม ดงรปท 3.14





วสดประกบผวหนา ทาหนาทกนนา ไอนา ฝนละอองและสงสกปรก รวมถงแรงกระแทก สมบตของวสด คอ แสงสามารถสองผานไดด ปองกนแสงอลตราไวโอเลต (UV) และระบายความรอน ไดด โดยทวไปวสดทใชเปนผวหนาจะเปนกระจกชนด tempered low-iron ซงมราคาไมสง

วสดหอหมเซลล ชวยในการจบยดกนระหวางวสดผวหนา ตวเซลลและวสดประกบแผนหลงของแผงเซลล ซงตองทนทานตออณหภมภมสงและรงสอลตราไวโอเลต รวมทงใหแสงสองผานไดดและระบายความรอนไดด โดยสวนใหญใชวสดจาพวกโพลเมอรทเรยกวา EVA ยอมาจาก Ethyl vinyl acetate วสดประกบแผนหลง ทาหนาทปองกนและเปนแผนหลงของแผงเซลลแสงอาทตย ตองสามารถระบายความรอนไ ด ด และปองกนน าและไอน า โดยสวนมากวสดทนามาใชเปนจาพวกโพลเมอรแผนบางทมชอวา Tedlar รปท 3.14 วสดประกอบแผงเซลลแสงอาทตยชนดผลก

เฟรม (frame) ทาหนาทเปนโครงสรางของแผงเซลลใหเพมความแขงแรงกบแผงเซลลและเปนสวนปองกนแรงกระแทกตางๆ โดยทวไปวสดทใชเปนอลมเนยม

3.2.2 ลกษณะของแผงเซลลชนดฟลมบาง แผงเซลลชนดฟลมบางแบงได 2 แบบ คอ โครงสรางแขง และ แบบออนตว แผงเซลลแบบโครงสรางแขง เซลลถกสรางลงบนกระจกโดยตรง จากนนทาการเชอมตอทางไฟฟา

แลวจงนาไปลามเนตดวยวสดหอหมทงดานหนาและดานหลง รปท 3.15 (ก) แสดงสวนประกอบของเซลลชนดอะมอรฟสซลกอน (a-Si) ซงกระจกทาหนาทเปนซบสเตรท เทคโนโลย ของเซลลทใชกระบวนการผลตแบบนคอ CdTe, a-Si, เซลลแสงอาทตยชนดฟลมบางซลคอน แบบเซลลซอนระหวางอะมอรฟสซลคอน/อะมอรฟสซลคอน หรอ อะมอรฟสซลคอน/ไมโครครสตลไลนซลคอน หรอเรยกวา Tandem , และ CIGS เปนตน รปท 3.15 (ข) แสดงการประกอบแผงเซลลชนดอะมอรฟสซลกอน (a-Si) แบบ Glass- Glass โดยท EVA หมเฉพาะดานหลง





รปท 3.15 เซลลแสงอาทตยชนดอะมอรฟสซลกอน (a-Si)

แผงเซลลแบบออนตว มลกษณะของการเกาะตด (deposit) บนซบสเตรททออนตว สวนการเชอมตอทางไฟฟาขนกบชนดของซบสเตรท ถาวสดจาพวกฉนวนไฟฟา เชน polyester หรอ polyimide สามารถใชวธเดยวกบซบสเตรททเปนกระจก แตวสดจาพวกตวนาไฟฟาตองใชวธการอน จากนนกจะถกนาไปลามเนตดวยวสดพอลเมอรทไมมสและยอมใหแสงผานได เชน ETFE หรอ FEP

นอกจากน การแบงแผงเซลลสามารถแบงตามลกษณะการประกอบหรอวสดประกอบแผงเซลล เชน

วสดประกอบแผง เชน แผงเทฟลอน แผง PVB และแผงเรซน เปนตน เทคโนโลยการประกอบแผง เชน การลามเนต เปนตน วสดซบสเตรท เชน ฟลมบาง กระจกกบเทดลาร โลหะกบฟลม อะคลคพลาสตก และกระจกกบกระจก เปนตน โครงสรางเฟรม ไดแก แบบมเฟรม และแบบไรเฟรม การเพมโครงสรางพเศษ เชน toughened safety glass (TSG) กระจกนรภยหลายชน (laminated safety glass, LSG) และ กระจกฉนวน (insulating glass) เปนตน

รปท 3.16 แผงเซลลแสงอาทตยแบบออนตว





ความหลากหลายของแผงเซลลไดเอออานวยตอการสรางสรรคในเชงสถาปตยกรรม ทาใหการพจารณาเพอเลอกใชตองควบคกนไปทงดานประสทธภาพของแผงเซลล ความกลมกลนกบตวอาคารและเปนไปตามกฎขอบงคบการกอสรางหรอตอเตมอาคาร เชน

สสน ขนกบชนดของเซลล การผนกแผนหลงเซลล การเชอมตอเซลล และชนดของกระจก ความโปรงแสง ขนกบการจดเรยงเซลลและคณลกษณะความโปรงแสงของเซลล ความสามารถในการยดหยน ขนกบชนดของซบสเตรท

การใชสญลกษณสวนใหญจะใชดงรปท 3.17 กาหนดเปนตวเซลล หรอ แผงเซลล หรอระบบแผงเซลลทงสตรงหรออะเรย

รปท 3.17 สญลกษณของเซลลแสงอาทตย

3.2.3 สมบตทางไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย กระแสและแรงดนไฟฟา เซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาเปนกระแสตรง โดยทแรงดนและกระแสไฟฟาทผลตไดขนกบความเขมรงสอาทตย และอณหภมแผงเซลล รปท 3.18 แสดงกราฟกระแสกบแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตยเมอตอกบโหลดทแปรคาตงแตสภาวะวงจรลด (Short circuit) ถงสภาวะวงจรเปด (Open circuit) โดยตดแกนตงท

แรงดนเปนศนย จะไดคากระแสทสภาวะวงจรลด (Short circuit current: ISC) สวนจดตดแกนนอนทกระแสเทากบศนยจะไดคาแรงดนขณะวงจรเปด (Open circuit voltage: VOC) เมอนาคากระแสคณกบแรงดนกจะไดกาลงของเซลลแสงอาทตย ซงตองมจดเดยวเปนคากาลงไฟฟาสงสด เรยกวา กาลงไฟฟาทจดสงสด (Power at maximum point: PMP) สวนกระแสกบแรงดนทจดนเรยกวา กระแสท


รปท 3.18 กราฟกระแสกบแรงดนของแผงเซลลแสงอาทตย (I-V Curve)




จดกาลงไฟฟาสงสด (Current at maximum power point: IMP) กบแรงดนทจดกาลงไฟฟาสงสด (Voltage at maximum power point: VMP) ตามลาดบ การระบคาสมรรถนะทางไฟฟาของแผงเซลลไดจากการทดสอบวดกระแสและแรงดนไฟฟา (I-V curve) โดยตอภาระทางไฟฟาทสามารถแปรคาไดตงแตสภาวะวงจรเปดไปจนถงสภาวะวงจรลด เขากบแผงเซลล แลวใหแสงแกแผงเซลลดงรปท 3.19 โดยควบคมสภาพแวดลอมทสภาวะมาตรฐาน (Standard Test Condition, STC) คอ ความเขมรงสอาทตย 1,000 วตตตอตารางเมตร สเปกตรมของแสงท Air Mass (AM) 1.5 และอณหภมดานหลงแผงเทากบ 25 องศาเซลเซยส รปท 3.19 ไดอะแกรมการทดสอบวดกระแสและแรงดนไฟฟา นอกจากนนการแสดงเครองหมายรบรองคณภาพจากหนวยงานตางๆ และการอางองมาตรฐานการทดสอบแผงเซลลแสงอาทตย มาตรฐานหลกทใชในการรบรองคณภาพคอ IEC 61215 สาหรบแผงเซลลชนดผลก IEC 61646 สาหรบชนดฟลมบาง ยงมมาตรฐานทางดานความปลอดภย เชน IEC 61730 สาหรบแผงทงสองชนด TÜV Safety Class II และ UL 1703 เปนตน ผลกระทบจากความเขมรงสอาทตยและอณหภม เซลลแสงอาทตยทางานทสภาวะแวดลอมตางๆ จะไดกราฟ I-V Curve ทระดบตางๆ ดงแสดงรปท 3.20โดยท (ก) เปนกรณทความเขมรงสอาทตยคงทแตอณหภมเพมขน มผลทาใหแรงดนของเซลลแสงอาทตยลดลง แตกระแสไฟฟาวงจรลดกลบมคาสงขน แตกรณจากรปท 3.20 (ข) เมอความเขมแสงเพมขนโดยทอณหภมไมเปลยนแปลงจะทาใหกระแสวงจรลดเพมขน และแรงดนวงจรเปดมคาสงขนเลกนอย





รปท 3.20 กราฟกระแสและแรงดนทอณหภมและความเขมแสงคาตางๆ

3.2.4 Junction Box, Bypass Diode และ Blocking Diode

การตอเซลลแสงอาทตยเพอใหไดคาแรงดนไฟฟาทเหมาะสม สาหรบเซลลแสงอาทตยชนดผลกซลคอนจะมคาแรงดนวงจรเปดหรอความตางศกยแตละเซลลประมาณ 0.6 โวลตและสาหรบเซลลแสงอาทตยชนดฟลมบางซลคอนประมาณ 0.6 - 0.9 โวลต และคากระแสไฟฟา (ขนอยกบพนทเซลล)หลงการตอเซลลเปนแผงเซลลจะรวมสายไฟฟาเขาดวยกนโดยแยกเปนขวบวกและขวลบไปยงกลองรวมสายทเรยกวา Junction Box เพอนาไฟฟาไปใชงานตอไป การผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยในสภาวะไมมเงาบงแสดงไดดงรปท 3.21 แตถาเงาบงจากกรณตางๆ เชน ใบไม และสงปลกสราง เปนตน จะทาใหแผงเซลลมคากระแสไฟฟาลดลงดงแสดงในรปท 3.22 เปนผลทาใหกาลงไฟฟาโดยรวมของแผงเซลลลดลงอยางมาก นอกจากนแลวเมอเกดเงาบงกบแผงเซลล ทาใหเกดความรอนทตวเซลลขน เนองจากเซลลทถกบงจะทาหนาทเปนภาระทางไฟฟาแทนทจะเปนแหลงจายพลงงาน

รปท 3.21 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอไมมเงาบงทเซลล





รปท 3.22 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอมใบไมบง

รปท 3.23 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอมใบไมบงแตม Bypass Diode





ในทางปฏบตการตอเซลลแสงอาทตยเปนแผงเซลลนนจะตองม Bypass Diode เขาไปในแผงเซลลเพอทาหนาทใหกระแสไฟฟาไหลผานชวขณะในกรณทเกดเงาบงหรอแมกระทงกรณทเซลลเสยหายถาวร แนวเสนลกศรในรปท 3.23 แสดงทศทางการไหลของกระแสไฟฟาผาน Bypass Diode เมอมใบไมมาบง และจะเหนวาถาม Bypass Diode จะทาใหกระแสไฟฟาทไหลในแผงเซลลเปนปกต เนองจากกระแสไฟฟาจะไมไหลผานสวนของแผงเซลลทเกดเงาบง เปนผลใหคากาลงไฟฟาโดยรวมจากแผงเซลลมการลดทอนเพยงเลกนอย เซลลแสงอาทตยชนดผลกซลคอนจะนาเซลลมาตออนกรมกนเพอเพมคาแรงดนวงจรเปดใหเหมาะกบการใชงาน ซงจานวนเซลลในหนงแผงประมาณ 36 - 40 เซลลและใช Bypass Diode ประมาณ 2 ตว และรปท 3.24 เปรยบเทยบกระแสและแรงดนไฟฟาเกดจากแผงทม Bypass Diode และไมม Bypass Diode โดยทเสนสนาเงนแสดงกระแสและแรงดน แตเมอไมมเงาบงพนทเงาบงเซลลหนงเซลลถง 75 เปอรเซนตของพนทเซลล กรณทไมม Bypass Diode (เสนสแดง) กระแสไฟฟาลดลงจากปกตเปนอยางมาก เนองจากกระแสไฟฟาทเหลอเพยง 25 เปอรเซนตจากพนทเซลลทงหมด แตถาม Bypass Diode ทเซลล 18 (C18 ในรปท 3.23) จะทาใหกระแสไฟฟาวงจรลด และแรงดนวงจรเปดเทาเดม (กราฟสเขยว) เพยงแตกาลงไฟฟาทงหมดลดลงเทานน

รปท 3.24 การเปรยบเทยบ I-V Curve ทมและไมม Bypass Diode เมอมการเกดเงาบง

การตดตง Bypass Diode จะตดตงทบรเวณกลองรวมสาย (Junction Box) หลงแผงเซลลโดยเชอมตอกบสายไฟฟาหลก (Busbar) ซงสายไฟฟาทงหมดจะถกรวมทกลองรวมสายโดยแยกเปนชดเซลลยอยๆ แลวทา





การเชอมตอ Bypass Diode ครอมลงไปตามแสดงในรปท 3.25 ภายในกลองรวมสายจะมขวไฟฟาทงขวบวกและขวลบทพรอมใชงานและ Bypass Diode อยดวยกน จงสะดวกในการดแลรกษาและซอมแซมหากเกดการชารดขนหลงจากใชงาน หรอมการปรบปรงในอนาคต

รปท 3.25 กลองรวมสายไฟฟาทมการตดตง Bypass Diode (แหลงทมา: Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2008)

3.3 ลกษณะของอนเวอรเตอร อนเวอรเตอรในระบบเซลลแสงอาทตยสามารถแบงได 2 ประเภทคอ อนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบ

จาหนาย (Grid-connected or Grid tied inverter) และอนเวอรเตอรแบบอสระ (Stand-alone inverter) ในชวงประมาณ 20 ปทผาน งานวจยเกยวกบอนเวอรเตอรสาหรบการผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย (Grid-connected PV inverters) สวนหนงเนนไปทวงจรหรอเทคนคการควบคมใหมๆ ซงเมออาศยความกาวหนาดานโซลทสเตท ทาใหมความเปนไปไดทจะสรางเอซโมดลทกะทดรด ประสทธภาพสง มความไววางใจไดและมราคาถก 3.3.1 สญลกษณและหลกการทางานของอนเวอรเตอร

อนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจาหนายในระบบเซลลแสงอาทตยทาหนาทเชอมโยงระหวางระบบแผงเซลลแสงอาทตย (PV array) ระบบจาหนาย (Grid) และภาระไฟฟา (AC loads) โดยรบไฟฟากระแสตรง (DC) จากระบบแผงเซลลแสงอาทตยและแปลงเปนไฟฟากระแสสลบ (AC) ซงมความถและแรงดนเดยวกบระบบจาหนาย โดยสญลกษณในไดอะแกรมวงจรสมมลดงรปท 3.26





รปท 3.26 ไดอะแกรมวงจรสมมลของอนเวอรเตอร

การเชอมตอเขากบระบบจาหนายสามารถเชอมตอเขากบระบบจาหนายหลกโดยตรงหรอระบบจาหนายของอาคารมความแตกตางคอ การเชอมตอโดยตรงกาลงไฟฟาทผลตไดจะถกปอนเขาสระบบจาหนายโดยตรง แตหากเชอมตอกบระบบจาหนายของอาคาร กาลงไฟฟาทผลตไดจะถกนาไปใชกบภาระของอาคารกอน สวนทเหลอเกนจงจะถกปอนเขาสระบบจาหนายหลก ระบบเซลลแสงอาทตยแบบน สามารถใชไดกบทงระบบ 1 เฟสและ 3 เฟส ดงรปท 3.27 เพอใหปอนกาลงไฟฟาเขาสระบบจาหนายไดสงสดเสมอ อนเวอรเตอรประเภทนจงตองทางานทจดกาลงสงสด (MPP) ของพวอะเรยซงเปลยนแปลงไปตามสภาพอากาศ ดงนนตวตดตามจดกาลงสงสด (MPP Tracker) ภายในอนเวอรเตอรจงตองปรบจดกาลงสงสดใหเหมาะสมกบคาแรงดนและกระแสของพวอะเรย วงจรอเลกทรอนกสซงทาหนาทเปน MPP Tracker จงมความจาเปนตออนเวอรเตอร

รปท 3.27 การเชอมตอระบบเซลลแสงอาทตยกบระบบจาหนาย





อนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจาหนาย สามารถใชงานตามหนาทดงน แปลงพลงงานไฟตรงทผลตไดจากระบบแผงเซลลหรอพวอะเรยเปนพลงงานไฟสลบเขาสระบบจาหนาย ปรบการทางานของอนเวอรเตอรใหทางานทจดกาลงสงสดของพวอะเรย สามารถบนทกขอมลการทางานของอนเวอรเตอรได มฟงกชนปองกนทงดานไฟฟากระแสตรง และไฟฟากระแสสลบ

ผผลตในหลายประเทศ ทงพกดเลกไมเกน 10 กโลวตต และพกดขนาดใหญมากกวา 10 กโลวตต หลกการทางานแบงออกไดเปน 2 ลกษณะ คอ grid-controlled และ self-commutated inverter 3.3.2 อนเวอรเตอรแบบ Grid-controlled สวนประกอบพนฐานของอนเวอรเตอรลกษณะนคอ วงจรบรดจของอปกรณสวตชง เชนเดยวกบอนเวอรเตอรทวไป ดงรปท 3.28 อปกรณสวตชงทนยมในปจจบน ไดแก Thyrister และ IGBT อนเวอรเตอรแบบนจะใชแรงดนของระบบจาหนายในการควบคมการสวตเปดและปดของอปกรณอเลกทรอนกสกาลงแตละคของอปกรณสวตชงในวงจรบรดจ โดยทางานทความถ 50 เฮรตซ ดงนนจงเรยกอนเวอรเตอรลกษณะนวา grid-controlled หากระบบจาหนายไมมแรงดน อนเวอรเตอรจะหยดทางานและเปนเหตผลทอนเวอรเตอรแบบอสระจงไมสามารถใชงานแทนอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจาหนายได บางครงอาจจะเรยกอนเวอรเตอรลกษณะนวา square-wave inverter เนองจากกระแสเอาตพตมลกษณะเปนคลนรปสเหลยม (square wave) ซงทาใหเกดองคประกอบฮารมอนกทคอนขางสงและตองรบกาลงรแอกตฟจากระบบจาหนายปรมาณมากดวย นอกจากนยงตองใชหมอแปลง 50 เฮรตซ เพอแยกโดด (isolate) ออกจากระบบจาหนาย การควบคมการสวตในปจจบนจะใชผานอปกรณ microprocessor เพอหนวงมม (delay angle control) สญญาณการสวตสาหรบการใชงาน MPP Tracking





