ระบบอ๊อฟกริด (Off Grid) หรือ แบบอิสระ ( Stand Alone )

source : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-format/311-off-grid-solarcell

คือระบบที่ผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ แล้วไม่ได้เชื่อมต่อเข้ากับระบบจำหน่าย ของการไฟฟ้านครหลวง หรือ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ระบบนี้เหมาะกับสถานที่ไม่มีไฟฟ้า หรือที่ไฟเข้าไม่ถึง ไม่คุ้มที่จะเดินลากสายไฟยาวๆเข้ามาใช้เนื่องจากต้นทุนสูง โดยเพื่อให้ง่ายในการทำความเข้าขอจำแนกประเภท จากการนำไปต่อเพื่อใช้งานดังนี้

  

1 แบบต่อใช้งานโดยไม่ใช้แบตเตอรี่ 
กล่าวคือเมื่อได้กระแสไฟฟ้าจากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) แล้ว ก็ต่อไปยังอุปกรณ์เพื่อใช้งานเลย ดังนั้นก็จะใช้ได้เฉพาะเวลาที่มีแสงอาทิตย์เท่านั้น และไม่มีการเก็บประจุไฟฟ้ามาใช้งาน ทั้งนี้การนำมาต่อใช้งานก็อาจแยกตามอุปกรณ์ที่ใช้งาน ได้เป็น 2 ชนิด

          1.1 อุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ AC 
เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานภายในบ้านเราเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ AC ( Alternating Current ) แต่ไฟฟ้าที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC ( Direct Current ) ดังนั้น ก่อนนำไปใช้งานจึงต้องนำมาแปลงมาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเสียก่อน โดยนำมาต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) ซึ่งกำลังไฟฟ้าที่ได้ก็จะมีการสูญเสียจากการแปลงฯ ทำให้ลดทอนประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าลงไป 

          

       1.2 อุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ DC
นำกระแสไฟฟ้า DC ที่ได้จาก แผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) มาต่อใช้งานกับอุปกรณ์ของเราใช้งานเลย โดยไม่ต้อง ต่อผ่าน Inverter ซึ่งวิธีการนี้ข้อดีคือการนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งานได้อย่างคุ้มค่าที่สุด เนื่องจากมีการสูญเสียกำลังไฟฟ้าต่ำมาก แต่ข้อเสียคือ อุปกรณ์ ที่ใช้งานส่วนใหญ่จะใช้ไฟ AC ดังนั้นจึงต้องเลือกใช้งานอุปกรณ์ให้เหมะสม เช่น มอเตอร์ปั๊มน้ำที่ใช้ไฟ DC , มอเตอร์บำบัดน้ำเสียที่ใช้ไฟ DC เป็นต้น ซึ่งระบบนี้ก็จะได้ต้นทุนที่ต่ำและประหยัดสุด (เพราะไม่ต้องใช้ อินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) และ แบตเตอรี่ ที่ราคาค่อนข้างสูง และอายุการใช้งานสั้น หากบำรุงรักษาไม่ดี) 
***ทั้งนี้อุปกรณ์ที่ใช้ไฟ DC บางอย่าง ก็ไม่สามารถต่อกับไฟ DC ที่ได้จากแผง Solar Cell ได้โดยตรง ต้องต่อผ่าน Inverterก่อน เนื่องจากต้องปรับแรงดัน หรือค่าแฟคเตอร์อื่นๆให้เหมาะสมกับ อุปกรณ์นั้นๆ ก่อน

2 แบบต่อใช้งานโดยใช้แบตเตอรี่ 
วิธีนี้คือการนำกระแสไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ มาชาร์จเข้าแบตเตอรี่ แล้วจึงนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งาน ซึ่งก็สามารถเลือกว่าจะนำจ่ายไฟ ให้กับอุปกรณ์ ที่ใช้ไฟ AC หรือ อุปกรณ์ที่ใช้ไฟ DC ทั้งนี้ข้อดีของการที่มีแบตเตอรี่คือสามารถเก็บประจุไฟฟ้าไว้ใช้งานได้กรณีที่ไม่มีแสงอาทิตย์ หรือสามารถใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนได้ โดยอาจแยกตามอุปกรณ์ที่ใช้งาน ได้เป็น 2 ชนิด

