การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ไฟฟาจากแสงอาทตย

1 - 1

บทท 1 ไฟฟาจากแสงอาทตย

ไฟฟาโดยเซลลแสงอาทตยเปนการเปลยนพลงงานแสงจากดวงอาทตยเปนไฟฟากระแสตรง

ขนตอนเดยวโดยไมมสวนเคลอนไหวใดๆ ไฟฟาดงกลาวใชประโยชนไดเชนเดยวกบไฟฟาจากแหลงผลตอนๆ สามารถใชกบเครองใชไฟฟากระแสตรงไดโดยตรง เชนระบบเซลลแสงอาทตยทใชในรถยนต และใชกบเครองใชกระแสสลบโดยผานเครองแปลงเปนกระแสสลบทเรยกวาอนเวอรเตอร นอกจากนไฟฟาจากพลงงานทดแทนอนๆ อาท พลงงานความรอน พลงงานลม และพลงงานคลนใน มหาสมทร พลงงานทกลาวมาลวนมแสงจากดวงอาทตยเปนพลงงานตนทาง

เนองจากแสงอาทตยเฉพาะเวลากลางวน จงจ าเปนตองเกบส ารองไฟฟาโดยแบตเตอร เพอใชในเวลากลางคน และประสทธภาพการผลตไฟฟาโดยแสงอาทตยขนตรงตอความเขมของแสงอาทตยรวมถงอณหภมซงจะเพมขนจากการตากแดด ท าใหประสทธภาพลดต าลง ดงนนการตดตงใชงานควรอยกลางแจงหนหนาเขาหาดวงอาทตยและเวนชองวางเพอชวยระบายความรอนดานหลง (หากอยในซกโลกเหนอเชนประเทศไทย ก เ อยงไปทางทศใต) จะไดพลงงานไฟฟาเฉลยมากทสด

1.1 เซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาไดอยางไร เซลลแสงอาทตยเปนสารกงตวน าชนดหนง เมอแสงอาทตยตกกระทบเซลลแสงอาทตยจะท าให

เกดอเลกตรอนอสระและความตางศกยทผวทงสองของเซลลแสงอาทตย ดงนนเมอมการเชอมตอระหวางผวทงสองของเซลลแสงอาทตยกจะเกดการไหลของอเลกตรอน เพอใหเกดสมดลระหวางผว

รปท 1.1 ไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตยในแบบตางๆ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ไฟฟาจากแสงอาทตย

1 - 2

ทงสองดานของเซลลแสงอาทตย ซงการไหลของอเลกตรอนท าใหเกดพลงงานไฟฟา จะเหนไดวาเปนวธเปลยนรปพลงงานแสงใหเปนไฟฟาโดยตรงทสด งายทสด ไมมการเคลอนไหวของชนสวนใดๆ ไมมการสกหรอใดๆ ดงแสดงในรปท 1.2 ดงนนตราบเทาทเซลลแสงอาทตยยงคงสภาพสารกงตวน าและแสงอาทตยตกกระทบสผวเซลลแสงอาทตยกจะผลตไฟฟาออกมาใหตลอดไป (ในทางปฏบตผผลตเซลลแสงอาทตยรบประกนอายการใชงานของเซลลแสงอาทตยกวายสบปขนไป)

พลงงานไฟฟาทผลตได

จะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมแสงอาทตยทเพมขนหรอลดลง ตวอยาง เ ชนหากแผงเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาได 100 วตต เมอมความเขมแสง 1,000 วตต/ตารางเมตร นนคอทความเขมแสงอาทตย 500 วตต/ตารางเมตร กจะผลตไฟฟาได 50 วตต เปนตน โดยทวไปประสทธภาพการแปลงพลงงานของเซลลแสงอาทตยอยระหวางรอยละ 7-19 ขนอยกบเทคโนโลยของเซลลแบบตางๆ

กรณระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจ าหนายของการไฟฟาไมจ าเปนตองม

แบตเตอรส าหรบเกบส ารองพลงงานอยางกรณของระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบอสระเพราะสามารถจายไฟฟาใหกบระบบจ าหนายโดยตรง และมขอดเพราะจะไปชวยเสรมความมนคงของระบบไฟฟา ในชวงเวลาทมการใชไฟฟามากตามส านกงาน โรงงาน ฯลฯ ประเทศไทยเรมน าระบบผลตไฟฟาโดยเซลลแสงอาทตยมาใชประโยชนกวาสามสบปมาแลวจนถงปจจบนรวมไดมากกวา 30 เมกะวตต โดยกวารอยละ 90 ใชในชนบทหางไกล ซงยงไมมบรการของการไฟฟาฝายจ าหนาย เพราะเปนทางเลอกคาใชจายต าทสด ส าหรบในอนาคตอนไมไกลนกจะเรมมการน ามาใชในเขตทมการบรการแลว ในลกษณะตอเชอมเขากบระบบจ าหนายของการไฟฟาได ภาพรวมขององคประกอบระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยดงแสดงในรปท 1.3

รปท 1.2 การเกดไฟฟาจากเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ไฟฟาจากแสงอาทตย

1 - 3

แนวโนมของราคาของระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยลดต าลงมาใกลกบราคาไฟฟาทผลตจากเชอเพลงเผาไหมเขาไปทกท ในขณะทราคาเชอเพลงเผาไหมสงขนอยางเรว และสงคมเรมมความกงวลเพมขนเกยวกบผลกระทบเรองคณภาพของอากาศ น า สภาพแวดลอมเปนพษ จากการเผาไหม ถานหน กาซ น ามน ฯลฯ นอกจากนการจดประเภทการใชงานสามารถแสดงไดดงรปท 1.4 สามารถแบงได 2 ประเภทหลก คอ ระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจ าหนาย และระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบอสระ

เซลลแสงอาทตยมก าเนดในชวงป ค.ศ. 1950 ท Bell Telephone Laboratory ประเทศ

สหรฐอเมรกา โดยวตถประสงคเบองตน เพอผลตไฟฟาจากแสงอาทตย ส าหรบใชในโครงการอวกาศ ตอจากนนจงไดเรมน ามาใชอยางกวางขวาง และขยายผลสระดบอตสาหกรรมเซลลแสงอาทตยของโลก เมอปลายทศวรรษท 50 เปนตนมา ในรปท 1.5 แสดงความเปนมาและแนวโนมเทคโนโลยเซลลแสงอาทตย ในระยะแรกเซลลแสงอาทตยมราคาแพงมาก จงจ ากดการใชงานอยเฉพาะในงานวทยสอสาร และไฟฟาแสงสวางขนาดเลกในพนทหางไกลเทานน ตอมาในชวงป ค.ศ. 1970 ภาครฐในประเทศสหรฐอเมรกา เยอรมน และญปน ไดสงเสรมการผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตยอยางจรงจงและตอเนอง เปนผลใหราคาของเซลลแสงอาทตยลดลงเปนล าดบ จากเดมประมาณ 4 ลานบาทตอกโลวตต ในปจจบนคงเหลอประมาณ 1.6 แสนบาทตอกโลวตต ซงนบวาราคาของเซลลแสงอาทตยไดลดลงมามาก

รปท 1.3 องคประกอบระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ไฟฟาจากแสงอาทตย

1 - 4

1.2 การใชงานของเซลลแสงอาทตย ในพนทหางไกลซงระบบจ าหนายของการไฟฟายงไปไมถง ระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยเปน

ทางเลอกเหมาะเนองจากราคาต ากวา เมอเทยบกบเครองยนตเบนซน และดเซล โดยเฉพาะอยางยงงานดานโทรคมนาคม ไฟสญญาณ การชวยเดนเรอ เดนเฝายาม แตเนองจากเงนลงทนสงมากกวาระบบผลตไฟฟาแบบอนๆ มาก การหาแหลงเงนก ดอกเบยต า ปลอดดอก ผอนนาน ฯลฯ เปนอปสรรคส าคญ จงตองการความชวยเหลอจากภาครฐ ในระยะแรกๆ เปนหลก ตวอยางคอโครงการไฟฟาเซลลแสงอาทตย ส าหรบหมบานหางไกลของกรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน ซงรวมก าลงการตดตงสงถงกวา 2 เมกะวตต

รปท 1.4 การใชประโยชนระบบเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ไฟฟาจากแสงอาทตย

1 - 5

เนองจากพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานทไมมคาเชอเพลง สะอาดและมใหอยางไมจบสน ดงนน นกวางแผนพลงงานทมวสยทศนกวางไกลไดหาหนทางสนบสนน เชน เงนกปลอดดอก ดอกเบยต า ผอนนาน รบซอไฟฟาราคาจงใจ เพอใหเกดการผลตในเชงปรมาณเพอลดราคา และ สรางงาน ฯลฯ ตวอยางความส าเรจคอ ญปน และเยอรมน กรณของญปนใหมการซอไฟฟาจากผผลตภายใตโครงการ Sunshine Project เรมเมอป ค.ศ. 1994 สามารถดงราคาของระบบไฟฟาเซลล แสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายจาก 2 ลานเยนตอกโลวตต ลดลงเหลอ 6 แสนเยนตอกโลวตตในระยะเวลา 12 ป โดยใหการสนบสนนแบบชวยออกคาใชจายครงหนงในปแรก คอยๆ ลดลงมาจนเหลอไมเกนรอยละสบในปหลงๆ ตอนจบโครงการจงมบานแบบดงกลาวเกอบ 3 แสนหลง และอตสาหกรรมทเกยวเนองไดขยายตวอยางมากมาย จนกลายเปนผสงออกอนดบท 1 ของโลก

เยอรมนสงทจงใจกคอรบซอไฟฟาทผลตจากพลงงานทดแทนโดยเฉพาะอยางยงจากระบบไฟฟาเซลลแสงอาทตยในราคาสงมาก ซงมผเขารวมโครงการจ านวนมากจนปจจบนเปนตลาดใหญสดในโลก โดยใชงบประมาณจากเศษเสยวของคาไฟฟาของบรษทไฟฟาทขายได และเกดปรากฏการณคลายของญปน ปจจบนอตสาหกรรมพลงงานทดแทนของเยอรมนแขงแกรงมาก ผลตเซลลแสงอาทตยสงออกเปนอนดบสองรองจากญปน และสรางงานไดอยางมหาศาล หลายประเทศในยโรปกใชวธการของเยอรมน โดยมเงอนไขจงใจทแตกตางกนบางเลกนอย สเปนซงเปนประเทศทมแดดด ลมด กกาวขนมาเปนตลาดล าดบ 3 ของโลก สหรฐอเมรกาซงเปนผก าเนดเทคโนโลยแสงอาทตยใชวธจงใจทงสองแบบบวกกบมาตรการดานลดหยอนภาษเพมเตมเขาดวย ท าใหเปาหมายของการใชเซลลแสงอาทตยของอเมรกาจะสงกวา 3 หมนเมกะวตตในป ค.ศ. 2020

รปท 1.5 ความเปนมาและแนวโนมเทคโนโลยเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 1

บทท 2 ความรเกยวกบรงสอาทตย

รงสอาทตยจากดวงอาทตยถกน ามาใชประโยชนเพอผลตไฟฟาโดยอาศยเซลลแสงอาทตย

สามารถทราบคาในรปความเขมรงสอาทตยหนวยเปนวตต/ตารางเมตร และพลงงานแสงอาทตยหนวยเปนกโลวตต-ชวโมง/ตารางเมตร/วน ซงขนกบวนทและเวลา รวมถงต าแหนงบนพนโลก รงสอาทตยประกอบดวยสเปกตรมในชวงความยาวคลน 0.3 ถง 3 ไมโครเมตร เซลลแสงอาทตยแตละ ชนดสามารถตอบสนองตอสเปกตรมไดแตกตางกน ดงนนประสทธภาพในการผลตไฟฟาตางกน ในการออกแบบระบบเซลลแสงอาทตย การใชงานและการบ ารงรกษาระบบมความจ าเปนตองทราบเกยวกบคาความเขมรงสอาทตยในพนทนน และลกษณะของเซลลแสงอาทตยทเลอกใชงาน

2.1 ภมศาสตรของโลก โลกมลกษณะเปนทรงกลมร วธเพอบอกต าแหนงบนพนโลกจะบงชโดยเสนแนวตงและ

เสนแนวนอนเรยกวา เสนเมอรเดยน (Meridian) และเสนศนยสตร (Equator) ทางภมศาสตรก าหนดเสนศนยสตร คอ เสนสมมตรอบดาวเคราะหทตงฉากกบแกนหมนของดาวเคราะห และมระยะหางจากขวเหนอและขวใตเทากน ดงแสดงในรปท 2.1 นนคอ เสนศนยสตรจะแบงดาวเคราะหเปนซกเหนอและซกใต โดยมละตจดเทากบศนยองศา พนทบนเสนศนยสตรนชวงเวลาของกลางวนและกลางคนยาวนานเกอบเทากนตลอดทงป นอกจากนพนทซงอยบนต าแหนงเสนละตจดตางกนจะมสภาพอากาศ (Climate) และกาลอากาศ (Weather) แตกตางกน เสนละตจดมตงแต 0 ถง 90 องศา โดยทละตจด 90 องศา ทขวโลกเหนอจะนบเปน 90 องศาเหนอ สวนขวโลกใตนบเปน 90 องศาใต

รปท 2.1 การแบงเสนศนยสตรของโลก

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 2

2.2 รงสอาทตยบนพนโลก

รงสอาทตยบนพนโลกไดผานกระบวนการดดกลนและการแผรงสอาทตยโดยกาซในบรรยากาศเปนผลใหสเปคตรมแสงอาทตยเปลยนไปซงโมเลกลของกาซ ฝ นละอองและเมฆ ท า ให ร ง สอา ทตยกระจดกระ จา ย ( Scatter) และสะทอน (Reflect) ในรปท 2.2

แสดงผลกระทบตอการเปลยนแปลงของรงสอาทตยเมอเขาสบรรยากาศโลกและพนโลก เมอเทยบกบรงสเหนอบรรยากาศเกดการเปลยนแปลงดงน ความเขมรงสรวม ความเขมรงสทความยาวคลนใดๆ องคประกอบของสเปคตรมและทศทาง ประเภทของรงสอาทตยบนพนโลกทควรทราบ

รงสตรง (Beam or Direct Radiation) เปนรงสทมาจากดวงอาทตยโดยตรงและตกบนผวรบแสงดวยทศทางทแนนอน ณ เวลาหนงเวลาใด ซงทศของรงสตรงอยในแนวล าแสงอาทตย เนองจากรงสตรงมทศทางแนนอนและมล าแสงขนานจงสามารถรวมแสงหรอโฟกสรงสตรงได

รงสกระจาย (Diffuse Radiation) เปนรงสอาทตยสวนทถกสะทอนและกระจาย โดยกาซและ ฝ นละอองรวมถงวตถตางๆ ทอยในทางเดนของแสงกอนตกกระทบผวรบแสง รงสกระจายนมาจากทกทศทางในทองฟาจงไมสามารถรวมแสงหรอโฟกสรงสกระจายได

รงสรวม (Total หรอ Global Radiation) เปนผลรวมของรงสตรงและรงสกระจายซงจ ากดเฉพาะคลนแมเหลกไฟฟาคลนสน (ไมเกน 4 ไมโครเมตร) ไมรวมพลงงานคลนยาวจากการแผรงสของพนโลกและบรรยากาศ โดยกรณผวรบแสงเปนพนเอยง (Incline plane) รงสรวมจะประกอบดวยรงสตรงจากทองฟา รงสกระจายจากทองฟาและรงสกระจายจากพนโลก อาคารบานเรอน ซงเกดจากสวนทสะทอนกลบจากพนโลก ในกรณนเรยกวา Total Radiation แตกรณผวรบแสงเปนพนแนวราบ (horizontal plane) รงสรวมบนพนราบประกอบดวยรงสตรงและรงสกระจายทมาจากครงทรงกลมทองฟา ไมมรงสกระจายทมาจากพนโลก เรยกรงสรวมบนพนแนวราบวา Global Radiation

รปท 2.2 ผลกระทบตางๆ ตอรงสอาทตยในบรรยากาศโลก

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 3

การเปลยนแปลงของรงสรวม รงสตรงและรงสกระจายในวนทฟากระจางและวนทฟามเมฆ เนองจากปรมาณเมฆ ฝ นละออง และหมอกควนมแตกตางกนตามฤดกาล ดงนนปรมาณรงสรวม รงสกระจาย และรงสตรงจะเปลยนแปลงไปตลอดทงป ส าหรบประเทศไทย ฤดแลงมคารงสรวมและรงสตรงสงเพราะทองฟาโปรง แตฤดฝนจะมรงสสวนมากเปนรงสกระจายและรงสรวมนอย

2.3 ปรมาณรงสอาทตยในประเทศไทย โดยทวไปศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของพนทแหงหนงจะสงหรอต าขนอยกบรงสอาทตยท

ตกกระทบในพนทนน การศกษาเพอทราบปรมาณรงสอาทตยบนพนโลกซงจะใชเปนแนวทางการสงเสรมการใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตย ซงน าเสนอในรปแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตย ส าหรบประเทศไทยมแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของกรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน (กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน) จดท าขนในป พ.ศ. 2542 โดย มหาวทยาลยศลปากร รปท 2.3 แสดงศกยภาพพลงงานแสงอาทตยเฉลยรายป ในแตละเดอนนนการกระจายของความเขมรงสอาทตยตามบรเวณตางๆ ของประเทศไดรบอทธพลส าคญจากลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ 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 จากการค านวณรงสรวมของดวงอาทตยรายวนเฉลยตอปของพนททวประเทศ มคาเทากบ 5.04 กโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตร-วน แสดงใหเหนวาประเทศไทยมศกยภาพพลงงานแสงอาทตยคอนขางสง

ป พ.ศ. 2543 ไดมการพฒนาเครอขายสถานวดความเขมรงสอาทตย มทงหมด 37 สถานทวประเทศ เพอใหประเทศไทยมขอมลความเขมรงสทละเอยดและถกตอง สามารถน าไปใชเพอประโยชนดานการวจย พฒนาและการประยกตใชพลงงานแสงอาทตยอยางมประสทธภาพ ปจจบนสามารถทราบขอมลพลงงานแสงอาทตยทงขอมลจากการตรวจวดจากสถานระหวางป พ.ศ. 2545-2550 และขอมลดาวเทยมเปนขอมลเฉลยรายเดอนของจงหวดและอ าเภอระหวางป พ.ศ. 2536-2541

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 4

รปท 2.3 แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยส าหรบประเทศไทย จดท าในป พ.ศ. 2542

(หนวย : กโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตร-วน)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 5

2.4 ต าแหนงดวงอาทตยและมวลอากาศ บรรยากาศของโลกมอทธพลตอสเปคตรมแสงอาทตย ถาล าแสงผานบรรยากาศในทศทาง

ตางกน เปนผลใหสเปคตรมแสงอาทตยท งพลงงานรวมและความเขมตางกนโดยอทธพลของบรรยากาศแสดงดวยดชนทเรยกวา มวลอากาศ (Air mass, AM) ก าหนดไวในสมการท 2.1

(2.1)

โดยท z เปนคามมระหวางแนวดงเหนอศรษะและแนวล าแสงอาทตย หรอ มมซนช (Zenith Angle) ดงแสดงในรปท 2.4

เมอดวงอาทตยอยตรงศรษะ z = 0 AM = 1 เมอดวงอาทตยท ามม 60 กบแนวดง z = 60 AM = 2 นอกบรรยากาศก าหนดวามวลอากาศมคาศนย AM = 0

เมอดวงอาทตยอยใกลขอบฟา หรอมมซนชมคาสง (z 70, AM 3) สวนโคงของโลกจะมผลตอมวลอากาศ ซงสมการทวไปของมวลอากาศจะเขยนไวในสมการท 2.2 หรอ 2.3 มวลอากาศท

ก าหนดโดยสมการท 2.1, 2.2 และ 2.3 เปนคามวลอากาศทระดบน าทะเล

(2.2) หรอ

(2.3)

รปท 2.4 มมซนช (z, Zenith Angle) มมเดคลเนชน (, Solar Declination Angle)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 6

เมอ เปนมมระหวางพนโลกกบล าแสงหรอมมเดคลเนชน (Solar Declination Angle) และ +z เทากบ 90 องศา (รปท 2.4) ส าหรบสถานทซงอยสงกวาระดบน าทะเล K1 กโลเมตร หรอมความดนบรรยากาศ P มลลบาร มวลอากาศ ณ ทนนจะเปนดงสมการท 2.4

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

2.5 สเปกตรมรงสอาทตย รงสอาทตยเปนคลนแมเหลกไฟฟา แสดงในรปของสเปกตรม ความเขมรงสอาทตยท

พนผวโลกมนอยกวานอกชนบรรยากาศ เพราะในชนบรรยากาศเกดการดดกลน การกระจายแสง และสะทอนแสง สเปกตรมรงสอาทตยประกอบดวย อตราไวโอเลตมความยาวคลนนอยกวา 380 นาโนเมตร แสงขาวหรอแสงทมองเหนดวยตาเปลา และอนฟราเรดมความยาวคลนมากกวา 700 นาโนเมตร ซงสเปกตรมของแสงขาวมความยาวคลน 380-700 นาโนเมตร ดงรปท 2.5 สามารถแยกเปน 7 ส เรยงล าดบความยาวคลนจากนอยไปหามากไดดงน มวง คราม น าเงน เขยว เหลอง แสดและแดง และการตอบสนองตอสเปกตรมของเซลลแสงอาทตยแตละชนดจะมลกษณะเฉพาะ

รปท 2.5 สเปกตรมรงสอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 7

สาเหตทความเขมรงสอาทตยทพนผวโลกมนอยกวานอกช นบรรยากาศ เนองจากคลนแมเหลกไฟฟาถกดดกลนโดยอะตอมและโมเลกลของกาซ โดยชวงอลตราไวโอเลตถกดดกลนดวยอะตอมของออกซเจน ไนโตรเจน และโมเลกลของออกซเจน (O2), โอโซน (O3) และโมเลกลของไนโตรเจน (N2) ซงเปนองคประกอบหลกของบรรยากาศ ท าใหแสงอาทตยทสองผานบรรยากาศจนถงพนโลกแทบจะไมมคลนชวงอลตราไวโอเลต ชวงแสงอนฟราเรดจะถกดดกลนโดยโมเลกลของน า (H2O) และโมเลกลของคารบอนไดออกไซด (CO2) ซงเกดขนในชนลางของบรรยากาศ ภายในระยะทาง 50 กโลเมตรจากพนโลก เปนชวงชนบรรยากาศทม H2O และ CO2 อยมาก พลงงานแสงชวงอนฟราเรดทถกดดกลนเกอบทงหมดท าใหบรรยากาศรอน หรอท าใหพลงงานจลนของโมเลกลอากาศสงขน และท าใหอณหภมของโลกสงขน

2.6 อปกรณวดรงสอาทตย

เครองมออปกรณส าหรบการวดพลงงานแสงอาทตย ไดแก ไพรานอมเตอร (Pyranometer) และ

ไพรเฮลโอมเตอร โดยหลกการวดก าลงของความรอนซงเกดจากรงสอาทตย แตแตกตางกนตามประเภทของการวดรงสอาทตย กลาวคอ ไพรานอมเตอร (Pyranometer) ดงแสดงในรปท 2.6 (ก) ส าหรบวดรงสรวม (Global solar radiation) และรงสกระจาย และไพรเฮลโอมเตอร (Pyrheliometer) ส าหรบวดรงสตรง (Direct solar radiation)

พลงงานแสงอาทตยมวธการโดยวดคาความเขมรงสอาทตย (Irradiance) โดยทคาความเขมรงสอาทตย คอ ความเขมของก าลงงานทไดจากรงสอาทตยชวขณะนนๆ บงบอกดวยหนวยของกโลวตตตอตารางเมตร (kW/m2) และจะเปลยนแปลงตลอดวน โดยทในเวลากลางคนมคาเทากบศนยกโลวตตตอตารางเมตร และจะมคามากทสดคอ 1 กโลวตตตอตารางเมตรขนกบต าแหนงพนทและสภาพภมอากาศ สามารถทราบไดทงรงสรวมและรงสตรงขนกบเครองมออปกรณทใชวด

การวดคาความเขมรงสอาทตยอกวธหนงเปนการบนทกแดด โดยวดชวงเวลาทรงสตรงมความเขมสงพอทจะกระตนตวบนทก โดยทวไปประมาณ 200 มลลวตตตอตารางเซนตเมตร (mW/cm2) แต

รปท 2.6 (ก) ไพรานอมเตอร (ข) เครองบนทกแดดแบบลกแกว

(ก) (ข)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

รงสอาทตย

2 - 8

การวดแบบนมความถกตองนอยกวาดวยราคาทไมแพงนก ในรปท 2.6 (ข) แสดงเครองบนทกแดด (Sunshine recorder) มชวงเวลาสนทสดทวดได คอ 0.1 ชวโมง ความแตกตางของคาความเขมรงสอาทตยกบพลงงานแสงอาทตย (Solar radiation หรอ Solar insolation) คอความเขมรงสอาทตยเปนปรมาณความเขมของก าลงงานทไดจากรงสอาทตย แตทวาพลงงานแสงอาทตย เปนความเขมรงสอาทตยรวมตลอดชวงเวลาทท าการวด บงบอกดวยหนวยเปนกโลวตต-ชวโมงตอตารางเมตร (kWh/m2) นอกจากนพลงงานแสงอาทตยยงทราบไดจากขอมลปรมาณเมฆ (cloud cover) จากภาพถายดาวเทยม

2.7 ระบบตดตามดวงอาทตย เทคนคระบบตดตามดวงอาทตยมาใชเพอใหอปกรณรบแสงไดรบรงสตรงเพมขน และเพม

ปรมาณพลงงานทไดรบตลอดวน รปท 2.7 แสดงรงสอาทตยรวมเมอมระบบตดตามดวงอาทตยในฤดรอนเพมขน 50 %เทยบกบการวดแบบพนราบ และเพมขน 300 %เทยบกบการวดแบบพนราบ ของระบบเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาขนาด 12 เมกกะวตต ตดตงท Paul Langrock เยอรมน ส าหรบประเทศไทยมรงสตรงและรงส กระจายในประมาณใกลเคยงกน ดงนนการใชระบบตดตามดวงอาทตย จะเพมประสทธภาพใหแกระบบเพยงเลกนอย

รปท 2.7 ความแตกตางระหวางรงสรวมของการวดแบบพนราบกบมระบบตดตามดวงอาทตยใน

วนททองฟาโปรง ทละตจด 50 องศา

(ก) (ข)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 1

บทท 3 เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3.1 ลกษณะของเซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยเปนอปกรณทางไฟฟาท าจากสารกงตวน า ท าหนาทเปลยนพลงงานแสงเปนไฟฟาโดยตรง อาศยกระบวนการโฟโตโวตาอก (Photovoltaic Effect) ซงเกดจากความตางศกยไฟฟาภายในสารกงตวน ามคาแตกตางกน เมอไดรบแสงทมพลงงานมากพอ ท าใหเกดการเคลอนทของอเลกตรอนอสระ โครงสรางทส าคญของเซลลแสงอาทตยมลกษณะเหมอนกบไดโอดทวไป ประกอบดวยรอยตอระหวางวสดสารกงตวน าตางชนดกนสองชน ไดแก สารกงตวน าชนดพเปนขวบวก และสารกงตวน าชนดเอนเปนขวลบ สารกงตวน าทน ามาใชงานในลกษณะดงกลาวสวนมากเปนซลกอน และเพอใหเขาใจไดงาย โดยสวนใหญจะใชการอธบายสารกงตวน าทท าจากซลกอน แมวาปจจบนจะมสารกงตวน าทท าจากวสดชนดอนกตาม เซลลแสงอาทตยชนดซลกอน ประกอบดวยสารกงตวน าชนดพผลตขนจากผลกของซลกอนใชสารเจอปน คอโบรอน เพอท าใหเปนวสดขาดอเลกตรอนอสระ ทงนการขาดอเลกตรอนท าใหเกดชองวางเรยกวา โฮล (Hole) และการขาดอเลกตรอนทเปนประจลบ ท าใหสวนนเทยบไดกบอนภาคประจบวก สวนสารกงตวน าชนดเอนผานการเตมสารเจอปน คอฟอสฟอรส เพอท าใหเกดอเลกตรอนสวนเกน ซงจดเชอมตอเรยกวา รอยตอพ-เอน ดงแสดงในรปท 3.1

การเชอมตอกนของสารกงตวน าทมคณสมบตตางกนจะท าให เ กดสนามไฟฟา (Electrical field) ในบรเวณรอยตอ โดยส น า ม ไ ฟ ฟ า น ม ล ก ษ ณ ะเหมอนกบสนามไฟฟาสถตย อนจะท าใหเกดอนภาคของประจลบเคลอนทไปในทศทางใด

รปท 3.1 โครงสรางรอยตอพ-เอนของสารกงตวน าซลกอน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 2

ทศทางหนง และอนภาคของประจบวกทเคลอนทไปในทศทางทตรงขาม ตวอยางเชน การใชหวแปรงกบเสอขนสตว เปนตน การเคลอนทของอเลกตรอนไปยงบรเวณผลกชนดเอนท าใหเกดกระแสไฟฟาไดดงในรปท 3.2 เมอตอเขากบวงจรภายนอกจะท าใหเกดการไหลของกระแสไฟฟาผานตลอดวงจร การเคลอนทไปยงวงจรภายนอกของอเลกตรอนในกรณของสารกงตวน าโดยผานวสดตวน าทตดอยกบผวดานหนาของเซลล ในเวลาเดยวกนโฮลจะเคลอนทไปในทศทางตรงขามผานเนอเซลลจนไปถงวสดตวน าอกสวนหนงทยดตดอยกบดานลางของเซลล ท าใหครบวงจรโดยรวมกบอเลกตรอนทอยอกดานหนงของวงจรภายนอก แตในทางตรงขาม การไหลของอเลกตรอนไมเกดขนหากไมสามารถท าใหครบวงจร