รปท 3.28 หลกการของอนเวอรเตอรแบบ grid-controlled

(แหลงทมา: Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2008) 3.3.3 อนเวอรเตอรแบบ Self-commutated สวนประกอบพนฐานเปนวงจรบรดจเชนเดยวกน ดงรปท 3.29 แตอปกรณสวตชงในวงจรทเลอกใชขนอยกบประสทธภาพของระบบและระดบแรงดนระบบดานไฟฟากระแสตรง ซงสามารถเลอกใชอปกรณไดแก MOSFETs Bipolar transistor GTO และ IGBT อปกรณเหลานใชหลกการควบคมแบบ pulse width modulation ซงทาใหไดสญญาณรปคลนซายนทดกวา





รปท 3.29 หลกการของอนเวอรเตอรแบบ self-commutated inverter (แหลงทมา: Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2008)

การสวตทความถสงประมาณ 10 - 100 กโลเฮรตซ ทาใหชวงการสวต (duration) และรปของสญญาณใกลเคยงรปคลนซายน เมอผานวงจรกรอง low pass filter แลวทาใหกาลงไฟฟากระแสสลบทปอนเขาสระบบมลกษณะเชนเดยวกบระบบจาหนาย ดงนนองคประกอบฮารมอนกจะปรากฏเพยงอนดบตาเทานน และกาลงรแอกตฟสาหรบ commutation กยงตาดวย อยางไรกตาม การสวตดวยความถสงจะทาใหเกด high-frequency interference หรอรจกดวาเปนปญหาของ electromagnetic compatibility (EMC) ซงตองการอปกรณปองกนวงจรทเหมาะสม โดยทวไปแลวอนเวอรเตอรแบบนเหมาะสาหรบเปนอนเวอรเตอรแบบอสระ หากนามาใชกบอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจาหนาย ตองคานงถงความถของกาลงไฟฟาทปอนเขาสระบบจาหนายจะตองซงโครไนซกบความถของระบบจาหนาย

อนเวอรเตอรแบบ self-commutated และอนเวอรเตอรแบบ grid-controlled ประกอบดวย หมอแปลงความถตา 50 เฮรตซ เปนอปกรณสาหรบจบคแรงดนเขากบแรงดนของระบบและแยกโดด สวนไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลบออกจากกน ขอดของการแยกโดดทางไฟฟาดวยหมอแปลงทาใหสามารถออกแบบระบบแผงเซลลแสงอาทตย สาหรบความปลอดภยดานแรงดนตามากได นอกจากนยงปองกน





potential equalization, lightning protection, surge protection, grounding, electromagnetic interference อยางไรกตามการใชหมอแปลงความถตาจะทาใหเกดกาลงสญเสยในหมอแปลง ดงนนขนาดของอนเวอรเตอรจงใหญขนตามขนาดหมอแปลง จงทาใหราคาของอปกรณเพมขนดวย

กรณของหมอแปลงความถสง หมายถงหมอแปลงซงทางานทความถระดบ 10 - 50 กโลเฮรตซหากเปรยบเทยบกบหมอแปลงความถตาจะมกาลงไฟฟาสญเสย ขนาดและราคาตากวา อยางไรกตามจะทาใหวงจรของอนเวอรเตอรมความซบซอมเพมมากขน กาลงไฟฟาสญเสยของอนเวอรเตอรสามารถลดไดโดยไมใชหมอแปลง ยงเปนการลดทงขนาด นาหนกและราคาดวย โดยทวไปแรงดนระบบเซลลแสงอาทตยจะตองสงกวา crest value ของแรงดนดานระบบจาหนาย หรอใช step-up dc to dc converter เพอเพมแรงดน เมอเพมวงจร dc to dc converter ทาใหเกดกาลงสญเสยในอนเวอรเตอรมากขน ซงสวนหนงสามารถลดไดโดยไมใชหมอแปลง

สงทสาคญของอนเวอรเตอรแบบไมมหมอแปลง คอไมมการแยกโดดทางไฟฟาระหวางวงจรกาลงดานไฟฟากระแสตรงและกระแสสลบ ดงนนจงตองการระดบความปลอดภยของอปกรณสงขนดวย และขอควรระวงคอ อนเวอรเตอรลกษณะนจะมคาความจของกระแสปลอยประจ (capacitive discharge current) มากกวา 30 มลลแอมแปร ระหวางการทางานปกต ซงสามารถไหลลงดนผานแผงเซลล ทาใหอปกรณปองกนไฟรว (residual current device, RDC) ซงตดการทางานท 30 มลลแอมแปรไมสามารถนามาใชงานได อนเวอรเตอรลกษณะนจะมผลกระทบดานแมเหลกไฟฟาตอสงแวดลอมสงมาก

การบนทกขอมลการทางานของอนเวอรเตอร

ผผลตอนเวอรเตอรเกอบทกรายจะผลตอนเวอรเตอรซงมฟงกชนบนทกขอมลภายในตวเครองโดยตรงหรออาจเปนสวนเพมของอปกรณ ขอมลเหลานสามารถอานและแสดงผลบนหนาจอของเครองหรอสงตอไปยงเครองคอมพวเตอร ทาใหสามารถตดตามและประเมนการทางานของระบบเซลลแสงอาทตยทตดตงได ขอมลทวไปซงจะถกบนทกคอ

ดานอนพต ไดแก แรงดน กระแสและกาลงไฟฟา ดานเอาตพต ไดแก แรงดน กระแสและกาลงไฟฟา เวลาในการทางานของอนเวอรเตอร ปรมาณพลงงานทผลตได สถานะของอนเวอรเตอรและความผดปกตทเกดขน โดยขอมลเหลานอาจถกระบเปนรายวน รายสปดาห รายเดอนและรายป





3.4 ลกษณะของแบตเตอร แบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตยไดถกออกแบบเพอใหการจายประจมคาแรงดนไฟฟาคงทอยาง

ตอเนอง มความแตกตางจากแบตเตอรสาหรบการสตารทเครองยนตซงไดรบการออกแบบใหจายกระแสไฟฟาไดมากๆ ในชวระยะเวลาหนงๆ สวนการแบงแบตเตอรโดยทวไปแบงได 2 กลม คอแบบปฐมภม (Primary Battery) และแบบทตยภม (Secondary Battery) โดยแบตเตอรปฐมภม หมายถง แบตเตอรทใชงานไดเพยงครงเดยวแลวจะตองทงไป เนองจากไมสามารถทาใหเกดปฏกรยาทางเคมแบบยอนกลบใหมได สวนแบตเตอรทตยภม คอแบตเตอรทสามารถทาการเกบประจไฟใหมและนากลบมาใชงานไดอก หรอกลาวคอสามารถทาปฏกรยาทางเคมแบบยอนกลบได ตวอยางเชน ตะกว-กรด นเกล-แคดเมยม นเกล-เหลก นเกล-ไฮไดรดและลเทยมแบตเตอร เปนตน

ระบบเซลลแสงอาทตยนยมใชแบตเตอรตะกว-กรด แบตเตอรนเกล-แคดเมยมใชกบอปกรณขนาดเลกและนาหนกเบา เชน เครองคดเลข นาฬกาขอมอ เปนตน สาหรบแบตเตอรนเกล-เหลกไมนามาใช เนองจากการคายประจโดยตวเองมคาสง สวนแบตเตอรนเกล - ไฮไดรดราคาคอนขางสงเมอคดราคาตอกโลวตต-ชวโมงเทยบกบแบตเตอรตะกว-กรด อยางไรกตามคาความจของแบตเตอรนมชวงใหเลอกใชงานไดระดบหลายรอยจนถงพนแอมแปร-ชวโมง และตองการระบบปองกนในวงจรการประจจงเหมาะสมกบการใชงานในระบบเซลลแสงอาทตยขนาดใหญ

รปท 3.30 แสดงสวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด ดงน

รปท 3.30 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด

1. เปลอกและฝาแบตเตอร เพอใชบรรจกลมแผนธาตบวกและลบ โดยทวไปทาจากยางแขง หรอพลาสตกทนทานกรดกามะถน ซงในรปเปนแบตเตอรชนด 12 โวลต แบงเปน 6 ชอง 2. กลมแผนธาตบวกและแผนธาตลบ เปนโครงตะกวผสมระหวางตะกวกบพลวง หรอ ตะกวกบแคลเซยมแลวฉาบอดดวยผงตะกวบรสทธผสมสารเคม แผนธาตบวกมเนอแผนสนาตาล แผนธาตลบมเนอแผนสเทา ซงจะทาปฏกรยาทางเคมกบนากรดแลวเกดกระแสไฟฟา





3. แผนกน ทาหนาทปองกนไมใหแผนธาตบวกและลบสมผสกน แผนกนอาจทาจากแผนยางพรน แผนพลาสตกทมรพรนเลกๆ หรอแผนกระดาษสงเคราะห ชวยใหเกดการทาปฏกรยาทางเคมไดอยางดระหวางแผนธาตบวกและแผนธาตลบเมอมนากรด

4. นากรดผสมหรอนายาอเลคโทรไลท เปนสวนผสมระหวางนากลนและนากรดกามะถนชนดเขมขน ทาใหเจอจาง โดยประเทศในเขตรอนใชนากรดผสมทมคาความถวงจาเพาะ 1.240-1.260 ทอณหภม 20 องศาเซลเซยส

5. ฝาจกแบตเตอร ทาหนาทรกษาและไมใหนากรดผสมออกจากชองเซลลแบตเตอรพรอมระบายกาซทเกดจากปฏกรยาทางเคม จงควรปองกนและรกษาความสะอาดไมใหเกดการอดตน ความแตกตางของโครงสรางทสาคญระหวางแบตเตอรแบบ Deep cycle lead-acid ซงเหมาะสมใชงานในระบบเซลลแสงอาทตยกบแบตเตอรตะกว-กรดทวไป คอแผนตะกวของแบตเตอรแบบแรกเปนของแขงทบ แตในแบตเตอรอกแบบหนงเปนแบบของแขงมรพรนเหมอนฟองนา ทงนอาจพบแบตเตอรแสดงไวทฉลากเปน Deep cycle lead-acid แตภายในไมใชแผนตะกวแบบของแขงทบจงอาจเรยกแบตเตอรนเปนแบบผสมผสาน (hybrid battery) อยางไรกตามแบตเตอรแบบ Deep cycle lead-acid ถกออกแบบใหสามารถจายกระแสไฟฟาไดถง 20 %ของคาความจ และสามารถทาการประจไดหลายพนรอบ ทงน หลายๆ บรษทไดแนะนาวา แบตเตอรแบบผสมผสานจะไมสามารถจายประจไดถง 50 %ของคาความจ การทางานของแบตเตอร แบตเตอรหรอเซลลโวตาอก (Voltaic Cell) แสดงดวยสองครงเซลลซงเชอมตอดวยสะพานเกลอเพอเปนตวกนระหวางแตละเซลลและยนยอมใหสงผานอออนไดเทานนแตไมยนยอมใหโมเลกลของนาผานในรปท 3.31 แสดงสวนประกอบในเซลลโวตาอก รปท 3.31 สวนประกอบของเซลลโวตาอก





แบตเตอรเปนแหลงกาเนดไฟฟาทอาศยหลกการเปลยนแปลงพลงงานเคมเปนพลงงานไฟฟาไดโดยตรง แบตเตอรประกอบดวยหนงเซลลโวตาอกหรอมากกวาหนงเซลล โดยแตละเซลลโวตาอกประกอบดวยสองครงเซลล เปนการตอแบบขวบวกตอกบขวลบเรยงซาเชนนไปตามลาดบ หรอเรยกวาการตออนกรม ทงนหนงครงเซลลจะรวมถงสารอเลกโทรไลตและอเลกโทรดทสงผานประจลบ เรยกวา แอโนด สวนอกหนงครงเซลลโดยรวมสารอเลกโทรไลตและอเลกโทรดทสงผานประจบวกคาโทด แบตเตอรอยางงายประกอบดวย 4 สวน ดงรปท 3.32 ไดแก (1) ขวบวก (Positive Electrode) (2) ขวลบ (Negative Electrode) (3) อเลกโทรไลต (Electrolyte) (4) แผนกน (Separator) โดยทขวบวกเปนสวนทสญเสยอเลกตรอน เนองจากการทาปฏกรยาทางเคม สวนขวลบเปนตวรบอเลกตรอน สาหรบอเลกโทรไลตจะเปนตวกลางใหประจไหลระหวางขวบวกและขวลบ และตวคนเซลลจะทาหนาทแยกทางไฟฟาในสวนของขวบวกและขวลบออกจากกน

รปท 3.32 เซลลไฟฟาพนฐาน แรงดนไฟฟาทไดจะถกกาหนดโดยวสดทใชสราง ซงปฏกรยาทางเคมทเกดขนแตละขวอเลกโทรดจะใหคาศกยทางไฟฟาคาหนง เชน ตะกว-กรด ทขวบวกจะใหศกยไฟฟาเทากบ (-) 1.685 โวลต สวนทขวลบจะใหศกยไฟฟาเทากบ (+) 0.365 โวลต จากศกยไฟฟาทไดจากขวอเลกโทรดทงสองทาใหไดผลรวมของแรงดนไฟฟาเทากบ 2.05 โวลต ซงคาแรงดนทางไฟฟานจะเปนศกยไฟฟามาตรฐานของแบตเตอร ตะกว-กรด

การเชอมตอทางไฟฟาของเซลลหลายเซลลภายในแบตเตอร โดยใหขวบวกของเซลลหนงตอกบขวลบของเซลลถดไป และตอกนเชนนไปเรอยๆ จะทาใหแรงดนไฟฟาทไดเทากบผลรวมของแรงดนไฟฟาของแตละเซลลรวมกน เรยกการตอแบบนวา “การตอแบบอนกรมหรอการตอแบบอนดบ” สวนวธการเพมความจไฟฟาใหกบแบตเตอรนน จะตองตอใหขวบวกของทกเซลลเขาดวยกนและขวลบของทกเซลลเขาดวยกน เรยกการตอแบบนวา “การตอแบบขนาน”

นอกจากศกยไฟฟาทไดจากแตละขวอเลกโทรดแลว ความเขมขนของอเลกโทรไลตภายในแบตเตอรกมผลตอคาแรงดนไฟฟาทจะเพมขนเชนกน แตเพยงเลกนอย ดงนนแรงดนไฟฟาโดยทวไปจากแบตเตอรตะกว-





กรดจะประมาณ 2.15 โวลต สาหรบเซลลนเกล-แคดเมยมใหแรงดนไฟฟาประมาณ 1.2 โวลต สวนเซลลลเทยมใหแรงดนไฟฟาสงถง 4 โวลต สมรรถนะของแบตเตอรและคาจากดความ การใชงานแบตเตอรตองมความเขาใจเกยวกบศพททางเทคนคและความหมาย บอกใหทราบคณสมบตของแบตเตอรนนๆ เพอประกอบการพจารณาเลอกใชงาน ดงน ประสทธภาพ คาความจ และการประจไฟฟามากเกนไป พลงงานไฟฟาในแบตเตอรสามารถวดไดในหนวยวตต-ชวโมง หรอกโลวตต-ชวโมง คานวณหาประสทธภาพของพลงงาน หรอ energy efficiency ซงแบตเตอรทวไปมคาในชวง 70-80 % สวนคาความจของแบตเตอร (Capacity) สามารถวดไดในหนวยของแอมแปร-ชวโมง (Ah) และประสทธภาพของการอดประจ (charge efficiency) หรออาจเรยกวา ประสทธภาพของแอมแปร-ชวโมง (Ah efficiency) แบตเตอรตะกว-กรดจะมคาประมาณ 95 % แตในแบตเตอรนเกล-แคดเมยมจะมคานอยกวาน โดยทวไปคาประสทธภาพของพลงงานนอยกวาประสทธภาพของการอดประจหรอประสทธภาพของแอมแปร-ชวโมง เนองจากการคายประจของแบตเตอรใชแรงดนตากวาการอดประจ การอดประจหรอการอดประจเกน ปฏกรยาเคมซงเกดขนในแบตเตอรตะกว-กรด และแบตเตอรนเกล-แคดเมยมนนจะเกดกาซออกซเจนและกาซไฮโดรเจนจากการแตกตวของนาทขวลบ อตราการคายประจ และอตราการอดประจ อตราการคายประจ (Discharge rate) และอตราการอดประจ (Charge rate) จะสมพนธกบ Rated Capacity ซงผผลตมกจะแสดงคา specific rated capacity ในหนวยของ Ah ทอตราการคายประจจาเพาะคาหนงๆ อาท แบตเตอรตะกว-กรดความจ 200 Ah (อตรา 10 hour rate) แสดงวา แบตเตอรสามารถจายกระแสไฟฟา 20 แอมแปร เปนเวลา 10 ชวโมง ทอณหภมคงท 25 องศาเซลเซยส เปนตน โดยกระแสทใชงานนคานวณจากความจของแบตเตอรหารดวยจานวนชวโมง ตวอยางเชน แบตเตอร 200 Ah มอตราการคายประจ C/10 คากระแสทจายหรออตราการคายประจ เทากบ 20 แอมแปร เปนตน

ความลกของการคายประจและการอดประจ คาดโอด (DOD, Depth of Discharge) เปนสดสวนหรอ%ของความจซงถกใชงานจากการอดประจเตมพกด ในทางสวนกลบของคาดโอดคอ คาเอสโอซ (SOC, State of Charge) เปนสดสวนหรอ%ของความจทคงใชงานได คาดโอดหรอเอสโอซจะใชเพออางองความจปกต (Nominal Capacity) ตารางท 3.1 แสดงความสมพนธอยางงายของคาดโอดและคาเอสโอซ