          2.1 นำกระแสไฟที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) มาชาร์จแบตเตอรี่ แล้วนำไฟจากแบตเตอรี่ แปลงเป็นไฟ AC ต่อไปยังอุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ AC
เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานภายในบ้านเราเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ AC ( Alternating Current ) แต่ไฟฟ้าที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC ( Direct Current ) ดังนั้น ก่อนนำไปใช้งานจึงต้องนำมาแปลงมาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเสียก่อน โดยนำมาต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) ซึ่งกำลังไฟฟ้าที่ได้ก็จะมีการสูญเสียจากการแปลงฯ ทำให้ลดทอนประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าลงไป

          2.2 นำกระแสไฟที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) มาชาร์จแบตเตอรี่ แล้วนำไฟจากแบตเตอรี่ ต่อไปยังอุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ DC 
ซึ่งวิธีการนี้ข้อดี การนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งานได้อย่างคุ้มค่าที่สุด เนื่องจากมีการสูญเสียกำลังไฟฟ้าต่ำมาก แต่ข้อเสียคือ อุปกรณ์ ที่ใช้งานส่วนใหญ่จะใช้ไฟ AC ดังนั้นจึงต้องเลือกใช้งานอุปกรณ์ให้เหมะสม เช่น หลอดไฟ LED แบบ DC ,มอเตอร์ , ปั๊มน้ำ เป็นต้น



รูปแบบการผลิตไฟฟ้าด้วยโซล่าเซลล์

source : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-format/310-solarcell-overview




เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าด้วย โซล่าเซลล์ มีวิธีการผลิต การใช้งาน วัตถุประสงค์ การเชื่อมต่อ ฯลฯ ที่ค่อนข้างหลากหลาย จึงอาจทำให้เกิดความสับสนให้กับผู้ที่เริ่มศึกษา ดังนั้นทีมงาน SoLarHub.co.th จึงขออธิบายในภาพรวม การผลิตไฟฟ้าด้วย โซล่าเซลล์ เป็น 3 ประเภทหลัก และแบ่งเป็นประเภทการนำไปใช้งานเป็นข้อย่อยๆ ตามเนื้อหาด้านล่างนี้ ( ทั้งนี้ท่านสามารถคลิกที่ลิงค์ในแต่ละหัวข้อ เพื่อทราบรายละเอียดแบบเจาะลึก )


1. ระบบ อ๊อฟกริด (Off Grid) หรือ แบบอิสระ ( Stand Alone )
คือระบบที่ผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ แล้วไม่ได้เชื่อมต่อเข้ากับระบบจำหน่าย ของการไฟฟ้านครหลวง หรือ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ระบบนี้เหมาะกับสถานที่ไม่มีไฟฟ้า หรือที่ไฟเข้าไม่ถึง ไม่คุ้มที่จะเดินลากสายไฟยาวๆเข้ามาใช้เนื่องจากต้นทุนสูง 
     1.1 แบบต่อใช้งานโดยไม่ใช้แบตเตอรี่
กล่าวคือเมื่อได้กระแสไฟฟ้าจากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) แล้ว ก็ต่อไปยังอุปกรณ์เพื่อใช้งานเลย ดังนั้นก็จะใช้ได้เฉพาะเวลาที่มีแสงอาทิตย์เท่านั้น และไม่มีการเก็บประจุไฟฟ้ามาใช้งาน ทั้งนี้การนำมาต่อใช้งานก็อาจแยกตามอุปกรณ์ที่ใช้งาน ได้เป็น 2 ชนิด

          1.1.1 อุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ AC
เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานภายในบ้านเราเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ AC ( Alternating Current ) แต่ไฟฟ้าที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC ( Direct Current ) ดังนั้น ก่อนนำไปใช้งานจึงต้องนำมาแปลงมาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเสียก่อน โดยนำมาต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) ซึ่งกำลังไฟฟ้าที่ได้ก็จะมีการสูญเสียจากการแปลงฯ ทำให้ลดทอนประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าลงไป