ก าลงไฟฟาของเซลลแสงอาทตยตองอาศยทงแรงดนและกระแสไฟฟา โดยทกระแสไฟฟาเกดขนเมอมการไหลของอเลกตรอน และแรงดนไฟฟาเปนผลมาจากสนามไฟฟาภายในบรเวณรอยตอพ-เอน โดยทวไปเซลลแสงอาทตยซลกอนแบบผลกเดยวจะออกแบบใหมแรงดนไฟฟาประมาณ 0.5 โวลตทกระแสไฟฟาประมาณ 2.5 แอมแปร ดงนนจะเกดก าลงไฟฟาสงสดประมาณ 1.25 วตต (ขนอยกบรายละเอยดในการออกแบบ ซงเซลลแสงอาทตยแบบอนๆ อาจมแรงดนหรอกระแสไฟฟาสงหรอต ากวาน)

รปท 3.2 การเคลอนทของอเลกตรอนและโฮลของสารกงตวน าซลกอน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 3

3.1.1 ประเภทของเซลลแสงอาทตย

เทคโนโลยเซลลแสงอาทตยมการพฒนาอยางตอเ นอง เพอลดต น ท น ด า น ว ส ด ข อ ง เ ซ ล ลแสงอาทตยจะท า ใหราคา เซลลแ ส ง อ า ท ต ย ล ด ล ง แ ล ะ มประสทธภาพสง ขน การแบ งประเภทเทคโนโลยเซลลแสงอาทตยตามการผลตแบงไดเปน 3 กลม ดงแสดงในรปท 3.3

เซลลแสงอาทตยชนดผลก (Crystalline Solar Cells) มความแตกตางกนตามชนดของสารกงตวน าตงตน (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 3.3 ไดอะแกรมเทคโนโลยการผลตเซลลแสงอาทตย

รปท 3.4 ตวอยางเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 4

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 และมน าหนกเบากวาแบบแผนราบ เมอประกอบเปนแผงเซลลแสงอาทตย จงลดตนทนลงได มใชงานเชงพาณชยแตยงไมแพรหลาย

รปท 3.5 ตวอยางเซลลแสงอาทตยแบบตางๆ และโครงสรางภายใน

ดายเซนซไทซมจดเดนในความเปนมตรกบสงแวดลอม โดยการออกแบบเซลลใชแนวคดเดยวกบกระบวนการสงเคราะหแสงของพช กลาวคอ การเคลอบผววสดกงตวน าดวยไทเทเนยมออกไซดใหคลายกบคลอโรฟลในกระบวนการสงเคราะหแสงของพช ปจจบนมผลตขายในเชงพาณชย และมประสทธภาพ 3-5 เปอรเซนต ควอนตมดอต (Quantum Dot Solar Cells: QD) ถกพฒนาขนเพอเพมประสทธภาพการเปลยนผลทางเทอรโมไดนามกสของโฟตอนใหมคามากทสด เปนการพฒนาจากขอจ ากดของเซลลชนดผลก โดยเพมประสทธของวสดสารกงตวน าจาก 31-33 % เปน 66 % และยงไมมการใชงานเชงพาณชย 3.1.2 การตอบสนองตอสเปกตรมแสงอาทตย

เปนททราบกนวา รงสอาทตยประกอบดวยแสงอลตราไวโอเลต แสงทมองเหนดวยตาเปลา และแสงอนฟราเรด หากพจารณาประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยตองค านงถงสเปกตรมแสงและการตอบสนองตอสเปกตรมประกอบกน ถงแมวา สเปกตรมของรงสอาทตยชวงคอนขางกวางตงแต

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 5

380 - 1100 นาโนเมตร แตดวยขอจ ากดของเซลลแสงอาทตยผลกซลกอนทตอบสนองตอสเปกตรมแสงชวงทมองเหนดวยตาเปลาและแสงอนฟราเรด ดงนนชวงความยาวคลนทใชงานจรงจงแคบลงรปท 3.6 แสดงเปรยบเทยบประสทธภาพทแตกตางกนของเซลลแสงอาทตยประเภทตางๆ โดยแกนความเขมรงสอาทตยเทยบกบเซลลแสงอาทตยเฉพาะประเภทเดยวกน ซงอะมลฟสซลกอน (ชนดฟลมบาง) ประสทธภาพนอยกวาผลกซลกอน เนองจากมชวงการตอบสนองทความยาวคลนชวงตนของแสงมองเหนดวยตาเปลาประมาณ 350 - 650 นาโนเมตร การพฒนาเซลลแสงอาทตย เพอเพมประสทธภาพสงกวาเซลลแสงอาทตยแบบเดม เชน CdTe และ CIS หรอ CIGS เปนตน ท าใหชวงการตอบสนองไดเพมขน พจารณาจากชวงแถบกวางของกราฟทมากขน 3.1.3 ลกษณะกระแสและแรงดนของเซลลแสงอาทตย

โดยทวไปสมบตทางไฟฟาของ เซลลแสงอาทตยแสดงในรปของความสมพนธระหวางคากระแสและแรงดนไฟฟา เรมตนทวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตยดงแสดงรปท

รปท 3.6 การตอบสนองตอสเปกตรมแสงอาทตยของเซลลแสงอาทตยประเภทตางๆ

รปท 3.7 การตอวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 6

3.7 เปนการตอขนานระหวางแหลงก าเนดแสง ไดโอด (รอยตอพ-เอน) และความตานทาน shunt และตออนกรมกบความตานทานอนกรม ตามล าดบ เขยนเปนสมการไดดงสมการท 3.1 นนคอผลลพธของกระแสทไดจากเซลลแสงอาทตยเกดมาจากแหลงพลงงานแสงหกลบดวยกระแสทไหลผานไดโอดและผานความตานทาน shunt ขณะกระแสไฟฟาไหลผานท าใหเกดคาแรงดนไฟฟาในแตละจดขน

สมการท 3.2 แสดงแรงดนไฟฟา ณ จดใดๆ เทากบแรงดนไฟฟาทขาออกบวกดวยผลคณระหวางกระแสไฟฟากบความตานทานอนกรม SHDL IIII (3.1) Sj IRVV (3.2) โดยท I กระแสไฟฟาขาออก มหนวยเปนแอมแปร LI กระแสไฟฟาทเกดจากแหลงพลงงานแสง มหนวยเปนแอมแปร DI กระแสไฟฟาทไหลผานไดโอด มหนวยเปนแอมแปร SHI กระแสไฟฟาทไหลผานความตานทาน Shunt มหนวยเปนแอมแปร V แรงดนไฟฟาขาออก มหนวยเปนโวลต I กระแสไฟฟาขาออก มหนวยเปนแอมแปร SR ความตานทานอนกรม มหนวยเปนโอหม พารามเตอรทบงบอกประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยประกอบดวย กระแสลดวงจร SCI แรงดนวงจรเปด OCV และฟลดแฟกเตอร FF รปท 3.8 แสดงกระแสลดวงจรและแรงดนวงจรเปดคอกระแสไฟฟาขณะทแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตยมคาเปนศนย เปนคากระแสไฟฟาสงสดและแรงดนไฟฟาขณะไมมกระแสเปนคาแรงดนไฟฟาสงสด สวนฟลดแฟกเตอรเปนสดสวนระหวางผลคณแรงดนกบกระแสทจดท างานสงสดและผลคณของกระแสลดวงจรกบแรงดนวงจรเปดซงมคานอยกวาหนง นอกจากนมพารามเตอรเกยวกบความตานทานในเซลลแสงอาทตยเปนประโยชนตอการตดตามพฤตกรรมของเซลลแสงอาทตยและการพฒนาเซลลแสงอาทตย โดยคดจากสดสวนระหวางคาแรงดนทจดสงสดตอกระแสทสดท างานสงสดหรออาจใชสดสวนระหวางคาแรงดนวงจรเปดตอกระแสลดวงจร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 7

3.1.4 ปจจยทลดทอนประสทธภาพของเซลลแสงอาทตย

ประสทธภาพของเซลลแสงอาทตยขนกบทงปจจยภายนอกและสมบตของเซลล ไดแก อณหภม ความเขมรงสอาทตย ความตานทาน Shunt และความตานทานอนกรม เปนตน โดยทประสทธภาพลดลงเมออณหภมสงขน นนคอ สภาวะทอณหภมสงระยะหางของแถบพลงงานจะลดลงเปนผลใหแรงดนขาออกของเซลลแสงอาทตยมคานอยลงแตไมท าใหกระแสลดวงจรเปลยนแปลงนก (รปท 3.9) ทงน กระแสลดวงจรหรอกระแสสงสดจะลดลงเมอความเขมรงสอาทตยมคานอย เชน ในวนททองฟามดครม มเมฆบดบง การบงเงาเนองจากเงาตนไม เปนตน

ความตานทานอนกรมเพมขนจะท าใหแรงดนขาออกมคาลดลงแตไมมตอคาแรงดนวงจรเปด หรอกลาวไดวา ความตานทานอนกรมท าใหคาฟลดแฟกเตอรลดลง หากคานมมากๆ จะท าใหกระแสลดวงจรลดลงและ IV-curve เปนเสนตรงดงรปท 3.10 คาความตานทาน Shunt ลดลงมากจะเปนผลท าใหแรงดนวงจรเปดและกระแสลดวงจรมคาลดลงดงรปท 3.11 และคาฟลดแฟกเตอรลดลงเชนเดยวกบกรณของความตานทานอนกรม

.

รปท 3.8 ลกษณะกระแสและแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตย (IV-curve)

รปท 3.9 ผลของอณหภมตอแรงดนวงจรเปดและกระแสลดวงจร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 8

3.2 ลกษณะของแผงเซลลแสงอาทตย เซลลแสงอาทตยน าไปใชงานในรปของแผงเซลล (Module) การเพมก าลงไฟฟาใหสงขนโดยน าแผงเซลลมาเชอมตอกนในรปแบบของสตรง (String) หรออะเรย (Array) รปท 3.12 แสดงลกษณะทวไปของการเชอมตอเซลลชนดผลก กระแสไฟฟาทผลตไดจะถกดงไปทตวน าไฟฟาดานหนาและหลงของเซลล โดยดานหนามตวน าเรยกวา ฟงเกอร (Fingers) ท าหนาทน ากระแสสงตอไปบสบาร (Busbar) และไหลผานไปยงเซลลทเชอมถงกน ฟงเกอรและบสบารจ ะ ต อ ง บ ง เ ซ ล ล น อ ย ท ส ด แ ล ะ ร บกระแสไฟฟาไดสง เพอใหเซลลรบแสงไดมากทสด และดานรบแสงของเซลลจะตองเคลอบสารลดการสะทอนแสง

รปท 3.10 ผลของความตานทานอนกรมตอลกษณะกระแสและ

แรงดน

รปท 3.11 ผลของความตานทาน Shunt ตอลกษณะกระแสและแรงดน

รปท 3.12 ลกษณะทวไปของเซลลแสงอาทตยทถกน ามาประกอบเปนแผงเซลล

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 9

สวนของกลองตอสายไฟ และบายพาสไดโอด ท าหนาทเชอมตอทางไฟฟาระหวางแผงเซลล และปองกนการเกดโหลดทตวเซลล ลกษณะทางไฟฟาของแผงเซลลจะเปลยนแปลงตามแสงแดดและอณหภม มลกษณะเดยวกนกบเซลลแตกตางกนทขนาดแรงดนและกระแสไฟฟา 3.2.1 ลกษณะของแผงเซลลชนดผลกซลกอน รปแบบการเ ชอมตอเซลล เพอท าเปนแผงเซลลมอย 3 แบบ คอ 1) แบบอนกรม คอน าแตละเซลลมาตออนกรมเปน 1 แถว หรอ 1 สตรงใน 1 แผงดง รป ท 3.13 (ก ) เพ อ เพมแรงดนไฟฟา หากแตละเซลลมแรงดนวงจรเปด (VOC) ประมาณ 0.6 โวลตเทากนทกเซลลและกระแสเทากน แผงเซลลจะมแรงดน VOC เทากบจ านวนเซลลทตออนกรมคณกบแรงดน VOC ของเซลล กรณนเทากบ 9.6 โวลต สวนกระแสทไหลผานจะไหลเทากบ กระแสของหนงเซลลเทานน 2) แบบอนกรม-ขนาน คอน าแตละสตรงทเซลลตออนกรม เพอเพมแรงดนไฟฟา แลวน ามาตอขนานเพอเพมกระแสไฟฟา ดงรปท 3.15 (ข) แตละสตรงมเซลลตออนกรม 4 เซลล ซงท าใหมแรงดนทแตละสตรงเทากบ 2.4 โวลต สมมตใหกระแสแตละสตรงเทากบ 5 แอมป ท าใหกระแสทไดจากแผงนมคาเทากบผลรวมคากระแสของทกสตรงทตอขนานกน ในทนเทากบ 20 แอมป 3) แบบอนกรม-ขนาน-อนกรม คอน าแตละกลมทเชอมตอกนตามแบบท 2 มาตออนกรม ดงรปท 3.15 (ค) เพอเพมทงแรงดนและกระแสไฟฟา

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

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 10

โดยสวนใหญสวนประกอบแผงเซลลแสงอาทตยส าหรบชนดผลกซลกอนม 4 สวน ประกอบดวย วสดประกบผวหนาเ ซ ล ล ว ส ด ส า ห ร บ ห อ ห ม เ ซ ล ล (encapsulant) ว สดแผนหลง (back sheet) และเฟรม ดงรปท 3.14 วสดประกบผวหนา ท าหนาทกนน า ไอน า ฝ นละอองและสงสกปรก รวมถงแรงกระแทก สมบตของวสด คอ แสงสามารถสองผานไดด ปองกนแสงอลตราไวโอเลต (UV) และระบายความรอนไดด โดยทวไปวสดทใชเปนผวหนาจะเปนกระจกชนด tempered low-iron ซงมราคาไมสง วสดหอหมเซลล ชวยในการจบยดกนระหวางวสดผวหนา ตวเซลลและวสดประกบแผนหลงของแผงเซลล ซงตองทนทานตออณหภมภมสงและรงสอลตราไวโอเลต รวมทงใหแสงสองผานไดดและระบายความรอนไดด โดยสวนใหญใชวสดจ าพวกโพลเมอรทเรยกวา EVA ยอมาจาก Ethyl vinyl acetate วสดประกบแผนหลง ท าหนาทปองกนและเปนแผนหลงของแผงเซลลแสงอาทตย ตองมสารมารถระบายความรอนไดด และปองกนน าและไอน า โดยสวนมากวสดทน ามาใชเปนจ าพวกโพลเมอรแผนบางทมชอวา Tedlar

เฟรม (frame) ท าหนาทเปนโครงสรางของแผงเซลลใหเพมความแขงแรงกบแผงเซลลและเปนสวนปองกนแรงกระแทกตางๆ โดยทวไปวสดทใชเปนอลมเนยม

3.2.2 ลกษณะของแผงเซลลชนดฟลมบาง แผงเซลลชนดฟลมบางแบงได 2 แบบ คอ โครงสรางแขง และ แบบออนตว

แผงเซลลแบบโครงสรางแขง เซลลถกสรางลงบนกระจกโดยตรง จากนนท าการเชอมตอทางไฟฟา แลวจงน าไปลามเนตดวยวสดหอหมทงดานหนาและดานหลง รปท 3.15 (ก) แสดงสวนประกอบของเซลลชนดอะมอรฟสซลกอน (a-Si) ซงกระจกท าหนาทเปนซบสเตรท เทคโนโลย

รปท 3.14 วสดประกอบแผงเซลลแสงอาทตยชนดผลก

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 11

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 แผงเซลลแบบออนตว มลกษณะของการเกาะตด (deposit) บนซบสเตรททออนตว สวนการเชอมตอทางไฟฟาขนกบชนดของซบสเตรท ถาวสดจ าพวกฉนวนไฟฟา เชน polyester หรอ polyimide สามารถใชวธเดยวกบซบสเตรททเปนกระจก แตวสดจ าพวกตวน าไฟฟาตองใชวธการอน จากนนกจะถกน าไปลามเนตดวยวสดพอลเมอรทไมมสและยอมใหแสงผานได เชน ETFE หรอ FEP

นอกจากน การแบงแผงเซลลสามารถแบงตามลกษณะการประกอบหรอวสดประกอบแผงเซลล เชน วสดประกอบแผง เชน แผงเทฟลอน แผง PVB และแผงเรซน เปนตน เทคโนโลยการประกอบแผง เชน การลามเนต เปนตน วสดซบสเตรท เชน ฟลมบาง กระจกกบเทดลาร โลหะกบฟลม อะคลคพลาสตก และ

กระจกกบกระจก เปนตน โครงสรางเฟรม ไดแก แบบมเฟรม และแบบไรเฟรม การเพมโครงสรางพเศษ เชน toughened safety glass (TSG) กระจกนรภยหลายชน

(laminated safety glass, LSG) และ กระจกฉนวน (insulating glass) เปนตน

รปท 3.15 เซลลแสงอาทตยชนดอะมอรฟสซลกอน (a-Si)

รปท 3.16 แผงเซลลแสงอาทตยแบบออนตว

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 12

ความหลากหลายของแผงเซลลไดเอออ านวยตอการสรางสรรคในเชงสถาปตยกรรม ท าใหการพจารณาเพอเลอกใชตองควบคกนไปทงดานประสทธภาพของแผงเซลล ความกลมกลนกบตวอาคารและเปนไปตามกฎขอบงคบการกอสรางหรอตอเตมอาคาร เชน สสน ขนกบชนดของเซลล การผนกแผนหลงเซลล การเชอมตอเซลล และชนดของกระจก ความโปรงแสง ขนกบการจดเรยงเซลลและคณลกษณะความโปรงแสงของเซลล ความสามารถในการยดหยน ขนกบชนดของซบสเตรท

การใชสญลกษณสวนใหญจะใชดงรปท 3.17 ก าหนดเปนตวเซลล หรอ แผงเซลล หรอระบบแผงเซลลทงสตรงหรออะเรย

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

current: ISC) สวนจดตดแกนนอนทกระแสเทากบศนยจะไดคาแรงดนขณะวงจรเปด (Open circuit voltage: VOC) เมอน าคากระแสคณกบแรงดนกจะไดก าลงของเซลลแสงอาทตย ซงตองมจดเดยวเปนค า ก า ล ง ไ ฟ ฟ า ส ง ส ด เ ร ย ก ว า ก าลงไฟฟาทจดสงสด (Power at maximum point: PMP) สวนกระแสกบแรงดนทจดนเรยกวา กระแสท

รปท 3.17 สญลกษณของเซลลแสงอาทตย

รปท 3.18 กราฟกระแสกบแรงดนของแผงเซลลแสงอาทตย (I-V Curve)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 13

จดก าลงไฟฟาสงสด (Current at maximum power point: IMP) กบแรงดนทจดก าลงไฟฟาสงสด (Voltage at maximum power point: VMP) ตามล าดบ 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 นอกจากน นการแสดงเครองหมายรบรองคณภาพจากหนวยงานตางๆ และการอางองมาตรฐานการทดสอบแผงเซลลแสงอาทตย มาตรฐานหลกทใชในการรบรองคณภาพคอ IEC 61215 ส าหรบแผงเซลลชนดผลก IEC 61646 ส าหรบชนดฟลมบาง ยงมมาตรฐานทางดานความปลอดภย เชน IEC 61730 ส าหรบแผงทงสองชนด TÜV Safety Class II และ UL 1703 เปนตน

วงจรสมมลของแผงเซลลแสงอาทตย

เซลลแสงอาทตยสามารถแทนดวยวงจรสมมล (Equivalent circuit) ดงรปท 3.20 ประกอบดวย แหลงจายกระแสไฟฟาตอขนานกบไดโอด (รอยตอพ-เอน) และRsh แลวจงตออนกรมกบ Rs โดยก าหนดใหแหลง จายกระแสเปนแบบกระแสคงท ซงแปรผนตามความเขมแสง ความตานทานอนกรม (Rs) เปนคาความ

รปท 3.19 ไดอะแกรมการทดสอบวดกระแสและแรงดนไฟฟา

รปท 3.20 แบบจ าลองคณลกษณะทางสถตยของเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 14

ตานทานทเกดขนจากจดเชอมตอ (wiring contact) ระหวางตวน าไฟฟากบเซลล สวนความตานทานชนท (Rsh) เกดขนเมอใหแรงดนไฟฟาในลกษณะไบอสยอนกลบใหกบไดโอด ทางอดมคตจะไมมกระแสไฟฟาไหลยอนกลบ ตรงกนขามกบความเปนจรงจะมกระแสไหลยอนกลบในระดบต า นนแสดงใหเหนวามเสนทางทกระแสไฟฟาสามารถไหลผานได ดงนนจงแทนดวยความตานทานชนท ซงมคาสงมากเมอเทยบกบความตานทานอนกรมทมคาต ามาก สมการท 3.3 เปนสมการทางสถตยของเซลลแสงอาทตย ซงมพนฐานมาจากทฤษฏโซลดสเตทฟสกส (Solid-state physic theory)

SH

S0L R

V1

AkT)IRV(e

expIII

(3.3)

ผลกระทบจากความเขมรงสอาทตยและอณหภม เซลลแสงอาทตยท างานทสภาวะแวดลอมตางๆ จะไดกราฟ I-V Curve ทระดบตางๆ ดงแสดงรปท 3.21 โดยท (ก) เปนกรณทความเขมรงสอาทตยคงทแตอณหภมเพมขน มผลท าใหแรงดนของเซลลแสงอาทตยลดลง แตกระแสไฟฟาวงจรลดกลบมคาสงขน แตกรณจากรปท 3.21 (ข) เมอความเขมแสงเพมขนโดยทอณหภมไมเปลยนแปลงจะท าใหกระแสวงจรลดเพมขน และแรงดนวงจรเปดมคาสงขนเลกนอย

ปจจยลดทอนก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย การลดทอนก าลงไฟฟาทผลตไดของแผงเซลลมาจากสาเหตหลก 2 ประการคอ ทางแสง (optical) และทางไฟฟา (electrical) ส าหรบทางแสง ปจจยทมผลตอการรบแสง ไดแกการสะทอน (reflection) การบงเงา (shadowing) และไมรบรงส (not absorbed radiation) ซงการลดการสะทอนแสงนนท าโดยการเคลอบสารปองกนการสะทอน (antireflection coating) และการท าเซอรเฟซ

รปท 3.21 กราฟกระแสและแรงดนทอณหภมและความเขมแสงคาตางๆ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 15

เทคเชอรรง (surface texturing) ดงรปท 3.23 สวนการบงเงา ใหพจารณาทศทางของแสงและเงาในการตดตงระบบ เพอปองกนการเงาบดบงแผงเซลล ทางไฟฟาแบงการสญเสยเปน 2 สวนคอ โอหมมก (ohmic losses) และการจบตวของอะตอมสารกงตวน า (recombination) ซงการสญเสยอนเนองจากการออกแบบและกระบวนการผลตเซลลโดยท โอหมมก เปนผลทเกดขนจากตววสดสารกงตวน า และความตานทานทหนาสมผสของวสด ไดแก รอยตอระหวางโลหะตวน ากบสารกงตวน า สวนการสญเสยจากการจบตวของอะตอมส าร ก งตวน า เ ก ดไดท ง ในช นอมตเตอร (Emitter layer) สวนเบส และระหวางรอยตอของสารกงตวน า 3.2.4 Junction Box, Bypass Diode และ Blocking Diode การตอเซลลแสงอาทตยเพอใหไดคาแรงดนไฟฟาทเหมาะสม ส าหรบเซลลแสงอาทตยชนดผลกซลคอนจะมคาแรงดนวงจรเปดหรอความตางศกยแตละเซลลประมาณ 0.6 โวลตและส าหรบเซลลแสงอาทตยชนดฟลมบางซลคอนประมาณ 0.6 - 0.9 โวลต และคากระแสไฟฟา (ขนอยกบพนท

รปท 3.22 ปจจยการลดทอนก าลงไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลลแสงอาทตย

รปท 3.23 ลกษณะของผวหนาของเซลลซงผานการท า surface texturing

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 16

เซลล) หลงการตอเซลลเปนแผงเซลลจะรวมสายไฟฟาเขาดวยกนโดยแยกเปนขวบวกและขวลบไปยงกลองรวมสายทเรยกวา Junction Box เพอน าไฟฟาไปใชงานตอไป การผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยในสภาวะไมมเงาบงแสดงไดดงรปท 3.24 แตถาเงาบงจากกรณตางๆ เชน ใบไม และสงปลกสราง เปนตน จะท าใหแผงเซลลมคากระแสไฟฟาลดลงดงแสดงในรปท 3.25 เปนผลท าใหก าลงไฟฟาโดยรวมของแผงเซลลลดลงอยางมาก นอกจากนแลวเมอเกดเงาบงกบแผงเซลล ท าใหเกดความรอนทตวเซลลขน เนองจากเซลลทถกบงจะท าหนาทเปนภาระทางไฟฟาแทนทจะเปนแหลงจายพลงงาน

ในทางปฏบตการตอเซลลแสงอาทตยเปนแผงเซลลนนจะตองม Bypass Diode เขาไปในแผงเซลลเพอท าหนาทใหกระแสไฟฟาไหลผานชวขณะในกรณทเกดเงาบงหรอแมกระทงกรณทเซลลเสยหายถาวร แนวเสนลกศรในรปท 3.26 แสดงทศทางการไหลของกระแสไฟฟาผาน Bypass Diode

รปท 3.25 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอมใบไมบง

รปท 3.26 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอมใบไมบงแตม Bypass Diode

รปท 3.24 แผนภาพการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยเมอไมมเงาบงทเซลล

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 17

เมอมใบไมมาบง และจะเหนวาถาม Bypass Diode จะท าใหกระแสไฟฟาทไหลในแผงเซลลเปนปกต เนองจากกระแสไฟฟาจะไมไหลผานสวนของแผงเซลลทเกดเงาบง เปนผลใหคาก าลงไฟฟาโดยรวมจากแผงเซลลมการลดทอนเพยงเลกนอย เซลลแสงอาทตยชนดผลกซลคอนจะน าเซลลมาตออนกรมกนเพอเพมคาแรงดนวงจรเปดใหเหมาะกบการใชงาน ซงจ านวนเซลลในหนงแผงประมาณ 36 - 40 เซลลและใช Bypass Diode ประมาณ 2 ตว และรปท 3.27 เปรยบเทยบกระแสและแรงดนไฟฟาเกดจากแผงทม Bypass Diode และไมม Bypass Diode โดยทเสนสน าเงนแสดงกระแสและแรงดน แตเมอไมมเงาบงพนทเงาบงเซลลหนงเซลลถง 75 เปอรเซนตของพนทเซลล กรณทไมม Bypass Diode (เสนสแดง) กระแสไฟฟาลดลงจากปกตเปนอยางมาก เนองจากกระแสไฟฟาทเหลอเพยง 25 เปอรเซนตจากพนทเซลลทงหมด แตถาม Bypass Diode ทเซลล 18 (C18 ในรปท 3.26) จะท าใหกระแสไฟฟาวงจรลด และแรงดนวงจรเปดเทาเดม (กราฟสเขยว) เพยงแตก าลงไฟฟาทงหมดลดลงเทานน

การตดตง Bypass Diode จะตดตงทบรเวณกลองรวมสาย (Junction Box) หลงแผงเซลลโดยเชอมตอกบสายไฟฟาหลก (Busbar) ซงสายไฟฟาทงหมดจะถกรวมทกลองรวมสายโดยแยกเปนชดเซลลยอยๆ แลวท าการเชอมตอ Bypass Diode ครอมลงไปตามแสดงในรปท 3.28 ภายในกลองรวมสายจะมขวไฟฟาทงขวบวกและขวลบทพรอมใชงานและ Bypass Diode อยดวยกน จงสะดวกในการดแลรกษาและซอมแซมหากเกดการช ารดขนหลงจากใชงาน หรอมการปรบปรงในอนาคต

รปท 3.27 การเปรยบเทยบ I-V Curve ทมและไมม Bypass Diode เมอมการเกดเงาบง

รปท 3.28 กลองรวมสายไฟฟาทมการตดตง Bypass Diode

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 18

ในอกกรณส าหรบการตอแผงเซลลแสงอาทตยเปนระบบขนาดเลกไปจนถงขนาดใหญ จ าเปนตองค านงถงผลกระทบของการผลตไฟฟาทไมเทากนของแตละสตรงซงเกดจากหลายปจจยอยางเชน การบงแดดเนองจากเมฆในบางสตรงของระบบโดยรวม คณสมบตของแผงเซลลเองทไมเทากน มมเอยงของการตดตงทไมอยในแนวระนาบเดยวกนทงหมด ดวยปจจยตางๆ ทกลาวมาเปนผลใหระบบผลตไฟฟาอาจจะมปรากฏการณของความไมเทากนในแตละสตรง ซงจะท าใหสตรงทมคาก าลงไฟฟาต าสดกลายเปนภาระทางไฟฟาชวคราวและมการถายเทพลงงานจากสตรงทยงคงผลตก าลงไฟฟาไดดมายงสตรงทมคาต า ซงท าใหก าลง ไฟ ฟาโดยรวม มค าลดต า ล ง ดงน น เพ อ ป อ งกนภาวะดง ก ล า ว จ งจ าเปนตองตดตง Blocking Diode ทบรเวณปลายสายของทกสตรงเพอท าหนาทเปนตวปองกนกระแสไฟฟาไหลยอนจากสตรงตวอน อกทงยงชวยปองกนไมใหสตรงตวต าเกด ความเสยหายเนองจากภาวะกระแสไฟฟาไหลยอน ปรากฏการณดงกลาวขางตนน จะเหนไดวาการตดตง Bypass Diode ระหวางแผงเซลลเพอท าหนาทเปนตวผานของกระแสไฟฟาเวลาการเกดเงาบงหรอการเกด Hot Spot ในแตละแผงภายในสตรง และการตดตง Blocking Diode เพอปองกนกระแสไฟฟาไหลยอนเขาสสตรง (รปท 3.29) จะท าใหระบบมความคงทในการผลตไฟฟาตลอดท งวนโดยทไดโอดแตละตวจะท าหนาในเวลาทเกดปรากฏการณตางๆ ทคาดไมถง ซงจะท าใหการผลตไฟฟามความสม าเสมอตลอดเวลา