ตารางท 3.1 ความสมพนธระหวางคาดโอดกบคาเอสโอซ

เอสโอซ (% SOC) ดโอด (% DOD) 100 75 50 25 0

0 25 50 75 100

อยางไรกตามอาจพจารณาคลายแกวนาซงมนาอยระดบหนงซงจะมสวนทวางเปลาหรอสวนจะตองเตมใหเตม คาดโอด และคาเอสโอซ คอความสงของสวนทวางเปลาไมมนาในแกวและความสงของนาทมอยในแกว ตามลาดบ ตวอยางเชน ความจทอตรา 10 ชวโมง (10 hour rate) การจายกระแสตาจะใหคาดโอดมากกวา 100 % ซงมความหมายอยางงายคอ แบตเตอรมความจในการใชงานไดมากกวา 100 % เมออตราการคายประจตากวาอตราการคายประจปกต

อตราการคายประจดวยตวเอง การคายประจดวยตวเองเปนการสญเสยประจของแบตเตอร ถาหากปลอยทงไวทวงจรเปดหรอไมมการจายกระแสในระยะเวลาหนง เชน แบตเตอรปฐมภมทถกวางบนชนจาหนายในรานคา เมอผานไปหลายๆ ป จะพบวาคาความจจะเหลออยไมเทากบความจตงตน แตสาหรบแบตเตอรทตยภมนน อตราการคายประจดวยตวเองจะอางถงดวยเปอรเซนตความจทหายไปตอเดอนโดยตงตนทคาความจเตมพกด แตตองคานงถงอณหภมของแบตเตอรควบคไปดวยกน ในหลายๆ กรณคานจะเปนสองเทาเมออณหภมแบตเตอรเพมขนทกๆ 10 องศาเซลเซยส จากการคานวณแบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตย พบวาอตราการคายประจดวยตวเองจะมคาตาโดยอยในชวง 1-4 % ทอณหภม 20-25 องศาเซลเซยส

วงจรอาย (Cycle Life) ความหมายของคาวา ไซเคล (Cycle) คอ การทาซาๆ เพอการคายประจและการอดประจซงเปนการทางานปกตของแบตเตอร ดงนนหนงไซเคล หรอ หนงรอบเทากบการคายประจหนงครงตามดวยการอดประจหนงครง ในวงจรอายของแบตเตอรเปนการวดจานวนไซเคลของแบตเตอร ซงแบตเตอรสามารถทางานเปนปกตไดตลอดชวอาย โดยทวไปจะพจารณาจากจานวนไซเคลของการคายประจและคาดโอด (DOD) รวมถงสดสวนของคาความจกอนทจะลดลงไปตอคาความจตงตน (ปกตใชคา 80 %) วงจรอายขนกบคาความลกของแตละไซเคล หากทดสอบโดยวดทคาดโอดสง และคาดโอดตาลง แลวใหนาผลของจานวนไซเคลคณดวยคาดโอดแลวพบวามคาคอนขางคงทแสดงวามการเปลยนแปลงความจมคาเชนเดยวกบคาดโอดทลดลง





3.4.1 แบตเตอรตะกว-กรด แบตเตอรตะก ว -กรดมหลายประเภทขนอยกบเทคโนโลยแผนธาตและชนดของสารอ เลก

โทรไลต โดยทวไปแบตเตอรตะกว-กรดทใชสาหรบระบบเซลลแสงอาทตยไดแก แบตเตอรแบบทมแผนธาตเปนกรด (grid plate) และมสารอเลกโทรไลตเปนของเหลว แบตเตอรแบบเจล แบตเตอรแบบ tubular plate และแบตเตอรแบบบลอก (OGi block)

แบตเตอรแบบ grid plate ทม electrolyte เปนของเหลว (Wet cells) แบตเตอรชนดนนยมใชงานในรถยนต สาหรบการสตารทเครองยนตซงตองการกระแสสงในชวงเรม

สตารท โดยการออกแบบใหมแผนธาตบาง จานวนหลายแผนเพอเพมกระแสแตแบตเตอรชนดนเหมาะสาหรบใชกบการคายและการอดประจทกระแสสงในชวงสนๆ แตไมเหมาะสาหรบลกษณะการทางานของระบบเซลลแสงอาทตยซงตองการการคายและการอดประจทกระแสไมสงนก แตรอบเวลายาวนานหลายชวโมง ดงนนจงตองมการดดแปลงแบตเตอรชนดนเพอใหสามารถใชไดดกบระบบเซลลแสงอาทตยโดยการเพมความหนาของแผนธาตเพมสารเคลอบแผนกรดและลดความเขมขนสารละลายกรด เพอปองกนการกดกรอนและยดอายการใชงาน จะพบวาหากตองการใหแบตเตอรทางานไดยาวนานเพยงพอ (400 รอบ) ไมควรปลอยใหเกดการคายประจมากกวา 50 %

แบตเตอรชนดเจล

อเลกโทรไลตแบตเตอรชนดนถกทาใหเปนเจลโดยการเพมสารบางอยางทชวยในการจบตว ประโยชนของแบตเตอรชนดนมดงน

ไมเกดปญหาการแบงชนของกรด (acid stratification) ซงชวยลดการเกดซลเฟชนและยดอายการใชงาน

ไมเกดกาซ และลดความเสยงหรออนตราย ไมมการรวไหล สามารถตดตงไดทกท ไมตองการการบารงรกษา เชนไมตองคอยเตมนากลน

แตอยางไรกตาม เนองจากแบตเตอรชนดนมขอบกพรองคอเสยหายไดงายหากมการอดประจเกนพกดจง

จาเปนตองมการควบคมแรงดนไฟฟาอยางด โดยไมใหเกนคาททาใหเกดกาซเนองจากไมสามารถระบายกาซออกไปได และการตรวจสอบสภาวะการอดประจทาไดวธเดยวคอ การวดแรงดนไฟฟา เจลแบตเตอรจะมอายการใชงานยาวนานกวาแบตเตอรชนดสารอเลกโทรไลตเปนของเหลว (wet cells) จะพบวาทการคายประจ 50 % จะมอายการใชงานถง 1000 รอบแตจะมราคาแพงกวาแบตเตอรชนดอเลกโทรไลตเปนของเหลวประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดเจล





แบตเตอรชนด Stationary tubular plate (Type OPzS and OPzV) แบตเตอรชนดนเหมาะสาหรบการใชงานประมาณ 15 ถง 20 ป และระบบขนาดใหญทมการทางาน

ตลอดทงป แตแบตเตอรจะมนาหนกมาก ขนาดใหญและราคาสงมากโดยมทงชนดอเลกโทรไลตเปนของเหลว (OPzS) และชนดเจล (OPzV) ความแตกตางจากแบตเตอรชนดอนทการออกแบบอเลกโทรดดานขวบวก (positive electrode) เปนแบบหลอดดงแสดงในรปท 3.33 ซงแขงแรงทนทาน ทาใหมอายการใชงานยาวนาน จะพบวาทการคายประจ 50 % จะมอายการใชงานถง 4500 รอบ ซงสงกวาแบตเตอรชนดอน ทกชนด

รปท 3.33 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด ชนด Stationary tubular plate แบตเตอรชนดบลอก (OGi block)

แบตเตอรชนดนมอเลกโทรดดานขวบวกจะเปนแผนแบนซงเปนการผสมกนระหวางแผนกรดและแผนทมลกษณะเปนทอ (tubular plate) ดงแสดงในรปท 3.34 เปนสวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดบลอก ซงสามารถอดประจดวยกระแสไฟฟาทตาได และมประสทธภาพการอดประจสงประมาณ 95 ถง 98 % และตองการการบารงรกษานอยมากเพยง 2-3 ปตอครง แบตเตอรชนดนจะมอายการใชงานยาวนาน จะพบวาทการคายประจ 30 % จะมอายการใชงานถง 3500 รอบซงสงกวาแบตเตอรชนดอนยกเวนแบบ Stationary tubular plate รปท 3.34 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดบลอก





3.4.2 พฤตกรรมและลกษณะการทางานของแบตเตอรชนดตะกว-กรด การใชงานหรอเลอกใชแบตเตอรชนดตะกว-กรดอยางถกตองและเหมาะสมนนจาเปนตองเขาใจ

พฤตกรรมและลกษณะการทางานของแบตเตอรชนดนกอน โดยมประเดนหลกๆ ทควรพจารณาทงหมด 6 ประเดนไดแก (1) ความจของแบตเตอร (2) กระแสไฟฟาของแบตเตอร (3) แรงดนไฟฟาของแบตเตอร (4) การคายและการอดประจ (5) สภาวะการอดประจ และ (6) ปจจยทสงผลกระทบตออายการใชงานของแบตเตอร

(1) ความจของแบตเตอร (Battery Capacity) ความจของแบตเตอรคอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทแบตเตอรสามารถจายออกไปหรอคายประจได

จนกระทงหยดจายพลงงานหรอหยดคายประจ โดยความจปกตของแบตเตอร (Nominal Capacity, Cn) มคาเทากบคากระแสไฟฟาคงทขณะคายประจ ( In ) คณดวย เวลาทงหมดในการคายประจจนหมด (tn)

คาความจของแบตเตอรจะไมคงท โดยขนอยกบอณหภม แรงดนไฟฟาขณะคายประจจนหมดและกระแสไฟฟาขณะคายประจ ทงนหากกระแสไฟฟาขณะคายประจมคาตาจะทาใหกรดซลฟวรกคอยๆ แตกตวและไปจบกบแผนธาตเกดการสะสมเปนชนตะกวซลเฟตอยางชาๆ ซงชวยใหการแทรกซมของกรดซลฟวรกทาไดลกกวา แตในทางกลบกน หากกระแสไฟฟาขณะคายประจมคาสงจะทาใหเกดสะสมเปนชนตะกวซลเฟตอยางรวดเรว และทาใหการแทรกซมของกรดซลฟวรกทาไดไมลกพอ ดงนนในกรณทตองการกาลงไฟฟาของการคายประจมากจงตองพยายามใหกระแสไฟฟาขณะคายประจมคาตาและใชเวลานานขน ดวยเหตนผผลตแบตเตอรจงกาหนดคาพกดความจของแบตเตอรภายใตสภาวะใดสภาวะหนง เชน คาความจแบตเตอรทกระแสคายประจคาหนง หรอทเวลาในการคายประจคาหนง เปนตน ดงตวอยางในรปท 3.35 แสดงความสมพนธระหวางเวลาในการคายประจกบคาความสามารถในการคายประจของแบตเตอร

รปท 3.35 ความสามารถในการคายประจกบเวลาในการคายประจ

(2) กระแสไฟฟาของแบตเตอร

จากหลกการเดยวกนกบความจของแบตเตอร คากระแสไฟฟาของแบตเตอรจะขนอยกบระยะเวลาในการอดหรอการคายประจ โดยคากระแสไฟฟาทวไปของแบตเตอรสาหรบระบบเซลลแสงอาทตย มดงตอไปน





คากระแสไฟฟาสงสดขณะอดประจ (Maximum Charge Current) I20 = C20/20h คากระแสไฟฟาปานกลางขณะอดประจ (Medium Charge Current) I50 = C50/50h คากระแสไฟฟาปานกลางขณะคายประจ (Medium Discharge Current) I120 = C120/120h (3) แรงดนไฟฟาของแบตเตอร

คาแรงดนไฟฟาโดยทวไปของแบตเตอรชนดตะกว-กรดคอ ประมาณ 2 โวลตตอเซลลสวนใหญจะมทงหมด 6 เซลล โดยทตอกนแบบอนกรมอยภายในกลอง และแรงดนรวมประมาณ 12 โวลตตอแบตเตอรหนงตว ซงคาแรงดนทแทจรงจะเปลยนแปลงเสมอขนอยกบสภาวะการทางาน และเพอปองกนความเสยหายทจะเกดกบแบตเตอรจาเปนตองจากดคาแรงดนไฟฟาใน 2 สภาวะตอไปน คอ จากดคาแรงดนสงสดในสภาวะการอดประจ และจากดคาแรงดนตาสดในสภาวะการคายประจ นอกจากนยงตองจากดคาแรงดนเพอปองกนการเกดกาซในสภาวะการอดประจอกดวย

คาแรงดนไฟฟาขณะไมมภาระทางไฟฟาหรอแรงดนวงจรเปดของแบตเตอรชนดตะกว-กรดจะไมสามารถวดไดทนท ภายหลงจากการอดหรอคายประจเนองจากกระบวนการทางเคมและความรอนยงไมเขาสภาวะสมดล ซงคาแรงดนวงจรเปดนขนอยกบสภาวะการอดประจและชนดของแบตเตอรโดยมคาอยระหวาง 1.96-2.12 โวลตตอเซลลหรอแบตเตอรหนงตวมคา 12-12.7 โวลต

(4) การอดและการคายประจ (Charging and Discharging) กระบวนการอดประจ คาแรงดนไฟฟาของแบตเตอรจะคอยๆ เพมขนจนถงคาหนงทจะเรมเกดกาซ

(gassing voltage) นนคอ นาถกแยกตวออกเปนออกซเจนและไฮโดรเจน เรยก oxy-hydrogen gas ซงสามารถจดตดไฟและระเบดไดงาย ดงนนผผลตเครองควบคมการประจแบตเตอรจงควรจากดแรงดนไฟฟาตอนอดประจไมใหเกนคาๆ หนงเปนคาแรงดนปลดออกเมออดประจหรอ charge cut-off voltage นอกจากนเนองจากคาแรงดนทเรมเกดกาซขนอยกบคาอณหภมของแบตเตอร ดงนนเครองควบคมการประจแบตเตอรควรตองมการวดอณหภมเพอนามาคานวณหาคา charge cut-off voltage อยางถกตอง ดงแสดงในรปท 3.36

(แหลง 08) ทมา: Earthscan,Planning and Installing Photovoltaic Systems, 20

รปท 3.36 ความสมพนธระหวางอณหภมกบ charge cut-off voltage





แบตเตอรสาหรบเซลลแสงอาทตยจะทางานครบรอบ หรอไซเคลในหนงวนคอ ชวงกลางวนเปนการอดประจและกลางคนเปนการคายประจ โดยอาจคายประจอยระหวาง 2 ถง 20 %ของความจแบตเตอร การทางานของแบตเตอรจะขนอยกบฤดกาล เชนในฤดหนาว (หรอฤดฝน) แสงแดดมนอย ทาใหแผงเซลลแสงอาทตยผลตพลงงานไดนอยจงไมเพยงพอสาหรบการอดประจใหแกแบตเตอรใหเตม สงผลใหแบตเตอรทางานทสภาวะการอดประจ (State of Charge, SOC) ทตามาก อาจจะประมาณ 20 % ของคาความจของแบตเตอร ขณะทในชวงฤดรอน แสงแดดมมาก แผงเซลลผลตพลงงานไดมากและเพยงพอสาหรบอดประจใหแกแบตเตอรจนเตมหรอเกอบเตม ซงอาจสงผลใหแบตเตอรทางานทสภาวะการอดประจทสงคอ อาจถง 80 หรอ 100 % ของคาความจของแบตเตอรได แตกอาจทาใหเกดปญหาการอดประจเกนพกด ดงนนเพอหลกเลยงปญหาน จงจาเปนตองมการกาหนดคาแรงดนไฟฟาสงสดของแบตเตอร ซงโดยทวไปกาหนดไวท 2.4 โวลตตอเซลล โดยเครองควบคมการประจแบตเตอรบางรน อาจกาหนดคาแรงดนสงกวานในชวงเวลาสนๆ เพอเหตผลจาเปนบางประการ เชน เพอการอดประจแบบ Equalization หรอการอดประจแบบรวดเรว เปนตน

ในรปท 3.37 แสดงลกษณะแรงดนไฟฟาของแบตเตอรในชวงเวลาทเกดกระบวนการอดและการคาย

ประจ ไดแก การเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟาของแบตเตอรในกระบวนการอดและคายประจรวมทง charge cut-off voltage (หรอ upper charge voltage), discharge cut-out voltage (หรอ lower discharge voltage) และ gassing voltage

รปท 3.37 ลกษณะแรงดนไฟฟาของแบตเตอร ในชวงเวลาทเกดกระบวนการอดและการคายประจ

(แหลงทมา: Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2008)





(5) สภาวะการอดประจ (State of Charge, SOC) การทางานของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระทมแบตเตอรจาเปนตองทราบจานวนเวลาทระบบ

ยงสามารถจายไฟใหแกภาระทางไฟฟาไดในชวงเวลาทไมมแดดเพอประมาณการหรอเตรยมมาตรการรองรบหรอปองกนการขาดแคลนไฟฟา โดยทวไปม 2 วธทจะทาใหทราบปรมาณพลงงานทเหลออยในแบตเตอร (State of charge)

วธท 1 สาหรบ unsealed แบตเตอร หรอแบตเตอรทมอเลกโทรไลทเปนของเหลว สามารถทราบไดจากคาความหนาแนนของกรด (Acid density) ซงวดโดยไฮโดรมเตอร (hydrometer) โดยแบตเตอรแตละชนดจะมคาตางกน

วธท 2 สาหรบ sealed แบตเตอร หรอแบตเตอรทมอเลกโทรไลทเปนแบบเจลซงไมสามารวดคาควาความหนาแนนของกรด (Acid density) ไดจงตองวดระดบแรงดนไฟฟาแทนอยางไรกตาม จาเปนตองทราบระดบแรงดนวงจรเปดขณะเรมตน (resting voltage) กอนทกครงเพอใชอางองเปนคาเรมตนทสภาวะการประจเปน 0 % และตองปลอยแบตเตอรไวโดยไมตอวงจรไวอยางนอย 4 ชวโมงกอนทาการวดแรงดน

(6) ปจจยทสงผลกระทบตออายการใชงานของแบตเตอร (Ageing Effect) แบตเตอรชนดตะกว-กรดมจดบกพรองเนองจากอายการใชงานคอนขางสน โดยทการใชงานระหวาง