          1.1.2 อุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ DC
นำกระแสไฟฟ้า DC ที่ได้จาก แผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) มาต่อใช้งานกับอุปกรณ์ของเราใช้งานเลย โดยไม่ต้อง ต่อผ่าน Inverter ซึ่งวิธีการนี้ข้อดีคือการนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งานได้อย่างคุ้มค่าที่สุด เนื่องจากมีการสูญเสียกำลังไฟฟ้าต่ำมาก แต่ข้อเสียคือ อุปกรณ์ ที่ใช้งานส่วนใหญ่จะใช้ไฟ AC ดังนั้นจึงต้องเลือกใช้งานอุปกรณ์ให้เหมะสม เช่น มอเตอร์ปั๊มน้ำที่ใช้ไฟ DC , มอเตอร์บำบัดน้ำเสียที่ใช้ไฟ DC เป็นต้น ซึ่งระบบนี้ก็จะได้ต้นทุนที่ต่ำและประหยัดสุด (เพราะไม่ต้องใช้ อินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) และ แบตเตอรี่ ที่ราคาค่อนข้างสูง และอายุการใช้งานสั้น หากบำรุงรักษาไม่ดี)
***ทั้งนี้อุปกรณ์ที่ใช้ไฟ DC บางอย่าง ก็ไม่สามารถต่อกับไฟ DC ที่ได้จากแผง Solar Cell ได้โดยตรง ต้องต่อผ่าน Inverterก่อน เนื่องจากต้องปรับแรงดัน หรือค่าแฟคเตอร์อื่นๆให้เหมาะสมกับ อุปกรณ์นั้นๆ ก่อน

     1.2 แบบต่อใช้งานโดยใช้แบตเตอรี่
วิธีนี้คือการนำกระแสไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ มาชาร์จเข้าแบตเตอรี่ แล้วจึงนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งาน ซึ่งก็สามารถเลือกว่าจะนำจ่ายไฟ ให้กับอุปกรณ์ ที่ใช้ไฟ AC หรือ อุปกรณ์ที่ใช้ไฟ DC ทั้งนี้ข้อดีของการที่มีแบตเตอรี่คือสามารถเก็บประจุไฟฟ้าไว้ใช้งานได้กรณีที่ไม่มีแสงอาทิตย์ หรือสามารถใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนได้ โดยอาจแยกตามอุปกรณ์ที่ใช้งาน ได้เป็น 2 ชนิด

          1.2.1 นำกระแสไฟที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) มาชาร์จแบตเตอรี่ แล้วนำไฟจากแบตเตอรี่ แปลงเป็นไฟ AC ต่อไปยังอุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ AC
เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานภายในบ้านเราเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ AC ( Alternating Current ) แต่ไฟฟ้าที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC ( Direct Current ) ดังนั้น ก่อนนำไปใช้งานจึงต้องนำมาแปลงมาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเสียก่อน โดยนำมาต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) ซึ่งกำลังไฟฟ้าที่ได้ก็จะมีการสูญเสียจากการแปลงฯ ทำให้ลดทอนประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าลงไป
          1.2.2 นำกระแสไฟที่ได้จากแผง Solar Cell หรือ PhotoVoltaic ( PV ) มาชาร์จแบตเตอรี่ แล้วนำไฟจากแบตเตอรี่ ต่อไปยังอุปกรณ์ที่ใช้งาน (Load) ใช้ไฟ DC
ซึ่งวิธีการนี้ข้อดี การนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งานได้อย่างคุ้มค่าที่สุด เนื่องจากมีการสูญเสียกำลังไฟฟ้าต่ำมาก แต่ข้อเสียคือ อุปกรณ์ ที่ใช้งานส่วนใหญ่จะใช้ไฟ AC ดังนั้นจึงต้องเลือกใช้งานอุปกรณ์ให้เหมะสม เช่น หลอดไฟ LED แบบ DC ,มอเตอร์ , ปั๊มน้ำ เป็นต้น

2. ระบบ ออนกริด ( On Grid ) หรือ แบบเชื่อมต่อกับระบบโครงข่ายระบบจำหน่ายไฟฟ้า ( Grid Connected )
เป็นระบบการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ แล้วเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ด้วยอุปกรณ์ Inverter แล้วไปเชื่อมต่อเข้ากับระบบจำหน่ายไฟของ การไฟฟ้านครหลวง หรือการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค โดยข้อดีคือสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ขายให้กับ การไฟฟ้าฯ (ทั้งนี้ต้องได้รับอนุญาตจากหน่วยงานราชการก่อน ) หรือนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้งานเองเพื่อลดค่าไฟฟ้า หากผลิตไม่พอใช้อุปกรณ์ควบคุมก็จะนำไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายไฟของการไฟฟ้ามาใช้งานทดแทน