อยางไรกตาม การตดตง Blocking Diode ในระบบตองค านงถงผลของการสญเสยแรงดนตกครอมของไดโอดทเกดขนอยางหลกเลยงไมไดและจะท าใหก าลงไฟฟาของระบบลดทอนไปสวนหนง นอกจากนในรปท 3.30 เปรยบเทยบระบบขนาดเลกทมขนาดก าลงการผลตไฟฟาเทากนทประกอบดวยระบบทไมม Blocking Diode รป (ข) และระบบทม Blocking Diode รป (ค) โดยทสตรงดานซายของรป (ก) แสดงสภาวะสตรงทเกดเงาบง และเมอเปรยบเทยบกราฟระหวางทมและไมม Blocking Diode เหนไดวาระบบทไมม Blocking Diode จะใหคาก าลงไฟฟาต ามากทงนเนองจากผลของการเกดภาระทางไฟฟาและมการไหลยอนกลบสตรงทมเงาบง สวนระบบทม Blocking Diode คงสามารถผลตก าลงไฟฟาไดโดยมก าลงไฟฟาโดยรวมเทากบสตรงทไมถกบงเงา (สตรงดานขวาของรป (ก))

รปท 3.29 แผนภาพของระบบทมการตดตง Bypass Diode

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 19

รปท 3.30 การเปรยบเทยบไฟฟาทผลตไดของระบบทมและไมม Blocking Diode

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 20

3.3 ลกษณะของอนเวอรเตอร อนเวอรเตอรในระบบเซลลแสงอาทตยสามารถแบงได 2 ประเภทคอ อนเวอรเตอรแบบ

เชอมตอระบบจ าหนาย (Grid-connected or Grid tied inverter) และอนเวอรเตอรแบบอสระ (Stand-alone inverter) ในชวงประมาณ 20 ปทผาน งานวจยเกยวกบอนเวอรเตอรส าหรบการผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนาย (Grid-connected PV inverters) สวนหนงเนนไปทวงจรหรอเทคนคการควบคมใหมๆ ซงเมออาศยความกาวหนาดานโซลทสเตท ท าใหมความเปนไปไดทจะสรางเอซโมดลทกะทดรด ประสทธภาพสง มความไววางใจไดและมราคาถก 3.3.1 วงจรตางๆ ในภาคก าลงของพวอนเวอรเตอร วงจรของพวอนเวอรเตอรตางๆ สามารแบงโดยอาศยวธพจารณาไดหลายวธ เชน มการแยกโดดหรอไมมการแยกโดดทางไฟฟา (Isolated or non-isolated) มหรอไมมภาคคล (Unfolding stage) และการใชหลกการมอดเลทดวยความกวางของพลส (PWM) หรอใชหลกการเรโซแนนซ อยางไรกตามถามการเชอมตอระบบจ าหนายความปลอดภยเปนสงทส าคญอยางยง ดงนนวงจรตางๆ ทจะน ามาเปนภาคก าลงของพวอนเวอรเตอรจะแบงเปน 2 ประเภท ตามการมการแยกโดดและไมมการแยกโดด วงจรทไมมการแยกโดด วงจรทไมมการแยกโดด หมายถง การมการเชอมตอทางไฟฟาระหวางเมนสและแผงเซลลซงการแยกโดดจะอาศยการตอผานหมอแปลง ในแงความปลอดภยทางไฟฟาการไมมการแยกโดดอาจยอมรบไมได อยางไรกตามขอดจากการไมมหมอแปลง คออนเวอรเตอรจะมขนาดเลกและราคาถก

อนเวอรเตอรทใชแรงดนดานเขาสองขว เปนวงจรแบบหนงซงไมมภาคคล แตจ าเปนตองมแผงเซลลสองกลม เพอใหสรางคลนซายนไดครบวฏจกร ซงเปนขอเสยอยางหนงของวงจรน

อนเวอรเตอรชนดนไมมการเพมแรงดน ดงนนแตละกลมของแผงเซลลจะตองสามารถสรางแรงดนสงสดไดมากกวาคาแรงดนสงสดของเมนส (Mains) ซงท าไดโดยการตอแผงเซลลอนกรมกนหลายๆ แผง แตการตอแบบนท าใหความเปนโมดลของระบบลดลง คอไมใชระบบหนงแผงเซลลตอหนงอนเวอรเตอร

อนเวอรเตอรทใชการสงเคราะหทางดจตอล อนเวอรเตอรชนดนท างานโดยการคล (Unfold) แรงดนดานบวกของแรงดนซายนทตองการไดจากการรวมแรงดนทไดจากแหลงจายแรงดนหลายๆ แหลงทถกตออนกรมเขาดวยกน

วงจรนแบงออกเปนสองสวนหลก สวนแรกเปนวงจรสงเคราะหคลนรปซายนมเอาทพทเปนแอบโซลทซายน และสวนทสองเปนวงจรคล วงจรนตองใชแผงเซลลหลายแผง ท าใหความเปนโมดลของระบบลดลงเชนกน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 21

วงจรบรดจทอาศยหลกการมอดเลทความกวางของพลส แรงดนรปคลนซายนถกสรางขนจากวงจรบรดจ วงจรนแรงดนไฟฟาสลบดานออกจะไดจากการแปลงไฟตรงดานเขาซงเปนแรงดนขวเดยว และการควบคมแอมปลจดของกระแสดานออกท าไดโดยการปรบคาวฎจกรงาน (Duty cycle, D) (เปอรเซนตของชวงเวลาทสวทชน ากระแสเทยบกบคาบเวลาการท างานของสวทช) ของพลส PWM ทผลตจากตวควบคม ถาชวงเวลาทสวทชน ากระแสมคามากแอมปลจดของแรงดนดานออกกจะมาก เนองจากวงจรนไมมคณสมบตในการเพมแรงดน ท าใหตองใชสตรงของแผงเซลลทมพกดแรงดนดานออกสงกวาแรงดนพคของเมนส

วงจรทมพนฐานจากวงจรทอนระดบ (Buck-boost) โดยทวไปแรงดนไฟฟาทไดจากแผงเซลลมกมคานอยกวาคาแรงดนสงสดของเมนส กระแสทไหลจากแผงเซลลสามารถรกษาใหไหลในทศทางเดยวไดโดยใชวงจรเรยงกระแสแบบบรดจซงควบคมได และแรงดนจากเมนสทผานวงจรเรยงกระแสแลวจะมคามากและนอยกวาแรงดนทไดจากแผงเซลลสลบกนไป ดงนนวงจรแปลงผน (Converter) ตองมความสามารถในการแปลงแรงดนขนและลง

วงจรแปลงผนแบบ Buck-boost และ Cuk มคณสมบตดงทกลาวมาน อยางไรกตามตวเหนยวน าดานออกของวงจร Cuk ท าใหยากตอการก าหนดจดตดศนยของกระแส วงจรนไมเหมาะทจะน ามาใชถาอตราสวนของแรงดนสงสดของเมนสตอแรงดนพกดจากแผงเซลลมคาสงมาก

อนเวอรเตอรทดดแปลงมาจากวงจรแปลงผนแบบ Zeta สองวงจร คอวงจรแปลงไฟฟากระแสตรงเปนวงจรไฟฟากระแสสลบสามารถสรางขนจากวงจรแปลงผนแบบ Zeta สองวงจร โดยจะถกมอดเลทแบบซายน และการสรางครงบวกของรปคลนซายนจะท างานในลกษณะ pulse-width modulation และจะมการน ากระแสตลอดชวงครงบวกของแรงดนเมนส

ในวงจรแบบนจะมสวทชตวหนงท างานทความถสงและอกหนงตวท างานทความถต า ดงนนการสญเสยจากการสวทชในวงจรนจงมคานอยกวาวงจรอนๆ วงจรทมการแยกโดด (Isolated circuit topologies) วงจรอนเวอรเตอรทมการแยกโดดจะกนทางไฟฟาระหวางเมนสและแผงเซลล ท าใหมความปลอดภยทางไฟฟาสงขน โดยทวไปการแยกโดดโดยการใชหมอแปลง วงจรประเภทนหลายวงจรหมอแปลงแยกโดดท าหนาทแปลงแรงดนขนดวย

วงจรอนเวอรเตอรแบบ Push-pull มหมอแปลงแบบมแทปกลางและภาคคล (Unfolding stage) วงจรท างานโดยการใชหมอแปลงเพมแรงดนทผลตไดโดยวธ pulse-width modulation มสวทชทถกควบคมดวยวงจรหาจดทใหก าลงงานสงสด (maximum power point tracking, MPPT) และวงจรควบคมความเปนซายน รปคลนแรงดนทออกจากหมอแปลง มรปรางเปนรปคลนซายนทความถเมนส แรงดนนจะถกแปลงเปนแรงดนกระแสตรงโดยไดโอดเรกตไฟเออรชนดความเรวสง ซงสวทชใน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 22

วงจรท างานประสานกนเปนค เปนวงจรคล เพอกลบทศทางการไหลของกระแสทปอนเขาสวงจรเมนสทกๆ ครงวฏจกร และท างานรวมกนเปนวงจรความถต า ขอเสยสองประการของวงจรแบบน คอการสญเสยในการสวทช มคาสงเนองจากสวทชสองตวนท างานในลกษณะ PWM นนคอเปนการสวทชแบบแขง (Hard switching) ขอเสยอกประการคอหมอแปลงถกใชงานไมเตมท คอใชครงละครงขดลวดเทานน อยางไรกตามหมอแปลงในวงจรนไมตองมการเกบพลงงานและฟลกซแมเหลกในหมอแปลงเปนแบบสองขวท าใหแกนเหลกของหมอแปลงไมอมตวงาย

วงจรทดดแปลงมาจากวงจรคอนเวอรเตอรแบบฟลายแบค (Fly back converter) เปนวงจรคอนเวอรเตอรแบบทบ-ทอนระดบแบบหนง มการแยกโดดระหวางขวดานเขาและขวดานออก ในวงจรมอปกรณแมเหลกไมใชหมอแปลง แตเปนตวเหนยวน าแบบสองขดลวด

ฟลกซแมเหลกในแกนหมอแปลงของวงจรนเปนแบบขวเดยว (Unipolar) ท าใหแกนหมอแปลงอาจเกดการอมตวได ซงเมอเกดขนแลวจะท าใหความเหนยวน าดานปฐมภมลดลงกระแสดานปฐมภมจะมคาสงท าใหสวทชก าลงอาจเกดการเสยหายได ดงนนหมอแปลงควรถกออกแบบใหอมตวไดยาก

วงจรทมพนฐานจากคอนเวอรเตอรแบบฟอรเวรด (Forward converter) เปนรปแบบหนงของคอนเวอรเตอรแบบทอนระดบ ถาแปรคาอตราสวนจ านวนรอบของหมอแปลงจะท าใหคอนเวอรเตอรนท าหนาทเพมแรงดนได การควบคมขนาดและรปคลนของแรงดนขาออกท าโดยใหสวทชท างานในโหมดการมอดเลทความกวางของพลส (Pulse-width-modulation) ขดลวดลางอ านาจแมเหลก (demagnetizing winding) และไดโอดตออนกรม ท าหนาทกพลงงานทเกบไวในแกนของหมอแปลงคนกลบสวงจรดานขาเขา โดยทวไปจ านวนรอบของขดลวดตวท 1 และ 2 มคาเทากน แตพกดกระแสของขดลวดตวท 2 มคาต ากวาของขดลวดตวท 1 เนองจากท าหนาทเปนทางผานของกระแสลางอ านาจแมเหลกเทานน และเนองจากไมจ าเปนตองใหมการแยกโดดทางไฟฟาอยางมากระหวางขดลวดปฐมภมและขดลวดลางอ านาจแมเหลก ดงนนขดลวดทงสองขดนสามารถพนแบบ bifilar ไดซงจะชวยลดความเหนยวน ารวไหลระหวางขดลวดทงสองนได

วงจรทมพนฐานบนคอนเวอรเตอรแบบทอนสองวงจร (Topology based on double buck converter) แนวความคดเบองหลงวงจรแบบน คอพยายามเพมประสทธภาพของวงจรโดยการลดจ านวนสวทชทมในสวนของวงจรทกระแสหลกไหลผาน ซงการลดจ านวนสวทชลงไดกจะเปนการเพมความเชอถอไดของวงจรดวย

อนเวอรเตอรทมวงจรแบบกงบรดจ (Topology based on a half bridge circuit) อนเวอรเตอรแบบนจะมวงจรกงบรดจอยในภาคการแปลงแรงดนไฟตรงเปนไฟกระแสสลบ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 23

วงจรแบบกงบรดจมขอดคอวงจรมความงายเพราะมอปกรณนอยเมอเทยบกบวงจรเตมบรดจ วงจรกงบรดจ จงเหมาะทจะใชกบระบบทมแรงดนขาเขาสงเพราะแรงดนไฟฟาจะมคาเพยงครงหนงของแรงดนขาเขา ท าใหความเครยดทางไฟฟาของสวทชมคาต ากวา

อนเวอรเตอรทมวงจรแบบเตมบรดจ (Topology based on a full bridge circuit) ในกรณนแรงดนไฟฟาทตกครอมอปกรณก าทอนตางๆ กจะมคาสงกวาในกรณทเปนวงจรแบบครงบรดจ อนเวอรเตอรทมวงจรแบบเตมบรดจจะเหมาะกบระบบทมแรงดนขาเขาต าแตกระแสสง ขอเสยของวงจรแบบเตมบรดจคอวงจรโดยรวมจะมความซบซอนกวา

อนเวอรเตอรทมวงจรก าทอนอนกรมสองวงจร (Topology based on dual series resonant converter) เปนการน าคอนเวอรเตอรก าทอนอนกรมแบบครงบรดจสองวงจรมาตออนกรมกน วงจรทไดจะท าตวเปนแหลงกระแส

ขอดของวงจรแบบนมสองประการคอ การท างานทความถคงท ท าใหการออกแบบอปกรณทางแมเหลกและอปกรณกรองความถมสมรรถนะดทสดทความถใดความถหนง และอนเวอรเตอรจะมคณสมบตแฝงในการทนตอการลดวงจรและเปดวงจรโดยอาศยอมพแดนซของวงจรก าทอน ขอเสยของวงจรคอวงจรมความซบซอนมากเทยบกบอนเวอรเตอรแบบทใชการควบคมโดยการเปลยนความถ 3.3.2 สญลกษณและหลกการท างานของอนเวอรเตอร

อนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนายในระบบเซลลแสงอาทตยท าหนาทเชอมโยงระหวางระบบแผงเซลลแสงอาทตย (PV array) ระบบจ าหนาย (Grid) และภาระไฟฟา (AC loads) โดยรบไฟฟากระแสตรง (DC) จากระบบแผงเซลลแสงอาทตยและแปลงเปนไฟฟากระแสสลบ (AC) ซงมความถและแรงดนเดยวกบระบบจ าหนาย โดยสญลกษณในไดอะแกรมวงจรสมมลดงรปท 3.31

รปท 3.31 ไดอะแกรมวงจรสมมลของอนเวอรเตอร

การเชอมตอเขากบระบบจ าหนายสามารถเชอมตอเขากบระบบจ าหนายหลกโดยตรงหรอระบบจ าหนายของอาคารมความแตกตางคอ การเชอมตอโดยตรงก าลงไฟฟาทผลตไดจะถกปอนเขาสระบบจ าหนายโดยตรง แตหากเชอมตอกบระบบจ าหนายของอาคาร ก าลงไฟฟาทผลตไดจะถกน าไปใชกบภาระของอาคารกอน สวนทเหลอเกนจงจะถกปอนเขาสระบบจ าหนายหลก ระบบเซลลแสงอาทตยแบบน สามารถใชไดกบทงระบบ 1 เฟสและ 3 เฟส ดงรปท 3.32 เพอใหปอนก าลงไฟฟาเขาสระบบจ าหนายไดสงสดเสมอ อนเวอรเตอรประเภทนจงตองท างานทจดก าลงสงสด (MPP) ของพวอะเรยซง

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 24

รปท 3.32 การเชอมตอระบบเซลลแสงอาทตยกบระบบจ าหนาย เปลยนแปลงไปตามสภาพอากาศ ดงนนตวตดตามจดก าลงสงสด (MPP Tracker) ภายในอนเวอรเตอรจงตองปรบจดก าลงสงสดใหเหมาะสมกบคาแรงดนและกระแสของพวอะเรย วงจรอเลกทรอนกสซงท าหนาทเปน MPP Tracker จงมความจ าเปนตออนเวอรเตอร

ในปจจบน อนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนาย สามารถใชงานตามหนาทดงน

แปลงพลงงานไฟตรงทผลตไดจากระบบแผงเซลลหรอพวอะเรยเปนพลงงานไฟสลบเขาสระบบจ าหนาย

ปรบการท างานของอนเวอรเตอรใหท างานทจดก าลงสงสดของพวอะเรย สามารถบนทกขอมลการท างานของอนเวอรเตอรได มฟงกชนปองกนทงดานไฟฟากระแสตรง และไฟฟากระแสสลบ ในปจจบนอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนายมผผลตในหลายประเทศ ทงพกดเลกไม

เกน 10 กโลวตต และพกดขนาดใหญมากกวา 10 กโลวตต หลกการท างานแบงออกไดเปน 2 ลกษณะ คอ grid-controlled และ self-commutated inverter 3.3.3 อนเวอรเตอรแบบ Grid-controlled สวนประกอบพนฐานของอนเวอรเตอรลกษณะนคอ วงจรบรดจของอปกรณสวทชง เชนเดยวกบอนเวอรเตอรทวไป ดงรปท 3.33 อปกรณสวทชงทนยมในปจจบน ไดแก Thyrister และ IGBT อนเวอรเตอรแบบนจะใชแรงดนของระบบจ าหนายในการควบคมการสวทซเปดและปดของ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 25

อปกรณอเลกทรอนกสก าลงแตละคของอปกรณสวทชงในวงจรบรดจ โดยท างานทความถ 50 เฮรต ดงนนจงเรยกอนเวอรเตอรลกษณะนวา grid-controlled

หากระบบจ าหนายไมมแรงดน อนเวอรเตอรจะหยดท างานและเปนเหตผลทอนเวอรเตอรแบบอสระจงไมสามารถใชงานแทนอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนายได บางครงอาจจะเรยกอนเวอรเตอรลกษณะนวา square-wave inverter เนองจากกระแสเอาตพตมลกษณะเปนคลนรปสเหลยม (square wave) ซงท าใหเกดองคประกอบฮารมอนกทคอนขางสงและตองรบก าลงรแอกตฟจากระบบจ าหนายปรมาณมากดวย นอกจากนยงตองใชหมอแปลง 50 เฮรต เพอแยกโดด (isolate) ออกจากระบบจ าหนาย การควบคมการสวทซในปจจบนจะใชผานอปกรณ microprocessor เพอหนวงมม (delay angle control) สญญาณการสวทซส าหรบการใชงาน MPP Tracking

3.3.4 อนเวอรเตอรแบบ Self-commutated สวนประกอบพนฐานเปนวงจรบรดจเชนเดยวกน ดงรปท 3.34 แตอปกรณสวทชงในวงจรทเลอกใชขนอยกบประสทธภาพของระบบและระดบแรงดนระบบดานไฟฟากระแสตรง ซงสามารถเลอกใชอปกรณไดแก MOSFETs Bipolar transistor GTO และ IGBT อปกรณเหลานใชหลกการควบคมแบบ pulse width modulation ซงท าใหไดสญญาณรปคลนซายนทดกวาการสวทซทความถสงประมาณ 10 - 100 กโลเฮรต ท าใหชวงการสวทซ (duration) และรปของสญญาณใกลเคยงรปคลน

รปท 3.33 หลกการของอนเวอรเตอรแบบ grid-controlled

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 26

ซายน เมอผานวงจรกรอง low pass filter แลวท าใหก าลงไฟฟากระแสสลบทปอนเขาสระบบมลกษณะเชนเดยวกบระบบจ าหนาย ดงนนองคประกอบฮารมอนกจะปรากฏเพยงอนดบต าเทานน และก าลงรแอกตฟส าหรบ commutation กยงต าดวย อยางไรกตาม การสวทซดวยความถสงจะท าใหเกด high-frequency interference หรอรจกดวาเปนปญหาของ electromagnetic compatibility (EMC) ซงตองการอปกรณปองกนวงจรทเหมาะสม โดยทวไปแลวอนเวอรเตอรแบบนเหมาะส าหรบเปนอนเวอรเตอรแบบอสระ หากน ามาใชกบอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนาย ตองค านงถงความถของก าลงไฟฟาทปอนเขาสระบบจ าหนายจะตองซงโครไนซกบความถของระบบจ าหนาย

อนเวอรเตอรแบบ self-commutated และอนเวอรเตอรแบบ grid-controlled ประกอบดวย

หมอแปลงความถต า 50 เฮรต เปนอปกรณส าหรบจบคแรงดนเขากบแรงดนของระบบและแยกโดด สวนไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลบออกจากกน ในรปท 3.35 เปนอนเวอรเตอรแบบ self-commutated with low-frequency (LF) transformer ประกอบดวยวงจรตางๆ ดงน (1) Step down converter (2) Full bridge circuit (3) Grid transformer (4) Maximum power point tracker (MPPT) และ (5) Monitoring circuit with ENS และ grid monitoring

ขอดของการแยกโดดทางไฟฟาดวยหมอแปลงท าใหสามารถออกแบบระบบแผงเซลลแสงอาทตย ส าหรบความปลอดภยดานแรงดนต ามากได นอกจากนยงปองกน potential equalization, lightning protection, surge protection, grounding, electromagnetic interference อยางไรกตามการใชหมอแปลงความถต าจะท าใหเกดก าลงสญเสยในหมอแปลง ดงนนขนาดของอนเวอรเตอรจงใหญขนตามขนาดหมอแปลง จงท าใหราคาของอปกรณเพมขนดวย

รปท 3.34 หลกการของอนเวอรเตอรแบบ self-commutated inverter

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 27

กรณของหมอแปลงความถสง หมายถงหมอแปลงซงท างานทความถระดบ 10 - 50 กโลเฮรตหากเปรยบเทยบกบหมอแปลงความถต าจะมก าลงไฟฟาสญเสย ขนาดและราคาต ากวา อยางไรกตามจะท าใหวงจรของอนเวอรเตอรมความซบซอมเพมมากขน

ก าลงไฟฟาสญเสยของอนเวอรเตอรสามารถลดไดโดยไมใชหมอแปลง ยงเปนการลดทงขนาด น าหนกและราคาดวย โดยทวไปแรงดนระบบเซลลแสงอาทตยจะตองสงกวา crest value ของแรงดนดานระบบจ าหนาย หรอใช step-up dc to dc converter เพอเพมแรงดน เมอเพมวงจร dc to dc converter ท าใหเกดก าลงสญเสยในอนเวอรเตอรมากขน ซงสวนหนงสามารถลดไดโดยไมใชหมอแปลง

สงทส าคญของอนเวอรเตอรแบบไมมหมอแปลง คอไมมการแยกโดดทางไฟฟาระหวางวงจร

ก าลงดานไฟฟากระแสตรงและกระแสสลบ ดงนนจงตองการระดบความปลอดภยของอปกรณสงขนดวย โดยทวไปมาตรฐานการตดตงและเชอมตอระบบจ าหนายตองการการแยกวงจรดานไฟฟากระแสตรงและกระแสสลบออกจากกน ซงหากไมมตองมอปกรณปองกน universal current sensitivity (DIN VDE 0126) เพอปองกนการท าปฏกรยา (reaction) ของอปกรณตอ fault ทงดาน ไฟฟากระแสตรงและกระแสสลบ ซงอปกรณนอาจรวมอยในสวนวงจร ENS/MSD

ขอควรระวงคอ อนเวอรเตอรลกษณะนจะมคาความจของกระแสปลอยประจ (capacitive discharge current) มากกวา 30 มลลแอมแปร ระหวางการท างานปกต ซงสามารถไหลลงดนผานแผงเซลล ท าใหอปกรณปองกนไฟรว (residual current device, RDC) ซงตดการท างานท 30 มลลแอมแปรไมสามารถน ามาใชงานได การไมแยกโดดทางไฟฟาจะท าใหผลของ couple electromagnetic interference pulse (electro-smog) ในแผงเซลลเกดไดงาย หมายความวาอนเวอรเตอรลกษณะนจะมผลกระทบดานแมเหลกไฟฟาตอสงแวดลอมสงมาก

รปท 3.35 สวนประกอบวงจรของอนเวอรเตอรทมหมอแปลงความถต า

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 28

3.3.5 ลกษณะและสมบตของอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนาย ประสทธภาพการแปลงพลงงาน (Conversion Efficiency)

เปนพารามเตอรบอกถงการสญเสยซงเกดขนในระหวางการแปลงพลงงานไฟฟากระแสตรงเปนพลงงานไฟฟากระแสสลบ ประกอบดวยการสญเสยเนองจากหมอแปลง อปกรณสวทชงและการจดการดานการใชก าลงงานของอนเวอรเตอรและอนๆ ความสมพนธดงสมการท 3.4 คอ

CON = PAC Input real power (of fundamental component) / PDC Input real power (3.4)

ประสทธภาพการแปลงพลงงานขนอยกบก าลงอนพตและแรงดนอนพตของอนเวอรเตอร (ซงมคานอย อาจไมตองน ามาคดผลกได) การคดผลจากแรงดนอนพตตอประสทธภาพอยบนฐานของการท างานของอนเวอรเตอรในสภาวะจรงซงสภาพอากาศ (อณหภมและความเขมแสงอาทตย) มผลตอการท างานของแผงเซลล ประสทธภาพการตดตาม (Tracking Efficiency)

จากทไดกลาวแลววาอนเวอรเตอรในปจจบนตองมฟงกชนการตดตามหาจดก าลงสงสดของแผงเซลล ซงการท างานในหนงวนของแผงเซลลมการเปลยนแปลงจากปจจยตางๆ ไดแก ความเขมรงสอาทตยและอณหภม ซงจะเปลยนจดก าลงสงสดของแผง อนเวอรเตอรจงตองปรบและตดตามจดก าลงสงสดโดยอตโนมต คณภาพของอนเวอรเตอรจะเปลยนแปลงไฟตามจดการท างานทเหมาะสมซงอธบายโดยประสทธภาพการตดตาม ดงสมการท 3.5

CON = PDC instantaneous input real power / PPV maximum instantaneous PV array power (3.5)

การเปลยนแปลง (fluctuation) ของจดการท างานเกดจากการเชอมโยงระหวาง grid voltage frequency ในดานไฟฟากระแสตรง และควรมคานอยทสดเทาทจะเปนไปได ผลกระทบของการขนลงนจะชดเจนในอนเวอรเตอรแบบไมมหมอแปลง ความเรวในการเปลยนแปลงของระบบ MPP Tracking จะสงผลตอคาสงสดของความเขมแสงอาทตยในชวงเวลาสนๆ เชน ขณะเกดเมฆเคลอนตวผานอยางรวดเรว อยางไรกตาม คาสงสดของก าลงทสงมากกวา 1000 วตต/ ตารางเมตร จะถก cut off โดยขดจ ากดก าลงของอนเวอรเตอร ประสทธภาพสเตตก (Static Efficiency)

ประสทธภาพสเตตกนอยในรปของผลคณของประสทธภาพการแปลงพลงงานและประสทธภาพการตดตาม หรออาจค านวณไดจากทคาภาระตางๆ โดยทวไป ประสทธภาพการแปลงพลงงานหมายถงเมออนเวอรเตอรท างานตามพกดแรงดนและพกดกระแสตามทระบ (nominal) และ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 29

เปน nominal efficiency หรอผผลตบางรายอาจระบประสทธภาพสงสด (maximum efficiency) ดวย ซงประสทธภาพสงสดจะอยระหวางเมออนเวอรเตอรท างาน 50 ถง 80 เปอรเซนตของพกดก าลง ประสทธภาพทระบและประสทธภาพสงสดจะพจารณาภายใตเงอนไขของความเขมรงสอาทตยและอณหภมคาหนงเทานน การเปลยนแปลงความเขมรงสอาทตยอาจไมน ามาคดผลได หากอนเวอรเตอรท างานตามการเปลยนแปลงของภาระและท างานทพกดเทานน แตส าหรบการพจารณาในรปของ solar yield ตลอดทงปแลว ประสทธภาพจะแตกตางกนไปแลวแตพกดของระบบ ดงนน efficiency characteristic curves ดงรปท 3.36 จงเหมาะส าหรบใชพจารณาอนเวอรเตอรเมอกลาวถงทพกด ภายใตอณหภมแวดลอมท างานของอ น เ ว อ ร เ ต อ ร แ ล ะแร ง ดน อนพ ต ด า นไฟฟากระแสตรง ประสทธภาพแบบยโร (Euro Efficiency)

การใชงานและเปรยบเทยบอนเวอรเตอรอยางงายๆ บนฐานของประสทธภาพสามารถใชวธการของมาตรฐานยโรป (European standard) ในการก าหนดประสทธภาพ ซงเปนวธถวงน าหนกคาประสทธภาพเมอใชงานในสภาพแวดลอมของกลมประเทศยโรป พจารณาจากรปท 3.37 ซงแสดงความถและพลงงานทระดบความเขมแสงอาทตยตางๆ จากการแผรงสอาทตยตลอดหนงปในประเทศเยอรมน เนองจากความเขมรงสอาทตยบนแผงเซลลจะขนลงบอยครงในระหวางวนโดยพจารณาวาอนเวอรเตอรท างานภายใตภาระคาตางๆ ประสทธภาพของอนเวอรเตอรจะขนอยกบก าลงไฟฟา เขาชวขณะ ถาภาระมคานอยมากเนองจากความเขมแสงอาทตยต าจะท าใหประสทธภาพลดลง

การรวมผลของสภาวะเมอภาระคาตางๆ จงใชคาถวงน าหนก เพอค านวณหาประสทธภาพตามมาตรฐานยโรป ซงดงแสดงในสมการท 3.6 โดยแบงการคดประสทธภาพออกเปน 6 ชวงของคาเอาตพต

Euro = 0.03 x 5% + 0.06 x 10% + 0.13 x 20% + 0.1 x 30% + 0.48 x 50% + 0.2 x 100% (3.6)