100 ถง 800 รอบ จะมอายการใชงานประมาณ 3 ถง 8 ป แตในขณะทแบตเตอรแบบ Stationary จะมอายการใชงานประมาณ 10 ถง 15 ป สงทตองคานงถงเสมอแมวาจะไมมการคายประจใดๆ จากแบตเตอร กระบวนการทางเคมกยงคงเกดขนและเปนเหตใหเกดการคายประจภายในตวแบตเตอรเอง ทงนไมควรใหเกดการคายประจเกน 3 % ตอเดอน จากกระบวนการทางเคมทเกดขนในแบตเตอรเปนปจจยทสงผลตออายการใชงานของแบตเตอร ประกอบดวย การแบงชนของกรด (Acid stratification) การเกดซลเฟชน (Sulfation) การกดกรอน (Corrosion) การเกดเปนตะกอน (Sludging) และการสญเสยนา (Drying out)

การแบงชนของกรด หรอ Acid stratification เนองจากการท กรดมองคประกอบของโลหะหนก ซงความหนาแนนของกรดบรเวณดานลางของแบตเตอรจงมากกวาดานบน ทาใหเกดความตางศกยขนระหวางกรดชนบนและชนลาง เปนเหตใหเกดการคายประจบางสวนวนอยภายในตวกลองแบตเตอร ทาใหเกดกาซบาง ทงนในแตละชวงเวลาของการบารงรกษาจงควรชวยใหเกดการผสมของกรดชนบนและชนลางโดยการเคลอนยายแบตเตอรเพอใหเกดการผสมกนระหวางกรดชนบนและชนลางและชวยลดการคายประจภายในแบตเตอร

การเกดซลเฟชน หรอ Sulfation แบตเตอรไมไดรบการอดประจอยางเพยงพอหลงจากทคายประจแลว จะทาใหเกดผลกของตะกวซลเฟตตกตะกอนสะสมอยดานลาง ซงไมสามารถละลายกลบเขาในสารอเลกโทรไลตไดอก และการสญเสยซลเฟตนทาใหความสามารถในการอดประจครงตอไปลดลง

การกดกรอน หรอ Corrosion กระบวนการกดกรอนจะเกดขนกบแผนธาตกรดทขวบวกของแบตเตอร เมอแรงดนทขวบวกสงเกนกวาปกตจะทาใหความตานทานของแผนธาตกรดเพมขน จนในทสดเมอเกดการกดกรอนเปนบรเวณกวางจะทาใหเกดการลดวงจรภายในระหวางขวบวกกบอเลกโทรด





การเกดเปนตะกอน หรอ Sludging ปรมาตรขององคประกอบทางเคมทมการเปลยนแปลงในระหวางการอดและคายประจจะทาใหองคประกอบบางสวนหายไป หากเกดกาซขนจะทาใหเกดการสะสมเปนตะกอนของตะกว หรอตะกวซลเฟตทดานลางแบตเตอรและเมอสะสมจนสงมากพอจะทาใหเกดการลดวงภายใน

การสญเสยนา หรอ Drying out หากเกดกาซขนในระหวางการอดประจจะทาใหเกดการสญเสยนา ซงตองมการเตมนาอยางสมาเสมอเพอชดเชย และไมใหแบตเตอรหยดทางาน เครองควบคมการประจไฟฟา

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระโดยทวไปประกอบดวย แผงเซลลแสงอาทตย เครองควบคมการประจไฟฟา แบตเตอร และโหลดนน ซงแรงดนไฟฟาของระบบแผงเซลลแสงอาทตยควรเหมาะสมกบแรงดนไฟฟาของแบตเตอร โดยทวไปมคาเทากบ 12 โวลต, 24 โวลต และ 48 โวลต ตวอยางเชน แบตเตอร 12 โวลต มแรงดนไฟฟาสงสดไดถง 14.4 โวลต หากแผงเซลลแสงอาทตยเปนชนดผลกซลกอนจานวน 36 ถง 40 เซลล มแรงดนใชงานได 15 ถง 18 โวลต (ขนกบอณหภมของอากาศ) ขอจากดทางเทคนคทกาหนดใหแรงดนใชงานตองมากกวาแรงดนการประจไฟฟาของแบตเตอร แมวาอณหภมจะสงขน ซงในกรณนจะเหนวาแรงดนใชงานของแผงเซลลแสงอาทตยเพยงพอตอการประจไฟฟาใหแกแบตเตอร แมเกดการสญเสยแรงดนไฟฟาในสายไฟฟาและไดโอด (โดยทวไปไมเกน 2 %)

เครองควบคมการประจไฟฟาทาหนาทประจไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลลแสงอาทตยลงในแบตเตอรและควบคมไมใหประจไฟฟาเกน (overcharging) หลกการทางานของเครอง คอ ตรวจวดแรงดนของแบตเตอร เพอกาหนดสถานะการประจของแบตเตอร เมอแบตเตอรมประจอยเตมแรงดนไฟฟาจะสงขน เชน แบตเตอร 12 โวลต เครองควบคมการประจไฟฟาจะตดการประจเมอแรงดนสงถง 14.4 โวลตและจะประจไฟฟาใหมอกครงเมอแรงดนไฟฟาลดลงเหลอ 13.4 โวลต และทาหนาทเบยงเบนไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยเมอแรงดนไฟฟามากเกน หรอตากวาแบตเตอรจะรบได สวนการปองกนการจายไฟฟายอนกลบจากแบตเตอรไปยงแผงเซลลแสงอาทตย จะมไดโอดปองกนกระแสไหลยอน ซงปกตจะมรวมอยในเครองควบคมการประจไฟฟา ตวอยางเครองควบคมการประจไฟฟาในระบบเซลลแสงอาทตยแบบตางๆ ดงแสดงในรปท 3.38





รปท 3.38 ตวอยางเครองควบคมการประจไฟฟาแบบตางๆ

สรปหนาทของเครองควบคมการประจไฟฟาไดดงน ควบคมใหมการประจไฟฟาทเหมาะสม ปองกนการประจไฟฟาเกนกวาแบตเตอรจะรบได ปองกนการคายประจยอนกลบ ปองกนการคายประจเกน แสดงสถานะของแบตเตอร (บางรน)

เครองควบคมการประจไฟฟามอยทวไปแบงได 4 แบบ คอ การประจแบบอนกรม (Series

controllers) การประจแบบชนท (Shunt controllers/parallel controllers) การประจแบบปองกนการคายประจเกน (Deep discharge protection) และการประจแบบควบคมกาลงสงสด (MPP charge controllers) หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบตางๆ มดงน เครองควบคมการประจแบบอนกรม (Series controllers)

การตอเครองควบคมการประจไฟฟากบแผงเซลลแสงอาทตยแบบอนกรม โดยจะตดการไหลของกระแสไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตย เมอเกนแรงดนไฟฟาทแบตเตอรรบได และตอวงจรเมอแรงดนไฟฟาลดลง อาศยสวตชควบคมทเปนสวตชแมเหลก เรยกวา รเลย (Relay) หรอตวนา สญลกษณ S1 และหลกการทางานดงแสดงในรปท 3.39 ขอดอยของเครองแบบ คอ การสนของสวตชแมเหลกเนองจากการปด-เปดวงจรเมอมการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟา และกอใหการสญเสยขนในระบบ ดวยเหตนจงพฒนาเครองควบคมการประจทมการควบคมการทางานตอเนอง





รปท 3.39 หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบอนกรม เครองควบคมการประจแบบชนท (Shunt controllers/parallel controllers)

การตอเครองควบคมการประจไฟฟากบแผงเซลลแสงอาทตยแบบขนาน เมอเกดแรงดนไฟฟาเกน ตวควบคมจะทาหนาทลดกาลงไฟฟาจากแผงเซลลอยางตอเนอง การตอแบบนจะปลอดภยกบแบตเตอร แตแผงเซลลมอณหภมเพมขนเลกนอย เนองจากกระแสลดวงจรของกาลงไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลลไมไดจายออกมา หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบชนทดงแสดงในรปท 3.40

รปท 3.40 หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบชนท





การประจแบบปองกนการคายประจเกน (Deep discharge protection) เครองควบคมการประจไฟฟาโดยทวไป ปองกนการคายประจเกนดวยรเลย เพอแยกโหลดออกจาก

แบตเตอร ดงสญลกษณ S2 ในรปท 3.39 และรปท 3.40 และสญลกษณ S1 ในรปท 3.41 ตวอยางเชน แรงดนของแบตเตอรลดลงตากวาแรงดนจายของแบตเตอรเนองจากโหลดตองการจายกระแสสง (ตเยน) เหตการณเชนนตวควบคมจะแยกโหลดออก และนาแรงดนไฟฟากลบมาโดยเรวทสด ซงโดยทวไป จะเพยงพอตอการจายใหโหลดขนาดเลก (หลอดไฟฟา)

เครองควบคมการประจไฟฟารนใหมจะมตววดอณหภมดวย เพอวดอณหภมของสภาพแวดลอม และปกตเครองควบคมการประจไฟฟาจะตอกบแบตเตอรโดยตรง ดงนนอณหภมของทงสองจงใกลเคยงกน ยกเวนกรณแบตเตอรรบภาระโหลดมากอาจจะเกดความรอนขน ทาใหแบตเตอรมอณหภมสงกวาเครองควบคมการประจ ทงนแบตเตอรทออกแบบไวอยางดจะไมไดรบผลกระทบน

การควบคมการประจไฟฟา โดยอาศยหลกการจากดกระแสไฟฟาทงดานแผงเซลลและแบตเตอร ผานอปกรณอเลกทรอนกสทเกดความเสยหายไดงาย จงจาเปนตองมการปองกนดวยการตดตงฟวส ซงคากระแสไฟฟาสงสดจากดจากแผงเซลลและจากโหลดอยในชวง 5 ถง 30 แอมแปร หากเปนระบบขนาดใหญจะมรนเฉพาะหรอแบงระบบเปนกลมยอยๆ จงทาใหไมเกดภาวะทงระบบทางานลมเหลว เครองควบคมการประจแบบควบคมกาลงสงสด (MPP charge controllers) ระบบเซลลแสงอาทตยจะผลตไฟฟาได ขนกบความเขมรงสอาทตยและอณหภม ซงการตอเครองควบคมการประจและแผงเซลลแสงอาทตยทไมเหมาะสมจะทาใหเกดการสญเสยกาลง 10–40 % ทงนการหลกเลยงทาโดยการใชตวตดตามจดกาลงสงสด (Maximum Power Point, MPP) หรอเรยกวา Maximum Power Point Tracker (MPPT) MPPT ประกอบดวย ตวควบคมการแปลงกระแสไฟตรงเปนไฟตรง และจะทางานทกๆ 5 นาท เพอวดกระแสและแรงดนไฟฟาของระบบแผงเซลลแสงอาทตย นามาคานวณคากาลงไฟฟาสงสด จากนนจะมวงจรทควบคม เพอปรบใหเหมาะสมกบการประจแบตเตอร โดยทวไปเครองแปลงไฟฟาแบบนมประสทธภาพ 90 -96 % สวนระบบทเหมาะสมกบการใช MPPT ควรมขนาดตงแต 200 วตตขนไป หากระบบมขนาดเลกกวานจะเกดการสญเสยในระหวางการแปลงมากกวาจะไดรบมาเนองจากวงจรมความซบซอน ปจจบนพบวาเครองควบคมการประจไฟฟาแบบนจะใชในระบบขนาดตงแต 500 วตตขนไป นอกจากนเครองควบคมการประจแบบควบคมกาลงสงสดมราคาคอนขางสง





รปท 3.41 หลกการทางานของเครองควบคมการประจแบบควบคมกาลงสงสด


บทท บทท 44 ระบบเซลลแสงอาทตยระบบเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอำทตย


ระบบเซลลแสงอาทตย

บทท 4 ระบบเซลลแสงอาทตย

รปท 4.1 ประเภทของระบบเซลลแสงอาทตย

4.1 บทนา

ระบบเซลลแสงอาทตยแบงเปน 2 ประเภทตามลกษณะการเชอมตอระบบจาหนายดงไดอะแกรมแสดงความสมพนธในรปท 4.1 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระหมายถง ระบบเซลลแสงอาทตยทไมมการเชอมตอระบบจาหนายไฟฟา มวตถประสงคเพอใชกบงานเฉพาะดานหรอเฉพาะแหลงโดยเฉพาะในแหลงทรกนดารหรอหางไกลจากระบบจาหนายไฟฟา ซงระบบจะถกออกแบบใหผลตไฟฟาโดยมปรมาณการผลตไฟฟาทเหมาะสมกบปรมาณความตองการใชไฟฟาทจากด

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระสามารถจาแนกตามประเภทของสญญาณไฟฟาหรอแหลงผลตไฟฟาไดดงน (1) ระบบไฟฟากระแสตรงเปนการผลตไฟฟากระแสตรงปอนสวงจรไฟฟาสาหรบภาระทางไฟฟาทใชไฟฟากระแสตรง (2) ระบบไฟฟากระแสสลบ ผลตไฟฟากระแสสลบปอนสวงจรไฟฟาและหากมแหลงผลตไฟฟาหลายแหลงเชอมตอเปนระบบเดยวกนถกเรยกวา ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน เชน ไฟฟาจากพลงงานลม ไฟฟาจากเครองยนตปนไฟ เปนตน

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายหมายถง ระบบเซลลแสงอาทตยทมการผลตไฟฟาปอนเขาระบบจาหนายไฟฟา เพอวตถประสงคหลายดาน เชน การปรบปรงคณภาพไฟฟาของระบบจาหนายไฟฟา การขายไฟฟา การลดภาระคาใชจายทางไฟฟา หรอการลดตนทนการผลตไฟฟาจากแหลงพลงงานอน รวมถงการลดมลภาวะจากการผลตไฟฟาดวยแหลงพลงงานอน เปนตน

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายสามารถจาแนกประเภทไดดงน (1) ระบบผลตไฟฟาตดตงกบตวอาคารหรอตดตงตามบาน เชน บนหลงคาบานหรออาคาร ดาดฟาของอาคารและตดตงบนผนงดานนอกอาคาร เปนตน (2) ระบบผลตไฟฟาเพอเปนโรงไฟฟาพลงแสงอาทตย





รปท 4.2 สวนประกอบของระบบเซลลแสงอาทตย ระบบเซลลแสงอาทตยประกอบดวย 4 สวนหลกดงแสดงในรปท 4.2 โดยแตละสวนประกอบม

หนาทดงน ระบบยอยเซลลแสงอาทตย ซงอาจเปนแผงเซลลเพยงแผงเดยว หรอหลายแผงเซลลตอรวมกน ทา

หนาทผลตพลงงานไฟฟาโดยเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานไฟฟา ระบบยอยแบตเตอร อาจเปนแบตเตอรเพยงหนงเดยวหรอแบตเตอรหลายชดตอรวมกน ทาหนาทเกบ

สะสมพลงงานไฟฟาในรปพลงงานเคม ทงนการเกบสะสมพลงงานเพอจะจายพลงงานจากแบตเตอรใหกบภาระทางไฟฟาในชวงเวลาทเซลลแสงอาทตย

ระบบควบคมการประจแบตเตอร เปนอปกรณทางอเลกทรอนกส ทาหนาทควบคมการอดประจและควบคมการคายประจของแบตเตอรทจายใหกบภาระทางไฟฟา เพอรกษาอายการใชงานของแบตเตอร

ระบบแปลงสญญาณไฟฟาหรออนเวอรเตอร ในกรณทภาระทางไฟฟาของระบบเปนไฟฟากระแสสลบ จงจาเปนตองมอนเวอรเตอรเพอทาหนาทเปลยนไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบ 4.2 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ (Stand Alone PV System)

ระบบผลตไฟฟาประกอบดวยเซลลแสงอาทตยเปนแหลงผลตพลงงานหลกและไมไดเชอมตอกบระบบจาหนายไฟฟา สามารถจาแนกตามประเภทของสญญาณไฟฟาหรอแหลงผลตไฟฟาได คอ ระบบไฟฟากระแสตรง ระบบไฟฟากระแสสลบ และระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน





4.2.1 ระบบไฟฟากระแสตรง (DC Power System) แผงเซลลแสงอาทตยจะผลตไฟฟากระแสตรงปอนใหแกวงจรไฟฟาโดยไมมอปกรณแปลงสญญาณไฟฟา

แตอาจมอปกรณควบคมไฟฟาประเภทอนเชน หากระบบมแบตเตอรตองมเครองควบคมการประจแบตเตอร (Battery Charge Controller) รวมในระบบหรออาจมเครองควบคมและปรบปรงคณภาพไฟฟาในระบบเพอปรบระดบแรงดนไฟฟาหรอเพอปองกนอนตรายทจะเกดกบเครองใชไฟฟา เปนตน โดยเครองใชไฟฟาในระบบ ตองเปนเครองใชไฟฟากระแสตรงเทานน ตวอยางไดอะแกรมของระบบดงแสดงในรปท 4.3

รปท 4.3 ไดอะแกรมระบบไฟฟากระแสตรง (DC Power System) 4.2.2 ระบบไฟฟากระแสสลบ (AC Power System)

แผงเซลลแสงอาทตยจะผลตไฟฟากระแสตรงปอนใหแกอปกรณทแปลงสญญาณไฟฟาจากกระแสตรงเปนกระแสสลบซงเรยกวา อนเวอรเตอร (Inverter) โดยสวนใหญจะทาหนาทแปลงสญญาณไฟฟาพรอมทงควบคมและปรบปรงคณภาพไฟฟาดวย เครองใชไฟฟาในระบบจะเปนเครองใชไฟฟากระแสสลบหรออาจมเครองใชไฟฟากระแสตรงรวมอยดวยในสวนทเปนไฟฟากระแสตรงกอนถกแปลงโดยอนเวอรเตอร ตวอยางไดอะแกรมของระบบดงแสดงในรปท 4.4

รปท 4.4 ไดอะแกรมของระบบไฟฟากระแสสลบ (AC Power System)





