คู่มือการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์ ......สถาบ...

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET

คมอการผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

จดท าโดย สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย

มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม

adiCET

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET

สารบญ

หนา

เซลลแสงอาทตย (Solar Cell) 1

ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย 2

การออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย 5

การตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย 7

การตอวงจรแผงเซลลแสงอาทตย 9

การตรวจเชคแผงเซลลแสงอาทตย 11

การตรวจเชค Charge controller และ Inverter 12

การตรวจเชคแบตเตอร 12

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 1

เซลลแสงอาทตย (Solar Cell)

เซลลแสงอาทตย (Solar Cell)สรางจากสารกงตวน าทสามารถเปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟาได จากรป เมอมแสงอาทตย (1) ตกกระทบเซลลแสงอาทตยจะเกดการส ร า ง พ า ห ะ ท า ง ไ ฟ ฟ า ป ร ะ จ ล บ (electron )(2) และบวก (hole)(3) ขน ซงในโครงสรางรอยตอพเอนจะท าหนาทสรางสนามไฟฟาภายในเซลลเพอแยกพาหะทางไฟฟาออกจากกน เกดการเคลอนทของอเลกตรอนขนกจะมกระแสไฟฟาตอไปยงโหลดทางไฟฟา (4) ได และเมอน าเซลลแสงอาทตยจ านวนหลาย ๆ เซลลมาตอกนกจะไดปรมาณไฟฟาทมากขน และน าไปใชงานรวมกบอปกรณตาง ๆ

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 2

ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

จ าแนกระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย ม 3 แบบ แบบอสระ (Stand Alone) แบบเชอมตอสายสง(Grid Connected) แบบผสมผสาน (Hybrid)

ระบบอสระ (Stand - alone) ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ เหมาะส าหรบใชงานในพนทชนบททไมมระบบจ าหนายไฟฟาจาก National Grid โดยมหลกการท างานแบงไดเปน 2 ชวงเวลา คอ ชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยสามารถผลตไฟฟาจายใหแกโหลดพรอมทงประจพลงงานไฟฟาสวนเกนไวในแบตเตอรพรอมๆ กน สวนในชวงเวลากลางคนเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตไฟฟาได ดงนน พลงงานจากแบตเตอรทประจไวในเวลากลางวนจงถกน ามาใชระบบอสระ ประกอบดวย แผงเซลลแสอาทตย อปกรณประจแบตเตอร แบตเตอร อปกรณแปลงกระกระแส และภาระทางไฟฟาทตองการใชงาน

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 3

ระบบเชอมตอสายสง (Grid - connected) เปนระบบผลตไฟฟาดวยเซลล

แสงอาทตยทถกออกแบบส าหรบผลตไฟฟาผานอปกรณเปลยนกระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเขาสระบบจ าหนายไฟฟา National Grid โดยตรง มหลกการท างานแบงเปน 2 ชวงเวลา คอ ในชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยจะสามารถผลตไฟฟาจายใหแกโหลดไดโดยตรง โดยผานอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ และหากมพลงงานไฟฟาสวนทเกนจะถกจายเขาระบบจ าหนายไฟฟา สงเกตไดเนองจากมเตอรวดพลงงานไฟฟาจะกลบทาง สวนในชวงกลางคนเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตไฟฟาได กระแสไฟฟาจากระบบจ าหนายไฟฟาจะจายใหแกโหลดโดยตรง สงเกตไดจากมเตอรวดพลงงานไฟฟาจะหมนปกต ดงนน ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนายจะเปนการใชเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาในเขตเมองหรอพนททมระบบจ าหนายไฟฟา ซงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย แบบเชอมตอสายสงเปนระบบทถกออกแบบใหท างานเมอมไฟฟาจากระบบจ าหนายเทานน และเมอระบบเกดความผดปกตหรอระบบจ าหนายไฟฟาเกดขดของ ระบบเซลลแสงอาทตยจะหยดการจายไฟฟาทนท ประกอบดวย ชดแผงเซลลแสงอาทตย (Photovoltaic Array) และอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนดตอกบระบบจ าหนายไฟฟา (Grid Inverter)