รปท 3.36 ตวอยาง characteristic curve ของอนเวอรเตอรชนดตางๆ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 30

จะพจารณาวา อนเวอรเตอรท างานทพกดเปน 20 เปอรเซนตของเวลาการท างานตลอดปท างานทครงหนงของพกดเปน 48 เปอรเซนตของเวลาการท างาน สวนอก 4 ชวงจะอธบายไดในลกษณะเดยวกน การประสทธภาพตามมาตรฐานยโรปท าใหเราสามารถเปรยบเทยบประสทธภาพของอ น เ ว อ ร เ ต อ ร ทแตกตางกนได แตใหส ง เ ก ต ว า ค า ถ ว งน าหนก ท ใชอา ง อ งสภาพภมอากาศของยโรปกลาง

ปจจบนอนเวอรเตอรจะมประสทธภาพตามมาตรฐานยโรปอยประมาณ 92-96 เปอรเซนต

อยางไรกตาม คาประสทธภาพนปกตจะใชการค านวณจากผผลตทแรงดนทระบเทานน ซง MPP Tracking จะท างานครอบคลมชวงแรงดนกวางๆ และประสทธภาพจะมคาขนกบอณหภมแวดลอมและแรงดนอนพตดวย การวดประสทธภาพจงควรวดตามมาตรฐาน IEC 61683, Photovoltaic Systems-Power Conditioners – Procedure for Measuring Efficiency ซงก าหนดอณหภมแวดลอมท 25 องศาเซลเซยส และ ± 2 องศาเซลเซยส ทแรงดนอนพตตอไปน

แรงดนขาเขาต าสด (minimum input voltage) แรงดนปกต (nominal voltage) 90 เปอรเซนตของแรงดนขาเขาสงสด (90% of the maximum input voltage)

พฤตกรรมขณะภาระเกน (Overload Behavior) ระบบเซลลแสงอาทตยซงถกตดตงไมถกทศทาง (optimum orientation) หรอมการบงเงา

(Partial shading) จงเปนไปไดทจะลดความสามารถบางอยางของอนเวอรเตอรทออกแบบไว จงตองพจารณาพฤตกรรมของอนเวอรเตอรเมอท างานเกนพกด ถาอนเวอรเตอรจายก าลงเกนพกดอปกรณอเลกทรอนกสภายในเครองจะท างานภายใตภาระทางความรอนทมากขน การจายภาระเกนจะตองไมท าใหอปกรณภายในเครองเกดความรอนจนท าใหเกดความเสยหาย ซงท าไดโดยใช power reduction

รปท 3.37 ความถและพลงงานทความเขมรงสอาทตยตลอดหนงปในประเทศเยอรมน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 31

control เมออณหภมของอปกรณถงจดวกฤต ก าลงไฟฟาจะถกลดลงอตโนมตโดยเลอนจดการท างานท าใหอนเวอรเตอรไมท างานทจดก าลงสงสดหรอใชการสวทชงเปนแบบเปด-ปดแทน การบนทกขอมลการท างานของอนเวอรเตอร

ผผลตอนเวอรเตอรเกอบทกรายจะผลตอนเวอรเตอรซงมฟงกชนบนทกขอมลภายในตวเครองโดยตรงหรออาจเปนสวนเพมของอปกรณ ขอมลเหลานสามารถอานและแสดงผลบนหนาจอของเครองหรอสงตอไปยงเครองคอมพวเตอร ท าใหสามารถตดตามและประเมนการท างานของระบบเซลลแสงอาทตยทตดตงได ขอมลทวไปซงจะถกบนทกคอ

ดานอนพต ไดแก แรงดน กระแสและก าลงไฟฟา ดานเอาตพต ไดแก แรงดน กระแสและก าลงไฟฟา เวลาในการท างานของอนเวอรเตอร ปรมาณพลงงานทผลตได สถานะของอนเวอรเตอรและความผดปกตทเกดขน

โดยขอมลเหลานอาจถกระบเปนรายวน รายสปดาห รายเดอนและรายป 3.3.6 แนวโนมการพฒนาเทคโนโลยอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนาย Inverter with multiple MPP tracker (Multi string concept)

แนวคดทวไปส าหรบการใช multiple MPP tracker เพอลดการสญเสยของพลงงาน อาจเรยกวา multi string concept คอระบบถกออกแบบเพอใหแผงเซลลมความเขมแสงอาทตยเทากนถกเชอมตอวงจรเขาดวยกนเรยกวา สตรง (string) แตละสตรงจะมตวแปลงกระแสไฟฟากระแสตรง ซงแยก MPP tracker ของแตละสตรง ส าหรบการท างานทจดก าลงสงสดท าใหแตละสตรงมจดก าลงสงสดแตกตางกน ก าลงไฟฟาแตละสตรงจะถกสงเขาอนเวอรเตอรผานบสซงควบคมแรงดนไฟตรงใหคงทดวยตวแปลงกระแสไฟฟากระแสตรง Inverter with separate MPP tracker (String converter concept)

แนวคดนคอ อนเวอรเตอรถกแยกจาก MPP tracker ซงเรยกวา string converter แตละสตรงจะม string converter ดงรปท 3.38 ตวแปลงไฟฟากระแสตรงของแตละสตรงจะจายแรงดนสงประมาณ 850 โวลต ซงสงจายมายงอนเวอรเตอรดวยสายเคเบลท าใหระบบสามารถขยายสตรงไดถง 30,000 สตรง โดยมอนเวอรเตอรเพยงหนงตว ขอดคอ แรงดนไฟตรงจากแตละสตรงของแผงสามารถแตกตางกนได ดงนนในหนงระบบอาจประกอบดวยแผงเซลลหลายๆ ชนดสามารถก าหนดอณหภมของแผงเซลล การจดวางแผงเซลล ทศทางการตดตงและการบงเงาเพอลดพลงงานสญเสยไดงาย ซงเหมาะ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 32

ส าหรบระบบขนาดเมกกะวตต แตขอควรระวงคอ ตองมการปองกนการเกดสภาวะการท างานแบบอสระของแตละสตรง

Master – slave concept in low power ranges แนวคดในการลดพลงงานสญเสยอกแนวคดหนง คอแนวคด master-slave โดยทวไปจะใชกบ

อนเวอรเตอรขนาดใหญ (20 กโลวตตขนไป) โดยใชอนเวอรเตอรขนาดเลกหลายตวท างานดวยกนเปน master-slave เมอความเขมรงสอาทตยต าจะมเฉพาะอนเวอรเตอร master เทานนทท างาน เมอพลงงานไฟฟาตามความเขมรงสอาทตยเกนกวาขดจ ากดของอนเวอรเตอร master อนเวอรเตอรซงเปน slave ตวแรกจะเรมท างาน เมอพลงงานไฟฟาเพมขนอก อนเวอรเตอรซงเปน slave ตวตอๆไปจงจะท างาน ท าใหประสทธภาพของระบบดทสด ดงรปท 3.39 แสดงคณลกษณะของอนเวอรเตอร master และ slave แตละตวเปรยบเทยบกบประสทธภาพของการใชงานอนเวอรเตอรเพยงตวเดยว สงเกตวาเมอระบบอนเวอรเตอร master – slave ท างานทก าลงต าจะมคาประสทธภาพสงกวาระบบอนเวอรเตอรขนาดใหญตวเดยว นอกจากนสามารถแยกอนเวอรเตอร master และ slave ออกไปยงระบบแผงเซลลยอยๆ (sub array) ห รอสต รง เพ อ ใหอนเวอรเตอรแตละตวท างานทจดก าลงสงสด

รปท 3.38 รปแบบแนวคด ของ multi string inverter

รปท 3.39 Efficiency curve ของอนเวอรเตอร master-slave ตางๆ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 33

Three phase concept in low power ranges ระบบ 3 เฟสเหมาะสมส าหรบอนเวอรเตอรตองท างานในชวงก าลงต า โดยมขอดคอ ท าใหได

ประสทธภาพสงและยงเปนการปรบปรงคณภาพก าลงไฟฟาทปอนเขาสระบบ นอกจากนยงสามารถใชอปกรณปองกนในระบบ 3 เฟสเพอทดแทนอปกรณปองกน (ENS) ภายในเครองไดอกดวย Developments relating to large-scale grid-connected inverters

แนวคดเดมคอ ใชหมอแปลงเพมแรงดนเอาตพตเปน 400 โวลตและเพมแรงดนใหสงขน แตเหมาะส าหรบอนเวอรเตอรขนาดใหญคอทพกด 500 kVA หรอสงกวาดวยการปอนเขาสระบบจ าหนายแรงดนสงโดยไมใชหมอแปลงแรงต า ขอดคอ ท าใหการสญเสยจากหมอแปลงลดลง เมอเปรยบเทยบกบการปอนเขาสระบบแรงดนต าและชวยดานราคาเนองจากการใชหมอแปลงแรงดนต าอกดวย อกแนวคดหนงคอการใชอนเวอรเตอร master-slave ขอดอกอยางหนงของระบบอนเวอรเตอรแบบนคอ ท าให insulation resistance ของแตละระบบแผงเซลลหรอพวอะเรย มคาสงขน เนองแรงดนของระบบแผงเซลลทแยกออกไปจะต ากวาระบบแผงเซลลของระบบทงหมดระบบเดยว ระบบเซลลแสงอาทตยขนาดใหญยงตองค านงถงเรองของการตดตามการท างานของระบบอกดวยซงรวมถงอปกรณตรวจวดสภาพอากาศ (Weather station) ปจจบนการควบคมและเฝาระวงระบบสามารถใชงานผานซอฟตแวรแสดงผลและควบคมไดงายขนและยงสามารถควบคมระยะไกลผานอนเตอรเนตซงสามารถแสดงไดทงคาการวด การแจงความผดปกตและควบคมการท างานของอนเวอรเตอรตวอยางของซอฟตแวรแสดงดงรปท 3.40

ผผลตอนเวอรเตอรก าลงใหความส าคญกบความสะดวกในการใชงานอนเวอรเตอรมากขน เชน การใชงานอนเวอรเตอรขนาดเลกในระบบหลายๆ ตว ซงเชอมโยงถงกนไดโดยใชเพยงสายเคเบลเชอมแตละโมดลเขาดวยกนเพอเพมก าลงเอาตพต หรอใชวธการเพมโมดลส าหรบการเกบขอมล ใชงานอนเวอรเตอร การแสดงผลรวมถงฟงกชนการปองกนอปกรณตามความตองการของผใชงาน

รปท 3.40 ไดอะแกรมวงจรของอนเวอรเตอรแบบเชอมตอระบบจ าหนายขนาดใหญแบบปอนแรงดนระดบกลางโดยตรง

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลลแผง และอปกรณประกอบระบบ

3 - 34

ผผลตบางรายอาจเพมระบบการวดกราฟกระแสและแรงดนไฟฟา (I-V curve) เขาไวในอนเวอรเตอรซงสามารถวดและสงผลไปยงคอมพวเตอร การวดลกษณะกระแสและแรงดนไฟฟาของระบบมประโยชนในการชบงความผดปกตทเกดขนในการตดตง เชน การตอกลบขว ความเสยหายของเซลลแสงอาทตยในแผงเซลล การเชอมตอสายเคเบล เปนตน ท าใหการตรวจสอบระบบท าไดงายสวนในดานความคงทนในการใชงานอนเวอรเตอรกลางแจง ผผลตอาจใช active cooling system ใหท างานเฉพาะขณะทจ าเปนเทานน มาตรฐานและขอก าหนดในการตดตงระบบเซลลแสงอาทตย ก าหนดใหใชเมนส dc circuit breaker หรอ disconnector/isolator swith เปนอปกรณทตองตดตงระหวางแผงเซลลและอนเวอรเตอร ซงผผลตอาจม electronic dc disconnector/isolator switch มาใหพรอมอนเวอรเตอรแทนทจะตองใช circuit breaker เพอปองกนการลดวงจรดานไฟฟากระแสตรง

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 35

3.4 ลกษณะของแบตเตอร แบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตยไดถกออกแบบเพอใหการจายประจมคาแรงดนไฟฟาคงท

อยางตอเนอง มความแตกตางจากแบตเตอรส าหรบการสตารทเครองยนตซงไดรบการออกแบบใหจายกระแสไฟฟาไดมากๆ ในชวระยะเวลาหนงๆ สวนการแบงแบตเตอรโดยทวไปแบงได 2 กลม คอแบบปฐมภม (Primary Battery) และแบบทตยภม (Secondary Battery) โดยแบตเตอรปฐมภม หมายถง แบตเตอรทใชงานไดเพยงครงเดยวแลวจะตองทงไป เนองจากไมสามารถท าใหเกดปฏกรยาทางเคมแบบยอนกลบใหมได สวนแบตเตอรทตยภม คอแบตเตอรทสามารถท าการเกบประจไฟใหมและน ากลบมาใชงานไดอก หรอกลาวคอสามารถท าปฏกรยาทางเคมแบบยอนกลบได ตวอยางเชน ตะกว-กรด นเกล-แคดเมยม นเกล-เหลก นเกล-ไฮไดรดและลเทยมแบตเตอร เปนตน

ระบบเซลลแสงอาทตยนยมใชแบตเตอรตะกว-กรด แบตเตอรนเกล-แคดเมยมใชกบอปกรณขนาดเลกและน าหนกเบา เชน เครองคดเลข นาฬกาขอมอ เปนตน ส าหรบแบตเตอรนเกล-เหลกไมน ามาใช เนองจากการคายประจโดยตวเองมคาสง สวนแบตเตอรนเกล-ไฮไดรดราคาคอนขางสงเมอคดราคาตอกโลวตต-ชวโมงเทยบกบแบตเตอรตะกว-กรด อยางไรกตามคาความจของแบตเตอรนมชวงใหเลอกใชงานไดระดบหลายรอยจนถงพนแอมแปร-ชวโมง และตองการระบบปองกนในวงจรการประจจงเหมาะสมกบการใชงานในระบบเซลลแสงอาทตยขนาดใหญ

รปท 3.41 แสดงสวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด ดงน 1. เปลอกและฝาแบตเตอร เพอใชบรรจกลมแผนธาตบวกและลบ โดยทวไปท าจากยางแขง หรอพลาสตกทนทานกรดก ามะถน ซงในรปเปนแบตเตอรชนด 12 โวลต แบงเปน 6 ชอง 2. กลมแผนธาตบวกและแผนธาตลบ เปนโครงตะกวผสมระหวางตะกวกบพลวง หรอ ตะกวกบแคลเซยมแลวฉาบอดดวยผงตะกวบรสทธผสมสารเคม แผนธาตบวกมเนอแผนสน าตาล แผนธาตลบมเนอแผนสเทา ซงจะท าปฏกรยาทางเคมกบน ากรดแลวเกดกระแสไฟฟา

รปท 3.41 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 36

3. แผนกน ท าหนาทปองกนไมใหแผนธาตบวกและลบสมผสกน แผนกนอาจท าจากแผนยางพรน แผนพลาสตกทมรพรนเลกๆ หรอแผนกระดาษสงเคราะห ชวยใหเกดการท าปฏกรยาทางเคมไดอยางดระหวางแผนธาตบวกและแผนธาตลบเมอมน ากรด

4. น ากรดผสมหรอน ายาอเลคโทรไลท เปนสวนผสมระหวางน ากลนและน ากรดก ามะถนชนดเขมขน ท าใหเจอจาง โดยประเทศในเขตรอนใชน ากรดผสมทมคาความถวงจ าเพาะ 1.240-1.260 ทอณหภม 20 องศาเซลเซยส

5. ฝาจกแบตเตอร ท าหนาทรกษาและไมใหน ากรดผสมออกจากชองเซลลแบตเตอรพรอมระบายกาซทเกดจากปฏกรยาทางเคม จงควรปองกนและรกษาความสะอาดไมใหเกดการอดตน ความแตกตางของโครงสรางทส าคญระหวางแบตเตอรแบบ Deep cycle lead-acid ซงเหมาะสมใชงานในระบบเซลลแสงอาทตยกบแบตเตอรตะกว-กรดทวไป คอแผนตะกวของแบตเตอรแบบแรกเปนของแขงทบ แตในแบตเตอรอกแบบหนงเปนแบบของแขงมรพรนเหมอนฟองน า ทงนอาจพบแบตเตอรแสดงไวทฉลากเปน Deep cycle lead-acid แตภายในไมใชแผนตะกวแบบของแขงทบจงอาจเรยกแบตเตอรนเปนแบบผสมผสาน (hybrid battery) อยางไรกตามแบตเตอรแบบ Deep cycle lead-acid ถกออกแบบใหสามารถจายกระแสไฟฟาไดถง 20 %ของคาความจ และสามารถท าการประจไดหลายพนรอบ ทงน หลายๆ บรษทไดแนะน าวา แบตเตอรแบบผสมผสานจะไมสามารถจายประจไดถง 50 %ของคาความจ การท างานของแบตเตอร แบตเตอรหรอเซลลโวตาอก (Voltaic Cell) แสดงดวยสองครงเซลลซงเชอมตอดวยสะพานเกลอเพอเปนตวกนระหวางแตละเซลลและยนยอมใหสงผานอออนไดเทานนแตไมยนยอมใหโมเลกลของน าผานในรปท 3.42 แสดงสวนประกอบในเซลลโวตาอก แบตเตอรเปนแหลงก าเนดไฟฟาทอาศยหลกการเปลยนแปลงพลงงานเคมเปนพลงงานไฟฟาไดโดยตรง แบตเตอรประกอบดวยหนงเซลลโวตาอกหรอมากกวาหนงเซลล โดยแตละเซลลโวตาอกประกอบดวยสองครงเซลล เปนการตอแบบขวบวกตอกบขวลบเรยงซ าเชนนไปตามล าดบ หรอเรยกวาการตออนกรม ทงนหนงครงเซลลจะรวมถงสารอเลกโทรไลตและอเลกโทรดทสงผานประจลบ เรยกวา แอโนด สวนอกหนงค รง เซลลโดยรวมสารอ เลกโทรไลต และอเลกโทรดทสงผานประจบวกคาโทด

รปท 3.42 สวนประกอบของเซลลโวตาอก

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 37

ในปฏกรยารดอกซผลตก าลงไฟฟาน น จะประกอบดวย ปฏกรยารดกชนเปนการเพมอเลกตรอนและเกดขนในดานคาโทด ขณะทปฏกรยาออกซเดชนเปนการดงอเลกตรอนเกดขนในดานแอโนด ท งนอเลกโทรดจะไมสมผสกนโดยตรงแตจะเกดเชอมตอกนทางไฟฟาโดยอาศยสารอเลกโทรไลต ซงอาจเปนไดทงของแขงและของเหลว นอกจากนยงอาจพบวากรณแบตเตอรทมหลายเซลลจะใชครงเซลลซงมสารอเลกโทรไลตแตกตางกนในแตละเซลลและถกปดผนกไวในบรรจภณฑ แตละครงเซลลจะมแรงขบเคลอนทางไฟฟา (Electromotive force, emf) หรออเอมเอฟ จากคานจะทราบความสามารถในการเคลอนของกระแสไฟฟาจากภายในสภายนอกเซลล คาอเอมเอฟสทธของแบตเตอร คอคาความแตกตางระหวางอเอมเอฟของแตละครงเซลลทงหมด หรออาจกลาวไดวา คาอเอมเอฟสทธ คอความแตกตางระหวางศกยของปฏกรยารดกชนของแตละครงเซลล แรงขบดนทางไฟฟาหรอการเคลอนขามระหวางขวของแบตเตอรเปนคาแรงดนททราบาไดจากการวด โดยมหนวยเปนโวลต แรงดนทขวของแบตเตอรเปนการอดประจหรอการคายประจจะเทากบคาอเอมเอฟของแบตเตอร ทงนแรงดนทขวของแบตเตอรขณะจายประจจะมคานอยกวาหากเทยบกบขนาดของแรงดนทข วขณะอดประจ เนองมาจากคาความตานทางภายในของแบตเตอร แ บ ต เ ต อ ร อ ย า ง ง า ยประกอบดวย 4 สวน ดงรปท 3.43 ไดแ ก (1) ข วบวก (Positive Electrode) (2) ขวลบ (Negative Electrode) (3) อเลกโทรไลต (Electrolyte) (4) แผนกน (Separator) โดยทขวบวกเปนสวนทสญเสยอเลกตรอน เนองจากการท าปฏกรยาทางเคม สวนขวลบเปนตวรบอเลกตรอน ส าหรบอเลกโทรไลตจะเปนตวกลางใหประจไหลระหวางขวบวกและขวลบ และตวคนเซลลจะท าหนาทแยกทางไฟฟาในสวนของขวบวกและขวลบออกจากกน แรงดนไฟฟาทไดจะถกก าหนดโดยวสดทใชสราง ซงปฏกรยาทางเคมทเกดขนแตละขวอเลกโทรดจะใหคาศกยทางไฟฟาคาหนง เชน ตะกว-กรด ทขวบวกจะใหศกยไฟฟาเทากบ (-) 1.685 โวลต สวนทขวลบจะใหศกยไฟฟาเทากบ (+) 0.365 โวลต จากศกยไฟฟาทไดจากขวอเลกโทรดทงสองท าใหไดผลรวมของแรงดนไฟฟาเทากบ 2.05 โวลต ซงคาแรงดนทางไฟฟานจะเปนศกยไฟฟามาตรฐานของแบตเตอรตะกว-กรด

รปท 3.43 เซลลไฟฟาพนฐาน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 38

การเชอมตอทางไฟฟาของเซลลหลายเซลลภายในแบตเตอร โดยใหขวบวกของเซลลหนงตอกบขวลบของเซลลถดไป และตอกนเชนนไปเรอยๆ จะท าใหแรงดนไฟฟาทไดเทากบผลรวมของแรงดนไฟฟาของแตละเซลลรวมกน เรยกการตอแบบนวา “การตอแบบอนกรมหรอการตอแบบอนดบ” สวนวธการเพมความจไฟฟาใหกบแบตเตอรนน จะตองตอใหขวบวกของทกเซลลเขาดวยกนและขวลบของทกเซลลเขาดวยกน เรยกการตอแบบนวา “การตอแบบขนาน”

นอกจากศกยไฟฟาทไดจากแตละขวอเลกโทรดแลว ความเขมขนของอเลกโทรไลตภายในแบตเตอรกมผลตอคาแรงดนไฟฟาทจะเพมขนเชนกน แตเพยงเลกนอย ดงน นแรงดนไฟฟาโดยทวไปจากแบตเตอรตะกว-กรดจะประมาณ 2.15 โวลต ส าหรบเซลลนเกล-แคดเมยมใหแรงดนไฟฟาประมาณ 1.2 โวลต สวนเซลลลเทยมใหแรงดนไฟฟาสงถง 4 โวลต การท าปฏกรยาหรอการเปลยนแปลงทางเคมในแบตเตอร ปฏกรยาเคมในแบตอเตอรเปนการรบและใหอเลกตรอน หรอเรยกวา “ปฏกรยารดอกซ” ซงการเสยอเลกตรอนเกดขนทขวบวก ท าใหมสภาพขาดแคลนอเลกตรอน แตการรบอเลกตรอนเกดขนทขวลบ ท าใหมสภาพอดมดวยอเลกตรอน ปฏกรยาเคมทเกดขนภายในอเลกโทรไลตหรอน ากรดก ามะถน (Sulfuric acid) กบแผนธาตบวก (เปนตะกวไดออกไซด) และแผนธาตลบ (เปนตะกวพรน) และปฏกรยาเคมทเกดแบงเปน 2 ชวง คอ การคายประจ และการอดประจ การคายประจหรอการจายกระแสไฟฟา แบตเตอรจายกระแสไฟฟาไดทนทเมอขวบวกและขวลบตอกบวงจรภายนอก (อปกรณไฟฟา) โดยทออกซเจนจากแผนธาตบวกจะรวมตวกบไฮโดรเจนในกรดก ามะถนเกดเปนน า ขณะเดยวกนจะเกดสารประกอบเรยกวา ตะกวซลเฟตหรอขเกลอ (คราบหรอผลกสขาว) เชนเดยวกบตะกวพรนในแผนธาตลบกจะรวมตวกบอนมลซลเฟตจากกรดก ามะถนเกดเปนตะกวซลเฟตเชนกน การอดประจไฟฟา เครองประจไฟฟาถกน ามาตอกบแบตเตอรโดยการตอขวบวกของเครองประจไฟฟาเขากบขวบวกของแบตเตอรและตอขวลบของเครองประจไฟฟากบขวลบของแบตเตอร แลวจายกระแสไฟฟาใหแกแบตเตอร กระแสไฟฟาจะไหลผานแผนธาตบวกและแผนธาตลบท าใหสารประกอบตะกวซลเฟตจากแผนธาตทงสองออกมารวมตวกบน ากลายเปนน ากรดอกครง

แบตเตอรขณะจายกระแสไฟฟา (คายประจ) จะเกดตะกวซลเฟต (ขเกลอ) ขนทแผนธาตบวกและแผนธาตลบ การทอนภาคซลเฟตจากกรดก ามะถนถกใชไปและเกดเปนน ามาแทนท าใหความหนาแนนของน ากรดลดลง ในทางกลบกนขณะอดประจไฟ กระแสไฟฟาจะแยกตะกวซลเฟตจากแผนธาตโดยน าจะแยกตวเปนไฮโดรเจน และออกซเจน อนมลซลเฟตจะรวมตวกบไฮโดรเจนกลายเปนกรด ปฏกรยาจะเกดเชนนสลบไปมาจนกระทงแผนธาตทงสองเสอมสภาพไมสามารถเกบประจไฟฟาได

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 39

แบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตยมอายการใชงานยาวนานกวา 3-4 เทาของแบตเตอรทวไป การจายไฟตอเนองไดนานกวาดวยอตรากระแสเทากน และการบ ารงรกษางายกวาโดยเตมน ากลนนอยกวา ทงนเนองจากโครงสรางของแผนธาตใหญและหนา ท าใหเนอของแผนธาตหลดรวงไดยากและมความเหมาะสมส าหรบใชงานในเขตเมองรอน สมรรถนะของแบตเตอรและค าจ ากดความ การใชงานแบตเตอรตองมความเขาใจเกยวกบศพททางเทคนคและความหมาย บอกใหทราบคณสมบตของแบตเตอรนนๆ เพอประกอบการพจารณาเลอกใชงาน ดงน ประสทธภาพ คาความจ และการประจไฟฟามากเกนไป พลงงานไฟฟาในแบตเตอรสามารถวดไดในหนวยวตต-ชวโมง หรอกโลวตต-ชวโมง ค านวณหาประสทธภาพของพลงงาน หรอ energy efficiency โดยใชสมการท 3.7 ซงแบตเตอรทวไปมคาในชวง 70-80 % ประสทธภาพของพลงงาน (%) = พลงงานทคายประจ (วตต-ชวโมง) x 100 (3.7) พลงงานทตองใชในการอดประจจนเตมพกด

สวนคาความจของแบตเตอร (Capacity) สามารถวดไดในหนวยของแอมแปร-ชวโมง (Ah) และประสทธภาพของการอดประจ (charge efficiency) หรออาจเรยกวา ประสทธภาพของแอมแปร-ชวโมง (Ah efficiency) ค านวณไดจากสมการท 3.8 แบตเตอรตะกว-กรดจะมคาประมาณ 95 % แตในแบตเตอรนเกล-แคดเมยมจะมคานอยกวาน โดยทวไปคาประสทธภาพของพลงงานนอยกวาประสทธภาพของการอดประจหรอประสทธภาพของแอมแปร-ชวโมง เนองจากการคายประจของแบตเตอรใชแรงดนต ากวาการอดประจ

ประสทธภาพของแอมแปร-ชวโมง (%) = แอมแปร-ชวโมงของการคายประจ x 100 (3.8) แอมแปร-ชวโมงทตองใชในการอดประจจนเตมพกด การอดประจหรอการอดประจเกน ปฏกรยาเคมซงเกดขนในแบตเตอรตะกว-กรด และแบตเตอรนเกล-แคดเมยมนนจะเกดกาซออกซเจนและกาซไฮโดรเจนจากการแตกตวของน าทขวลบ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 40

อตราการคายประจ และอตราการอดประจ อตราการคายประจ (Discharge rate) และอตราการอดประจ (Charge rate) จะสมพนธกบ Rated Capacity ซงผผลตมกจะแสดงคา specific rated capacity ในหนวยของ Ah ทอตราการคายประจจ าเพาะคาหนงๆ อาท แบตเตอรตะกว-กรดความจ 200 Ah (อตรา 10 hour rate) แสดงวา แบตเตอรสามารถจายกระแสไฟฟา 20 แอมแปร เปนเวลา 10 ชวโมง ทอณหภมคงท 25 องศาเซลเซยส เปนตน กระแสทใชงานนค านวณโดยใชสมการท 3.9 จากความจของแบตเตอร หารดวยจ านวนชวโมง

C/ชวโมง = กระแสทจาย (แอมแปร) = คาความจ (แอมแปร-ชวโมง) (3.9) เวลา (ชวโมง) ตวอยางเชน แบตเตอร 200 Ah มอตราการคายประจ C/10 จากสมการท 3.9 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 อยางไรกตามอาจพจารณาคลายแกวน าซงมน าอยระดบหนงซงจะมสวนทวางเปลาหรอสวนจะตองเตมใหเตม คาดโอด และคาเอสโอซ คอความสงของสวนทวางเปลาไมมน าในแกวและความสงของน าทมอยในแกว ตามล าดบ ตวอยางเชน ความจทอตรา 10 ชวโมง (10 hour rate) การจายกระแสต าจะใหคาดโอดมากกวา 100 % ซงมความหมายอยางงายคอ แบตเตอรมความจในการใชงานไดมากกวา 100 % เมออตราการคายประจต ากวาอตราการคายประจปกต