4.2.3 ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน (Hybrid Power System) ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานเปนระบบผลตพลงงานไฟฟารวมกนระหวางแหลงพลงงานหลายแหลง

เนองจากระบบทมเซลลแสงอาทตยเปนแหลงจายพลงงานเพยงอยางเดยวไมเพยงพอทจะนาไปใชงานเปนระบบผลตไฟฟาขนาดใหญ เพราะตองลงทนสง ดงนนระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานจงเปนทางเลอกหนงทมศกยภาพและความเชอถอ ผลทเกดขนกบระบบเซลลแสงอาทตยในการผลตไฟฟาแบบผสมผสาน คอ ขนาดของระบบยอยโดยเฉพาะแหลงผลตพลงงานในระบบลดลงสงผลใหคาใชจายในการลงทนลดลง ลกษณะระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานแสดงในรปท 4.5

นอกจากการจาแนกประเภทของระบบผลตไฟฟาตามประเภทสญญาณหรอแหลงผลตไฟฟาแลวยงมการจาแนกระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระตามความสามารถนาไปใชงานไดแก ระบบผลตไฟฟาในครวเรอน (Solar Home System) หรออาคารเชน โรงเรยน สถานอนามย วด แหลงชมชนหรอหมบาน เปนตน ระบบผลตไฟฟาใชงานเฉพาะดานเชน ระบบแสงสวางบนถนน ระบบไฟเตอนการจราจร ระบบสอสารผานดาวเทยม ระบบประจแบตเตอร และระบบสบนา เปนตน

รปท 4.5 ลกษณะของระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานทอทยานแหงชาตตะรเตา จงหวดสตล





4.2.4 ระบบผลตไฟฟาในครวเรอนหรอระบบบานเซลลแสงอาทตย (Solar Home System: SHS)

ระบบผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยแบบอสระทใชงานเฉพาะบานแตละหลงนนในระบบประกอบดวยระบบยอยเซลลแสงอาทตย ระบบยอยแบตเตอร ชดควบคมพลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบยอยเซลลแสงอาทตยใชในการประจแบตเตอรและจายใหกบภาระทางไฟฟา รวมถงใชอนเวอรเตอรในการเปลยนไฟฟากระแสตรงจากแบตเตอรใหเปนไฟฟากระแสสลบในกรณทภาระทางไฟฟาของระบบเปนอปกรณทใชกบไฟฟากระแสสลบ ดงแสดงในรปท 4.6

รปท 4.6 ตวอยางระบบผลตไฟฟาในครวเรอน 4.2.5 สถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบาน (Village Electricity)

สถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบาน เปนระบบรวมทผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยสาหรบหมบานขนาดเลกทมภาระทางไฟฟาไมสงมากนก ระบบประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตยและแบตเตอรจานวนมากตอเขาดวยกน พลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบยอยเซลลแสงอาทตยใชในการประจแบตเตอร ผลผลตไฟฟากระแสตรงจากแบตเตอรจะถกเปลยนใหเปนไฟฟากระแสสลบทมแรงดนไฟฟาและความถมาตรฐาน โดยพลงงานไฟฟาทผลตไดจากสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยจะจาหนายไปยงบานเรอนภายในหมบานผานระบบจาหนาย ตวอยางสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบานทสถานวจยสตวปาเขานางราแสดงในรปท 4.7 4.2.6 สถานประจแบตเตอร (Battery Charging Station)

สถานประจแบตเตอร ประกอบดวยระบบยอยเซลลแสงอาทตย และชดควบคมการประจแบตเตอร โดยตดตงใชงานภายในหมบาน ซงผใชไฟฟาจะตองนาแบตเตอรมาประจทสถานประจแบตเตอร และรอจนแบตเตอรประจเตมแลวจงนากลบไปใชงาน ไดอะแกรมแสดงลกษณะของสถานประจแบตเตอรดงรปท 4.8





รปท 4.7 ตวอยางสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบานทสถานวจยสตวปาเขานางรา รปท 4.8 ไดอะแกรมลกษณะของสถานประจแบตเตอร





4.3 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย (Grid-Connected PV System) ประเทศทพฒนดาเนนการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยปอนเขาระบบจาหนายรวมทงใชแบตเตอร

สะสมพลงงานขนาดใหญใหสามารถรบพลงงานไฟฟาสวนเกนจากการจายใหภาระทางไฟฟาและสามารถจายพลงงานไฟฟาใหกบภาระทางไฟฟาสวนอนๆ ซงเปนการยดระยะเวลาในการสรางโรงไฟฟาทใชเชอเพลงทางพาณชยเพมขน แตในกรณระบบเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาไมเพยงพอตอภาระทางไฟฟาทตองการการใช หรอในชวงเวลากลางคนหรอในวนทมเมฆมาก พลงงานสวนขาดดงกลาวสามารถดงมาจากระบบจาหนายไดในรปท 4.9 แสดงสวนประกอบของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย

รปท 4.9 สวนประกอบของระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย ในปจจบนระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายจดแบงไดหลายประเภทไดแก ระบบ

เซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายสาหรบทอยอาศย (Grid-connected PV system for residences) ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายสาหรบอาคาร (Grid-connected PV system for Building) และโรงไฟฟาเซลลแสงอาทตย (PV Power Plant)

ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายสาหรบทอยอาศย (Grid-connected PV system for residences) เปนระบบขนาดไมเกน 2 กโลวตตสงสด (kWp) บางครงเรยกวา Grid commutated inverter หรอ synchronous inverter ซงเปนการเปลยนไฟฟากระแสตรงทผลตไดจากเซลลแสงอาทตยเปนไฟฟากระแสสลบทแรงดนและความถไฟฟาเดยวกบระบบจาหนายโดยผานมเตอรซอ (debit) และมเตอรขาย (credit) ซงใชวดปรมาณพลงงานไฟฟาทซอหรอขายใหการไฟฟา

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนายสาหรบอาคาร (Grid-connected PV system for Building) เชน การตดตงดานบนและผนงของอาคาร (PV Cladding for the roofs and walls of non-domestic building) และการตดตงเปนสวนหนงของอาคาร (Building-Integrated PV System, BIPV) เปนตน ระบบเหลานเปนอกลกษณะหนงของการใชเซลลแสงอาทตยรวมกบอาคารทอยอาศยดงแสดงในรปท 4.10 ถงรปท 4.12 แสดงตวอยางระบบเซลลแสงอาทตยดานบนและผนงของอาคาร ระบบยอยเซลลแสงอาทตยสามารถยดตดหรอวางบนพนทของหลงคาหรอผนงของอาคารทวๆ ไป ซงในปจจบนลกษณะดงกลาวกาลง





ไดรบความสนใจเพมขน เนองจากมขอดตางๆ และความเหมาะสมในการนาไปใชกบอาคารพาณชยและอาคารอตสาหกรรม ทงนแผงเซลลแสงอาทตยสามารถใชแทนวสดทใชสรางผนงหรอวสดสรางหลงคาได ซงจะลดราคาสทธของระบบเซลลแสงอาทตย นอกจากนอาคารพาณชยและอาคารอตสาหกรรมมการทางานเปนปกตเฉพาะในชวงเวลากลางวนจงสามารถใชประโยชนทงการผลตไฟฟาและแสงสวางทสองมายงภายในอาคารได

พลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบยอยเซลลแสงอาทตยทยดตดอยกบผนงหรอหลงคาของอาคารพาณชย

เปนสวนทสาคญในการลดคาใชจายของบรษทในการซอไฟฟาจากการไฟฟา เนองจากราคาคาไฟฟาทการไฟฟารบซอจากผผลตพลงงานไฟฟาปอนเขาระบบจาหนายไฟฟามราคาสงกวาอตราราคาคาไฟฟาจากการไฟฟาขาย

รปท

รปท 4.11 ระบบเซลลแสงอาทตยบนดาดฟาของหางเทสโกโลตส สาขาพระราม1

4.10 ระบบเซลลแสงอาทตยตดตงดานบน (ซาย) และผนง (ขวา) ของอาคาร





รปท 4.12 แผงเซลลแสงอาทตยถกใชแทนผนงอาคาร (ซาย) และหลงคาอาคาร (ขวา) โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจาหนาย (Grid–connected PV power plant)

เปนหน แสงอาทตยขนาดใหญเพอผลตไฟฟาปอนเขาระบบจาหนายไฟฟา ตวอยางระบบแสดงในรปท 4.13 แสดงตวอยางโรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยผาบองขนาด 500 กโลวตต ตดตงทจงหวดแมฮองสอน

งในระบบเซลล

รปท 4.13 โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตย ผาบองทจงหวดแมฮองสอน


บทท บทท 55 การดแลบารงรกษาระบบการดแลบารงรกษาระบบ

เซลลแสงอาทตยเซลลแสงอาทตย

กำรดแลบำรงรกษำระบบเซลลแสงอำทตย


การดแลบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตย

บทท 5 การดแลบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตยทผานการตรวจสอบระบบกอนการตรวจรบ จะมขอมลของระบบและ เพอใหแนใจไดวาระบบไดรบการตดตงอยางถกตองและปลอดภย โดยขอมลจะแสดงเปนใบตรวจซงถกออกแบบเพออานวยความสะดวกตอทงการตรวจสอบการตดตงและการทดสอบตามขอกาหนดของ IEC60364 ดงนนผปฏบตงานกบระบบจงควรมความรและเขาใจเกยบกบใบตรวจดงกลาว ใบตรวจความพรอมตามมาตรฐาน IEC60364 แบงเปน 4 ชนด ใบท 1-รายการการตดตง ใบท 2-รายการการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย-ดานไฟฟากระแสตรง ใบท 3-รายงานผลการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย-ดานไฟฟากระแสสลบ และใบท 4-ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบสาหรบการตรวจรบ ใบท 1 – รายการการตดตง วตถประสงคของใบท 1 น สาหรบใหผตรวจสอบทาเครองหมาย เพอใหสามารถทาการตรวจสอบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยทงระบบ ดวยตาเปลาไดตามรปแบบของมาตรฐาน IEC60364

ใบท 2 – รายงานการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย – ดานไฟฟากระแสตรง เปนแบบฟอรมใชสาหรบบนทกผลการทดสอบสวนวงจรไฟฟากระแสตรงของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจาหนาย ใบท 3 – รายงานผลการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย – ดานไฟฟากระแสสลบ เปนแบบฟอรมสาหรบบนทกผลการทดสอบดานไฟฟากระแสสลบของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจาหนาย ตามรปแบบขอกาหนดในมาตรฐาน IEC60364 ใบท 4 – ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบสาหรบการตรวจรบ ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบสาหรบการตรวจรบจะอางองการทดสอบทง 3 สวนขางตนและใบตรวจสอบ ตามรปแบบของมาตรฐาน IEC60363





ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 1 (รายการสาหรบการตรวจสอบ) ระบบแผงเซลลแสงอาทตย – รายการการตดตง

ตรวจสอบโดย: ทอยททาการตดตง: วนท ลาดบท

การตดตงทวไป (ดานไฟฟา – อางอง IEC60364-6-61) อปกรณไดมาตรฐาน มการเลอกใชอยางถกตอง และไมมความเสยหาย? อปกรณสามารถเขาถงไดสาหรบการใชงาน ตรวจสอบและซอมบารง อปกรณหลกและอปกรณเสรมไดรบการตออยางถกตอง มมาตรการปองกนสาหรบตาแหนงการตดตงทเปน special location มอปกรณและมาตรการปองกนทเหมาะสมสาหรบความเสยหายจากปจจยภายนอก มการตดตงระบบสาหรบปองกนอนตรายอนเกดจากการตอรวมกน (mutual) มการบงชการตอตวนาหรอสวนทนาไฟฟา มการเลอกใชตวนาหรอสายไฟทเหมาะสมทงกระแสและแรงดนตกครอมในสาย มการเดนตวนาหรอสายไฟไวในททปลอดภยจากหรอไดรบการปองกนความเสยหายทางกล มการปองกนความเสยหายจากไฟไหม มการผนกกนรว และปองกนผลจากอณหภม

การตดตงทวไป (ทางกล) มการระบายอากาศดานหลง array เพอปองกนอนตรายจากความรอนหรอไฟไหม มการปองกนการกดกรอน (สนม) ของโครงและวสดของ array มการยด array อยางแนนหนา โดยการตดตงบนหลงคาตองสามารถทนตอสภาพอากาศได ชองตอสายไฟตองสามารถทนตอสภาพอากาศได

การปองกนแรงดนเกนและไฟดด มฉนวนปองกนสวนทมกระแสไฟฟาไหล และอยในทมดชด หรอ เปนไปตาม class II มการเชอมเพอใหโครงของ array มแรงดนเทากน มอปกรณปองกนแรงดนกระโชก (surge) – ถาจาเปน มอปกรณตดไฟรว – ถาจาเปน มการปองกนฟาผาสาหรบโครงของ array

ระบบไฟฟากระแสตรง มการแยกสายไฟดานไฟฟากระแสตรงออกจากดานไฟฟากระแสสลบอยางชดเจน มการตดตงสวทชตดตอนดานไฟฟากระแสตรง (IEC60364-712.536.2.2) สายไฟดานไฟฟากระแสตรงใชฉนวนทเหมาะสม – ถาจาเปน อปกรณทกชนสามารถทนแรงดนไฟฟากระแสตรงสงสดของระบบได (Voc x 1.25) มการตดตงฟวสและ blocking diode – ถาจาเปน





ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 1 (ตอ) (รายการสาหรบการตรวจสอบ) ระบบแผงเซลลแสงอาทตย – รายการการตดตง

ตรวจสอบโดย: ทอยททาการตดตง: วนท ลาดบท

ระบบไฟฟากระแสสลบ มสวทชแยกทสามารถลอคได (เฉพาะตาแหนง off) การปองกนภายในตวอนเวอรเตอรไดรบการตงตามขอบงคบของการไฟฟาฯ

การทาฉลากและการบงช มการบงชวงจร อปกรณปองกน สวทช และขวตอ (IEC60364-6-61) มวงจรของระบบ PV แสดงทตาแหนงททาการตดตง มรายละเอยดการตงอปกรณปองกนและผทาการตดตงทตาแหนงททาการตดตง มขนตอนการปดระบบฉกเฉนแสดงทตาแหนงททาการตดตง มการแสดงปายเตอนการจายไฟสองดานทตาแหนงทมการเชอมตอ มการแสดงปายสาหรบสวทชดานไฟฟากระแสสลบ มการแสดงปายเตอน “มไฟในชวงทมแสงไฟ” ตาม IEC60364-7-712.536.2.2.5.1

มการตดตงปายและสญลกษณทคงทนถาวร





ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 2 (บนทกผลการทดสอบสวนวงจรไฟฟากระแสตรงของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจาหนาย)

รายงานผลการทดสอบ PV array – วงจรไฟฟากระแสตรง รายงานเลขท:

ทอยททาการตดตง

วนททดสอบ

ชอ-ทอยผทาการตดตง

ลายเซนต

รายละเอยดการทดสอบ

อปกรณทใชในการทดสอบ

String 1 2 3 4 … n แผง Array

จานวน แผง Array

parameters จานวน ชนด

พกด (A) พกดแรงดน (V)

อปกรณปองกน (string fuse)

กระแสลดวงจร (kA) ชนด

ขนาดสายเฟส (mm2) สายไฟ ขนาดสายกราวด (mm2)

Voc (V) Isc (A)

การทดสอบ string Sun*

การทดสอบขว การทดสอบความตอเนองทางไฟฟาของสายดน

การเชอมตอกบอนเวอรเตอร (serial number)

แรงดนทดสอบ (V) ขวบวก – กราวด (MΩ)

ความตานทานฉนวนของ array

ขวลบ – กราวด (MΩ)

ความเหนเพมเตม

หมายเหต * การวด SUN หรอความเขมรงสอาทตยหากไมม ไพรานอมเตอร สามารถใชวธเทยบเคยง โดยการวดคา Isc ของแผงตวแทน 1 แผงในระบบ





ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 3 (การทดสอบวงจรไฟฟากระแสสลบ)

รายงานผลการทดสอบ PV array – วงจรไฟฟากระแสสลบ รายงานเลขท:


วนททดสอบ


ลายเซนต

รายละเอยดการทดสอบ

อปกรณทใชในการทดสอบ

อนเวอรเตอร (ผผลต/รน)

อนเวอรเตอร Serial number อนเวอรเตอรทางานปกต การทดสอบ islanding

ชนด พกด (A)

อปกรณปองกน

กระแสลดวงจร (kA) ชนด

ขนาดสายเฟส (mm2) สายไฟ ขนาดสายกราวด (mm2)

แรงดนทดสอบ (V) ขวบวก – กราวด (MΩ)

ความตานทานฉนวน

ขวลบ – กราวด (MΩ) การทดสอบขว

อมพแดนซของ ground-fault loop – Zs (Ω)

การทดสอบ Zs (ยอมรบได/ไมได)

ความเหนเพมเตม





ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบสาหรบการตรวจรบ

ใบรบรองนครอบคลมการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยชนดเชอมตอกบระบบจาหนาย – ดงรปวงจรแนบและตดตงหนางาน

รายงานผลการทดสอบระบบ PV array – วงจรไฟฟากระแสสลบ รายงานเลขท:


วนททดสอบ รายละเอยดการทดสอบ


ลายเซนต อปกรณทใชในการทดสอบ

การออกแบบ การกอสราง การตรวจสอบ และการทดสอบ ขาพเจาในฐานะผรบผดชอบการออกแบบ กอสราง ตรวจสอบ และทดสอบการตดตงทางไฟฟา (ตามลายมอชอดานลาง) ตามรายการดานบน ไดใชความระมดระวงและความรอยางเตมความสามารถในการออกแบบ สราง ตรวจสอบ และทดสอบ ขอรบรองวางานดงกลาวซงอยในความรบผดชอบของขาพเจาวาเปนไปตามมาตรฐาน ............................................

