Solar Cell System [EP:1] – หลักการทำงานและประเภทของระบบโซล่าเซลล์

ในทุกๆ วันนี้เราใช้ไฟฟ้าตามบ้านหรือโรงงานที่ได้รับมาจากผู้ผลิตอย่างการไฟฟ้าฝ่ายผลิต (EGAT) และส่งต่อการบริหารการจ่ายไฟฟ้าผ่าน การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (PEA) และการไฟฟ้านครหลวง (MEA) ซึ่งแหล่งพลังงานนั้นมีหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นจากก๊าซธรรมชาติ หรือจากแหล่งน้ำ เป็นต้น ซึ่งจะเห็นว่าเป็นเชื้อเพลิงที่เรานำมาใช้และหมดไปได้ ซึ่งในหลายๆ ปี ที่ผ่านมา เพื่อนทุกคนคงได้ยินคำว่า “ระบบโซล่าเซลล์ (Solar cell system)”

โดยหลายครั้งเราจะเรียกว่า Renewable energy เพราะว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ได้รับจากแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่เราสามารถรับได้ฟรี ไม่มีค่าต้นทุนเรื่องของแหล่งผลิต และเป็นพลังงานสะอาดที่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ออกสู่ชั้นบรรยากาศได้

โซล่าเซลล์ (Solar cell) คือ อะไร

โซล่าเซลล์ (Solar cell) หรือ เซลล์โพโตวอลเทอิก (Photovoltaic cell) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกิึ่งตัวนำ ที่มีความสามารถในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบตัวสารกิึ่งตัวนำเพื่อเปลี่ยนมาเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC current) ซึ่งเอานำมาใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าทีเราได้ดำเนินการต่อกับระบบโซล่าเซลล์ของเราได้

โดยหลักการทำงานของโซล่าเซลล์ที่อยู่ถูกติดตั้งในแผงของโซล่าเซลล์ นั้นจะเริ่มต้นจากการที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงเวลากลางวัน ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปกระทบกับสารกึ่งตัวนำของโซล่าเซลล์ โดยพลังงานจากแสงอาทิตย์จะทำการถ่ายเทพลังงานให้กับอิเลคตรอนเคลื่อนที่ไปรวมตัวกันที่ขั้วลบของแผงโซล่า และโฮลจะถูกเติมเต็มด้วยอิเลคตรอนจากขั้วบวกของแผงโซ่ล่า ซึ่งจากกระบวนการนี้ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้ในที่สุด และสามารถไปใช้งานได้ต่อไป

ระบบโซล่าเซลล์ (Solar cell system)

หลังจากที่เราได้รู้แล้วว่าโซล่าเซลล์ คืออะไร และมีหลักการทำงานอย่างไรแล้ว ต่อไปนี้เราจะมาดูกันนะครับ ว่าระบบของโซล่าเซลล์นั้นมีกี่ประเภท และมีรายละเอียดอย่างไรบ้าง

โดยทั่วไประบบโซล่าเซลล์ ที่เราใช้กันอย่างแพร่หลายนั้นมีอยู่ 2 ระบบ คือ On grid, Off grid และ Hybrid

1. ระบบโซล่าเซลล์ประเภท On grid

เป็นการติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ที่มีการเชื่อมต่อกับ Grid หรือระบบไฟฟ้าของภูมิภาคหรือไฟฟ้านครหลวง ซึ่งระบบที่นิยมและค่าใช้จ่ายไม่สูง เนื่องจากระบบนี้ไม่มีความจำเป็นต้องใช้ Battery ในการสำรองไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ โดยรูปแบบการต่อแผงโซล่าเซลล์จะได้ไฟฟ้ากระแสตรงมา ดำเนินการต่อผ่าน Inverter เพื่อทำการแปลงไฟฟ้าจากระแสตรงเป็นกระแสสลับ เพื่อใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่อไปในบ้านหรือโรงงาน

แต่ที่ Inverter และ Switch boarder นั้นจะมีการต่อกับ Grid ของการไฟฟ้า นั้นหมายความว่าพลังงานที่โซล่าเซลล์ผลิตได้เพียงพอกับอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านหรือโรงงานต้องการ ก็จะไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าจาก Grid ของการไฟฟ้า ในทางกลับกัน ถ้าไม่เพียงพอระบบจะทำการดึงไฟฟ้าจากการไฟฟ้ามาช่วยจ่ายให้ได้โดยอัตโนมัติ