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 41

อตราการคายประจดวยตวเอง การคายประจดวยตวเองเปนการสญเสยประจของแบตเตอร ถาหากปลอยทงไวทวงจรเปดหรอไมมการจายกระแสในระยะเวลาหนง เชน แบตเตอรปฐมภมทถกวางบนชนจ าหนายในรานคา เมอผานไปหลายๆ ป จะพบวาคาความจจะเหลออยไมเทากบความจตงตน แตส าหรบแบตเตอรทตยภมนน อตราการคายประจดวยตวเองจะอางถงดวยเปอรเซนตความจทหายไปตอเดอนโดยตงตนทคาความจเตมพกด แตตองค านงถงอณหภมของแบตเตอรควบคไปดวยกน ในหลายๆ กรณคานจะเปนสองเทาเมออณหภมแบตเตอรเพมขนทกๆ 10 องศาเซลเซยส จากการค านวณแบตเตอรในระบบเซลลแสงอาทตย พบวาอตราการคายประจดวยตวเองจะมคาต าโดยอยในชวง 1-4 % ทอณหภม 20-25 องศาเซลเซยส วงจรอาย (Cycle Life) ความหมายของค าวา ไซเคล (Cycle) คอ การท าซ าๆ เพอการคายประจและการอดประจซงเปนการท างานปกตของแบตเตอร ดงนนหนงไซเคล หรอ หนงรอบเทากบการคายประจหนงครงตามดวยการอดประจหนงครง ในวงจรอายของแบตเตอรเปนการวดจ านวนไซเคลของแบตเตอร ซงแบตเตอรสามารถท างานเปนปกตไดตลอดชวอาย โดยทวไปจะพจารณาจากจ านวนไซเคลของการคายประจและคาดโอด (DOD) รวมถงสดสวนของคาความจกอนทจะลดลงไปตอคาความจตงตน (ปกตใชคา 80 %) วงจรอายขนกบคาความลกของแตละไซเคล หากทดสอบโดยวดทคาดโอดสง และคาดโอดต าลง แลวใหน าผลของจ านวนไซเคลคณดวยคาดโอดแลวพบวามคาคอนขางคงทแสดงวามการเปลยนแปลงความจมคาเชนเดยวกบคาดโอดทลดลง 3.4.1 แบตเตอรตะกว-กรด

แบตเตอรตะกว-กรดมหลายประเภทขนอยกบเทคโนโลยแผนธาตและชนดของสารอเลก โทรไลต โดยทวไปแบตเตอรตะกว-กรดทใชส าหรบระบบเซลลแสงอาทตยไดแก แบตเตอรแบบทมแผนธาตเปนกรด (grid plate) และมสารอเลกโทรไลตเปนของเหลว แบตเตอรแบบเจล แบตเตอรแบบ tubular plate และแบตเตอรแบบบลอก (OGi block)

แบตเตอรแบบ grid plate ทม electrolyte เปนของเหลว (Wet cells) แบตเตอรชนดนนยมใชงานในรถยนต ส าหรบการสตารทเครองยนตซงตองการกระแสสง

ในชวงเรมสตารท โดยการออกแบบใหมแผนธาตบาง จ านวนหลายแผนเพอเพมกระแสแตแบตเตอรชนดนเหมาะส าหรบใชกบการคายและการอดประจทกระแสสงในชวงส นๆ แตไมเหมาะส าหรบ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 42

ลกษณะการท างานของระบบเซลลแสงอาทตยซงตองการการคายและการอดประจทกระแสไมสงนก แตรอบเวลายาวนานหลายชวโมง ดงนนจงตองมการดดแปลงแบตเตอรชนดนเพอใหสามารถใชไดดกบระบบเซลลแสงอาทตยโดยการเพมความหนาของแผนธาต เพมสารเคลอบแผนกรดและลด ความเขมขนสารละลายกรด เพอปองกนการกดกรอนและยดอายการใชงาน จะพบวาหากตองการใหแบตเตอรท างานไดยาวนานเพยงพอ (400 รอบ) ไมควรปลอยใหเกดการคายประจมากกวา 50 %

แบตเตอรชนดเจล อเลกโทรไลตแบตเตอรชนดนถกท าใหเปนเจลโดยการเพมสารบางอยางทชวยในการจบตว ประโยชนของแบตเตอรชนดนมดงน

ไมเกดปญหาการแบงชนของกรด (acid stratification) ซงชวยลดการเกดซลเฟชนและยดอายการใชงาน ไมเกดกาซ และลดความเสยงหรออนตราย ไมมการรวไหล สามารถตดตงไดทกท ไมตองการการบ ารงรกษา เชนไมตองคอยเตมน ากลน

แตอยางไรกตาม เนองจากแบตเตอรชนดนมขอบกพรองคอเสยหายไดงายหากมการอดประจเกนพกดจงจ าเปนตองมการควบคมแรงดนไฟฟาอยางด โดยไมใหเกนคาทท าใหเกดกาซเนองจากไมสามารถระบายกาซออกไปได และการตรวจสอบสภาวะการอดประจท าไดวธเดยวคอ การวดแรงดนไฟฟา เจลแบตเตอรจะมอายการใชงานยาวนานกวาแบตเตอรชนดสารอเลกโทรไลตเปนของเหลว (wet cells) จะพบวาทการคายประจ 50 % จะมอายการใชงานถง 1000 รอบแตจะมราคาแพงกวาแบตเตอรชนดอเลกโทรไลตเปนของเหลวประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดเจล

แบตเตอรชนด Stationary tubular plate (Type OPzS and OPzV) แบตเตอรชนด น

เหมาะส าหรบการใชงานประมาณ 15 ถง 20 ป และระบบขนาดใหญทมการท า งานตลอดท ง ป แตแบตเตอรจะมน าหนกมาก ขนาดใหญและราคาสงมากโดยมทงชนดอเลกโท รไ ลต เ ป นของ เหลว (OPzS) และชนดเจล (OPzV) ความแตกตางจากแบตเตอรชนดอนทการออกแบบอเลกโทรดดานขวบวก (positive electrode) เปนแบบหลอดดงแสดงในรปท 3.44 ซงแขงแรงทนทาน ท าใหมอายการใชงาน

รปท 3.44 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรด ชนด Stationary tubular plate

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 43

ยาวนาน จะพบวาทการคายประจ 50 % จะมอายการใชงานถง 4500 รอบ ซงสงกวาแบตเตอรชนดอนทกชนด

แบตเตอรชนดบลอก (OGi block) แบตเตอรชนดนมอเลกโทรดดานขวบวกจะเปนแผนแบนซงเปนการผสมกนระหวางแผนกรดและแผนทมลกษณะเปนทอ (tubular plate) ดงแสดงในรปท 3.45 เปนสวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดบลอก ซงสามารถอดประจดวยกระแสไฟฟาทต าได และมประสทธภาพการอดประจสงประมาณ 95 ถง 98 % และตองการการบ ารงรกษานอยมากเพยง 2-3 ปตอครง แบตเตอรชนดนจะมอายการใชงานยาวนาน จะพบวาทการคายประจ 30 % จะมอายการใชงานถง 3500 รอบซงสงกวาแบตเตอรชนดอนยกเวนแบบ Stationary tubular plate

3.4.2 พฤตกรรมและลกษณะการท างานของแบตเตอรชนดตะกว-กรด การใชงานหรอเลอกใชแบตเตอรชนดตะกว-กรดอยางถกตองและเหมาะสมนนจ าเปนตอง

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

(1) ความจของแบตเตอร (Battery Capacity) ความจของแบตเตอรคอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทแบตเตอรสามารถจายออกไปหรอคายประจ

ไดจนกระทงหยดจายพลงงานหรอหยดคายประจ โดยความจปกตของแบตเตอร (Nominal Capacity, Cn) มคาเทากบคากระแสไฟฟาคงทขณะคายประจ ( In ) คณดวย เวลาทงหมดในการคายประจจนหมด ( tn ) ดงสมการท 3.10 Cn = In x tn (3.10)

คาความจของแบตเตอรจะไมคงท โดยขนอยกบอณหภม แรงดนไฟฟาขณะคายประจจนหมดและกระแสไฟฟาขณะคายประจ ทงนหากกระแสไฟฟาขณะคายประจมคาต าจะท าใหกรดซลฟวรกคอยๆ แตกตวและไปจบกบแผนธาตเกดการสะสมเปนชนตะกวซลเฟตอยางชาๆ ซงชวยใหการแทรกซมของกรดซลฟวรกท าไดลกกวา แตในทางกลบกน หากกระแสไฟฟาขณะคายประจมคาสงจะท าใหเกดสะสมเปนชนตะกวซลเฟตอยางรวดเรว และท าใหการแทรกซมของกรดซลฟวรกท าไดไมลกพอ

รปท 3.45 สวนประกอบของแบตเตอรตะกว-กรดชนดบลอก

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 44

ดงนนในกรณทตองการก าลงไฟฟาของการคายประจมากจงตองพยายามใหกระแสไฟฟาขณะคายประจมคาต าและใชเวลานานขน ดวยเหตนผผลตแบตเตอรจงก าหนดคาพกดความจของแบตเตอรภายใตสภาวะใดสภาวะหนง เชน คาความจแบตเตอรทกระแสคายประจคาหนง หรอทเวลาในการคายประจคาหนง เปนตน ดงตวอยางในรปท 3.46 แสดงความสมพนธระหวางเวลาในการคายประจกบคาความสามารถในการคายประจของแบตเตอร

(2) กระแสไฟฟาของแบตเตอร จากหลกการเดยวกนกบความจของแบตเตอร คากระแสไฟฟาของแบตเตอรจะขนอยกบ

ระยะเวลาในการอดหรอการคายประจ โดยคากระแสไฟฟาทวไปของแบตเตอรส าหรบระบบเซลลแสงอาทตย 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 ซงคาแรงดนทแทจรงจะเปลยนแปลงเสมอขนอยกบสภาวะการท างาน และเพอปองกนความเสยหายทจะเกดกบแบตเตอรจ าเปนตองจ ากดคาแรงดนไฟฟาใน 2 สภาวะตอไปน คอ จ ากดคาแรงดนสงสดในสภาวะการอดประจ และจ ากดคาแรงดนต าสดในสภาวะการคายประจ นอกจากนยงตองจ ากดคาแรงดนเพอปองกนการเกดกาซในสภาวะการอดประจอกดวย

คาแรงดนไฟฟาขณะไมมภาระทางไฟฟาหรอแรงดนวงจรเปดของแบตเตอรชนดตะกว-กรด จะไมสามารถวดไดทนท ภายหลงจากการอดหรอคายประจเนองจากกระบวนการทางเคมและ

รปท 3.46 ความสามารถในการคายประจกบเวลาในการคายประจ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 45

ความรอนยงไมเขาสภาวะสมดล ซงคาแรงดนวงจรเปดนขนอยกบสภาวะการอดประจและชนดของแบตเตอรโดยมคาอยระหวาง 1.96-2.12 โวลตตอเซลลหรอแบตเตอรหนงตวมคา 12-12.7 โวลต

(4) การอดและการคายประจ (Charging and Discharging)

กระบวนการอดประจ คาแรงดนไฟฟาของแบตเตอรจะคอยๆ เพมขนจนถงคาหนงทจะเรมเกดกาซ (gassing voltage) นนคอ น าถกแยกตวออกเปนออกซเจนและไฮโดรเจน เรยก oxy-hydrogen gas ซงสามารถจดตดไฟและระเบดไดงาย ดงนนผผลตเครองควบคมการประจแบตเตอรจงควรจ ากดแรงดนไฟฟาตอนอดประจไมใหเกนคาๆ หนงเปนคาแรงดนปลดออกเมออดประจหรอ charge cut-off voltage นอกจากนเนองจากคาแรงดนทเรมเกดกาซขนอยกบคาอณหภมของแบตเตอร ดงนนเครอง

ควบคมการประจแบตเตอรควรตองมการวดอณหภมเพอน ามาค านวณหาคา charge cut-off voltage อยางถกตอง ดงแสดงในรปท 3.47

แบตเตอรส าหรบเซลลแสงอาทตยจะท างานครบรอบ หรอไซเคลในหนงวนคอ ชวงกลางวน

เปนการอดประจและกลางคนเปนการคายประจ โดยอาจคายประจอยระหวาง 2 ถง 20 %ของความจแบตเตอร การท างานของแบตเตอรจะขนอยกบฤดกาล เชนในฤดหนาว (หรอฤดฝน) แสงแดดมนอย ท าใหแผงเซลลแสงอาทตยผลตพลงงานไดนอยจงไมเพยงพอส าหรบการอดประจใหแกแบตเตอรใหเตม สงผลใหแบตเตอรท างานทสภาวะการอดประจ (State of Charge, SOC) ทต ามาก อาจจะประมาณ 20 % ของคาความจของแบตเตอร ขณะทในชวงฤดรอน แสงแดดมมาก แผงเซลลผลตพลงงานไดมากและเพยงพอส าหรบอดประจใหแกแบตเตอรจนเตมหรอเกอบเตม ซงอาจสงผลใหแบตเตอรท างานทสภาวะการอดประจทสงคอ อาจถง 80 หรอ 100 % ของคาความจของแบตเตอรได แตกอาจท าใหเกดปญหาการอดประจเกนพกด ดงนนเพอหลกเลยงปญหาน จงจ าเปนตองมการก าหนดคาแรงดนไฟฟาสงสดของแบตเตอร ซงโดยทวไปก าหนดไวท 2.4 โวลตตอเซลล โดยเครองควบคมการประจแบตเตอรบางรน อาจก าหนดคาแรงดนสงกวานในชวงเวลาสนๆ เพอเหตผลจ าเปนบางประการ เชน เพอการอดประจแบบ Equalization หรอการอดประจแบบรวดเรว เปนตน

รปท 3.47 ความสมพนธระหวางอณหภมกบ charge cut-off voltage

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 46

ก ระบวนก า รค า ยป ร ะ จ เ ม อ เ ร ม ต นแรงดนไฟฟาจะตกลงอยางทนทเนองจากแรงดนสวนห น ง ต ก ค ร อ ม บ น ต วต า น ท า น ภ า ย ใ น ข อ งแบตเตอรเมอมกระแสไฟฟาไหลในวงจร จ ากน นแ ร ง ดน ไ ฟ ฟ า จ ะ ค อ ย ๆ ลดลงอยางตอเนองและจะ

ลดลงอยางรวดเรวเมอใกลสนสดกระบวนการหรอจนถงคาแรงดนปลดออก เ ม อคายประ จ ห รอ discharge cut-out voltage หากปลอยใหแรงดนไฟฟาลดลงตอไปจนกระทงต ากวาคา discharge cut-out voltage จะท าใหความเขมขนของกรดจะมคาสงมากจนเกดเปนผลกซลเฟต หรอเรยกวาเกดซลเฟชน ซงควรหลกเลยงไมใหเกดสภาวะน

ในรปท 3.48 แสดงลกษณะแรงดนไฟฟาของแบตเตอรในชวงเวลาทเกดกระบวนการอดและ

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

(5) สภาวะการอดประจ (State of Charge, SOC) การท างานของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระทมแบตเตอรจ าเปนตองทราบจ านวนเวลาท

ระบบยงสามารถจายไฟใหแกภาระทางไฟฟาไดในชวงเวลาทไมมแดดเพอประมาณการหรอเตรยมมาตรการรองรบหรอปองกนการขาดแคลนไฟฟา ดงนนจงจ าเปนตองทราบตลอดเวลาวามปรมาณพลงงานทเหลออยในแบตเตอรมากนอยเพยงใด ซงโดยทวไปม 2 วธทจะท าใหทราบปรมาณพลงงานทเหลออยในแบตเตอร (State of charge)

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

รปท 3.48 ลกษณะแรงดนไฟฟาของแบตเตอร ในชวงเวลาทเกดกระบวนการอดและการคายประจ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 47

วธท 2 ส าหรบ sealed แบตเตอร หรอแบตเตอรทมอเลกโทรไลทเปนแบบเจลซงไมสามารวดคาควาความหนาแนนของกรด (Acid density) ไดจงตองวดระดบแรงดนไฟฟาแทน อยางไรกตาม จ าเปนตองทราบระดบแรงดนวงจรเปดขณะเรมตน (resting voltage) กอนทกครงเพอใชอางองเปนคาเรมตนทสภาวะการประจเปน 0 % และตองปลอยแบตเตอรไวโดยไมตอวงจรไวอยางนอย 4 ชวโมงกอนท าการวดแรงดน

(6) ปจจยทสงผลกระทบตออายการใชงานของแบตเตอร (Ageing Effect) แบตเตอรชนดตะกว-กรดมจดบกพรองเนองจากอายการใชงานคอนขางส น โดยทการใชงาน

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

การแบงชนของกรด หรอ Acid stratification เปนปฏกรยาสามารถยอนกลบได เนองจากการท กรดมองคประกอบของโลหะหนก ซงความหนาแนนของกรดบรเวณดานลางของแบตเตอรจงมากกวาดานบน ท าใหเกดความตางศกยขนระหวางกรดชนบนและชนลาง เปนเหตใหเกดการคายประจบางสวนวนอยภายในตวกลองแบตเตอร กระบวนการนเรยกวา Acid stratification และในกรณนท าใหเกดกาซบาง ทงนในแตละชวงเวลาของการบ ารงรกษาจงควรชวยใหเกดการผสมของกรดชนบนและชนลางโดยการเคลอนยายแบตเตอรเพอใหเกดการผสมกนระหวางกรดชนบนและชนลางและชวยลดการคายประจภายในแบตเตอร

การเกดซลเฟชน หรอ Sulfation เปนปฏกรยาทไมสามารถยอนกลบไดในกรณทแบตเตอรไมไดรบการอดประจอยางเพยงพอหลงจากทคายประจแลว จะท าใหเกดผลกของตะกวซลเฟตตกตะกอนสะสมอยดานลาง ซงไมสามารถละลายกลบเขาในสารอเลกโทรไลตไดอก และการสญเสยซลเฟตนท าใหความสามารถในการอดประจครงตอไปลดลง กระบวนการนเรยกวา Sulfation

การกดกรอน หรอ Corrosion เปนปฏกรยาทไมสามารถยอนกลบได โดยทกระบวนการกดกรอนจะเกดขนกบแผนธาตกรดทขวบวกของแบตเตอร เมอแรงดนทขวบวกสงเกนกวาปกตจะท าใหความตานทานของแผนธาตกรดเพมขน จนในทสดเมอเกดการกดกรอนเปนบรเวณกวางจะท าใหเกดการลดวงจรภายในระหวางขวบวกกบอเลกโทรด

การเกดเปนตะกอน หรอ Sludging เปนปฏกรยาทไมสามารถยอนกลบได โดยทปรมาตรขององคประกอบทางเคมทมการเปลยนแปลงในระหวางการอดและคายประจจะท าให

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 48

องคประกอบบางสวนหายไป หากเกดกาซขนจะท าใหเกดการสะสมเปนตะกอนของตะกว หรอตะกวซลเฟตทดานลางแบตเตอรและเมอสะสมจนสงมากพอจะท าใหเกดการลดวงภายใน

การสญเสยน า หรอ Drying out เปนปฏกรยาทไมสามารถยอนกลบได หากเกดกาซขนในระหวางการอดประจจะท าใหเกดการสญเสยน า ซงตองมการเตมน าอยางสม าเสมอเพอชดเชย และไมใหแบตเตอรหยดท างาน เครองควบคมการประจไฟฟา

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระโดยทวไปประกอบดวย แผงเซลลแสงอาทตย เครองควบคมการประจไฟฟา แบตเตอร และโหลดนน ซงแรงดนไฟฟาของระบบแผงเซลลแสงอาทตยควรเหมาะสมกบแรงดนไฟฟาของแบตเตอร โดยทวไปมคาเทากบ 12 โวลต, 24 โวลต และ 48 โวลต ตวอยางเชน แบตเตอร 12 โวลต มแรงดนไฟฟาสงสดไดถง 14.4 โวลต หากแผงเซลลแสงอาทตยเปนชนดผลกซลกอนจ านวน 36 ถง 40 เซลล มแรงดนใชงานได 15 ถง 18 โวลต (ขนกบอณหภมของอากาศ) ขอจ ากดทางเทคนคทก าหนดใหแรงดนใชงานตองมากกวาแรงดนการประจไฟฟาของแบตเตอร แมวาอณหภมจะสงขน ซงในกรณนจะเหนวาแรงดนใชง านของแผง เซลลแสงอาทตยเพยงพอตอการประจไฟฟาใหแกแบตเตอร แมเกดการ สญ เ ส ยแรงดนไฟ ฟ า ในสายไฟฟาและไดโอด (โดยทวไปไมเกน 2 %)

เครองควบคมการประจไฟฟาท าหนาทประจไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลลแสงอาทตยลงในแบตเตอรและควบคมไมใหประจไฟฟาเกน (overcharging) หลกการท างานของเครอง คอ ตรวจวดแรงดนของแบตเตอร เพอก าหนดสถานะการประจของแบตเตอร เมอแบตเตอรมประจอยเตมแรงดนไฟฟาจะสงขน เชน แบตเตอร 12 โวลต เครองควบคมการประจไฟฟาจะตดการประจเมอแรงดนสงถง 14.4 โวลตและจะประจไฟฟาใหมอกครงเมอแรงดนไฟฟาลดลงเหลอ 13.4 โวลต และท าหนาทเบยงเบนไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยเมอแรงดนไฟฟามากเกน หรอต ากวาแบตเตอรจะรบได สวนการปองกนการจายไฟฟายอนกลบจากแบตเตอรไปยงแผงเซลลแสงอาทตย จะมไดโอด

รปท 3.49 ตวอยางเครองควบคมการประจไฟฟาทมทวไป

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 49

ปองกนกระแสไหลยอน ซงปกตจะมรวมอยในเครองควบคมการประจไฟฟา ตวอยางเครองควบคมการประจไฟฟาในระบบเซลลแสงอาทตยทมทวไปดงแสดงในรปท 3.49

สรปหนาทของเครองควบคมการประจไฟฟาไดดงน ควบคมใหมการประจไฟฟาทเหมาะสม

ป อ ง กนก า รประ จ ไฟ ฟ า เ ก น กว า

แบตเตอรจะรบได

ปองกนการคายประจยอนกลบ

ปองกนการคายประจเกน

แสดงสถานะของแบตเตอร (บางรน)

เครองควบคมการประจไฟฟามอยทวไปแบงได 4 แบบ คอ การประจแบบอนกรม (Series controllers) การประจแบบชนท (Shunt controllers/parallel controllers) การประจแบบปองกนการคายประจเกน (Deep discharge protection) และการประจแบบควบคมก าลงสงสด (MPP charge controllers) หลกการท างานของเครองควบคมการประจแบบตางๆ มดงน เครองควบคมการประจแบบอนกรม (Series controllers)

การตอเครองควบคมการประจไฟฟากบแผงเซลลแสงอาทตยแบบอนกรม โดยจะตดการไหลของกระแสไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตย เมอเกนแรงดนไฟฟาทแบตเตอรรบได และตอวงจรเมอแรงดนไฟฟาลดลง อาศยสวทชควบคมทเปนสวทชแมเหลก เรยกวา รเลย (Relay) หรอตวน า สญลกษณ S1 และหลกการท างานดงแสดงในรปท 3.50 ขอดอยของเครองแบบ คอ การสนของสวทชแมเหลกเนองจากการปด-เปดวงจรเมอมการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟา และกอใหการสญเสยขนในระบบ ดวยเหตนจงพฒนาเครองควบคมก า ร ป ร ะ จ ท ม ก า รควบ คมการท า ง านตอเนอง

รปท 3.50 หลกการท างานของเครองควบคมการประจแบบอนกรม

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 50

เครองควบคมการประจแบบชนท (Shunt controllers/parallel controllers) การตอเครองควบคมการประจไฟฟากบแผงเซลลแสงอาทตยแบบขนาน เมอเกดแรงดนไฟฟา

เกน ตวควบคมจะท าหนาทลดก าลงไฟฟาจากแผงเซลลอยางตอเนอง การตอแบบนจะปลอดภยกบแบตเตอร แตแผงเซลลมอณหภมเพมขนเลกนอย เนองจากกระแสลดวงจรของก าลงไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลลไมไดจายออกมา หลกการท างานของเครองควบคมการประจแบบชนทดงแสดงในรปท

3.51

การประจแบบปองกนการคายประจเกน (Deep discharge protection)

เครองควบคมการประจไฟฟาโดยทวไป ปองกนการคายประจเกนดวยรเลย เพอแยกโหลดออกจากแบตเตอร ดงสญลกษณ S2 ในรปท 3.50 และรปท 3.51 และสญลกษณ S1 ในรปท 3.52 ตวอยางเชน แรงดนของแบตเตอรลดลงต ากวาแรงดนจายของแบตเตอรเนองจากโหลดตองการจายกระแสสง (ตเยน) เหตการณเชนนตวควบคมจะแยกโหลดออก และน าแรงดนไฟฟากลบมาโดยเรวทสด ซงโดยทวไป จะเพยงพอตอการจายใหโหลดขนาดเลก (หลอดไฟฟา)

เค รองควบคมการประจไฟฟา รนใหมจะมตวว ด อณหภมดวย เพ อว ด อณหภมของสภาพแวดลอม และปกตเครองควบคมการประจไฟฟาจะตอกบแบตเตอรโดยตรง ดงนนอณหภมของทงสองจงใกลเคยงกน ยกเวนกรณแบตเตอรรบภาระโหลดมากอาจจะเกดความรอนขน ท าใหแบตเตอรมอณหภมสงกวาเครองควบคมการประจ ทงนแบตเตอรทออกแบบไวอยางดจะไมไดรบผลกระทบน

การควบคมการประจไฟฟา โดยอาศยหลกการจ ากดกระแสไฟฟาท งดานแผงเซลลและแบตเตอร ผานอปกรณอเลกทรอนกสทเกดความเสยหายไดงาย จงจ าเปนตองมการปองกนดวยการตดตงฟวส ซงคากระแสไฟฟาสงสดจ ากดจากแผงเซลลและจากโหลดอยในชวง 5 ถง 30 แอมแปร

รปท 3.51 หลกการท างานของเครองควบคมการประจแบบชนท

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เซลล แผงและอปกรณประกอบระบบ

3 - 51

หากเปนระบบขนาดใหญจะมรนเฉพาะหรอแบงระบบเปนกลมยอยๆ จงท าใหไมเกดภาวะทงระบบท างานลมเหลว

เครองควบคมการประจแบบควบคมก าลงสงสด (MPP charge controllers) ระบบเซลลแสงอาทตยจะผลตไฟฟาได ขนกบความเขมรงสอาทตย และอณหภม ซงการตอเครองควบคมการประจและแผงเซลลแสงอาทตยทไมเหมาะสมจะท าใหเกดการสญเสยก าลง 10–40 % ทงนการหลกเลยงท าโดยการใชตวตดตามจดก าลงสงสด (Maximum Power Point, MPP) หรอเรยกวา Maximum Power Point Tracker (MPPT) MPPT ประกอบดวย ตวควบคมการแปลงกระแสไฟตรงเปนไฟตรง และจะท างานทกๆ 5 นาท เพอวดกระแสและแรงดนไฟฟาของระบบแผงเซลลแสงอาทตย น ามาค านวณคาก าลงไฟฟาสงสด จากนนจะมวงจรทควบคม เพอปรบใหเหมาะสมกบการประจแบตเตอร โดยทวไปเครองแปลงไฟฟาแบบนมประสทธภาพ 90 -96 % สวนระบบทเหมาะสมกบการใช MPPT ควรมขนาดตงแต 200 วตตขนไป หากระบบมขนาดเลกกวานจะเกดการสญเสยในระหวางการแปลงมากกวาจะไดรบมาเนองจากวงจรมความซบซอน ปจจบนพบวาเครองควบคมการประจไฟฟาแบบนจะใชในระบบขนาด

ต งแ ต 500 ว ตต ขนไป นอกจากนเครองควบคมการประจแบบควบคมก า ล ง ส ง ส ด ม ร า ค าคอนขางสง

รปท 3 .52 หลกการท า ง า น ข อ ง เ ค ร อ งควบคมการประจแบบควบคมก าลงสงสด

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 1

บทท 4 ระบบเซลลแสงอาทตย

4.1 บทน า ระบบเซลลแสงอาทตยแบงเปน 2 ประเภทตามลกษณะการเชอมตอระบบจ าหนายดง

ไดอะแกรมแสดงความสมพนธในรปท 4.1 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระหมายถง ระบบเซลลแสงอาทตยทไมมการเชอมตอระบบจ าหนายไฟฟา มวตถประสงคเพอใชกบงานเฉพาะดานหรอเฉพาะแหลงโดยเฉพาะในแหลงทรกนดารหรอหางไกลจากระบบจ าหนายไฟฟา ซงระบบจะถกออกแบบใหผลตไฟฟาโดยมปรมาณการผลตไฟฟาทเหมาะสมกบปรมาณความตองการใชไฟฟาทจ ากด

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระสามารถจ าแนกตามประเภทของสญญาณไฟฟาหรอแหลงผลตไฟฟาไดดงน (1) ระบบไฟฟากระแสตรงเปนการผลตไฟฟากระแสตรงปอนสวงจรไฟฟาส าหรบภาระทางไฟฟาทใชไฟฟากระแสตรง (2) ระบบไฟฟากระแสสลบ ผลตไฟฟากระแสสลบปอนสวงจรไฟฟาและหากมแหลงผลตไฟฟาหลายแหลงเชอมตอเปนระบบเดยวกนถกเรยกวา ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน เชน ไฟฟาจากพลงงานลม ไฟฟาจากเครองยนตปนไฟ เปนตน

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายหมายถง ระบบเซลลแสงอาทตยทมการผลตไฟฟาปอนเขาระบบจ าหนายไฟฟา เพอวตถประสงคหลายดาน เชน การปรบปรงคณภาพไฟฟาของระบบจ าหนายไฟฟา การขายไฟฟา การลดภาระคาใชจายทางไฟฟา หรอการลดตนทนการผลตไฟฟาจากแหลงพลงงานอน รวมถงการลดมลภาวะจากการผลตไฟฟาดวยแหลงพลงงานอน เปนตน

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายสามารถจ าแนกประเภทไดดงน (1) ระบบผลตไฟฟาตดตงกบตวอาคารหรอตดตงตามบาน เชน บนหลงคาบานหรออาคาร ดาดฟาของอาคารและตดตงบนผนงดานนอกอาคาร เปนตน (2) ระบบผลตไฟฟาเพอเปนโรงไฟฟาพลงแสงอาทตย