การตรวจสอบครงตอไปไมเกน:

ลงลายมอชอ: ชอ: วนท: (ขอบเขตของความรบผดชอบของการลงลายมอชอรบรองจากดเฉพาะงานทระบดานบน)

ความเหน

ขนาดของระบบ (kWp) ตาแหนงตดตง (หลงคา/พนดน/และอนๆ)

ใบทดสอบ array (DC) เลขท: ใบทดสอบ array (AC) เลขท: ใบรายการตรวจสอบ เลขท:

คมอการใชงานและการบารงรกษา

คมอการใชงานควรจะจดทาโดยใชภาษาทองถนทผใชเขาใจได โดยมขอมลตอไปนดวย ขอมลระบบ

ขอมลเบองตนเกยวกบระบบ (สวนท 1 ของเอกสาร)





วงจรการตอทางไฟฟา สาเนาคมอการใชและรายละเอยดคณลกษณะของอปกรณในระบบดงตอไปน

o แผงเซลลแสงอาทตย o อนเวอรเตอร o เอกสารอนๆ ของอปกรณทเกยวของ

ผลการทดสอบและการตรวจความพรอมระบบ สาเนาผลการทดสอบและเอกสารการตรวจความพรอมระบบ (สวนท 3 ของเอกสาร) ตารางการตงคาอปกรณปองกนของอนเวอรเตอร (แรงดนตก/แรงดนเกน, ความถตก/

ความถเกน และอนๆ) ขอมลการใชงานและการซอมบารง

ขนตอนการตรวจสอบการทางานทถกตองของระบบ ขนตอนทตองปฏบตเมอระบบขดของ ขนตอนการปดหรอแยกระบบออกเมอเกดเหตฉกเฉน ขอแนะนาในการบารงรกษาและทาความสะอาด (ถาม) ขอพจารณาสาหรบการตอเตมอาคารในบรเวณทอาจกระทบกบแผงเซลลแสงอาทตย (เชน

การซอมหลงคา) เพอหลกเลยงความเสยหายอนอาจจะเกดขนหรอการบงเงาตอแผงเซลลแสงอาทตย

5.1 การบารงรกษาอปกรณในระบบเซลลแสงอาทตย ในระบบเซลลแสงอาทตยประกอบดวย แผงเซลลแสงอาทตย อนเวอรเตอร และอาจจะมแบตเตอรรวมดวยสาหรบกรณตองการเกบสะสมพลงงานไฟฟาไว โดยทขนาดของระบบแบงเปน ขนาดตากวา 1 กโลวตต ขนาด 2-5 กโลวตต และขนาดมากกวา 5 กโลวตต ระบบซงจะกลาวตอไปเปนระบบขนาดนอยกวา 5 กโลวตต ซงการดแลบารงรกษามหลายสวนตองตดตามดแลการทางานใหเปนปกตดงน ระบบเซลลแสงอาทตยมความตองการการบารงรกษาทไมยงยากแตอยางไรกตาม มความจาเปนทตองดแลเปนประจา หรออาจใชวธจางบรษทรบชวงตอจากการตดตงระบบแลวเพอหลกเลยงความผดพลาดทอาจเกดขน และระบบสามารถใชงานไดยาวนานขน ทงน การดแลบารงรกษาระบบจาเปนตองอาศยคมอการใชงานอปกรณ โดยเฉพาะอนเวอรเตอร ซงควรตองมการตรวจสอบการทางานเปนประจาทกวน (ถาเปนไปได) หรอตรวจเชดประจาเดอน ในตารางท 5.1 แสดงรายการการดแลบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตย และสงทควรพจารณาในแตละอปกรณ รวมถงระยะเวลาในการบารงรกษา ซงปจจยสภาวะแวดลอมของแตละพนทตดตงใชงานเปนตวแปรสาคญเพอกาหนดระยะเวลาการบารงรกษาทเหมาะสมตอระบบในพนทนนๆ อาท ประเทศไทยอยในภมอากาศรอนชน มฝนในอากาศสงมาก ดงนนตองหมนทาความสะอาดแผงเซลลเปนประจา นอกจากน พนทตดตงระบบสวนใหญอยหางไกลจากชมชนเมอง สภาพปาหญารกมกจะเปนสงแวดลอมทพบไดบอย เมอตดตงระบบเซลลแสงอาทตยผานไปหลายๆ ป การดแลสภาพแวดลอมรอบๆ ระบบจงตองคานงเชนกน





อปกรณในระบบเซลลแสงอาทตย ไดแก แผงเซลลแสงอาทตย อนเวอรเตอร และแบตเตอร ซงแตละอปกรณมวธการดแลบารงรกษาเฉพาะ ขอควรระวงและขอควรปฏบตกจะตางกนไป ตารางท 5.1 การดแลบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตย

เวลาการปฏบต การปฏบต สงทตองสงเกต ทกเดอน ตรวจสอบมเตอรปรมาณไฟฟาท

ผลตได คาทอานจากมเตอร โดยไมจาเปนตองใชเครองบนทกขอมลอตโนมต

ตรวจสอบแผงเซลล 1. หากพบรอยเปอน ใบไม มลนก และสงปนเปอนอนๆ ใหทาความสะอาดดวยนาสะอาด โดยไมใชสารทาความสะอาดใดๆ และใชฟองนาหรอผาสะอาดเชดอยางนมนวล ไมขดถอยางรนแรง และระมดระวงไมใหเกดรอยขดขดพนผวดานหนาแผงเซลล

ทกๆ 6 เดอน

กลองตอสาย

ตรวจสอบมด แมลง หรอความชนภายในกลองตอสาย กรณตดตงระบบภายนอกอาคาร และตรวจสอบฟวสตางๆ

อปกรณปองกนฟาผา สายไฟ

ภายหลงฝนตก ฟาคะนอง ตรวจสอบความสมบรณของอปกรณปองกนแรงดนกระเพอม (Surge voltage arrester) สญญาณไฟเปนสแดงหรอสขาว 1. ตรวจสอบรอยดาจากการไหม รอยแตกของฉนวน

หรอการทาลายใดๆ จากสตว หรอคน 2. ตรวจสอบรอยตอของสายไฟในจดตางๆ

ทกๆ สาม หรอ สป ทดสอบซาดวยวธเดยวกบการตรวจประเมนระบบกอนการตรวจรบ (Commissioning)

ผปฏบตการตรวจสอบจาเปนตองไดรบการฝกอบรมเกยวกบการใชงานอนเวอรเตอรอยางถกตองตามหลกวธ

สาหรบ อนเวอรเตอร ทตดตงภายนอกอาคาร

ตรวจสอบเรองความชน โดยผปฏบตงานจาเปนตองไดรบการฝกอบรมเกยวกบการใชงานอนเวอรเตอรอยางถกตองตามหลกวธ

หากเกดความสงสย แผงเซลล ตรวจสอบแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาสงสดของแผงเซลล โดยผปฏบตงานจาเปนตองไดรบการฝกอบรมเกยวกบการใชงานแผงเซลลอยางถกตองตามหลกวธ

กลองตอสาย ตรวจสอบฟวส

อปกรณปองกนไฟฟากระแสสลบ สวทซตวตอนอตโนมต ฟวสสาหรบไฟฟากระแสสลบ





ในการพจารณาภาพรวมของระบบเซลลแสงอาทตยสามารถแบงเปน 3 สวนใหญคอ หนวยแรกเปนหนวยเปลยนพลงงานแสงเปนไฟฟา แผงเซลลแสงอาทตยทาหนาทเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานไฟฟา หนวยทสอง คอ หนวยควบคมและแปลงกระแสไฟฟา หนวยนขนกบวตถประสงคการใชงานระบบ อาท ระบบประจแบตเตอรจะมเครองควบคมการประจ และระบบเชอมตอระบบสายจาหนาย จะมอนเวอรเตอรทาหนาทเปลยนกระแสไฟฟาตรงเปนกระแสไฟฟาสลบ สวนสดทาย หนวยเกบสะสมพลงงาน โดยทวไปทนยมเกบสะสมพลงงานไวในแบตเตอรแลวจงเปลยนเปนไฟฟาเมอตองการใชงานในภายหลง ทงนในการบารงรกษาระบบเซลลแสงอาทตยจงแบงเปน 3 สวนเชนกน ไดแก หนวยแผงเซลลแสงอาทตย หนวยอปกรณควบคมและแปลงกระแสไฟฟา และหนวยเกบสะสมพลงงาน

แผงเซลล เครองควบคมการประจแบตเตอร อนเวอรเตอร แบตเตอร

หนวยแผงเซลลแสงอาทตย การดแลบารงรกษาหนวยแผงเซลลแสงอาทตยจะตองคานงถงการทางานของเซลลแสงอาทตย และปจจยภายนอกทจะสงผลกระทบตอการเปลยนแปลงรปพลงงาน ประกอบดวยการทาความสะอาดแผงเซลล การตรวจสอบจดตอสายและสภาพของสายไฟฟาทจดตางๆ ของแผงเซลลแสงอาทตย การตรวจสอบคณภาพของแผงยอย และการตรวจสอบโครงสรางรองรบแผงเซลลแสงอาทตยและพนทบรเวณตดตง การทาความสะอาดแผงเซลลแสงอาทตย ปกตทวไปในอากาศประกอบดวยฝน ละออง และสงปนเปอนตางๆ ซงอาจจะตกคลมบนแผงเซลลแสงอาทตย รวมถง ใบไม มลนก เปนตน ชนของฝนละออง และสงปกคลมทผวหนาแผงเซลลจะลดปรมาณความเขมแสงอาทตยทตกกระทบแผงเซลลทาใหการแปรเปลยนพลงงานแสงเปนไฟฟาไดนอยลง ดงนนตองคอยดแลความสะอาดแผงเซลลแสงอาทตย โดยการเชดดวยผาสะอาดชบนาหมาดๆ หรอลางดวยนาสะอาดแลวเชดดวยผาสะอาด ทงนตองไมใชนายา หรอสารเคมใดๆ ทาความสะอาด การเชดถใหกระทาดวยความนมนวล ไมขดถรนแรงจนเกดเปนรอยขดขดบนหนาแผงเซลล ในรปท 5.1 แสดงการเชดทาความสะอาดแผงเซลล โดยทวไปทาความสะอาดแผงเซลลเดอนละครง แตอยางไรกตามการทาความสะอาดจะบอยครงเพยงใด ขนกบสภาวะแวดลอมของแตละสถานท





รปท 5.1 ตวอยางการเชดทาความสะอาดแผงเซลล การตรวจสอบจดตอสายและสภาพของสายไฟฟาทจดตางๆของแผงเซลลแสงอาทตย

การตรวจจดตอสายไฟตางๆ ในระบบแผงเซลลแสงอาทตยเพอหาจดใดหลวมหลด หากพบจดทหลวมหลดกใหขนสกรยดใหแนน แตหากพบวาสายไฟฟาใดชารดเสยหาย อาจเกดรอยดาเนองจากการไหมใหเปลยนใหมทนท ทงน การตรวจสอบสามารถทาไดในระยะเวลา 3-6 เดอนตอครง หรอเมอสงเกตพบ

การตรวจสอบคณภาพของแผงยอย การตรวจสอบคณภาพของแผงเซลลแสงอาทตยแตละแผงโดยตรวจสอบลกษณะกระแสไฟฟาและ

แรงดนไฟฟาของแตละแผงแลวเปรยบเทยบกบขอมลเดมซงเปนผลทดสอบกอนการตดตงหรออาจเปรยบเทยบกบผลทดสอบในครงทผานมากได หากตรวจพบแลวไมดาเนนการแกไขจะทาใหระบบเสอมคณภาพเรวขน และประสทธภาพของแผงเซลลลดลงการตรวจสอบสามารถทาได 3 เดอนตอครง

การตรวจสอบโครงสรางรองรบแผงเซลลแสงอาทตยและพนทบรเวณตดตง การตรวจสอบโครงรองรบแผงเซลลแสงอาทตยและพนทตดตง เพอใหมนใจในความแขงแรงมนคงของ

โครงรองรบแผงเซลลแสงอาทตย และสภาพความปลอดภยในการใชงานระบบอยในระดบสง และพนทรอบบรเวณทตดตงแผงเซลลแสงอาทตยควรตองปราศจากตนไมสงบดบงแสงทาใหเกดเงาทแผงเซลลแสงอาทตย จงตองหมนตรวจสอบหากพบวามการบดบงแสง และเกดเงาตกทอดลงบนแผงเซลลแสงอาทตยใหทาการตดกงไมทเปนสาเหตของการบดบงออกเสย นอกจากนบรเวณโดยรอบควรโลงเตยนปราศจากหญารกและวชพช เพอการปฏบตดแลบารงรกษาระบบเปนไปไดงายและสะดวก หากพบวาพนดนรอบๆ ท ตงแผงเซลลแสงอาทตยถกนาเซาะทลายไปใหทาการบดอดดนรอบๆ บรเวณนนใหมใหแนนหนาแขงแรง เพอปองกนมใหพงทลายลง ซงอาจทาใหแผงเซลลแสงอาทตยแตกชารดเสยหายได ทงนระยะเวลาการดแลบารงรกษาอาจจะหลายๆ เดอนตอครง หรอขนอยกบสภาพภมอากาศของทตดตงใชงาน





หนวยอปกรณควบคมและแปลงกระแสไฟฟา การตรวจสอบสภาพเครองควบคมการจายกาลงไฟฟาหรอตวแปลงกระแสไฟฟา (อนเวอรเตอร: กรณโหลดเปนกระแสไฟฟากระแสสลบ) และเครองวดตางๆ การตรวจสอบบารงรกษาในสวนน จะเปนการตรวจสอบสภาพการทางานของวงจรอปกรณอเลกทรอนกสเพอใหอปกรณอยในสภาพสมบรณ ผรบผดชอบการตรวจสอบในสวนนจาเปนตองมความรในดานอเลกทรอนกส จงจะสามารถดาเนนการได เมอตรวจพบอปกรณตวใดชารดเสยหายใหการแกไขหรอเปลยนใหมหากไมสามารถแกไขปรบปรงได การดแลบารงรกษาอปกรณประเภทนไมยงยากนก ทงนในการออกแบบควรใหอปกรณสวนนอยในตวอาคารหรอในบรเวณซงมสภาพแวดลอมอากาศทมอณหภมไมสงนก และควรอยในทกาบงหลกหนจากฝนละอองความชนสง ระยะเวลาทเหมาะสมสาหรบการดแลรกษาสามารถกระทาไดหลายๆ เดอนตอครง รปท 5.2 ตวอยางองคประกอบภายในและอนเวอรเตอรทมขายในทวไปในทองตลาด ในกรณทมการใชอนเวอรเตอร ควรสงเกตวาระดบเสยงไมดงอยางผดปกตหรอเกดความรอนมากเกนปกต ถาพบวาผดปกตใหรบตดไฟฟาออกจากอนเวอรเตอร แลวตดตอบรษทผจาหนายหรอบรษททรบตดตงระบบใหมาตรวจสอบหาสาเหตเพอแกไขใหสามารถใชงานไดตอไป รปท 5.2 ตวอยางอนเวอรเตอรขนาดตางๆ หนวยเกบสะสมพลงงาน

การเกบสะสมพลงงานไฟฟาในระบบไฟฟาพลงงานแสงอาทตยในชนบทของประเทศไทยนยมใชแบตเตอรตะกวกรด (Lead-Acid) ซงไดรบการพฒนาและมประสทธภาพสงสามารถจดหาไดทวไป การบารงรกษาแบตเตอรชนดนจงจาเปนตองกระทาอยางสมาเสมอ สงทตองตรวจสอบสภาพสาหรบแบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตย ไดแก ระดบของนากรดในแบตเตอรอยางสมาเสมอระดบแรงดนไฟฟา และขอบกพรองทตรวจพบไดดวยตาเปลา เปนตน





รปท 5.3 ตวอยางแบตเตอรสาหรบระบบเซลลแสงอาทตยทมจาหนายทวไป

เครองมอและอปกรณทตองใชบารงรกษาแบตเตอร

การบารงรกษาแบตเตอรตองใชเครองมอวด ไดแก เครองวดแรงดนไฟฟากระแสตรง หรอ มลตมเตอร และไฮโดรมเตอร เพอวดความถวงจาเพาะ นอกจากนเปนอปกรณชวยอานวยความสะดวกในการทางาน เชน อปกรณเตมนากลนทเปนพลาสตก เชน เหยอก กรวย นากลน สาหรบเตมแบตเตอร บรรจขวด หรอ ถงพลาสตก เศษผาสะอาด หรอ กระดาษชาระ เพอทาความสะอาด วาสลนทาขวแบตเตอร และ เครองมอชาง เชน ประแจแหวน ประแจปากตายชดเลก และประแจทอรค เปนตน สวนความปลอดภยของผปฏบตงานเปนสงทตองคานงเชนกน ดงนนในระหวางทาการบารงรกษา ควรมอปกรณปองกน ไดแก แวนตาใส หรอแวนเซฟต เพอปองกนนากรดกระเดนเขาตา ถงมอยาง รองเทายางเซฟต เอยมยางใสกนกรดกระเดนใสเสอผา และหมวกพลาสตกเซฟต เปนตน

การตรวจเชคระดบนากรดและบารงรกษา

1. โดยปกต จากการเปลยนแปลงทางเคมในแบตเตอรไดเปนพลงงานไฟฟาเปนผลใหระดบนาในนากรดจะลดตาลง ทาใหสารอเลกโทรไลตมคาความเปนกรดเขมขน เนองจากกระบวนการแยกนาดวยกระแสไฟฟาระหวางการชารจและเกดการระเหยดวยความรอน จะสงเกตจากระดบความสงของสารอเลกโตไลตในแบตเตอร หากพบวามระดบตาจนใกลเสนระดบตาสดตองระวงอยาใหนากรดแหง

2. ควรตรวจและเตมนากลนใหถงระดบทกาหนด (เตมนากลนเทานน หากเตมนากรดลงไปจะเปนอนตรายตอผปฏบตการบารงรกษาได โดยอาจทาใหแบตเตอรเกดการระเบด ทงนขนกบคาความเปนกรดของสารอเลกโทรไลต) หรอเตมใหแตะกบขาของชองเตมนากรด และตองตรวจเตมทกชองของแบตเตอร ซงโดยทวไปในแบตเตอรจะมทงหมด 6 ชอง