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 4

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 5

ระบบผสมผสาน (Hybrid) เปนระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยทถกออกแบบส าหรบท างานรวมกบอปกรณผลตไฟฟาอนๆ เชน ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลมและเครองยนตดเซล ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลมและไฟฟาพลงงานน า เปนตน โดยรปแบบระบบจะขนอยกบการออกแบบตามวตถประสงคโครงการเปนกรณ

การออกแบบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

1. ขนาดแผงเซลลแสงอาทตย เลอกเทคโนโลยของเซลลแสงอาทตยและการผลตทจะน ามาใช พจารณาเปรยบเทยบบรษทผผลต รนทมการผลต พจารณารายละเอยดทางเทคนค ไดแก ประสทธภาพ เปนตน พจารณาจ านวนแผงเซลลแสงอาทตย จากอตราสวนระหวางขนาด

พกดก าลงไฟฟาสงสดของระบบรวมตอพกดก าลงไฟฟาสงสดของแผงในรนทเลอก

พจารณาการตดตงระบบและการจดเรยงแผงเซลลแสงอาทตย เพอใหไดระดบแรงดนทตองการใชงานและความสามารถในการจายกระแสของระบบ

การหาขนาดเซลลแสงอาทตย จะไดขนาดของแผงเซลลแสงอาทตยทตองใช มหนวยเปน กโลวตต (kW)

ก าลงไฟฟา x จ านวนชวโมงทใชงานตอ 1 วน 4

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 6

การหาขนาดแบตเตอร เลอกเทคโนโลยของแบตเตอรทจะน ามาใชงาน พจารณาพกดก าลงของระบบเพอเลอกระดบแรงดนใชงานทเหมาะสม พจารณาจ านวนลกของแบตเตอร หาไดจากอตราสวนระหวางความจ

รวมทงระบบตอผลคณของจ านวนแถวและความจของแบตเตอรแตละลก

พจารณารายละเอยดทางเทคนค ไดแก ประสทธภาพ DOC เปนตน

จะไดขนาดของแบตเตอรทตองใช มหนวยเปน แอมแปรชวโมง (Ah) ตวอยางการหาจ านวนแบตเตอร

หาไดจากขนาดของแบตเตอร (Ah)/ความจของแบตเตอรแตละลก (V) แบตเตอรขนาด 12V 80Ah จะได 3.845 kWh / 12V = 320 Ah จ านวนแบตเตอร = 320 Ah / 80 Ah = 4 ลก ทงนขนอยกบแรงดนของเครองประจแบตเตอร 12V, 24V, 48V

อปกรณควบคมการประจแบตเตอร พจารณาพกดกระแสและแรงดนไฟฟาสงสดของการประจและการคาย

ประจแบตเตอรในระบบ พจารณาความสามารถในการควบคมการประจและการคายประจใหกบ

แบตเตอรไดอยางมประสทธภาพและมอายการใชงานนาน

เครองแปลงกระแส (Inverter) พจารณาพกดก าลงของอนเวอรเตอรจากการค านวณภาระทางไฟฟา

สงสดทสภาวะการใชงาน

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 7

พจารณาระดบแรงดนไฟฟาขาเขาใหเหมาะสมและสอดคลองกบระบบแรงดนไฟฟาของระบบเซลลแสงอาทตยและระบบแบตเตอร

พจารณาผลกระทบทมตออปกรณไฟฟา ไดแก ฮารโมนกส การควบคมแรงดนทางดานกระแสสลบเปนตน

การค านวณหาขนาดเครองควบคมการประจฯ การเลอกเครองควบคมการประจแบตเตอร (charger) ตองเลอกใหม

ขนาดเหมาะสมกบแผงเซลลแสงอาทตย ตองเลอกเครองควบคมการประจแบตเตอรทสามารถประจกระแสไฟฟา

ได มากกวา กระแสไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตยเพยงเลกนอย

ตวอยาง แผงเซลลแสงอาทตย (Dupont) ขนาด 110 W กระแส 1.37 A จ านวน 4 แผง ท าการตอแบบขนาน 4 ชด (440 วตต) จะไดกระแสสงสด = 1.37 x 4 = 5.48 A สามารถเลอกใชไดกบ เครองควบคมการประจแบตเตอร ทรบกระแส

มากกวา 5.48 A ขนาดก าลงวตต > 440 วตต ขนาดแรงดนขาออก = 12V หรอ 24V หรอ 48V ใหเหมาะสมกบอนพตแรงดนของเครองแปลงกระแส (Inverter)

การตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย

การออกแบบโครงสรางรองรบแผงเซลลแสงอาทตย ขอควรค านงมดงน มความแขงแรงในการตดตง ไมเปนสนม ค านงถงต าแหนงการตดตง มมเอยง โครงสรางควรท าการตอสายดน

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 8

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 9

การตอวงจรแผงเซลลแสงอาทตย นยมตอ 2 แบบ ไดแก ตอแบบอนกรม และ แบบขนาน การตอวงจรแบบอนกรม ลกษณะการตอแผงแบบอนกรม จะสงผลให กระแสเทาเดม แรงดนสงขน

การตอวงจรแบบขนาน ลกษณะการตอแผงแบบขนาน จะสงผลให แรงดนเทาเดม กระแสสงขน

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 10

การตรวจเชคและการบ ารงรกษาระบบ

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 11

การตรวจเชคแผงเซลลแสงอาทตย 1. ตรวจเชควาเซลลแสงอาทตยกบโครงสรางวาอยในสภาพดใหม 2. เชคจดเชอมสายไฟในกลองรวมสายและซลกนน าวาอย ในสภาพดหรอไม 3. ตรวจเชความเงาบงหรอแผงเซลล สกปรกหรอไม 4. ตรวจสอบคณภาพของแผงยอยในระบบเซลลแสงอาทตยถาตรวจสอบแลวพบวาคาคณสมบตทางไฟฟาไมปกต (แรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาต าลง) ใหรบเปลยนแผงใหมทนท มเชนนนจะท าใหระบบทงระบบเสอมสภาพเรวขน

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET 12

การตรวจเชค Charge controller และ Inverter

1. ตรวจเชคจดเชอมสายไฟวาอยในสภาพดหรอไม2. ตรวจเชคมแมลง หรอ มด เขาไปท ารงหรอไม3. สงเกตไฟแสดงสถานะของระบบยงปกตหรอไม

การตรวจเชคแบตเตอร

1. เชคบรเวณสายไฟทขวของแบตเตอรใหอยในสภาพดเสมอ2. ท าความสะอาดทขวของแบตเตอรและบรเวณฝาปด ดวยผาชบน า3. ในกรณทมน ากลนภายในเซลลอยนอยควรเตมน ากลนใหอยในระดบ (หามเตม

น ากรดลงไปอกเปนอนขาด)4. เกบรกษาแบตเตอรไวในทแหง และสะอาด5. การตรวจสภาพแบตเตอรโดยใชไฮโดรมเตอร (Hydro Meter) วดคาความ

ถวงจ าเพาะของสารละลายกรดก ามะถน

คาความถวงจ าเพาะ 1.275 – 1.300 แบตเตอรมไฟเตมไมตองอดไฟ

คาความถวงจ าเพาะ 1.225 แบตเตอรมไฟอยครงหนงตองอดไฟใหม

คาความถวงจ าเพาะ 1.150 แบตเตอรมไฟอยประมาณ 1 ใน 4 ตองอดไฟใหม

คาความถวงจ าเพาะ <1.150 ถาทงไวนานกวานจะไมสามารถอดไฟเขาไปและ กลายเปนแบตเตอรทหมดสภาพ แลว

สถาบนพฒนาเศรษฐกจและเทคโนโลยชมชนแหงเอเชย มหาวทยาลยราชภฏเชยงใหม adiCET