รปท 4.1 ประเภทของระบบเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 2

ระบบเซลลแสงอาทตยประกอบดวย 4 สวนหลก ดงแสดงในรปท 4.2 โดยแตละสวนประกอบมหนาทดงน

ระบบยอยเซลลแสงอาทตย ซงอาจเปนแผงเซลลเพยงแผงเดยว หรอหลายแผงเซลลตอรวมกน ท าหนาทผลตพลงงานไฟฟาโดยเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานไฟฟา

ระบบยอยแบตเตอร อาจเปนแบตเตอรเพยงหนงเดยวหรอแบตเตอรหลายชดตอรวมกน ท าหนาทเกบสะสมพลงงานไฟฟาในรปพลงงานเคม ทงนการเกบสะสมพลงงานเพอจะจายพลงงานจากแบตเตอรใหกบภาระทางไฟฟาในชวงเวลาทเซลลแสงอาทตย

ระบบควบคมการประจแบตเตอร เปนอปกรณทางอเลกทรอนกส ท าหนาทควบคมการอดประจและควบคมการคายประจของแบตเตอรทจายใหกบภาระทางไฟฟา เพอรกษาอายการใชงานของแบตเตอร

ระบบแปลงสญญาณไฟฟาหรออนเวอรเตอร ในกรณทภาระทางไฟฟาของระบบเปนไฟฟากระแสสลบ จงจ าเปนตองมอนเวอรเตอรเพอท าหนาทเปลยนไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบ

4.2 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ (Stand Alone PV System)

ระบบผลตไฟฟาประกอบดวยเซลลแสงอาทตยเปนแหลงผลตพลงงานหลกและไมไดเชอมตอกบระบบจ าหนายไฟฟา สามารถจ าแนกตามประเภทของสญญาณไฟฟาหรอแหลงผลตไฟฟาได คอ ระบบไฟฟากระแสตรง ระบบไฟฟากระแสสลบ และระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน

รปท 4.2 สวนประกอบของระบบเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 3

4.2.1 ระบบไฟฟากระแสตรง (DC Power System)

แผงเซลลแสงอาทตยจะผลตไฟฟากระแสตรงปอนใหแกวงจรไฟฟาโดยไมมอปกรณแปลงสญญาณไฟฟาแตอาจมอปกรณควบคมไฟฟาประเภทอนเชน หากระบบมแบตเตอรตองมเครองควบคมการประจแบตเตอร (Battery Charge Controller) รวมในระบบหรออาจมเครองควบคมและปรบปรงคณภาพไฟฟาในระบบเพอปรบระดบแรงดนไฟฟาหรอเพอปองกนอนตรายทจะเกดกบเครองใชไฟฟา เปนตน โดยเครองใชไฟฟาในระบบ ตองเปนเครองใชไฟฟากระแสตรงเทาน น ตวอยางไดอะแกรมของระบบดงแสดงในรปท 4.3

4.2.2 ระบบไฟฟากระแสสลบ (AC Power System) แผงเซลลแสงอาทตยจะผลตไฟฟากระแสตรงปอนใหแกอปกรณทแปลงสญญาณไฟฟาจาก

กระแสตรงเปนกระแสสลบซงเรยกวา อนเวอรเตอร (Inverter) โดยสวนใหญจะท าหนาทแปลงสญญาณไฟฟาพรอมทงควบคมและปรบปรงคณภาพไฟฟาดวย เครองใชไฟฟาในระบบจะเปนเครองใชไฟฟากระแสสลบหรออาจมเครองใชไฟฟากระแสตรงรวมอยดวยในสวนทเปนไฟฟากระแสตรงกอนถกแปลงโดยอนเวอรเตอร ตวอยางไดอะแกรมของระบบดงแสดงในรปท 4.4

อนเวอรเตอร

รปท 4.3 ไดอะแกรมระบบไฟฟากระแสตรง (DC Power System)

รปท 4.4 ไดอะแกรมของระบบไฟฟากระแสสลบ (AC Power System)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 4

4.2.3 ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสาน (Hybrid Power System)

ระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานเปนระบบผลตพลงงานไฟฟารวมกนระหวางแหลงพลงงานหลายแหลง เนองจากระบบทมเซลลแสงอาทตยเปนแหลงจายพลงงานเพยงอยางเดยวไมเพยงพอทจะน าไปใชงานเปนระบบผลตไฟฟาขนาดใหญ เพราะตองลงทนสง ดงน นระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานจงเปนทางเลอกหนงทมศกยภาพและความเชอถอ ผลทเกดขนกบระบบเซลลแสงอาทตยในการผลตไฟฟาแบบผสมผสาน คอ ขนาดของระบบยอยโดยเฉพาะแหลงผลตพลงงานในระบบลดลงสงผลใหคาใชจายในการลงทนลดลง ลกษณะระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานแสดงในรปท 4.5

นอกจากการจ าแนกประเภทของระบบผลตไฟฟาตามประเภทสญญาณหรอแหลงผลตไฟฟาแลวยงมการจ าแนกระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระตามความสามารถน าไปใชงานไดแก ระบบผลตไฟฟาในครวเรอน (Solar Home System) หรออาคารเชน โรงเรยน สถานอนามย วด แหลงชมชนหรอหมบาน เปนตน ระบบผลตไฟฟาใชงานเฉพาะดานเชน ระบบแสงสวางบนถนน ระบบไฟเตอนการจราจร ระบบสอสารผานดาวเทยม ระบบประจแบตเตอร และระบบสบน า เปนตน

รปท 4.5 ลกษณะของระบบผลตไฟฟาแบบผสมผสานทอทยานแหงชาตตะรเตา จงหวดสตล

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 5

4.2.4 ระบบผลตไฟฟาในครวเรอนหรอระบบบานเซลลแสงอาทตย (Solar Home System: SHS) ระบบผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยแบบอสระทใชงานเฉพาะบานแตละหลงนนในระบบ

ประกอบดวยระบบยอยเซลลแสงอาทตย ระบบยอยแบตเตอร ชดควบคมพลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบยอยเซลลแสงอาทตยใชในการประจแบตเตอรและจายใหกบภาระทางไฟฟา รวมถงใช

อนเวอรเตอรในการเปลยนไฟฟากระแสตรงจากแบตเตอรใหเปนไฟฟากระแสสลบในกรณทภาระทางไฟฟาของระบบเปนอปกรณทใชกบไฟฟากระแสสลบ ดงแสดงในรปท 4.6

4.2.5 สถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบาน (Village Electricity)

สถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบาน เปนระบบรวมทผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยส าหรบหมบานขนาดเลกทมภาระทางไฟฟาไมสงมากนก ระบบประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตยและแบตเตอรจ านวนมากตอเขาดวยกน พลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบยอยเซลลแสงอาทตยใชในการประจแบตเตอร ผลผลตไฟฟากระแสตรงจากแบตเตอรจะถกเปลยนใหเปนไฟฟากระแสสลบทมแรงดนไฟฟาและความถมาตรฐาน โดยพลงงานไฟฟาทผลตไดจากสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยจะจ าหนายไปยงบานเรอนภายในหมบานผานระบบจ าหนาย ตวอยางสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบานทสถานวจยสตวปาเขานางร าแสดงในรปท 4.7 4.2.6 สถานประจแบตเตอร (Battery Charging Station)

สถานประจแบตเตอร ประกอบดวยระบบยอยเซลลแสงอาทตย และชดควบคมการประจแบตเตอร โดยตดตงใชงานภายในหมบาน ซงผใชไฟฟาจะตองน าแบตเตอรมาประจทสถานประจแบตเตอร และรอจนแบตเตอรประจเตมแลวจงน ากลบไปใชงาน ไดอะแกรมแสดงลกษณะของสถานประจแบตเตอรดงรปท 4.8

รปท 4.6 ตวอยางระบบผลตไฟฟาในครวเรอน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 6

รปท 4.7 ตวอยางสถานไฟฟาเซลลแสงอาทตยหมบานทสถานวจยสตวปาเขานางร า

รปท 4.8 ไดอะแกรมลกษณะของสถานประจแบตเตอร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 7

4.3 ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนาย (Grid-Connected PV System) ประเทศทพฒนด าเนนการผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยปอนเขาระบบจ าหนายรวมทงใช

แบตเตอรสะสมพลงงานขนาดใหญใหสามารถรบพลงงานไฟฟาสวนเกนจากการจายใหภาระทางไฟฟาและสามารถจายพลงงานไฟฟาใหกบภาระทางไฟฟาสวนอนๆ ซงเปนการยดระยะเวลาในการสรางโรงไฟฟาทใชเชอเพลงทางพาณชยเพมขน แตในกรณระบบเซลลแสงอาทตยผลตไฟฟาไมเพ ย งพอตอภาระทางไฟฟา ทตองการการใช หรอในชวงเวลากลางคนหรอในวนทมเมฆมาก พลงงานสวนขาดดงกลาวสามารถดงมาจากระบบจ าหนายไดในรปท 4.9 แสดงสวนประกอบของร ะ บ บ ผ ล ต ไ ฟ ฟ า ด ว ย เ ซ ล ลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนาย

ในปจจบนระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายจดแบงไดหลายประเภทไดแก

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายส าหรบทอยอาศย (Grid-connected PV system for residences) ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายส าหรบอาคาร (Grid-connected PV system for Building) และโรงไฟฟาเซลลแสงอาทตย (PV Power Plant)

ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายส าหรบทอยอาศย (Grid-connected PV system for residences) เปนระบบขนาดไมเกน 2 กโลวตตสงสด (kWp) บางครงเรยกวา Grid commutated inverter หรอ synchronous inverter ซงเปนการเปลยนไฟฟากระแสตรงทผลตไดจากเซลลแสงอาทตยเปนไฟฟากระแสสลบทแรงดนและความถไฟฟาเดยวกบระบบจ าหนายโดยผานมเตอรซอ (debit) และมเตอรขาย (credit) ซงใชวดปรมาณพลงงานไฟฟาทซอหรอขายใหการไฟฟา

ระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายส าหรบอาคาร (Grid-connected PV system for Building) เชน การตดตงดานบนและผนงของอาคาร (PV Cladding for the roofs and walls of non-

รปท 4.9 สวนประกอบของระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนาย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 8

domestic building) และการตดตงเปนสวนหนงของอาคาร (Building-Integrated PV System, BIPV) เปนตน ระบบเหลานเปนอกลกษณะหนงของการใชเซลลแสงอาทตยรวมกบอาคารทอยอาศยดงแสดงในรปท 4.10 ถงรปท 4.12 แสดงตวอยางระบบเซลลแสงอาทตยดานบนและผนงของอาคาร ระบบยอยเซลลแสงอาทตยสามารถยดตดหรอวางบนพนทของหลงคาหรอผนงของอาคารทวๆ ไป ซงในปจจบนลกษณะดงกลาวก าลงไดรบความสนใจเพมขน เนองจากมขอดตางๆ และความเหมาะสมในการน าไปใชกบอาคารพาณชยและอาคารอตสาหกรรม ทงนแผงเซลลแสงอาทตยสามารถใชแทนวสดทใชสรางผนงหรอวสดสรางหลงคาได ซงจะลดราคาสทธของระบบเซลลแสงอาทตย นอกจากนอาคารพาณชยและอาคารอตสาหกรรมมการท างานเปนปกตเฉพาะในชวงเวลากลางวนจงสามารถใชประโยชนทงการผลตไฟฟาและแสงสวางทสองมายงภายในอาคารได

พลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบยอยเซลลแสงอาทตยทยดตดอยกบผนงหรอหลงคาของ

อาคารพาณชยเปนสวนทส าคญในการลดคาใชจายของบรษทในการซอไฟฟาจากการไฟฟา เนองจากราคาคาไฟฟาทการไฟฟารบซอจากผผลตพลงงานไฟฟาปอนเขาระบบจ าหนายไฟฟามราคาสงกวาอตราราคาคาไฟฟาจากการไฟฟาขาย

รปท 4.10 ระบบเซลลแสงอาทตยตดตงดานบน (ซาย) และผนง (ขวา) ของอาคาร

รปท 4.11 ระบบเซลลแสงอาทตยบนดาดฟาของหางเทสโกโลตส สาขาพระราม1

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 9

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

เปนหนงในระบบเซลลแสงอาทตยขนาดใหญเพอผลตไฟฟาปอนเขาระบบจ าหนายไฟฟา ตวอยางระบบแสดงในรปท 4.13 แสดงตวอยางโรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยผาบองขนาด 500 กโลวตต ตดตงทจงหวดแมฮองสอนของประเทศไทย

รปท 4.13 โรงไฟฟาเซลลแสงอาทตยผาบองทจงหวดแมฮองสอน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 10

4.4 อปกรณประกอบระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนาย 4.4.1 การเลอกแผงเซลลและพกดระบบ

พน ทในการตดต งระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายน น ขนอยกบ ความตองการของเจาของระบบ ดงนนจงควรมรายการตรวจสอบ (Checklist) ส าหรบการส ารวจพนทอาคาร ประกอบดวยขอมลไดแก ความตองการตางๆ ของระบบ ทศทางการตดตงแผงเซลล มมตดตง พนทใชสอย วธการตดตงแผงเซลล การบงเงา ความยาวสายไฟทตองการ และต าแหนงตดตงอนเวอรเตอร เปนตน จ านวนพนทของแผงเซลลทใชสามารถคดค านวณคราวๆ โดยใช Rule of thumb นนคอ 1 กโลวตตสงสด มคาประมาณ 10 ตารางเมตรของพนทแผงเซลลแสงอาทตยหรอสามารถใชตารางท 4.1 เพอใหมความแมนย ามากขนตามชนดของเซลลแสงอาทตย โดยจ านวนของแผงเซลลทใชขนอยกบความกวางและความสงของแผงเซลลนนๆ และพนทตดตงบนหลงคาโดยระยะหางระหวางแผงเซลลแตละแผงเซลลประมาณ 6 - 10 มลลเมตร

ขอพจารณาในการเลอกแผงเซลลในระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายดงน ชนดของเซลลแสงอาทตย ไดแก เซลลแสงอาทตยแบบผลกเดยว เซลล

แสงอาทตยแบบหลายผลก เซลลแสงอาทตยแบบอะมอรฟส เซลลแสงอาทตยแบบฟลมบาง เซลลแสงอาทตยแบบ Copper indium diselenide (CIS) และ CdTe เปนตน

ชนดของแผงเซลลแสงอาทตย ไดแก แผงเซลลมาตรฐานแบบมและไมมกรอบ แผงเซลลแบบกระจก (grass-grass module) เปนตน

การบงเงาในบรเวณโดยรอบ

4.4.2 รปแบบระบบ รปแบบของระบบพจารณาจากอนเวอรเตอรทตองการใชงานไดแก ระบบแบบรวมศนย

(centralize) และระบบแบบแยกศนย (decentralized) ซงสงผลตอวธการตอวงจรแผงเซลลเพอใชงานกบอนเวอรเตอรใหมการสญเสยเนองจากความไมสอดคลองของอปกรณ (mismatch losses) ผลกระทบดงกลาวแสดงดงรปท 4.14 ซงหากแผงเซลลมคาเบยงเบน (production variance) ของแตละแผงเทากบ 5 เปอรเซนตน ามาตออนกรม (series unsorted) จะม mismatch losses ต ากวา 1 เปอรเซนต หากแผงเซลลจดเรยงโดยใชผลลพธของกระแสลดวงจรทมคาเบยงเบนของแตละแผง 5 เปอรเซนตจะม mismatch losses เพยง 0.2 เปอรเซนต ดงนนจากรปท 4.15 หากพจารณาการจดเรยงแผงเซลลควรพจารณาทกระแสทก าลงสงสด

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 11

ตารางท 4.1 พนทของแผงเซลลโดยประมาณเพอผลตไฟฟา 1 กโลวตตสงสด ตามชนดของเซลล

ชนดของเซลลแสงอาทตย พนทเซลลแสงอาทตยทตองการ ส าหรบ 1 กโลวตตสงสด

(ตารางเมตร) เซลลแบบผลกเดยว 7 - 9

เซลลแบบผลกเดยวประสทธภาพสง 6 - 7

เซลลแบบหลายผลก 7.5 - 10

Copper indium diselenide (CIS) 9 - 11

Cadmium telluride (CdTe) 12 - 17

เซลลแบบอะมอรฟส 14 - 20

อนเวอรเตอรสามารถใชงานไดทงในรปแบบรวมศนย แบบสตรงอนเวอรเตอร (string inverter) และแบบโมดลอนเวอรเตอร (module inverter) ซงทง 3 รปแบบมขอดและขอเสยแตกตางกนไปขนอยกบชนดของการใชงาน ส าหรบการใชงานในรปแบบแยกศนยจะเหมาะสมกบระบบซงแผงเซลลมทศทางการตดตงและมมตดตงแตกตางกน หรอระบบทมการบงเงา

รปท 4.14 การสญเสยและขอพจารณาในการจดเรยง แผงเซลล

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 12

รปแบบรวมศนย แบบแรงดนต า หากแรงดนจากแผงเซลลอยในชวงแรงดนต า (UDC < 120 V) การตอวงจรแผงเซลลในสตรง

จะใชแผงเซลลไมมาก (ประมาณ 3 ถง 5 แผง) รปท 4.15 แสดงไดอะแกรมการตอระบบรปแบบรวมศนย แบบแรงดนต า ขอดของการตอวงจรแผงเซลลเมอสตรงสน คอ หากเกดการบงเงาขนจะสงผลกระทบกบระบบนอยกวาสตรงยาว เนองจากกระแสเหลอคางจากสตรงอนๆ ทไมถกบงเงาจะไหล ไปยงอนเวอรเตอร นอกจากนการทแรงดนต ากวา 120 โวลต จงเปนไปไดทจะออกแบบระบบโดยใชอปกรณทมระบบการปองกนใน Class III ได โดยทตารางท 4.2 แสดงระดบการปองกนของอปกรณไฟฟา ขอเสยจะเกดขนเนองจากกระแสไหลในระบบมาก ดงนนสายไฟจ าเปนตองมขนาดใหญหรออนเวอรเตอรตองอยใกลกบระบบแผงเซลล (array) เพอลดผลของ Ohmic losses ทงนการใชงานจรงจงเหมาะกบระบบแบบ building integrated system ซงการออกแบบแผงเซลลเฉพาะแตละการตดตงระบบ

รปท 4.15 ไดอะแกรมการตอระบบรปแบบรวมศนย แบบแรงดนต า

ตารางท 4.2 ระดบการปองกนของอปกรณไฟฟา

การแบงระดบ สญลกษณ อปกรณประเภทกราวด

Class II ฉนวนปองกน

Class III ความปลอดภยทแรงดนต ามาก (คาสงสดทางไฟฟา

กระแสตรง 50 โวลต และคาสงสดทางไฟฟากระแสสลบ 120 โวลต

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 13

แบบแรงดนสง รปแบบนตองการอปกรณทมระดบการ

ปองกน Class II เพอตอวงจรแผงเซลลในสตรงเปนจ านวนมาก (UDC > 120 V) รปท 4.16 แสดงไดอะแกรมการตอระบบรปแบบรวมศนยแบบแรงดนสง ขอดของแบบแรงดนสงคอ สายไฟมขนาดเลกลงเนองจากกระแสในระบบนอย ส าหรบขอเสยคอ การบงเงาจะสงผลตอระบบเปนอยางมาก

แบบ master - slave ระบบเซลลแสงอาทตยขนาดใหญทใชรปแบบรวมศนยมกใชอนเวอรเตอรในแบบนคอ

มอนเวอรเตอรมากกวาหนงตว โดยแบงพกดก าลงของอนเวอรเตอรออกไปใหอนเวอรเตอรมาสเตอร (master) ท างานในชวงความเขมรงสอาทตยต า จนกระทงความเขมรงสอาทตยเพมขนไดก าลงไฟฟามากเกนกวาอนเวอรเตอรมาสเตอรท างานไดจงใหอนเวอรเตอรสลาฟ (slave) ท างาน รปท 4.17 แสดงไดอะแกรมการตอระบบรปแบบรวมศนย แบบ master - slave ขอแนะน าคอ ควรใหท าหนาทสลบกนเปนรอบ (rotating master) เพอใหท างานทภาระเฉลยเทากน ขอดของแบบ master - slave คอ ท าใหประสทธภาพรวมของระบบในขณะความเขมรงสอาทตยต าดกวาการใชอนเวอรเตอรเพยงตวเดยว แตจะท าใหคาลงทนส าหรบอนเวอรเตอรสงขน

รปท 4.16 ไดอะแกรมการตอระบบรปแบบรวมศนย แบบแรงดนสง

รปท 4.17 ไดอะแกรมการตอระบบรปแบบรวมศนย แบบ master - slave

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 14

รปแบบระบบยอย และสตรงอนเวอรเตอร สวนใหญระบบขนาด 3 กโลวตตขนไปนน นยมใชงานอนเวอรเตอรในรปแบบสตรง

อนเวอรเตอร หากระบบใหญมากขนหรอเปนระบบขนาดกลางจะใชอนเวอรเตอรในรปแบบระบบยอย โดยทไดอะแกรมระบบยอยและสตรงอนเวอรเตอรแสดงในรปท 4.18 ขอดคอ ท าใหปรบพกดก าลงของระบบตามสภาพของความเขมรงสอาทตยไดด โดยในแตละระบบยอยหรอสตรงตองมทศทางและมมเดยวกนในการตดตง สวนขอเสยคอ เมอเกดการบงเงาจะท าใหเกดก าลงสญเสยมาก

นนคอขอดจากการใชงานอนเวอรเตอรตอโดยตรงกบสตรงเทยบกบรปแบบรวมศ น ย ค อ ไ ม ต อ ง ม ก า รเ ช อ ม ต อ ก บ แ ผ ง เ ซ ล ลแ ส ง อ า ท ต ยห ร อ ก ล อ งเ ช อม ต อ ระหว า ง เ ซล ลแสงอาทตย (junction box) และลดจ านวนสายไฟและไมตองใชสายเมนไฟฟากระแสตรง

รปแบบโมดลอนเวอรเตอร (module inverter) รปแบบนมแนวคดจากความตองการใหแตละแผงเซลลท างานทจดก าลงสงสด ซงสงผลให

ประสทธภาพรวมของระบบสง มวธการท าโดยการน าอนเวอรเตอรไปตดไวทแผงเซลลแตละแผง ซงอนเวอรเตอรชนดนเรยกวา AC module มขนาดเลกสามารถตดตงไวภายในกลองเชอมตอ (junction box) ของแผงเซลลได ในรปท 4.19 ไดอะแกรมของโมดลอนเวอรเตอร รปแบบนมขอดอกประการหนงคอ ระบบสามารถตอขยายไดเรอยๆ ซงรปแบบอนไมสามารถท าได สวนใหญแลวอนเวอรเตอรแบบนมกจะถกกลาววามประสทธภาพต าเ มอเทยบกบอนเวอรเตอรแบบรวมศนยซงในความเปนจรงเมอ

รปท 4.18 ไดอะแกรมระบบยอย และสตรงอนเวอรเตอร

รปท 4.19 ไดอะแกรมของโมดลอนเวอรเตอร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 15

มองในภาพรวมของระบบแลวนนประสทธภาพต ากวาเพยงเลกนอยนจะถกชดเชยดวยการท างานทจดก าลงสงสดตลอดเวลา อยางไรกตาม AC module ยงมราคาสง

การใชงาน AC module ตองมนใจวาอนเวอรเตอรในระบบซงช ารดเสยหายตองสามารถเปลยนใหมไดงาย ซงท าใหมการตดตามการท างานของอนเวอรเตอรแตละตว รปแบบโมดลอนเวอรเตอรเหมาะส าหรบระบบ façade-integrated โดยเฉพาะหากมการบงเงาเปนจดๆ โดยรอบ การตดตงอนเวอรเตอร

สถานทในการตดต งอนเวอรเตอรพจารณาจากขอก าหนดทางเทคนค (specification) ของอนเวอรเตอรจากผผลต ซงไดระบสภาวะอณหภมและความชนทเหมาะสมของสถานทตดต งอนเวอรเตอรทดควรอยในทมอณหภมต า ปราศจากฝ นหรออยภายในอาคารสามารถตดต งอนเวอรเตอรไวภายในตควบคมไฟฟาได แตหากเปนอนเวอรเตอรซงตดตงใชงานกลางแจงสามารถตดตงอนเวอรเตอรไวในบรเวณใกลกบแผงเซลลซงจะเปนการชวยลดความยาวสายไฟทใชลงได

ขอพจารณาอนๆ ไดแก การถายเทไหลเวยนของอากาศและการระบายความรอนในสถานทตดตง ดงนนจงควรหลกเลยงการตดตงอนเวอรเตอรขวางทางการถายเทไหลเวยนของอากาศและ การระบายความรอนระหวางอนเวอรเตอรแตละตว (ขนอยกบผผลตแนะน า) การรบกวน (noise) กเปนอกประเดนหนงทตองพจารณาดวย นอกจากนอนเวอรเตอรควรมการปองกนไอน าและฝ นผง อนเวอรเตอรขนาดใหญมกตดตงแยกออกไปจากตอปกรณปองกน มเตอรและสวตซเกยร

การใชงานรปแบบสตรงอนเวอรเตอรมกตดต งบนหลงคาหรอบรเวณภายนอกอาคาร ซงอนเวอรเตอรควรมรหสปองกน IP 54 ขนไปและระบวาเปนอนเวอรเตอรใชงานภายนอกอาคาร นอกจากนยงควรระบวาทนทานจากแสงแดดและฝน เพอใหมนใจวาอนเวอรเตอรจะมอายการใชงานไดยาวนาน 4.4.3 การเลอกพกดอนเวอรเตอร

ขอก าหนดทางเทคนคของอนเวอรเตอรซงผผลตระบนนจะมขอมลเกยวกบการเลอกพกดอนเวอรเตอรและการตดตง ผใชงานควรศกษาขอมลดงกลาวดวยเพอใชในการออกแบบการเชอมตอระบบ ระบบแรงดน และพกดก าลงของอนเวอรเตอร

จ านวนของอนเวอรเตอรทตองใชและพกดก าลงของอนเวอรเตอร หาไดจากก าลงไฟฟาของระบบและรปแบบของระบบ ตวอยางการเลอกอนเวอรเตอรของประเทศเยอรมนจะใชแนวทาง VDEW guideline ซงระบใหระบบ 1 เฟสสามารถยอมใหปอนก าลงไฟฟาปรากฏ (S) เทากบ 4.6 kVA หากมคาสงกวานตองใชระบบหลายเฟสหรอระบบ 3 เฟส นอกจากน VDEW guideline ยอมใหอนเวอรเตอรปอนก าลงไฟฟาสงกวาก าลงไฟฟาระบ 10 เปอรเซนตเขาสระบบจ าหนาย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

ระบบเซลลแสงอาทตย

4 - 16

ในการออกแบบระบบจ าเปนตองเลอกใหแผงเซลลและอนเวอรเตอรมความสอดคลองเหมาะสมซงกนและกน โดยทใหเลอกใชอนเวอรเตอรทมก าลงไฟฟาระบอยในชวงระหวาง ± 20 เปอรเซนตของก าลงไฟฟาจากแผงเซลลทสภาวะมาตรฐาน (STC) ท งนขนอยกบเทคโนโลยของอนเวอรเตอรและแผงเซลลทเลอกใชและต าแหนงของระบบ ไดแก สภาวะของความเขมรงสอาทตยในแตละพนท อาศยความสมพนธดงน 0.8 x PPV < PINV DC < 1.2 x PPV

หากเปนอนเวอรเตอรซงตองใชงานภายนอกอาคาร อาจตองเลอกพกดอนเวอรเตอรใหสงไวกอนเนองจากอนเวอรเตอรอาจตองท างานภายใตสภาวะแวดลอมซงมอณหภมสงกวาปกต (โดยปกตขอก าหนดทางเทคนคจะระบก าลงไฟฟาเมอท างานทอณหภมปกต 25 องศาเซลเซยส) หากใชงานในพนทพเศษอาจตองสอบถามกบผผลตเพมเตม แตหากแผงเซลลเปนเซลลชนดอะมอรฟสตองค านงถงประสทธภาพของแผงเซลลซงลดลงเปนอยางมากจากการใชงานในชวงเดอนแรกประมาณ 15 เปอรเซนตกอนทจะมประสทธภาพคงทและแนนอนวาจะสงผลกบการเลอกพกดของอนเวอรเตอร โดยเฉพาะพกดแรงดนและพกดกระแสของอนเวอรเตอร

พกดแรงดนของอนเวอรเตอรพจารณาไดจากแรงดนจากแผงเซลลในหนงสตรงแตเนองจากแรงดนของแผงเซลลขนอยกบความเขมรงสอาทตยและอณหภมของแผงเซลล ดงนนอาจตองน าผลเหลานมาพจารณาในการเลอกพกดแรงดนของอนเวอรเตอร

โดยทวไปแรงดนของแผงเซลลจะขนอยกบอณหภมเปนส าคญ ใหพจารณาจากกราฟกระแส-แรงดน (I-V curve) ของแผงเซลลซงเปลยนแปลงตามอณหภม และ MPP tracker ของอนเวอรเตอรท างานทจดก าลงสงสดเสมอ

เมออณหภมลดลงแรงดนของแผงเซลลจะเพมขน ซงแรงดนสงสดของแผงเซลลคอ แรงดนขณะเปดวงจร หากอนเวอรเตอรหยดการท างานแลว เชนระบบจ าหนายเกดฟอลตขนและอนเวอรเตอรท างานอกครงจะท าใหแผงเซลลอยในสภาวะเปดวงจร ดงน นพกดแรงดนอนพตสงสดของอนเวอรเตอร (maximum DC input voltage) ตองมคาสงกวาแรงดนเปดวงจรของแผงเซลล หรอกลาวอกอยางหนงคออนเวอรเตอรตองไมเกดความเสยหาย