3. ตรวจเชคอปกรณควบคมการประจไฟและการจายไฟฟาตรวจวดแรงดน กระแสไฟฟาทจายเขาและไหลออกจากแบตเตอร ใหเหมาะสมกน

4. ตรวจสอบและดแลอปกรณอนทตอพวงกบแบตเตอรใหอยในสภาพดเชน สายไฟไมฉกขาด หางปลานอตและโบลต มสภาพปกตไมผกรอน เปนตน รวมถงกวดขนนอตและโบลตใหแนนอยเสมอ

5. ตรวจบารงรกษาแบตเตอรและจดตอสายไฟตองแหงสะอาดอยเสมอ การวดคาความถวงจาเพาะ (ถ.พ.) ของแบตเตอร

ความถวงจาเพาะของสารอเลกโทรไลต ( นากรด) ในแบตเตอรจะลดลงเปนสดสวนกบการจายกระแสไฟฟาของแบตเตอร ดงนนระดบการเกบประจไฟฟาจงสามารถประมาณไดจากคาความถวงจาเพาะดงกลาวและตรวจวดดวยเครองไฮโดรมเตอร ขนตอนวธการวดคาความถวงจาเพาะของสารอเลกโทรไลต ดงน 1. การตรวจวดคาความถวงจาเพาะของนากรด โดยดดนากรดขนมา และตองใหตวลกลอยไฮโดรมเตอรลอยอสระ ไมเอยงตดดานใดดานหนงของหลอด 2. การอานคาใหอานท Scale ตรงบรเวณทระดบนาอยตรงกบระดบสายตาพอด 3. การอานคาทแทจรงทอณหภม 20 องศาเซลเซยส ทาไดโดยการบวกดวย 0.0007 กบคาทอานไดตอการเพมขนทกๆ 1 องศาเซลเซยส หรอบวกดวย 0.007 กบคาทอานไดกบการเพมขนทกๆ 10 องศาเซลเซยส เชน อานคาได 1.270 ทอณหภม 30 องศาเซลเซยสนนคอ 1.270 + 0.0007 (30 - 20 องศาเซลเซยส) หรอ 1.270 + 0.0070 เทากบ 1.277 ดงนนคาทแทจรงคอ 1.277

การเปลยนแบตเตอรใหม อาย งานของแบตเตอร ชนดตะก วกรด สาหรบเปนแหล งสะสมพล งงาน เพ อส ารองไฟฟา จะสนสดเมอคาความจพลงงานไฟฟาตากวา 80 เปอรเซนต และควรเปลยนแบตเตอร เมอมอาการ ดงน

1. ระดบนากรด ความแตกตางของระดบนากรดลดลงแตกตางกนมากในแตละชองเซลลการลดลงของนากรดในบางเซลลหรอ ทกเซลลผดปกต หรอเตมนากลนบอยกวาปกต

2. ความถวงจาเพาะของนากรดของสารอเลกโทรไลต (นากรด) แตละเซลลหรอ เซลลใดเซลลหนงแตกตางกนมาก นนคอ มากเกน 0.040 กรม / ลกบาศกเซนตเมตร เชน 1.280 กบ 1.240 เปนตน

3. ระยะเวลาการจายกระแสไฟฟานอยลงเวลาในการใชงานของแบตเตอรลดลงอยางรวดเรวผดปกต แมวาจะไดทาการประจไฟจนเตมแลว

4. ความผดปกตของเปลอกดานนอกแบตเตอร ฝาปดแบตเตอร ขวไฟฟา สะพานไฟ และสายไฟ เชน แตกราว รวซม ผกรอน ขาด หรอยบ เปนตน





5. ความผดปกตของแผนธาต และแผนกนพบความผดปกต เชน หกรวง ผกรอน บวม มสขาวจากขเกลอ หรอในทางเคมเรยกวาเกลอของซลเฟต

6. แรงดนไฟฟาในแบตเตอรตากวา 10 โวลต และไมสามารถประจไฟเพมเตมได 7. ระยะเวลาการใชงานมากกวา 2 ป

5.2 การบารงรกษาระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตยเพอผลตไฟฟา เปนแหลงจายไฟฟากระแสตรงใหแกภาระทางไฟฟา โดยเกบสะสมพลงงานในแบตเตอรและเปลยนเปนไฟฟากระแสสลบดวยอนเวอรเตอร ปจจบนระบบผลตไฟฟาเชอมตอระบบจาหนายไดรบความนยมอยางมาก โดยเฉพาะในประเทศทพฒนาแลว อาท เยอรมน สเปน ญปน และสหรฐอเมรกา เปนตน เนองจากแรงจงใจดานราคารบซอไฟฟาจากพลงงานทดแทนทมราคารบซอสงกวาคาไฟฟาปกตทตองซอจากการไฟฟา หรอจากบรษทขายไฟฟา

สาหรบประเทศไทยระบบเซลลแสงอาทตยสวนใหญเปนแบบระบบอสระขนาดนอยกวา 5 กโลวตต การบารงรกษาระบบจะทาไดงาย และไมมความซบซอนเหมอนอยางระบบเซลลแสงอาทตยเชอมตอระบบจาหนาย ซงจาเปนตองไดรบการดแลบารงรกษาและปฏบตการกบระบบดวยความระมดระวงโดยผมพนฐานความรทางไฟฟา ดงนนการบารงรกษาทจะกลาวถงตอไปนจะเปนการดแลบารงรกษาทบคคลทวไปซงเปนผใชงานระบบและมความรจากการฝกอบรมระยะสนจะสามารถดาเนนการไดเอง

ระบบนมองคประกอบทสาคญ 4 สวน คอ แผงเซลลแสงอาทตย ระบบควบคมการประจและการจายกระแสไฟฟาแบตเตอร และจายใหกบภาระทางไฟฟาซงเปนไดทงไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลบโดยเพมอนเวอรเตอรเพอเปลยนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ในรปท 5.4 แสดงแผนผงการใชงานของระบบผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตย สวนการทางานของระบบเปนดงน แผงเซลลแสงอาทตยทาหนาทในการผลตไฟฟากระแสตรง จานวนแผงเซลลจะตอขนานกนขนอยกบภาระทางไฟฟาทจะจายของระบบ อปกรณควบคมการประจและจายภาระทางไฟฟาเปนอปกรณอเลกทรอนคสทตดตงอยระหวางแผงเซลลแสงอาทตยกบแบตเตอรทาหนาทรบไฟฟากระแสตรงทผลตจายออกจากแผงเซลลแสงอาทตยแลวควบคมการจายเขาไปประจใหกบแบตเตอรและจายไปยงภาระทางไฟฟา อปกรณตวนทาหนาทควบคมการประจและการคายประจของแบตเตอรเพอไมใหเกดการประจเกน (Over charge) โดยจะตดวงจรกระแสไฟฟาออกมใหประจใหกบแบตเตอร เมอแบตเตอรไดรบการประจเตมพกดและจะจายกระแสไฟฟาใหแกภาระทางไฟฟาตอไป กรณทภาระทางไฟฟาใชไฟฟากระแสสลบจาเปนตองมอนเวอรเตอร ทาหนาทเปลยนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบและจายใหแกภาระทางไฟฟา





สวนเวลากลางคนนนแผงเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตกระแสไฟฟาออกมาได แบตเตอรซงเปนตวเกบ

สะสมพลงงานในเวลากลางวนจะทาหนาทจายกระแสไฟฟาใหกบภาระทางไฟฟาโดยอปกรณควบคมนจะตอวงจรใ และเมอแบตเตอรจายกระแสไฟฟาใหกบภาระทางไฟฟา (คายประจ) จนถงระดบความลกทกาหนดไว อปกรณควบคมนจะตดวงจรจายกระแสไฟฟาออกเพอมใหแบตเตอรจายกระแสไฟฟาไปยงภาระทางไฟฟาได จดมงหมายในการตดตงอปกรณควบคมนเพอรกษาประสทธภาพการทางานของแบตเตอรใหมอายยาวนาน

อกจากน ภาระทางไฟฟาของระบบสวนใหญจะเปนไฟฟาแสงสวางและโทรทศน ซงจะตองใชบลลาสแบบไฟฟากระแสตรงขนาด 12 โวลต และโทรทศนทใชจะตองใชแรงดนไฟฟากระแสตรง 12 โวลตเชนกน จงจะสามารถใชงานได

ารตรวจสอบและบารงรกษาระบบผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตย เพอใหระบบใชงานไดอยาง มประ

ใชงาน

ตวอยางระบบสบนาเซลลแสงอาทตยและการเชอมตอระบบดงแสดงรปท 5.5 และรปท 5.6 ต

า ระบบสบนาเซลลแสงอาทตยจะใช

รปท 5.4 แผนผงการใชงานของระบบผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตย

ห

น

กสทธภาพและคมคาการลงทน ผปฏบตการบารงรกษาและรบผดชอบการตรวจสอบบารงรกษาดาเนนการ

ตรวจสอบบารงเครองมอและอปกรณในระบบตามทไดกลาวไวขางตน

5.3 การบารงรกษาระบบสบนาเซลลแสงอาทตย ระบบสบนาเซลลแสงอาทตยเปนระบบสบนาเพอการอปโภคบรโภคและการเกษตรซงตดตงในแหลงนาทอยหางไกลจากหมบานและสายสงจาหนายไฟฟา ระบบสบนาเซลลอาทตยประกอบดวย

สวนทจาเปน 4 สวน คอ แผงเซลลแสงอาทตย อปกรณควบคมการทางานของเครองสบนา ชดวดปรมาณนาทสบได และทอสงนา

ามลาดบ ระบบสบนาเซลลแสงอาทตยมหลกการทางานเหมอนกบระบบสบนาดวยไฟฟาทวๆ ไป แตมความ

แตกตางกนเพยงแหลงพลงงานไฟฟาทใชสาหรบขบเคลอนเครองสบน





พลงงานไฟฟาทไดจากการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนไฟฟากระแสตรงโดยแผงเซลลแสงอาทตยเทานน ตย หนวยอปกรณควบคมและแปลงกระแสไฟฟา

และก

ในการดแลบารงรกษาจกตองดแลหนวยแผงเซลลแสงอาทารดแลบารงรกษาชดเครองสบนา มาตรวดแรงดน สวตซควบคมแรงดน และทอดดและจายนา

รปท 5.5 ตวอยางระบบสบนาเซลลแสงอาทตย

ป รปท 5.6 การเชอมตออ กรณในระบบสบนาเซลลแสงอาทตย





ในสวนนจะกลาวถงการดแลบารงรกษาชดเครองสบนา มาตรวดแรงดน สวตซควบคมแรงดน และทอดดและจายนา สวนการดแลหนวยแผงเซลลแสงอาทตย และหนวยอปกรณควบคมและแปลงกระแสไฟฟาใหปฏบตเชนเดยวกบทกลาวไวขางตน

• การตรวจสอบชดควบคมการทางานของเครองสบนา โดยการใชเครองมอวดคาแรงดนกระแสตรงทจดทางเขาและแรงดนกระแสสลบทจดทางออกของเครองควบคมการทางานทจะสงไปยงมอเตอรเครองสบนา โดยวดแตละเฟสใหสงเกตคาทไดจะตองเทากนหรอใกลเคยงกนมากทสด หากแตกตางกนมากแสดงวามอปกรณอเลคทรอนคสบางตวชารด การแกไขตองใหชางทมความชานาญมาแกไขตอไป

• การตรวจสอบสภาพทวๆ ไปของมอเตอรและเครองสบนา อาท การผกรอนของโครงสรางภายนอก หากพบใหทาการแกไขให ในสภาพปกตใชงานได แตหากไมสามารถแกไขไดใหเปลยนใหมทนท

• การตรวจสอบสายไฟเขามอเตอร ถาพบการขาดหรอชารดใหทาการแกไขใหอยในสภาพทใชงานไดตามป วนทจะตองจมแชอยในนาตลอดเวลาตองดแลรกษาดวยความระมดระวงและตรวจสอบเปนระยะๆ อยางตอเนอง

•

ทไขใหอยในสภาพเดม หากไมสามารถแกไขไดใหเปลยนตวใหมแทน รตรวจสอบสภาพของรองลนและแกนเพลาใบพดของเครองสบนา ซงสามารถตรวจได

ารใชตาดเปลา ใหทดสอบดวยวธใชมอหมนและขยบขนลงตงฉากกบแนวแกนเพลาเพอหาการสกหรอ ชารดและแตกหก ถาสามารถขยบขนลงไดแสดงวา รองลนหรอเพลา

ดใหเปลยนใหม ศทางการหมนของมอเตอรและปมนาใหถกตอง ถาหมนกลบทศทางใหสลบ

ายเข กตอง การตรวจสอบโครงสรางเหลกตางๆ ทยดเครองสบนาและทอสงนา ควรทาสใหมอยางนอยปละครง หรอเมอสนมเกดมาก

อย

กต หากไมสามารถแกไขไดใหเปลยนสายไฟใหม โดยเฉพาะส

การตรวจสอบสภาพฉนวนของขดลวด (คอยลของมอเตอร) ทพนอยภายในตวมอเตอร การตรวจสอบจะตองใชเครองมอวดสาหรบสวนนโดยเฉพาะ ซงการตรวจสอบสามารถกระทาไดเช าการแก

• กา โดยกตรวจชาร

• การตรวจสอบทส

•

นเดยวกบการตรวจสอบมอเตอรไฟฟาทวๆ ไป หากพบขอผดพลาด ชารดเสยหายให

ามอเตอรเพยงคใดคหนง มอเตอรกจะกลบทศทางหมนไดอยางถ

• การตรวจสอบสภาพทอดดและสงนา ถาพบการแตกหก หรอรวซมใหแกไขใหเรยบรอย มเชนนนระบบไมสามารถใชงานได โดยเฉพาะถาทอทางดานดดรวอากาศสามารถเขาไปได จะทาใหไมสามารสบสงนาได หรอไดปรมาณนาทสบนอยกวาทออกแบบไวตามปกต





•วซมใหฉาบแกไข กอกนารวซมใหแกไขเปลยนลกยาง

การซอมแ บสบนาเซลลแสงอาทตยพงระมดระวงเรองกระแสไฟฟาดด แมวาไฟฟาทใชจะเปนไฟฟากและขนานหลายอนตรายได การกเขมรงสอาทตยส มารถสงเกตไดงายคอในชวงเวลาทแดดจา จะตองระมดระวงการถกไฟฟาดด และควรปดส เคบารงรกษา 5.4 การบารง ระ ระอปกรณควบคมกระบบประจแบตเ

การตรวจสอบสภาพถงเกบกกนาและอปกรณประกอบ ถาพบเหนสงผดปกตใหทาการแกไขใหอยในสภาพเดม อาท ถงเกบกกนารกอกนาใหม ถาไมสามารถแกไขไดใหเปลยนกอกนาใหม ซมบารงรกษาระบระแสตรง (DC) ทผลตมาจากแผงเซลลแสงอาทตย แตแผงเซลลแสงอาทตยทตอแบบอนกรมๆ แผง เพอทาใหแรงดนและกระแสไฟฟาสงเพยงพอตอความตองการใชงาน อาจทาใหเกดระทาใดๆ เกยวของกบระบบสบนาเซลลแสงอาทตยในสวนทมไฟฟาไหลผานขณะทมความง หรอสา

วตซ รองควบคมการทางานของระบบสบนาเสมอ เพอความปลอดภยของผปฏบตการซอม

รกษาระบบประจแบตเตอรเซลลแสงอาทตย บบป จแบตเตอรเซลลแสงอาทตยประกอบดวยสวนสาคญ 3 สวน คอ แผงเซลลแสงอาทตย

ารประจ และแบตเตอร การเชอมตอกนแตละสวนดงรปท 5.7 แสดงแผนผงการใชงานของตอร

รปท 5.7 แผนผงการใชงานของระบบประจแบตเตอร





จากแผนผงการใชงานของระบบประจแบตเตอรอปกรณตางๆทใชในระบบในรปท 5.7 แผงเซลลแสงอาทตยจะทาหนาทเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟากระแสตรง อปกรณควบคมการประจ (Charge controller) เปนอปกรณอเลคทรอนกสทตออยระหวางแผงเซลลแสงอาทตยกบแบตเตอร ทาหนาทปองกนและรกษาระดบการประจแบตเตอรไมใหเกดการประจไฟเกน (Over Charge) และแบตเตอร

attery) ทาหนาทสะสมพลงงานไฟฟาทเกดจากแผงเซลลแสงอาทตย ในขณะทมแสงอาทตยโดยประจเกบไวเปนแหลงจายไฟฟาแสงสวาง หรอ วทย

รทศ

หปฏบตเพมเตมดงน

การตรวจสอบการบารงรกษาระบบประจแบตเตอร เพอใหระบบประจแบตเตอรทางานอยางมละอายการใชงานยาวนานไมตองทาการซอมบารงรกษาบอยครง ในสถานประจทกแหงควรม

มดบนทกประวตการใชงานและการบารงรกษา ตลอดจนมตารางเวลาสาหรบการตรวจสอบบารงรกษาทนนอนเปนระยะๆ เมอถงกาหนดในชวงเวลาซงอปกรณในระบบควรเปลยนใหมตองเปลยนทนท และสงใดนสมควรจะซอมกอนทจะเกดการเสยหายแตกหกตองซอมแซมทนท ระยะเวลาการตรวจสอบบารงรกษาาจแบงออกเปนการตรวจสอบตามปกตหรอประจาวน การตรวจสอบประจาสปดาห การตรวจสอบประจาก 6 เด

การตรวจสอบบารงรกษามกฎเกณฑสาหรบผปฏบตและรบผดชอบจะตองถอปฏบต 3 ขอดงน (1) เตรยมการกรอบงานดานการปองกนและระวงรกษาโดยบนทกรายการทจะตรวจซอมและระยะเวลา

ตองดาเนนการ ตามลาดบเพอเปนแนวทางปฏบตงาน (2) รายการชนสวนอปกรณทสาคญของสวนทตองการซอมแซม ทงตองมอปกรณสารองกรณฉกเฉนไว