อย่างไรก็ตามระบบนี้แม้จะประหยัดเงินลงทุน แต่จะสามารถใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากโซล่าเซลล์ได้เพียงช่วงเวลากลางวัน หรือวันที่แดดแรงเท่านั้น และในระหว่างวันโซล่าเซลล์อาจจะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างเต็มที่ จะต้องมีการนำดึงไฟฟ้าจากการไฟฟ้ามาจ่ายให้อุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านและโรงงาน

2. ระบบโซล่าเซลล์ประเภท Off grid

ระบบโซล่าเซลล์ที่ออกแบบมาเป็นแบบ Off grid นั้นจะคล้ายๆ กับ On grid แต่จะแตกต่างตรงที่จะไม่มีการเชื่อมต่อกับ Grid ของการไฟฟ้า และมีการติดตั้ง Battery เข้าไปเพื่อเป็นพลังงานสำรองของโซล่าเซลล์ นั่นก็หมายความว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านและโรงงานนั้นจะรับไฟฟ้าผ่านโซล่าเซลล์อย่างเดียว โดยจะไม่มีการรับไฟฟ้าจากทางการไฟฟ้าอย่าง PEA หรือ MEA

ซึ่งในระบบนี้นั้นค่าใช้จ่ายจะสูงกว่าแบบ On grid เนื่องจากมีเงินลงทุนของ Battery รวมไปถึงค่าบำรุงรักษา และการออกแบบจะต้องได้รับการพิจารณาอย่างเป็นพิเศษเพราะว่าจะต้องออกแบบให้ครอบคลุมไปถึงช่วงเวลาที่ไม่มีแสงแดด เช่น กลางคืน หรือ แสงแดดไม่จัด ซึ่งจะทำให้เรื่องของความเสถียรหรือความต่อเนื่องของการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ต่างๆ อาจจะไม่เพียงพอได้ในบางช่วงเวลา

3. ระบบโซล่าเซลล์ประเภท Hybrid

เป็นระบบโซล่าเซลล์ที่เอาข้อดีของทั้ง 2 ระบบ คือ On grid และ Off grid มาประยุกต์เข้าด้วยกัน คือสามารถใช้ไฟฟ้าได้ทุกช่วงเวลาไม่ว่าจะเป็นช่วงแสงแดดแรงหรือแดดอ่อน แม้กระทั่งช่วงเวลากลางคืนนั้นก็ยังคงสามารถใช้ไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง โดยแบ่งการใช้ไฟฟ้าแต่ละช่วงเวลาดังนี้

ในช่วงเวลากลางวัน จะใช้ไฟฟ้าจากระบบโซล่าเซลล์เป็นหลัก ถ้าไฟฟ้าไม่เพียงพอจะมีการรับไฟฟ้าส่วนที่ขาดมาจากทางการไฟฟ้าอย่าง PEA หรือ MEA มาช่วย

ในช่วงเวลากลางคืน จะใช้ไฟฟ้าจาก Battery ที่เก็บสำรองไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ และรับไฟฟ้าจากการไฟฟ้าอย่าง PEA และ MEA เข้ามาช่วยจ่ายอุปกรณ์ไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามระบบนี้ความเสถียรภาพของไฟฟ้านั้นสูง แต่เงินลงทุนก็จะสูงตามไปด้วย

“ระบบโซล่าเซลล์ (SOLAR CELL SYSTEM) นั้นเป็นพลังงานสะอาดและฟรีที่เราสามารถเอามาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้ ที่สามารถช่วยประหยัดเงินในกระเป๋า และทำการลด CO2 ที่จะต้องปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศได้ด้วย อย่างไรก็ตามเพื่อนๆ สามารถเลือกพิจารณาว่าระบบไหนเหมาะสมกับที่บ้านหรือโรงงาน โดยคำนึงถึงงบประมาณและจุดคุ้มทุนกันด้วยนะครับ”

สุดท้ายนี้หากเพื่อนๆมีคำถามสงสัยสามารถ inbox มาถามใน Facebook นายช่างมาแชร์ได้เลยนะครับ แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit :  https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g

#นายช่างมาแชร์ #Solarcell #Electrical