ดงน นจ านวนแผงเซลลทมากทสดในหนงสตรงหาไดจากพกดแรงดนอนพตสงสดของอนเวอรเตอรหารดวยแรงดนเปดวงจรของแผงเซลลทอณหภมต าสดซงแผงเซลลท างาน (ประเทศเยอรมนก าหนดท -10 องศาเซลเซยส) สามารถค านวณหาแรงดนเปดวงจรของแผงเซลลทอณหภมตางๆไดจากคา AV (หนวยเปนมลลโวลต/องศาเซลเซยส) ของแผงเซลลซงผผลตแผงเซลลจะระบมาใหและแรงดนเปดวงจรของแผงเซลลทสภาวะมาตรฐาน

ในขนตอนสดทายของการเลอกพกดของอนเวอรเตอรควรแนใจวากระแสสงสดของแผงเซลลไมเกนกวากระแสอนพตสงสดของอนเวอรเตอร ดงนนจ านวนสตรงสงสดจงเทากบกระแสอนพตสงสดของอนเวอรเตอรหารดวยกระแสสงสดในแตละสตรง

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 1

บทท 5 การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

ระบบเซลลแสงอาทตยประกอบขนและมการเชอมตอกนของอปกรณประกอบระบบ ไดแก

แผงเซลลแสงอาทตย อนเวอรเตอร แบตเตอร และ/หรอเครองควบคมการประจแบตเตอร (กรณระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ) โดยหลกการท างานของอปกรณประกอบระบบไดกลาวไวในบทกอนหนานแลว การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยตองอาศยพนฐานความรทางไฟฟาเปนหลก และนอกเหนอจากน ระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยทตดตงใชงานไดรบการคาดหวงวาจะมอายการใชงานหลายสบป การเกบรวบรวมเอกสารเกยวกบระบบตงแตเรมตดตงระบบจะสามารถท าใหมนใจไดในสมรรถนะและความปลอดภยของระบบในระยะยาว และชวยใหไดรบการซอมบ ารงอยางถกขนตอน ขอมลทเกยวของกบระบบเซลลแสงอาทตยสามารถแบงเปน 3 สวน ทงระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนาย 1) แบบฟอรมขอมลระบบ – ส าหรบรายการขอมลทจ าเปนของระบบ 2) คมอการใชงานและการบ ารงรกษา – ส าหรบเนอหาทจ าเปนในการใชงานและการ

บ ารงรกษาระบบ 3) ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ส าหรบขอมลการตรวจสอบการตดตงและ

การท างานของระบบ

5.1 แบบฟอรมขอมลระบบ วตถประสงคของแบบฟอรมขอมลระบบ เพอใหแนใจวามการเกบรกษาขอมลส าคญของระบบ ทเปนประโยชนตอเจาของระบบ ผตรวจสอบ และวศวกรซอมบ ารง

แบบฟอรมนจดท าภายใตกรอบความคดวารายละเอยดขอมลระบบสามารถหาไดจากเอกสารคมอการใชงานและการบ ารงรกษา โดยรายละเอยดคณลกษณะของคมอการใชงานและการบ ารงรกษาปรากฎอยในสวนท 2

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 2

แบบฟอรมขอมลระบบ–ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ/แบบเชอมตอระบบจ าหนาย หนา 1

ขอมลหนางาน โปรเจคเลขท ขนาดของระบบ (kWp) วนทท าการตดตง ชอลกคา สถานทตดตง(ทอย)

ขอมลผออกแบบระบบ ผออกแบบ: ผตดตอ: ทอยผออกแบบ: e-mail:

ขอมลผตดตงระบบ ผตดตงระบบ: ผตดตอ: ทอยผตดตง: โทรศพท: e-mail: **หากมผตดตงระบบหลายราย ใหใสรายละเอยดผตดตงระบบทเกยวของทงหมด

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 3

แบบฟอรมขอมลระบบ–ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ/แบบเชอมตอระบบจ าหนาย หนา 2

Array configuration บรษทผผลต และรนของแผง จ านวนแผง จ านวน string จ านวนแผงตอ string **ขอม ล นสามารถกรอกใหม ได เ ม อ มก าร เป ล ยนแปลง configuration ของระบบ

ขอมลสวนนสามารถกรอกโดยใชวงจรการตอแบบ single line ได Note: ส าหรบขอมลเพมเตมใหดในรายละเอยดคณลกษณะ (data sheet) ของแผงในคมอการใชงานและการซอมบ ารง

รายละเอยดทางไฟฟาของ string ผผลต และรนของ string cable ขนาดของ string cable (mm2) ชนดของ fuse ทใชใน string พกดของ fuse (กระแส/แรงดน) ชนดของ blocking diode

รายละเอยดทางไฟฟาของ array ผผลต และรนของ array cable ขนาดของ array cable (mm2) Junction box ของ array (จ านวน/สถานทตดตง) ชนดของ DC isolator ต าแหนงของ isolator พกดของ isolator (แรงดน/กระแส)

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 4

แบบฟอรมขอมลระบบ–ระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ/แบบเชอมตอระบบจ าหนาย หนา 3

อนเวอรเตอร บรษทผผลต และรนของอนเวอรเตอร พกดก าลง **ใสรายละเอยดส าหรบอนเวอรเตอรทกตว

Note: ส าหรบขอมลเพมเตมใหดในรายละเอยดคณลกษณะ (data sheet) ของอนเวอรเตอรในคมอการใชงานและการซอมบ ารง

การตอลงดนและการปองกนแรงดนเกน โครงของอนเวอรเตอรมการตอลงดนรวมกบ array หรอไม? - ขนาดสาย (mm2) - จดตอลงดน โครงของ array มการตอกบชดปองกนฟาผา (lightning protection) หรอไม? ต าแหนงและชนดของอปกรณปองกนแรงดนกระโชก (surge)

รายละเอยดดานไฟฟากระแสสลบ ต าแหนงของ AC isolator ชนดและพกดของ AC isolator ต าแหนงของอปกรณปองกนกระแสเกน ชนดและขนาดของอปกรณปองกนกระแสเกน มการตดตงอปกรณตดไฟรว (RCD) หรอไม ชนดและพกดของ RCD

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 5

5.2 คมอการใชงานและการบ ารงรกษา คมอการใชงานระบบประกอบดวยขอมลตอไปนเปนอยางนอย 5.2.1 ขอมลระบบ

ขอมลเบองตนเกยวกบระบบ (สวนท 1 ของเอกสาร) วงจรการตอทางไฟฟา ส าเนาคมอการใชและรายละเอยดคณลกษณะของอปกรณในระบบดงตอไปน แผง

เซลลแสงอาทตย อนเวอรเตอร และเอกสารอนๆ ของอปกรณทเกยวของ 5.2.2 ผลการทดสอบและการตรวจความพรอมระบบ

ส าเนาผลการทดสอบและเอกสารการตรวจความพรอมระบบ (สวนท 3 ของเอกสาร)

ตารางการตงคาอปกรณปองกนของอนเวอรเตอร (แรงดนตก/แรงดนเกน, ความถตก/ความถเกน และอนๆ)

5.2.3 ขอมลการใชงานและการซอมบ ารง ขนตอนการตรวจสอบการท างานทถกตองของระบบ ขนตอนทตองปฏบตเมอระบบขดของ ขนตอนการปดหรอแยกระบบออกเมอเกดเหตฉกเฉน ขอแนะน าในการบ ารงรกษาและท าความสะอาด (ถาม) ขอพจารณาส าหรบการตอเตมอาคารในบรเวณทอาจกระทบกบแผงเซลล

แสงอาทตย (เชน การซอมหลงคา) เพอหลกเลยงความเสยหายอนอาจจะเกดขนหรอการบงเงาตอแผงเซลลแสงอาทตย

5.3 ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ วตถประสงคของใบตรวจความพรอมคอ การจดรายการทดสอบทจ าเปนกอนท าการตรวจรบ การทดสอบดงกลาวตองแลวเสรจกอนทจะมการตรวจรบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย เพอใหแนใจไดวาระบบไดรบการตดตงอยางถกตองและปลอดภย ใบตรวจเหลานถกออกแบบเพออ านวยความสะดวกตอทงการตรวจสอบการตดตงและการทดสอบตามขอก าหนดของ IEC60364 ใบตรวจความพรอมตามมาตรฐาน IEC60364 แบงเปน 4 ชนด ใบท 1-รายการการตดตง ใบท 2-รายการการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย-ดานไฟฟากระแสตรง ใบท 3-รายงานผลการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย-ดานไฟฟากระแสสลบ และใบท 4-ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบส าหรบการตรวจรบ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 6

ใบท 1 – รายการการตดตง วตถประสงคของใบท 1 น ส าหรบใหผตรวจสอบท าเครองหมาย เพอใหสามารถท าการตรวจสอบระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยทงระบบ ดวยตาเปลาไดตามรปแบบของมาตรฐาน IEC60364

ใบท 2 – รายงานการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย – ดานไฟฟากระแสตรง เปนแบบฟอรมใชส าหรบบนทกผลการทดสอบสวนวงจรไฟฟากระแสตรงของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจ าหนาย ใบท 3 – รายงานผลการทดสอบ array ของแผงเซลลแสงอาทตย – ดานไฟฟากระแสสลบ เปนแบบฟอรมส าหรบบนทกผลการทดสอบดานไฟฟากระแสสลบของระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอกบระบบจ าหนาย ตามรปแบบขอก าหนดในมาตรฐาน IEC60364 ใบท 4 – ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบส าหรบการตรวจรบ ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบส าหรบการตรวจรบจะอางองการทดสอบทง 3 สวนขางตนและใบตรวจสอบ ตามรปแบบของมาตรฐาน IEC60363 ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 1 (รายการส าหรบการตรวจสอบ)

ระบบแผงเซลลแสงอาทตย – รายการการตดตง ทอยทท าการตดตง: ตรวจสอบโดย:

วนท ล าดบท การตดตงทวไป (ดานไฟฟา – อางอง IEC60364-6-61)

อปกรณไดมาตรฐาน มการเลอกใชอยางถกตอง และไมมความเสยหาย?

อปกรณสามารถเขาถงไดส าหรบการใชงาน ตรวจสอบและซอมบ ารง

อปกรณหลกและอปกรณเสรมไดรบการตออยางถกตอง

มมาตรการปองกนส าหรบต าแหนงการตดตงทเปน special location

มอปกรณและมาตรการปองกนทเหมาะสมส าหรบความเสยหายจากปจจยภายนอก

มการตดตงระบบส าหรบปองกนอนตรายอนเกดจากการตอรวมกน (mutual)

มการบงชการตอตวน าหรอสวนทน าไฟฟา

มการเลอกใชตวน าหรอสายไฟทเหมาะสมทงกระแสและแรงดนตกครอมในสาย

มการเดนตวน าหรอสายไฟไวในททปลอดภยจากหรอไดรบการปองกนความเสยหายทางกล

มการปองกนความเสยหายจากไฟไหม มการผนกกนรว และปองกนผลจากอณหภม

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 7

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) – ถาจ าเปน

มอปกรณตดไฟรว – ถาจ าเปน

มการปองกนฟาผาส าหรบโครงของ array ระบบไฟฟากระแสตรง

มการแยกสายไฟดานไฟฟากระแสตรงออกจากดานไฟฟากระแสสลบอยางชดเจน

มการตดตงสวทชตดตอนดานไฟฟากระแสตรง (IEC60364-712.536.2.2)

สายไฟดานไฟฟากระแสตรงใชฉนวนทเหมาะสม – ถาจ าเปน

อปกรณทกชนสามารถทนแรงดนไฟฟากระแสตรงสงสดของระบบได (Voc x 1.25)

มการตดตงฟวสและ blocking diode – ถาจ าเปน ระบบไฟฟากระแสสลบ

มสวทชแยกทสามารถลอคได (เฉพาะต าแหนง off)

การปองกนภายในตวอนเวอรเตอรไดรบการตงตามขอบงคบของการไฟฟาฯ การท าฉลากและการบงช

มการบงชวงจร อปกรณปองกน สวทช และขวตอ (IEC60364-6-61)

มวงจรของระบบ PV แสดงทต าแหนงทท าการตดตง

มรายละเอยดการตงอปกรณปองกนและผท าการตดตงทต าแหนงทท าการตดตง

มขนตอนการปดระบบฉกเฉนแสดงทต าแหนงทท าการตดตง

มการแสดงปายเตอนการจายไฟสองดานทต าแหนงทมการเชอมตอ

มการแสดงปายส าหรบสวทชดานไฟฟากระแสสลบ

มการแสดงปายเตอน “มไฟในชวงทมแสงไฟ” ตาม IEC60364-7-712.536.2.2.5.1 มการตดตงปายและสญลกษณทคงทนถาวร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 8

ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 2 (การทดสอบ array)

รายงานผลการทดสอบ PV array – วงจรไฟฟากระแสตรง รายงานเลขท:

String 1 2 3 4 … n

Array แผง จ านวน

Array parameters

แผง จ านวน

อปกรณปองกน

(string fuse)

ชนด พกด (A)

พกดแรงดน (V) กระแสลดวงจร (kA)

สายไฟ ชนด ขนาดสายเฟส (mm2)

ขนาดสายกราวด (mm2)

การทดสอบ string

Voc (V) Isc (A)

Sun การทดสอบขว

การทดสอบความตอเนองทางไฟฟาของสายดน

การเชอมตอกบอนเวอรเตอร (serial number)

ความตานทานฉนวนของ array

แรงดนทดสอบ (V) ขวบวก – กราวด (M) ขวลบ – กราวด (M)

ความเหนเพมเตม

ทอยทท าการตดตง

วนททดสอบ

ช อ -ท อ ย ผ ท าการตดตง

ลายเซนต

รายละเอยดการทดสอบ

อปกรณทใชในการทดสอบ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 9

ใบตรวจความพรอมระบบกอนการตรวจรบ – ใบท 3 (การทดสอบวงจรไฟฟากระแสสลบ)

รายงานผลการทดสอบ PV array – วงจรไฟฟากระแสสลบ รายงานเลขท:

อนเวอรเตอร (ผผลต/รน) อนเวอรเตอร Serial number อนเวอรเตอรท างานปกต การทดสอบ islanding

อปกรณปองกน ชนด

พกด (A)

กระแสลดวงจร (kA)

สายไฟ ชนด

ขนาดสายเฟส (mm2)

ขนาดสายกราวด (mm2)

ความตานทานฉนวน

แรงดนทดสอบ (V)

ขวบวก – กราวด (M)

ขวลบ – กราวด (M)

การทดสอบขว

อมพแดนซของ ground-fault loop – Zs ()

การทดสอบ Zs (ยอมรบได/ไมได)

ความเหนเพมเตม

ทอยทท าการตดตง

วนททดสอบ

ชอ-ทอยผท าการตดตง

ลายเซนต

รายละเอยดการทดสอบ

อปกรณทใชในการทดสอบ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 10

ใบรบรองการตรวจความพรอมระบบส าหรบการตรวจรบ

ใบรบรองนครอบคลมการตดตงระบบผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยชนดเชอมตอกบระบบจ าหนาย – ดงรปวงจรแนบและตดตงหนางาน

รายงานผลการทดสอบระบบ PV array – วงจรไฟฟากระแสสลบ รายงานเลขท:

การออกแบบ การกอสราง การตรวจสอบ และการทดสอบ

ขาพเจาในฐานะผรบผดชอบการออกแบบ กอสราง ตรวจสอบ และทดสอบการตดตงทางไฟฟา (ตามลายมอชอดานลาง) ตามรายการดานบน ไดใชความระมดระวงและความรอยางเตมความสามารถในการออกแบบ สราง ตรวจสอบ และทดสอบ ขอรบรองวางานดงกลาวซงอยในความรบผดชอบของขาพเจาวาเปนไปตามมาตรฐาน ............................................ ลงลายมอชอ: ชอ: วนท: (ขอบเขตของความรบผดชอบของการลงลายมอชอรบรองจ ากดเฉพาะงานทระบดานบน)

ก า ร ต ร ว จ ส อบ ค ร งตอไปไมเกน:

ความเหน

ทอยทท าการตดตง

วนททดสอบ

ชอ-ทอยผท าการตดตง ลายเซนต

รายละเอยดการทดสอบ

อ ป ก ร ณ ท ใ ช ใ น ก า รทดสอบ

ขนาดของระบบ (kWp) ต าแหนงตดต ง (หลงคา/พนดน/และอนๆ)

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

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 11

5.4 การหาสาเหตและแกไขเหตขดของ ตลอดอายการใชงานเฉลยของแผงเซลลแสงอาทตยประมาณ 25 ถง 30 ป การท างานของระบบอาจมขอผดพลาดหรอเกดความเสยหายขนได วธการแกไขขอผดพลาดในการท างานของระบบขนอยกบประเภทของขอผดพลาดทเกดขนและชนดของแผงเซลลแสงอาทตย อนดบแรกคอการสอบถามลกคาหรอเจาของระบบวาขอผดพลาดในการท างานของระบบเกดขนเมอไหร อยางไร ในขนตอนนการใชวงจรการตอและรายละเอยดทางเทคนคของระบบจะมประโยชนอยางมาก ควรท าการตรวจสอบดวยสายตากอนทจะท าการวดโดยละเอยด โดยเฉพาะทแผงเซลลแสงอาทตย ควรมการตรวจสอบความเสยหายทางกายภาพของแผงและรองรอยบนพนดนกอน การตรวจสอบสายไฟและจดเชอมตอทางไฟฟาควรมการตรวจสอบอยางสม าเสมอ ท งนบางครงระบบมความผดพลาดในการท างานหรอเกดความเสยหายขนไมจ าเปนจะตองท าใหฟวสขาด หรอเซอรกตเบรคเกอรทรปเสมอไป ซงอาจท าใหเกดอนตรายหากมการสมผสสวนใดสวนหนงของระบบได หรออาจท าใหเกดประกายไฟได ตวอยางของความผดพลาดดงกลาวไดแก

การเชอมตอทางไฟฟาไมแนน ไฟรวลงดนผานฉนวนเนองจากฉนวนเสอมสภาพ การลดวงจรผานฉนวนเนองจากฉนวนเสอมสภาพ

การหาสาเหตความผดพลาดในระบบทเชอมตอกบระบบจ าหนายจ าเปนตองท าการวดละเอยดเชนเดยวกบการท าการวดความพรอมของระบบกอนการตรวจรบ ส าหรบอนเวอรเตอรรนใหมๆ ในปจจบน การตรวจสอบดงกลาวอาจสามารถท าผานคอมพวเตอรและโมเดมได สาเหตของความผดพลาดซงอาจเกดขนไดในระบบ (เรยงตามความถของการเกด) มดงน

ความผดพลาดทตวอนเวอรเตอร การเชอมตอทางไฟฟาไมแนน ฟวสไดรบความเสยหาย การทแผงเซลลแสงอาทตยแผงใดแผงหนงช ารด เชน ไดโอด หรอการเชอมตอระหวาง

เซลลในแผงไมด ท าใหสวนใดสวนหนงของสตรง (string) หรอทงสตรงเกดความผดพลาดในการท างานได

อปกรณปองกนแรงดนกระโชกไดรบความเสยหาย ฉนวนเสอมสภาพ

การตรวจสอบการท างานของระบบควรเรมจากจดทท าการเชอมตอกบระบบจ าหนายหรอทมเตอร ในขณะทการตรวจวดอนเวอรเตอรและจดทอนเวอรเตอรตอกบแผงเซลลแสงอาทตยควรจะเรมทสายไฟกอน การทดสอบขอมลการท างานของอนเวอรเตอรสามารถท าไดตรวจสอบสถานะของ

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 12

หลอด LED หรอรหสสญลกษณแสดงความผดพลาดทผผลตออกแบบไว หรออาจใชคอมพวเตอรเชอมตอกบอนเวอรเตอรผานซอฟตแวร บนทกขอมลการท างานของอนเวอรเตอร เชน ก าลงไฟฟา และอนๆ สามารถใชประกอบการหาสาเหตของการท างานทผดพลาดได ส าหรบการวดเพอตรวจสอบใหทดสอบดานไฟฟากระแสสลบกอน แลวจงทดสอบดานไฟฟากระแสตรง ถาไมมแรงดนดานไฟฟากระแสสลบอนเวอรเตอรอาจจะหยดการท างาน เนองจากอมพแดนซของระบบมคาสงเกนไป หลงจากน นท าการตรวจสอบสายไฟดานไฟฟากระแสตรงและสวทชตดตอน เมอท าการว ด ความตานทานฉนวน ความตานทานเทยบกบกราวดควรจะมอยางนอย 2 เมกะโอหม ส าหรบในกลองตอสายเขากบแผงเซลลแสงอาทตยใหตรวจสอบฟวส อปกรณปองกนแรงดนกระโชก และไดโอดของสตรงแลวจงหาสายไฟทมความผดปกต การวดแรงดนทฟวสและไดโอดของสตรงขณะทระบบท างานสามารถท าไดโดยใชโวลทมเตอร ถาแรงดนทวดไดมคาสงจะเปนสญญาณชวาการตอของสตรงอาจจะไมสอดคลองกนหรอมความผดปกตขนในสตรง ซงอาจท าใหจ าเปนตองท าการวดแตละแผงในสตรง ส าหรบสตรงทมหลายๆ แผง อาจจะแบงสตรงออกเปนสองสวนเพอหาสวนทมความผดปกตกอน หลงจากนนใหท าซ าเพอหาแผงทผดปกตตอไป การตอแผงและบายพาสไดโอดกตองท าการตรวจสอบดวย เชนเดยวกนกบการวดแรงดนเปดวงจร (Voc) กระแสลดวงจร (Isc) กตองท าการตรวจสอบดวย ทงนตองไมลมวากระแสลดวงจรขนอยกบความเขมแสงอาทตย ส าหรบการหาสาเหตของกราวดฟอลท หรอการลดวงจรในระบบทมหลายสตรงจะตองแยกแตละสตรงออกเพอท าการวด โดยเรมจากปดอนเวอรเตอรแลวจงปดสวทชดานไฟฟากระแสตรง จากนนกอนท าการวดใหบงแผงเซลลหนงแผงในสตรงเพอลดกระแสไฟฟาของท งสตรงและเปนการหลกเลยงการเกดประกายไฟ อปกรณการวดในปจจบนไดรบการพฒนาเพอตรวจหาความผดปกตของแผงหรอทงระบบ อปกรณเหลานสามารถวดกราฟกระแสและแรงดน (I-V curve) โดยสามารถแสดงคาความเขมแสงอาทตยและอณหภมได ซงท าใหสามารถประเมนสมรรถนะและการท างานของแผงเซลลแสงอาทตยเฉพาะแผงหรอทงระบบได รวมทงมมเตอรก าลงไฟฟาสงสดซงสามารถวดก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตยดวยคาความคลาดเคลอนเพยง 5 เปอรเซนต ผลกระทบจากการบงเงายงสามารถพจารณาไดจากกราฟลกษณะกระแสและแรงดนทวดได ในบางกรณการวดความตานทานฉนวนหรอความตานทานอนกรมของแผงเซลลแสงอาทตยสามารถท าการวดไดพรอมกน ซงท าใหวศวกรผตดตงสามารถหาต าแหนงความเสยหายทฉนวนของสายไฟหรอปญหาการเชอมตอทางไฟฟาได การใชคอมพวเตอรเชอมตอกสามารถท าการวเคราะหหาความผดปกตในระบบไดอยางละเอยด ผลทไดจากการวเคราะหยงสามารถเกบไวท ารายงานการวดของระบบได

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 13

ตารางดานลางแสดงชนดของความผดปกตโดยแสดงชนดของการวดและการตรวจสอบซงสามารถใชตรวจหาสาเหตความผดปกตได กอนท าการแกไขความผดปกตใดๆ ในระบบ จะตองตรวจสอบวาระบบยงอยในระยะเวลาการรบประกนโดยผออกแบบหรอผตดตง รวมทงระยะเวลารบประกนของผผลต ถาระบบไมอยระยะเวลารบประกนแลวตองท าการประเมนคาใชจายส าหรบการแกไขสาเหตของความผดปกตของระบบ ทงนตองท าบนทกการตรวจสอบไวส าหรบเวลาตรวจสอบความพรอมในการท างานของระบบในกรณมการซอมบ ารงระบบ หรอซอมแซมระบบเมอเกดความเสยหายขน ตารางท 5.1 แสดงรายการทจ าเปนตองมการบนทกไวในการตรวจสอบความพรอมของระบบ ตารางท 5.1 การบนทกการตรวจสอบความพรอมในการท างานของระบบ

ประเภทความผดปกต

ตรวจสอบดวยสายตา

การวดดวยมลตมเตอร

ตานทานลงกราวด

ตรวจสอบอนพท/เอาทพท

ความตานทานฉนวน

แรงดนเกน/แรงดนตก

คณลกษณะกระแส-แรงดน

ขอมลอนเวอรเตอร

ทดสอบดานกระแสสลบ

วเคราะห กรด

แผงเซลล

ฝ นละออง

การลอก

บายพาสไดโอด ()

จดเชอมตอ ()

ความชน

แผงเสย ()

อนเวอรเตอร

ประสทธภาพ

การควบคม

ฮารมอนกส

การรบกวนแรงดนในสาย

การตดตง

ฟวส

สตรงไดโอด

ลดวงจร/ไฟรวลงดน

อ ป ก ร ณ ป อ ง ก นแรงดนกระโชก

ความตานทานลงดนสงขน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 14

5.5 การปองกนฟาผา การตอลงดน และการปองกนเสรจ การตดตงระบบปองกนฟาผามจดประสงคเพอปองกนอนตรายทเกดจากไฟฟาแรงดนสงทเกนขดความสามารถรบไดของฉนวนของอปกรณไฟฟา ซงจะสงผลใหอปกรณไฟฟาเสยหาย รวมทงเพอปองกนอนตรายทจะสงผลกบคนทอาศยหรอท างานอยในบรเวณทเกดฟาผา ส าหรบระบบผลตไฟฟาพลงงานแสงอาทตย โดยทวไปการตดตงระบบผลตไฟฟาดงกลาว ตองไมเปนการเพมความเสยงในการถกฟาผาใหกบสงปลกสรางใกลเคยง ซงหากตดตงอยในพนทเปดโลงกจ าเปนทจะตองพจารณาเรองการปองกนฟาผารวมดวยดงน

ระบบผลตไฟฟาพลงงานแสงอาทตยตองไมเพมความเสยงในการเกดฟาผาใหแก สงปลกสรางขางเคยง

ถามการตดตงระบบปองกนฟาผาของอาคารอยกอนแลว กใหตอระบบปองกนฟาผา ของแผงเซลลแสงอาทตยเขากบระบบปองกนฟาผาเดม

ถาอาคารไมมการตดตงระบบปองกนฟาผาอยกอนแลว แผงเซลลแสงอาทตยจะตองตอลงดนและมการประสานศกยเทากน

ตองตดตงอปกรณปองกนกระแสฟาผา (surge arrester) ทจดเชอมตอสาย (junction box) ทางดานไฟฟากระแสตรง

ตองตดตงอปกรณปองกนการเกดแรงดนเกนทางดานไฟฟากระแสสลบดวย

ระบบปองกนฟาผาแบบผาตรง การระบบปองกนฟาผาตรงจะเปนระบบปองกนฟาผาภายนอก ซงผออกแบบและผตดตงระบบ

จะตองพจารณาใหสอดคลองกบมาตรฐานการปองกนฟาผาตางๆ เชน มาตราฐานการปองกนฟาผาส าหรบสงปลกสราง ของสมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ มาตราฐาน IEC61173 IEC62305-2 และ IEC62305-3 นอกจากน การตดตงแผงเซลลแสงอาทตยตามเกณฑเหลานจะตองค านงถงระบบปองกนฟาผา

ตดตงใชงานบรเวณทมคนเขาถงจ านวนมาก ตดตงบนหลงคาสวนบนสด และยนออกจากตวอาคาร พนผวของชดแผงเซลลแสงอาทตยทมพนทมากกวา 15 ตารางเมตร ตกทมการตดตงระบบคอมพวเตอรทเกบรวบรวมขอมล ตกทมระบบปองกนดวยระบบไฟฟาทส าคญ เชน ระบบแจงเตอนไฟไหม ระบบแจง

เตอนและปองกนการขโมย เปนตน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 15

ระบบปองกนฟาผาประกอบดวยสวนประกอบทส าคญ 3 สวน ไดแก ระบบตวน าลอฟา ประกอบดวย เสาหรอแทงตวน าโลหะทมความสงเพยงพอในการ

เบยงเบนกระแสฟาผาใหผานลงเสาหรอแทงตวน าน ตวน าลงดนทมขนาดพนทหนาตดเพยงพอในการน ากระแสฟาผาลงดน ระบบรากสายดน

ในการออกแบบระบบตวน าลอฟาสามารถออกแบบได 3 วธอยางอสระหรออาจใชรวมกนไดคอ วธมมปองกน วธทรงกลมกลง และวธตาขาย ซงในแตละวธมรายละเอยดก าหนดในมาตราฐานการปองกนฟาผาส าหรบสงปลกสรางของสมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ ระบบปองกนฟาผาทางออม

ระบบปองกนฟาผาทางออมเปนระบบปองกนฟาผาภายใน ซงเปนการท าใหศกยไฟฟาเทากนเพอลดอนตรายจากเพลงไหม การระเบด และอนตรายตอชวตในบรเวณปองกน การท าใหศกยเทากนท าไดโดยวธประสานตวน าหรอใชอปกรณปองกนเสรจตอเขากบระบบปองกนฟาผา โครงโลหะของสงปลกสราง สงตดตงโลหะ ชนสวนน าไฟฟาทไมเกยวของ และสงตดตงไฟฟาและโทรคมนาคมในบรเวณปองกน

การประสานศกยใหเทากนเปนสงทส าคญในการปองกนการเกดแรงดนเกน และตองเปนไปตามมาตรฐานตางๆ เชน มาตราฐานการปองกนฟาผาส าหรบสงปลกสราง ของสมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ มาตราฐาน IEC60364-5-54 และ IEC61173

การปองกนอนตรายตอชวตทส าคญทสดในบรเวณปองกน คอการประสานศกยใหเทากน ซงจะชวยปองกนอนตรายเนองจากแรงดนสมผส และแรงดนยางกาวได การปองกนอนตรายเนองจากแรงดนสมผส