มอ (3) รายการชนสวนทเปลยนใหมจะตองถกตรวจสอบใหมตามรายการและรายละเอยดเหมอนเดมทก

ระการ หรอรนทสามารถ

อการใชงานของระบบ หรอหากเกดความเสยหายสามารถแกไขปญหาไดถกตองและรวดเรว ในจสอบ ควรมหลกการตรวจสอบดงน สงทตรวจสอบ และความผดปกตทตรวจสอบ

เมอทราบหวขอแลวใหบนทกรายละเอยดในการตรวจสอบวาจะตรวจอะไร ตามลาดบและระยะเวลาถง

(Bในเซลลของแบตเตอร เพอนาไปใชงานในเวลากลางคน เชน นาไปใชโท น ฯลฯ ตามตองการ การบารงรกษาระบบประจแบตเตอรเซลลแสงอาทตย ใหปฏบตในหนวยแผงเซลลแสงอาทตย หนวยอปกรณควบคมและแปลงกระแสไฟฟา และหนวยเกบสะสมพลงงานเชนเดยวกบทกลาวไวในขางตนและใ ประสทธภาพแสแเหอท อนหรอรายป และการตรวจสอบฉกเฉน

ท เส ป ใหแทนกนได

กฎดงกลาวนเมอปฏบตเปนประจาจะทาใหประสทธภาพการใชงานระบบอยในสภาพด ตลอดเวลาไมสงผลเสยตการตรว

กาหนดตรวจสอบ ควรปฏบตดงน





• จดทาบตรบนทกขอมล เมอเรมใชงานระบบประจแบตเตอร ควรจดทาบตรควบคม การใชงานของแตละชดในระบบบรรจแบตเตอร และควรตรวจสอบเปนระยะๆ ตามกาหนด ในบตรควบคมประกอบดวยรายการตางๆ ดงน พกดการทางานของระบบประจแบตเตอร ชอบรษทผผลต ผลการตรวจสอบเมอใชงานและการตรวจสอบเปนระยะเวลาควรมการบนทก

ในบตรน ตวอยางดงกลาวแสดงในตารางท 5.2 • รายการและระยะเวลาทตรวจสอบตองกาหนดไวลวงหนาเกยวกบรายการตองการตรวจสอบ

และระยะเวลาทตองตรวจสอบ เมอถงกาหนดเวลาตองปฏบตทนท และทกครงททาการตรวจสอบจะตองเทยบกบมาตรฐานและผลการตรวจสอบครงกอน เพอใหมนใจวาไมมอะไรผดปกต จานวนความถของการตรวจสอบใหเปนไปตามตารางท 5.3





ตารางท 5.2 แผงเซ านทตดตงใชงาน

บตรบนทกขอมลของอปกรณทใชในระบบประจแบตเตอรดานหนา ลลแสงอาทตย เครองควบคมการประจ สถ

วตต

ชนด (Type) ชนด (Type) ขนาดกาลงงาน ( ) แรงดน (พกด) แรงดน (Voltage) กระแส (พกด) กระแส (พกด) วนทผลต วนทผลต หมายเลขผลต หมายเลขผลต ผผลต ผผลต จานวนแผงเซลล จานวน

วน/เดอน/ป รายละเอยด ผบนทก





ตารางท 5.3 รายงานและระยะเวลาการตรวจสอบ (ดานหนาตรวจสอบ สงทตรวจสอบ ความผดปกตทตรวจหา

) การ

ปกตประจาวน

ระจาสปดาห

ก 6 เดอนหรอรายป

ตรวจสอบฉกเฉน

สภาพทวๆ ไปของ ตควบคม แบตเตอรทนามาประจ

แผงเซลลแสงอาทตย

แผงเซลลแสงอาทตย โครงสรางยดแผงเซลล อปกรณควบคมในตควบคมการประจ

- ตรวจสอบอปกรณทงหมด

- อปกรณตวทชารด - นายาอเลกโทรไลตแหงหรอตากวา ระดบกาหนด - ความสะอาดของขวแบตเตอร - คาความถวงจาเพาะของอเลกโทรไลต - ความสะอาดและฝนละอองบนผวหนาแผงเซลล - ความปกตของโครงสรางภายนอก - ความปกตและสภาพความชารด - ประสทธภาพการทางาน - จดตอสายตางๆแนนหนาหรอหลด หลวม - สายไฟขาดชารด - โครงสรางยดแผงเซลลผกรอนเปนสนม - ดนรอบฐานโครงยดแผงเซลล แขงแรงด - อปกรณเครองวดชารด - ชดควบคมการประจชารด - เพอแกไขสวนทผดปกตทเกดขน

ป ท

- อปกรณท

- - - - -





ตารางท 5.3 ( ) รายงานและระยะเวลาการตรวจสอบ (ดานหลงตอ บตร) ว ปญหา การแกไข ผปฎบนเดอนป สาเหต ต หมายเหต





5.5 การบารงรกษาระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ (โซลาโฮม) งานระ โฮมใหท ทธ และม ชงานท ตองมการ

แล บารงรกษา ปกรณททางานอยในระบบอยาง อเนองสมาเสมอและมความถกต ง ซงสามารถลาดบขนารตรวจสอบอปกรณทอยในระบบและทาการบารงรกษาระบบ ดงน

ผงเซลลแสงอาทตย

การใช บบโซลา างานไดประส ภาพสงสด อายการใ นานนนจะด อ ต อก แ

• แผงเซลลแสงอาทตยควรจะไดรบแสงอาทตยมากทสด โดยหนแผงเซลลไปในท ถกตอง (สาหรบประเทศไทยใหหนไปทางทศใต และไมมเงาบดบง จงควรเลอกสถานทซงไมมการบดบงเงาตลอดวน • ควรเชดทาความสะอาดแผงเซลลแสงอาทต ดวยนาสะอาดเพอขจดสงสกปรกซงอาจเกดจากฝนละอองและคราบนาฝน โดยทาอยางสมาเสมอ างนอยเดอนละครง

ศทางท

ย

อย





ชดควบคมระบบ

ปด โดยมการระบายความรอนไดด สามารถมองเหนหลอดไฟแสดงสญญาณสตางๆไดชดเจน •บหใ • าไปทารง โดยวางลกเหมนไวภายในอปกรณ • เชดทาความสะอาดจดเชอมตอ และชองระบายอากาศของอปกรณ

• ชดควบคมระบบควรอย ในสภาพพรอมใช งาน และไมมส งปก

หม น เ ช ดท า ค ว ามสะอ าดรเวณหนากาก อปกรณไฟฟา และลอดไฟแสดงสญญาณ (ใชผาแหงนการทาความสะอาด)

ปองกนมดแมลงเข

ตรวจสอบจดเชอมตอทกจดบนปกรณ โดยใชไขควงขนสกรใหนน เพอปองกนการอารคและลดารสญเสยไฟฟาจากความรอนทกดขน

•อแกเ





แบตเตอร • แบตเตอรทใชงานควรอยในสภา

ไมบดเบยวเสยรปทรง บรเวณขวสะอมสงสกปรกหรอคราบเกลอขน • ตรวจสอบแบตเตอรร เพอหารอแตกเสยหาย จะสะดวกในการตร

พทาดไม

ยวจสอบ

อเชดทาความสะอาดแบตตเตอร

ประยะหนง เวณขวอาจจะสกปรกและสกกรอน

รอใช

รเวณทเปนโลหะของจดเชอมตอควรทา

ม และไมนาสงของวางบน

ตเตอร เนองจากจะทาใหกาซทเกดขนระหวางการประจ ไมสามารถระบายออกมาได จะทาความเสยหายแกแบตเตอร หรอเกดการระเบดได

เม • เมอผานการใชงานไบรใหใชแปรงโลหะทาความสะอาด หเบคกงโซดา และผาทาความสะอาด(บความสะอาดและขนใหแนน)

• ควรวางแบตเตอรในบรเวณทอากาศถายเทแบ





• ตรวจสอบระดบนากลนในทก ๆ ล

กปดย

ระจฟาดวยแรงดนสง

การขาดการเตมนากลนอยางเ

ความเขมขนของสารละลายภายในแบตเตอร เมอสถานะการประจไฟฟาเตมจะมคาอยทประมาณ 1.24 – 1.26 (นา 1.00) เปนตวบงชสถานะของแบตเตอรได และไมสามารถทราบไดจากการใชมลต

ความปลอดภยการใชการใชงานระบบผล ก ม

ลอดภยอยางเหมาะสม ระเบยบการปฏบตงานและขนตอนในก ทก ๆ ระบบทมการสารวจ วเคราะห และซอมแซม โดยเฉพาะอยางยงค แลรกษาระบบเปนอนดบแรก สงทควรคานงถงมดงน

(1) ควรใหความใสใจเมอตองตรวจสอบอปกรณในระบบ เชน แผงเซลลแสงอาทตย อนเวอรเตอร

และเครองควบคมการประจไฟฟา โดยเฉพาะบรเวณตาแหนงเชอมตอของสายไฟทมแรงดนไฟฟาและระแสไฟฟาสง เมอถอดหรอตอสายไฟตองระมดระวงอยาใหสายไฟแตะกน และในสวนการใชเครองวดไฟฟา

ตองตรวจยาใหแนใจวา เครองวดหมนตงคาไวถกตองตรงตามตาแหนงทตองการวด

เซล ของแบตเตอร การเตมนากลนควรเตมทกเซลลในระดบทผผลตไดทาเครองหมายไว และบรเวณฝาจปลอ ใหมทวางเหลอพอสาหรบการขยายตวของสารละลายเมออากาศรอนหรอขณะทเกดฟองอากาศ จากการปไฟ •สมา สมอและการเตมนากลนทไมบรสทธจะทาใหแผนธาตเกดคราบขาว ซงจะเปนผลใหแบตเตอรเกบไฟไดนอยลงและอายการใชงานสนลง • การใชไฮโดรมเตอรวดเพอตรวจสอบ

มเตอรวดแรงดนของแบตเตอร

ารระมดระวงและรกษากฎเกยวกบควาารรกษาความปลอดภยควรบงคบใชในวรเนนเรองความปลอดภยในการด

ป

ด

งาน ตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยควรม

ก





(2) การใชงานและบารงรกษาแบตเตอรควรจะดแล ย

เกยวกบแบตเตอรคอ การลดวงจรระหวางขวบวก วลบข ยางมาก แบตเตอรสามารถปลอยกระแสไฟฟาแรงสงออกมาถาเกดการลดวง หกรดทเปนอนตรายกระเดนออกมาในบรเวณใกลเคยง

(3) การลดวงจรอาจจะเกดจากการวางชนส นทเปนโ การตรวจสอบระบบ หามวางเครองมอบนแบตเตอรโดยเดดขาด) หรอ บดวยกนโดยบงเอญ การลดวงจรของแบตเตอรเกดขนได กตาแหน ไฟฟาของแบตเตอรได รวมทงสายไฟทตอกบขวบวกและลบของแบตเตอร

(4) อนตรายของแบตเตอรทตองคานงถงอกประการค า

และสวนประกอบของแบตเตอรทเปนพษตอสงแวดลอม สารละลา างมากไมใหเขาตา เมอตองตรวจสอบทกเซลลของแบตเตอร และค รด

นแบตเต สะอาดทกครง และระวงกรดในแบตเตอรกระเดนถกเสอผาเพราะกรดอาจทาลายเสอผาอก วย นอกจากนชดทใหทางานกบแบตเตอรควรทาจากวสดทปองกนการกดกรอนจากกรดเชน ชดกนเปอนทาจ ล

(5) กาซตดไฟจากแบตเตอรอาจสะสมเพมขน ถาแบตเต ด

ดงนนจงไมควรวางแบตเตอรรไวในกลองทปดมดชด และไมควรส าซออกมา (โดยเฉพาะชวงเวลาการประจไฟฟา) และเนองจากแบตเต ะหนกตางๆ เปนตน ดงนนการกาจดแบตเตอรจงเปนสงสาคญ แบกรรมวธเพอนากลบมาใชใหม (รไซเคล)

จดเชอมตอ ขว และสายไฟ โดยทอนตราองแบตเตอร ซงเปนอนตรายอจร แบตเตอรรอาจจะระเบด และทาใ

ลหะตอเชอมขวบวกและลบ (ขณะทาเกดจากการแตะสายไฟทตอขวบวกกบขวลงทสามารถวดแรงดน

กบข

ว

ท

อ นากรดในแบตเตอร กาซตดไฟทออกมยในแบตเตอรเปนกรดทตองระมดระวงอยวรมนาอยใกล ๆ เพอชาระลางในกรณทกอร ควรลางมอใหดากพ าสตก เปนตน

อรตงอยในตาแหนงทการถายเทอากาศไมบบหรใกล ๆ บรเวณทมแบตเตอรปลอยกอรมวสดทเปนอนตรายเชน ตะกว และโลหตเตอรทเสอมสภาพแลว ควรจะนาไปผาน

กระเดนเขาตา หลงจากตรวจสอบระดบสารละลายกรดใ

(6) ระบบสายไฟฟาและวงจรกระแสสลบกสามารถกอใหเกดอนตรายได โดยสงกระแสออกมา

ดงนนจงควรระมดระวงการลดวงจรของระบบเดนสายไปทหลอดไฟและระบบเดนสายไปทเตาปลกไฟ และควรระมดระวงไมใหหลอดไฟแตก เนองจากเศษแกวของหลอดไฟทแตกจะเปนอนตรายกบเดก ๆ หรอคนทอยในบรเวณนนได

การใชงานระบบเซลลแสงอาทตย ซงเกยวของกบไฟฟาจาเปนตองมความระมดระวง ผปฏบตงานจะตองดแลสขภาพและตรวจสอบความพรอมของสภาพรางกายใหมความสมบรณกอนลงมอปฎบตงาน จะชวยใหการปฏบตงานมความปลอดภยมากยงขน


เอกสารอางองเอกสารอางอง

เอกสำรอำงอง

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 1



1. Earthscan, Planning and Installing Photovoltaic Systems, 2nd edition, 2008 2. Goetzberger, “Photovoltaic Power Generation”, chapter 4.2 of Energy Technologies 3. H.S. Rauschenbach, Solar cell array design handbook, Van Nostrand Reihold, 1980 4. http://electrical.about.com/od/electricalbasics/f/driploopoutdoor.htm 5. http://en.wikipedia.org/wiki/Deep_cycle_battery 6. http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_panel 7. http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell 8. http://en.wikipedia.org/wiki/Toughened_glass 9. http://freshaquarium.about.com/od/equipmentquestions/f/driploop.htm 10. http://store.sundancesolar.com/porosepoposo.html 11. http://www.scheutensolar.com/ 12. http://www.solarbuzz.com/technologies.htm 13. http://www.solarthinfilms.com/active/en/home/photovoltaics/amorphous_silicon_

technology.html 14. IEA International Energy Agency – Photovoltaic Power Systems Program (IEA - PVPS), 2006,

Trend in Photovoltaic Application Survey report of selected IEA Countries between 1992 and 2005, pp. 1-28.

15. IEC 61646: Thin-film terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval, second edition.

16. IEC61215: Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval, second edition.

17. IEC TS 62257-9-1 Ed.1 : Recommendations for small renewable energy and hybrid systems for rural electrification – Part 9-1: Micropower systems

18. IEC 62548 Ed. 1 : Installation and Safety Requirements for Photovoltaic (PV) Generators 19. K. L. Coulson, 1975, Solar and Terrestrial Radiation, Academic Press, New York. 20. M.S. Imamura, P. Helm, and W. Palz, Photovoltaic System Technology, A European

Handbook, Commission of the European Committee, 1992

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 1 - 117 1 - 117

เอกสำรอำงอง

2 หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย


21. MARTIN A. GREEN, “Photovoltaic principles”, Physica E 14, 2002, pp. 11-17. 22. Matthew Buresch, Photovoltaics Energy Systems: design and installation, McGraw-

Hill Book Company, 1983 23. N. Robinson, 1966, Solar Radiation, Elsevier, Amsterdam. 24. R. H. B. Exell and K. Saricali, 1976, “The Availability of Solar Energy in Thailand,”

A.I.T., Bangkok, 85 p. 25. S. H. Schneider, 1989, “The Changing Climate,” Scientific American, Vol. 261, No. 3,

pp. 38-47. 26. S.R. Wenham, M.A. Green, M.E. Watt, Applied Photovoltaics, Centre for Photovoltaic

Devices and Systems, UNSW 27. Subvolume C: Renewable Energy, Springer, pp. 280-302. 28. T. E. Graedel and P. J. Crutzen, 1989, “The Changing Atmosphere,” Scientific

American, Vol. 261, No. 3, pp. 28-36. 29. Takuya DOI, Izumi TSUDA, Koichi SAKUTA, and Goichi, “MATSUI’DEVELOPMENT OF A

RECYCLABLE PV-MODULE: TRIAL MANUFACTURING AND EVALUATION”, The 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion May 11-18, 2003 Osaka, Japan, pp.1952-1955.

30. Tom Markvart, Luis Castaner, Practical Handbook of Photovoltaics : Fundamentals and Applications, Elsevier.

31. www.enconlab.com/high_performance/file_download/operation/operation_mirror.pdf

32. www.schott.com/photovoltaic/english/products/pv_building_solutions/facade_overhead_glazing/functions/design.html

33. www.tisi.go.th/article/pdf/glass.pdf 34. www.worldscibooks.com/phy_etextbook/p139/p139_chap15.pdf. 35. โกศล ดศลธรรม, 2548 "การสรางประสทธผลระบบบารงรกษา" บรษทซเอดยเคชน จากด

(มหาชน), กรงเทพ 36. เอกสารการฝกอบรมเชงปฏบตการสาหรบการซอมบารงและการใชงานระบบโซลาเซลล กรณของ

ระบบสบนาดวยโซลาเซลล ป 2544 มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร 37. คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม, การประเมนผลโครงการ การเรงรดขยายบรการไฟฟา โดยระบบผลตไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตย, 2007

หลกสตรเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 1 - 118 1 - 118

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรั์กษพลัe-lib.dede.go.th/mm-data/biba10992.pdf1.2...

Documents