บรเวณใกลกบสานน าลงดนนอกสงปลกสราง แรงดนสมผสในบางกรณอาจมอนตรายตอชวตไดถงแมวาจะมการออกแบบและตดตงระบบปองกนฟาผาตามทไดออกแบบและตดตงตามมาตรฐานแลว ซงถาเปนไปตามขอก าหนดตอไปนพจารณาไดวาไมมความเสยงตอชวต

ความนาจะเปนทมคนเขาไปใกลกบสายน าลงดนนอกสงปลกสรางมคานอยมาก มฉนวนคลมตวน าสวนทเปลอย โดยทนแรงดนได 1.2/50 ไมโครวนาท 100 kV ความตานทานจ าเพาะทผวของชนดนในระยะทาง 2 เมตรจากตวน ามคานอยกวา 5,000

โอหม-เมตร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 16

ระบบตวน าลงดนประกอบดวยเสาโครงโลหะหลายตน ของสงปลกสรางหรอเสาทเปนโครงสรางโลหะเสรมหลายตน (ตวน าลงดนโดยธรรมชาต)

ถาไมเปนไปตามทกลาวมาขางตน ควรตดตงสายน าลงดนในลกษณะทใหมโอกาสสมผส ถกนอยหรอไมใหคนเขาไปใกลสายน าลงดน

การปองกนอนตายเนองจากแรงดนยางกาว

บรเวณใกลสานน าลงดนนอกสงปลกสราง แรงดนยางกาวในบางกรณอาจมอนตรายตอชวตได ถงแมวาจะมการออกแบบและตดตงระบบปองกนฟาผาตามทไดออกแบบและตดตงตามมาตรฐานแลว ซงถาเปนไปตามขอก าหนดตอไปนพจารณาไดวาไมมความเสยงตอชวต

ความนาจะเปนทมคนเขาไปใกลกบสายน าลงดนนอกสงปลกสรางมคานอยมาก ความตานทานจ าเพาะทผวของชนดนในระยะทาง 2 เมตรจากตวน ามคานอยกวา 5,000

โอหม-เมตร ถาไมเปนไปตามทกลาวมาขางตนไมอนญาตใหคนเขาใกลหรออยใกลกบตวน าลงดน

ภายในระยะ 2 เมตร

อปกรณปองกนเสรจ (surge arresters) อปกรณปองกนเสรจเปนอปกรณทใชปองกนระบบไฟฟาและอปกรณไฟฟาตางๆ จากการเกด

แรงดนเกน การตดตงอปกรณปองกนเสรจเพอปองกนแรงดนเกนทจะเกดขนกบแผงเซลลแสงอาทตย และควรตดตงอปกรณดงกลาวเมอแผงเซลลแสงอาทตยมการใชงานดงน

จายไฟใหกบภาระทางไฟฟาทมความออนไหวกบแรงดนเกน เชน สถานทวนสญญาณ ในระบบสอสาร

ระบบเซลลแสงอาทตยทมขนาดก าลงผลตตดตงเกน 500 วตต ระบบเซลลแสงอาทตยทมการตดตงระบบปองกนฟาผา

อปกรณประกอบระบบผลตไฟฟาพลงงานแสงอาทตยไดแก อนเวอรเตอร และตวควบคมการ

ประจแบตเตอร สวนใหญมอปกรณปองกนเสรจตดตงอยทขวตอไฟฟาดานขาเขาอยแลว ดงนนการพจารณาตดตงอปกรณเสรจ จะพจารณาเฉพาะการปองกนแรงดนเกนทจะเกดกบชดแผงเซลลแสงอาทตยเทานน

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 17

การพจารณาเลอกใชอปกรณปองกนเสรจเพอปองกนอนตรายจากแรงดนเกนเนองจากฟาผาทางออมสามารถพจารณาไดดงน

แรงดนใชงานตอเนองสงสด (maximum continuous operating voltage : UC) : UC > 1.2 x VOC STC

กระแสดสชารจสงสด (maximum discharge current : Imax) : Imax ≥ 5 kA ระดบแรงดนปองกน (voltage protection level :Up) : UC < Up < 1.1 kV

ชนดของอปกรณปองกนเสรจทนยมใชงานในการปองกนแรงดนเกนของระบบเซลลแสงอาทตยจะเปนชนด metal-oxide varistors (MOVs) และไมแนะน าใหใชอปกรณเสรจชนดสปารคแกป (spark gap) กบการปองกนแรงดนเกนในระบบไฟฟากระแสตรง MOV มคณสมบตทด คอจะมความตานทานสงในสภาวะแรงดนใชงานปกต แตความตานทาจะลดลงอยางตอเนองเมอแรงดนและกระแสเสรจเพมขน แตคณลกษณะดงกลาวจะแยลงเมอมการเกดแรงดนเกนซ า เ นองจาก ความตานทานของ MOV จะลดลง การเลอกใช MOV ทพกดสงๆ ในพนททมความเสยงตอการเกดฟาผาจะท าใหเกดความปลอดภยกบระบบไฟฟาและอปกรณมากยงขน

การตดตงอปกรณปองกนเสรจควรท าดงน ตดตงระหวางสายไฟฟาทกเสน และระหวางสายไฟฟาทกเสนกบสายดน สายไฟฟาเชอมตอระหวางอปกรณปองกนเสรจกบแผงเซลลแสงอาทตยตองไมยาวเกน

กวา 15 เมตร

รปท 5.1 การตออป ก ร ณ ป อ ง กนเสรจ ส าหรบระบบท มหลาย ชดแผงเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 18

หากสายไฟฟาทเชอมตอระหวางชดแผงเซลลแสงอาทตยกบอนเวอรเตอรหรอชดควบคมการประจแบตเตอรยาวเกนกวา 15 เมตร ใหตดตงอปกรณปองกนเสรจทปลายสายทกๆ เสนทตดกบชดแผงเซลลแสงอาทตย และทตดกบอนเวอรเตอรหรอชดควบคมการประจแบตเตอร โดยอปกรณปองกนเสรจทตดตงตดกบอนเวอรเตอรหรอชดควบคมการประจแบตเตอรสามารถละเวนได ถาอนเวอรเตอรหรอชดควบคมการประจแบตเตอรมอปกรณปองกนเสรจตดตงมาดวยแลว

ตดตงอปกรณปองกนเสรจทกลองตอสายของแผงเซลลแสงอาทตย จดตอสายรวมของอปกรณปองกนเสรจควรตอกบทงสวนโครงโลหะทน าไฟฟาของชด

แผงเซลลแสงอาทตยโครงสรางองรบชดแผงเซลลแสงอาทตยและตองประสานศกยใหเทากนสายตวน าไฟฟาทใชตออปกรณปองกนเสรจตองสนทสด และมพนทหนาตดไมนอยกวา 6 ตารางมลลเมตร

สายตวน าไฟฟาทใชส าหรบประสานศกยระหวางชดแผงเซลลแสงอาทตยอนๆ ควรใชสายทองแดงเปลอย และมขนาดพนทหนาตดไมนอยกวา 10 ตารางมลลเมตร

รปท 5.2 การตออปกรณปองกนเสรจ ส าหรบระบบ 3 เฟส 4 สาย ดานตดกบชดแผงเซลลแสงอาทตย

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 19

5.6 มาตรฐานและขอก าหนดการเชอมตอระบบจ าหนาย (Grid-Interface Issues) เมอเทยบกบระบบผลตไฟฟาแบบเชอมตอระบบจ าหนายโดยใชเชอเพลงรปอนแลวระบบเซลล

แสงอาทตยจะมพกดก าลงการผลตทคอนขางต า คอมยานก าลงตงแต 100 วตตสงสด (วตตพค, Wp หมายถงก าลงขาออกทสามารถใหไดเมอแสงแดดมความเขมเตมทๆ สภาวะอดมคต) จนถง 1 เมกะวตต ส ง สดหรอมากกวาน น นอกจาก นระบบผลตไฟฟาแบบน ถอไดว าค อนขา งใหม ประเทศอตสาหกรรมบางประเทศในยโรปยงมระบบผลตไฟฟาชนดนตดตงใชงานนอยเชน องกฤษ ในชวงแรกๆ ท เ รมมการตดต งน นมาตรฐานทางดานขอก าหนดของอนเวอรเตอรย งไมได มการก าหนดขน การแกปญหาท าโดยการขอยมขอก าหนดการเชอมตอระบบจ าหนายทมอยแลว มาใชกอนคอ Engineering Recommendation G59 แตเนองจาก G59 นเขยนขนมาเพอใชกบระบบผลตไฟฟาแบบเชอมตอระบบจ าหนายซงมพกดถง 150 kVA ท าใหขอก าหนดบางขอในมาตรฐานนเปนอปสรรคทส าคญทท าใหระบบเซลลแสงอาทตยแบบเชอมตอระบบจ าหนายไมสามารถตดตงใชงานไดดวยเหตผลนหนวยงานทมหนา ทดานนในองกฤษจงรางขอก าหนดใหม ซงเ รยกวา G77 รางมาตรฐานนครอบคลมระบบเซลลแสงอาทตยทใหเอาทพทแบบเฟสเดยวซงมพกดไมเกน 5 kVA ซงถอวาครอบคลมระบบเซลลแสงอาทตยทตดต งตามบานพกอาศยสวนใหญ สวนทางดานสหรฐอเมรกานน NEC มหวขอใหมคอ หวขอท 690 ซงก าหนดมาตรฐานเกยวกบระบบเชอมตอระบบจ าหนายเชนกน

5.6.1 ขอก าหนดเกยวกบการเชอมตอ ขอก าหนดทเกยวกบการเชอมตอระบบเซลลแสงอาทตยเขากบระบบจ าหนาย ประกอบดวย

การปองกน คณภาพแรงดนไฟฟา การใชงานและความปลอดภย และการปองกนแรงดนเกนรายละเอยดตางๆทจะกลาวถงนสวนใหญมอยในมาตรฐาน G77 การปองกน (Protection)

การปองกนในทนหมายถงการปองกนมใหเกด Islanding นนคอระบบเซลลแสงอาทตยท างานโดยทไมมการจายแรงดนมาจากการไฟฟา เมอการจายไฟฟาจากการไฟฟาขาดหายไประบบเซลลแสง อาทตยจะตองหยดท างานทนท เทคนคการปองกนการเกด Islanding มหลายวธเชน วธ Frequency shift และวธ Vector shift เปนตน เทคนคการตรวจจบแบบแอกตฟบางวธมการสงพลสกระแสเขาไปยงวงจรของการไฟฟาท าใหรปคลนของแรงดนผดเพยนไป ซงวธเหลานขอก าหนด G77 ไมอนญาตใหใช

ขอพจารณาอนภายใตหวขอนคอการรบกวนซงกนและกนของอนเวอรเตอรตงแตสองตวขนไปทตออยท จดเดยวกน G77 ระบไววาผผลตอนเวอรเตอรตองระบไวในคมออนเวอรเตอรวา

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 20

อนเวอรเตอรนนๆเมอน าไปตอขนานกบอนเวอรเตอรตวอน ระบบตรวจจบการเกด Islanding ตองไมรบกวนการท างานของระบบตรวจจบ Islanding ของอนเวอรเตอรตวอน ขอนตองมการพจารณาใหมากในกรณทอนเวอรเตอรทจะน ามาตอขนานกนนนใชหลกการตรวจจบ Islanding คนละหลกการ ตวอยางเชนการตรวจจบโดยวธ Frequency shift โดยทอนเวอรเตอรทงสองตว ตวหนงพยายามเพมความถใหสงขน สวนอกตวหนงพยายามลดความถใหต าลง

และเมอแรงดนหรอความถไฟฟาออกนอกยานทก าหนด อนเวอรเตอรตองหยดท างานโดยอตโนมต ส าหรบมาตรฐาน G77 ก าหนดความกวางของยานการท างานดงน

- แรงดน 230V ± 10 เปอรเซนต - ความถ 50Hz +1 เปอรเซนต หรอ -6 เปอรเซนต

ในดานเวลาทใชนนอนเวอรเตอรตองหยดการท างานภายใน 5 วนาทหลงเกดสภาวะ Islanding และการตอกลบเขาสวงจรอกจะตองรอเปนเวลาไมต ากวา 3 นาทหลงจากแรงดนและความถของไฟฟาจากการไฟฟามคากลบมาอยภายในขอบเขตทก าหนดและในกรณทระบบจ าหนายมการใช รโคลสเซอร อนเวอรเตอรตองไมช ารดเสยหายจากการท างานของรโคลสเซอร

การปองกนการเกด Islanding นนอาจกระท าโดยวงจรปองกนทสรางรวมไวกบวงจรของอนเวอรเตอรหรอดวยรเลยภายนอกกได มาตรฐาน G77 ระบไววาการตดวงจรออกจากวงจรของ การไฟฟาควรกระท าโดยใชหนาสมผสทางกลแทนทจะเปนทางอเลกทรอนกสเทานน คณภาพแรงดนไฟฟา (Power quality)

ขอก าหนดทางดานคณภาพแรงดนไฟฟานน ใชจาก Engineering Recommendation G.5/3โดยทจะมการก าหนดเปอรเซนตความเพยนฮารมอนกสรวมไว ในการพจารณาความเพยนฮารมอนกสนใหพจารณาเมออนเวอรเตอรท างานท Partial load ซงเปนสภาวะทอนเวอรเตอรท างานเปนสวนใหญมใชทภาระทางไฟฟาเตมพกด

ในดานตวประกอบก าลง G77 ระบวาตวประกอบก าลงตอง มค าระหวาง 0.95Lead จนถง 1.0 สวนในดานความเขากนไดทางแมเหลกไฟฟา (EMC) จะใชมาตรฐานยโรปเปนบรรทดฐานโดยอนเวอรเตอรตองมเครองหมาย CE ตดแสดงไวทตวถงของอนเวอรเตอรดวย

อนเวอรเตอรตองไมมการสงไฟฟากระแสตรง (DC current) เขาสวงจรของการไฟฟา G77 แนะน าใหมการตอหมอแปลงคนไวระหวางอนเวอรเตอรกบระบบจ าหนายของการไฟฟา อยางไรกดหมอแปลงนอาจละทงไดหากอนเวอรเตอรมระบบตดการท างานเมอวงจรปองกนตรวจพบไฟฟากระแสตรงทออกจากอนเวอรเตอรมคาเกนกวา 5 มลลแอมแปร

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 21

การใชงานและความปลอดภย (Operation and safety) ตามมาตรฐาน G77 ขวดานออกของอนเวอรเตอรควรถกตอผาน Double-pole manual isolation

switch สวทชนตองตดตงในทๆ เขาถงได และตองสามารถลอกคางไวในต าแหนงเปดได ดานการตอลงดน ใหท าการตอลงดนตามมาตรฐาน BS7430 (Code of Practice for Earthing)

และ BS7671 (Requirements for Electrical Installations) ใน IEE Wiring Regulations 16th ed โดยทวไปสวนทเปนโลหะของระบบเซลลแสงอาทตยทยนออกมาขางนอกตองมการตอลงดน

มาตรฐาน G77 ยงระบวาตองมการตดปายท Service termination meter และท Isolation switch เพอเปนการเตอนใหผเกยวของทราบวา ณ ทแหงนมเครองก าเนดไฟฟาอยดวย และตองท าการตดไฟฟาทงจากดานเมนสและจากเครองก าเนดไฟฟากอนทจะท าการใดๆ ทเกยวกบวงจรและบนแผนปายควรมการแจงต าแหนงของตวตดวงจรดวย การปองกนแรงดนเกน (Over voltage protection)

แรงดนเกนซงสามารถท าใหเกดอนตรายตออปกรณไฟฟามกเปนแรงดนเกนเนองจากฟาผา ทงนการปองกนแรงดนเกนมกท าโดยการตดตง Lightning arresters และมการตดตงตามแผงผงการเดนระบบปองกนแรงดนเกนและระบบลอฟาดงรปท 5.3

รปท 5.3 ระบบปองกนฟาผาและปองกนแรงดนเกนของระบบเชอมตอระบบจ าหนายชนดตดตงบนหลงคา

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 22

5.6.2. ผลกระทบทางดานเทคนคของระบบผลตไฟฟาเซลลแสงอาทตยทมตอระบบจ าหนาย การเปลยนแปลงแรงดนของระบบ

พนธะกจหนงของผจ าหนายกระแสไฟฟาคอการรกษาแรงดนไฟฟา ณ จดขายใหอยภายในยานทก าหนด ขอก าหนดนหลายครงเปนตวก าหนดรปแบบและราคาของระบบจายกระแสไฟฟา กราฟการแปรเปลยนแรงดนไฟฟาของระบบจ าหนายแบบรศม (radius) ระบบหนงแสดงดงรป 5.4 และคาทแนนอนของระดบแรงดนขนกบประเทศทพจารณาตารางท 5.2 แสดงระดบแรงดนทใชตามปกตของประเทศไทย

ตารางท 5.2 ระดบแรงดนของระบบจ าหนาย

ระดบแรงดน คาสงสด คาต าสด

การไฟฟานครหลวง 115 kV 123.0 kV 96.0 kV 69 kV 72.5 kV 57.3 kV 24 kV 24 kV 21.6 kV 12 kV 12.0 kV 10.8 kV 400 V 416 V 362 V 230 V 240 V 209 V

รปท 5.4 การแปรเปลยนของแรงดนตามระยะทางลงไปตามระบบจ าหนายแบบรศม A แรงดนซงถกรกษาใหคงทดวยหมอแปลงจ าหนายแบบมตวเปลยนแทป A-B แรงเคลอนตกทสายปอนแรงดนปานกลางเนองจากภาระไฟฟา B-C แรงเคลอนทเพมขนเนองจากแทปของหมอแปลง MV/LV C-D แรงเคลอนตกในหมอแปลง MV/LV

D-E แรงเคลอนตกในสายปอนแรงดนต า

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 23

ตารางท 5.2 (ตอ) ระดบแรงดนของระบบจ าหนาย ระดบแรงดน คาสงสด คาต าสด

การไฟฟาสวนภมภาค 115 kV 126.5 kV 103.5 kV 69 kV 75.9 kV 62.1 kV 33 kV 36.3 kV 29.7 kV 22 kV 24.2 kV 19.8 kV 380 V 418 V 342 V 220 V 240 V 200 V

จากรปท 5.4 จะเหนวาอตราสวนหมอแปลง MV/LV ถกปรบดวยตวเปลยนแทปแบบตดวงจร

เปลยน (Off-load) เพอทจะใหผใชไฟฟารายทอยปลายสดของสายไดรบแรงดนทยอมรบไดในขณะทภาระของระบบมคาสงสด ระหวางชวงเวลาทภาระไฟฟามคานอยแรงดนทผใชไฟฟาทกรายไดรบ มคาเกอบเทากบคาสงสดทยอมใหได เมอมการตอเครองก าเนดไฟฟาเขากบปลายของระบบจ าหนาย การไหลของก าลงไฟฟาและกระแสไฟฟาจะเปลยนไปท าใหการแปรเปลยนของแรงดนตามระยะทางของสายปอนเปลยนไปดวยกรณเลวรายสดมกจะเกดเมอมภาระไฟฟาบนสายปอนต าทสดและก าลง ขาออกจากเครองก าเนดไฟฟาตองไหลกลบไปยงแหลงจาย

ระบบก าเนดไฟฟาทมขนาดใหญขนมกตอเชอมกบระบบทจดตอตางๆ ซงมมาตรฐานก าหนด เชน ทบสบารแรงต าของหมอแปลง MV/LV หรอตอตรงเขากบวงจรแรงดนปานกลางหรอแรงดนสงในกรณของระบบทมขนาดใหญมาก บางประเทศมการก าหนดขนาดของระบบก าเนดไฟฟาทสามารถตดตงไดทจดตางๆ ในระบบไฟฟา ตวอยางหนงของกฎเกณฑดงกลาวแสดงดงตารางท 5.3

ตารางท 5.3 ขนาดของระบบก าเนดไฟฟาทสามารถตดตงทจดตางๆ

ต าแหนงในวงจร ขนาดสงสดของระบบก าเนดไฟฟา บนสายจ าหนาย 400 V 50 kVA ทบสบาร 400 V 200-250 kVA บนสายจ าหนาย 11-11.5 kV 2-3 MVA ทบสบาร 11-11.5 kV 8 MVA บนสายปอน 15-20 kV รวมทงทบสบารดวย 6.5-10 MVA

บนโครงขาย 63-90 kV 10-40 MVA

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 24

การเพมของกระแสลดวงจร การเพมของกระแสลดวงจรของระบบไฟฟาเนองจากระบบก าเนดไฟฟาขนกบชนดของเครอง

ก าเนดไฟฟา ในพนทเขตเมองซงระดบกระแสลดวงจรอาจมคาใกลเคยงพกดของสวทชเกยร ดงนนการเพมของกระแสลดวงจรเนองจากการตดตงเครองก าเนดไฟฟาอาจเปนขอจ ากดในการตดตงได การเพมพกดของสวทชเกยรอาจมคาใชจายทสงมาก ในกรณของประเทศองกฤษเจาของเครองก าเนดไฟฟาตองรบภาระสวนนไปบางสวนดวย การเพมกระแสลดวงจรเนองจากระบบก าเนดไฟฟาสามารถบรรเทาไดโดยการแทรกอมพแดนซระหวางเครองก าเนดและโครงขายวงจร เชน รแอกเตอรหรอหมอแปลง แตผลเสยทตามมาคอ การสญเสยทางไฟฟาทเพมขนและการเปลยนแปลงแรงดนทเครองก าเนดทกวางขน ในบางประเทศแกปญหาการเพมกระแสลดวงจรโดยใชตวจ ากดกระแสแบบมฟวส (Explosive fuse type fault current limiter)

คณภาพแรงดนไฟฟา

คณภาพแรงดนไฟฟาสามารถแยกพจารณาไดเปนสองประเดนคอ การเปลยนขนาดของแรงดนชวขณะ (Transient voltage variation) และความไมปกตฮารมอนกสของแรงดน ซงการตดตงระบบก าเนดไฟฟาสามารถท าใหคณภาพแรงดนไฟฟาดขนหรอเลวลงกได

ระบบก าเนดไฟฟาสามารถท าใหเกดการแปรเปลยนแรงดนชวขณะกบโครงขายวงจรไดถาขณะเปด-ปดเครองก าเนดไฟฟาจะมการเปลยนแปลงกระแสจากเครองก าเนดไฟฟาในปรมาณสงและขนาดของกระแสชวขณะนขนกบการออกแบบเครองก าเนดไฟฟา โดยทเครองก าเนดไฟฟาทตออยกบระบบทออน (Weak system) อาจมขอจ ากดในการใชงานเนองจากการแปรเปลยนแรงดนชวขณะมากกวาปญหาจากแรงดนทเพมขนในสภาวะคงตวกได ในกรณของเครองก าเนดไฟฟาชนดซงโครนสพบวาปญหาแรงดนแปรเปลยนชวขณะสามารถลดไดถาท าการซงโครไนซอยางถกตอง ในกรณของเครองก าเนดไฟฟาชนดเหนยวน าสามารถใชตวเรมเดนแบบนมนวล (Soft starter) เพอชวยจ ากดกระแสสรางสนามแมเหลกพงเขาของเครองก าเนดไฟฟาใหมคานอยกวากระแสทพกด

อยางไรกตามการปลดเครองก าเนดไฟฟาออกจากระบบขณะก าลงจายภาระเตมทอาจน าไปสปญหาแรงดนตกทรนแรงได อนง ผลกระทบทางดานดของการตดตงระบบก าเนดไฟฟาทมตอ การแปรปรวนของขนาดแรงดนกมเชนกน หลงจากตดตงแลวการรบกวนใดๆ จากผใชไฟฟา รายอนๆ หรอแมกระทงการผดพรองทเกดขนไกลๆ (Remote fault) จะมผลตอการเปลยนขนาดของแรงดนนอยลง ท าใหคณภาพของแรงดนไฟฟาดขน

ในปญหาดานฮารมอนกสของแรงดน หากเครองก าเนดไฟฟามการเชอมตอกบระบบผานวงจรอเลกทรอนกสก าลงกอาจมการปอนกระแสฮารมอนกสเขาสระบบไฟฟาได ท าใหเกดปญหา ความไมปกตของรปคลนแรงดน อยางไรกดการตอเครองก าเนดไฟฟาทใหรปคลนแรงดนทสะอาด

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 25

เขากบระบบอาจชวยลดฮารมอนกสอมพแดนซของระบบ ท าใหรปคลนแรงดนของระบบดขนแตกอาจเกดผลเสยกบตวเครองก าเนดไฟฟาไดเนองจากกระแสฮารมอนกสบางสวนจะไหลเขาสเครองก าเนดไฟฟา การปองกนระบบไฟฟา

การตดตงระบบก าเนดไฟฟาเขากบระบบไฟฟาจ าเปนตองตดตงระบบปองกนความผดปกตเพมขน ปญหาใหญคอการเกด ‘Islanding’ ใหพจารณาระบบไฟฟาทแสดงดงรปท 5.5 สมมตใหเบรกเกอร A ทรปเนองจากการลดวงจรชวขณะซงกระแสลดวงจรอาจมคาไมมากพอทจะท าใหเบรกเกอร B ทรปได หรอเบรกเกอร B อาจมองไมเหนการลดวงจร ในกรณนเครองก าเนด G อาจสามารถจายภาระไฟฟาตอไปได ถาเอาทพทของเครองก าเนดเหมาะสมกบก าลงไฟฟาจรงและก าลงไฟฟารแอกตฟทภาระทางไฟฟาตองการ นนคอไมมการไหลของกระแสไฟฟาผานเบรกเกอร A ในกรณนหลงจากเบรกเกอร A ทรป จะไมมการเปลยนแปลงทงขนาดของแรงดนและความถในสวนของวงจรทถกตดขาดออกไป

ดงน นจงเปนเรองยากมากทจะตรวจจบวาเบรกเกอร A ไดทรปไปแลวโดยการดเพยง

พารามเตอรทวดทบส B สภาวะเชนนเรยกวา เกด Islanding ขนซงกอใหเกดอนตรายดวยเหตผลสองประการคอ อนตรายตอบคคลทตองมาจบตองวงจรในสวนทก าลงเกดสภาวะ Islanding เชนชางไฟฟา อนตรายประการทสองคอถาเบรกเกอร A ซงเปนรโคลสเซอรปดวงจรกลบเขาไป อาจเกดสภาวะคลายกบการซงโครไนซแหลงจายสองแหลงเขาดวยกนโดยทเฟสไมตรงกน อาจท าใหเกดการไหลของกระแสจ านวนมากได ซงเปนอนตรายตออปกรณตางๆ ในระบบ

การตดตงรเลยเพอตรวจจบการเกด Islanding และท าการทรปเครองก าเนดออกไป รเลยตวนจะตองทรปกอนทรโคลสเซอรทบส A จะปดวงจรกลบเขามาถาตองการหลกเลยงการเกด Out-of-phase synchronization โดยทวไปการปองกนการเกด Islanding นอาจใชรเลยตรวจจบอตราการเพมของแรงดน (rate-of-change-of-frequency relay (ROCOF) หรอรเลยตรวจจบการเลอนของเวกเตอรแรงดน (voltage vector shift) อยางไรกดหากตงรเลยเหลานใหท างานไวเกนไปกอาจกอใหเกด การทรปผดพลาดได

รปท 5.5 ตวอยางหนงของการเกดปญหา ‘Islanding’

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

การตดตงระบบเซลลแสงอาทตยและขอก าหนดทเกยวของ

5 - 26

ความมนคงของระบบไฟฟา ในกรณทระบบก าเนดไฟฟาทมวตถประสงคเพอผลตพลงงานไฟฟาเปนหลก (คอผลต

กโลวตต-ชวโมง) ปญหาเรองเสถยรภาพของเครองก าเนดไมคอยมความส าคญเทาใดนก ถาเกดฟอลตทใดทหนงในระบบจ าหนาย ซงท าใหแรงดนของโครงขายลดลงแลวมผลท าใหเครองก าเนดไฟฟาหยดท างาน สงทสญเสยไปเปนเพยงพลงงานทควรผลตไดในชวงเวลาสนๆ เทานน ถาเปนเครองก าเนดทอาศยการหมนของตวหมนกจะเกดการหมนเรวเกนไปและเครองกจะถกทรปโดย Overspeed relay สวนเครองก าเนดไฟฟาทมวงจรอเลกทรอนกสก าลง วงจรปองกนกจะตรวจพบการตกของแรงดนหรอความถและท าการทรปเครองก าเนดออกไป อยางไรกดโดยทวไประบบควบคมของเครองก าเนดไฟฟาจะรอชวงระยะเวลาหนงเพอใหแรงดนหรอความถหรอทงสองอยางกลบคนสสภาวะปกต แลวจงท าการเดนเครองใหม

ในทางตรงขามถาเครองก าเนดมหนาทพยงระบบไฟฟา เชน Voltage support ในกรณนเสถยรภาพของเครอง ซงรวมทงดานแรงดนและมมของแรงดนเปนสงส าคญทตองพจารณาใหมาก ปญหาทอาจพบ เชนการทรปของรเลยตรวจอตราการลดของความถ ซงเปนอาการหนงของการเกด Islanding หากเกดการรบกวนขนาดใหญในระบบไฟฟา เชน เกดการทรปเครองก าเนดขนาดใหญทมความส าคญมากออกไป อาจท าใหระบบปองกนของเครองก าเนดไฟฟาท างานผดพลาดเปนจ านวนมากน าไปสการทรปพวกมนออกจากระบบ ซงท าใหความถของระบบตกลงยงขน และอาจน าไปสภาวะลมของระบบไฟฟา

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เอกสารอางอง

เอกสารอางอง

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

การประยกตใชเซลลแสงอาทตย

เอกสารอางอง

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 "การสรางประสทธผลระบบบ ารงรกษา" บรษทซเอดยเคชน จ ากด

(มหาชน), กรงเทพ 36. เอกสารการฝกอบรมเชงปฏบตการส าหรบการซอมบ ารงและการใชงานระบบโซลาเซลล

กรณของระบบสบน าดวยโซลาเซลล ป 2544 มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร 37. คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล

สวรรณภม, การประเมนผลโครงการ การเรงรดขยายบรการไฟฟา โดยระบบผลตไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตย, 2007