     2.1 แบบผลิตเพื่อจำหน่ายไฟ ให้การไฟฟ้าฯ
การติดตั้งแบบนี้ก็เพื่อผลิตไฟฟ้าจำหน่ายให้กับ การไฟฟ้านครหลวง หรือการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค โดยต้องมีการติดตั้งมิเตอร์แยกจาก มิเตอร์ที่เราใช้ไฟจากการไฟฟ้าฯ ทั้งนี้การรับซื้อไฟต้องขึ้นอยู่กับนโยบายของภาครัฐว่าจะเปิดให้ลงทะเบียนจำหน่ายไฟเมื่อใดและมีค่าสมทบค่าไฟฟ้าอีกเท่าใด (เรียกว่าค่าแอดเดอร์) ล่าสุดปิดรับสมัครเมื่อ เดือน มิถุนายน 2558 

     2.2 แบบผลิตเพื่อใช้เองและลดค่าไฟฟ้า
การติดตั้งแบบนั้ เพื่อลดค่าไฟฟ้า โดยเมื่อมีการใช้ไฟ มากกว่าที่ผลิตเองจากโซล่าเซลล์ ตัวอุปกรณ์ Grid Tie Inverter ที่เชื่อมต่อกับระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าฯ ก็จะทำหน้าที่ดึงกระแสไฟฟ้าจากการไฟฟ้ามาใช้งานโดยอัตโนมัติ ดังนั้นก็จะทำให้ลดค่าไฟฟ้าลงได้และไม่มีข้อจำกัดเรื่องกำลังไฟไม่พอ เพราะดึงจากการไฟฟ้ามาชดเชย แต่การติดตั้งแบบนี้ต้องได้รับการอนุญาตจาก การไฟฟ้าฯก่อน แต่ข้อเสียของระบบนี้คือช่วงที่ไม่มีแสงอาทิตย์หรือเวลากลางคืน ก็จะไม่มีการผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาซึ่งช่วนี้ก็จะต้องตึงพลังงานไฟฟ้ามาจากระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าฯ

3. ระบบ ไฮบริดส์ ( Hybrid ) หรือแบบผสม

ระบบทำงานได้ทั้ง Off Grid และ On Grid โดยจะเปลี่ยนสถานะเป็นแหล่งจ่ายไฟได้เองอัติโนมัติ และสามารถใช้ไฟได้หาก มีการดับไฟจากระบบจำหน่ายไฟของการไฟฟ้าฯ ซึ่งแบบไฮบริดส์ นี้ก็จะมาแก้ไขจุดด้อยของ ข้อ 2.2 กล่าวคือ ก็จะมีการเพิ่ม Hybrid Inverter และอุปกรณ์แบตเตอรี่เข้ามาด้วยเพื่อทำการเก็บประจุไว้ใช้งานในกรณ์ที่ไม่มีแสงอาทิตย์

โหลด หรือภาระทางไฟฟ้า สำหรับระบบอ๊อฟกริด

source : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-component/368-load-offgrid


โหลด (Load) หรือ ภาระทางไฟฟ้า หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เรานำมาต่อไฟฟ้าเพื่อใช้งานภายในบ้านทั่วๆไป นี่แหละครับ บางท่านอาจสงสัยว่า ทำไมต้องมาพูดถึงอุปกรณ์ไฟฟ้า ที่เรานำมาต่อใช้งานกับระบบด้วย ก็เรามีอยู่แล้วนิ ?

ก็เพราะว่าระบบไฟฟ้าที่เราผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานทดแทน ซึ่งไม่สามารถผลิตใช้งานได้ตลอดเวลา เหมือนกับโรงไฟฟ้าที่ผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ(เขื่อน) หรือพลังงานไอน้ำ(จากถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติ) ที่สามารถผลิตได้ตลอด 24 ชั่วโมง หากเรานำระบบไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์มาใช้เป็นพลังงานหลักแล้ว เราก็ต้องคำนึงถึงการเก็บพลังงานไฟฟ้า มาใช้งานในช่วงที่ไม่สามารถผลิตมาใช้งานได้ซึ่งก็คือช่วงกลางคืนหรือช่วงไม่มีแสงแดด ซึ่งอุปกรณ์ที่จะเก็บพลังงานไฟฟ้าก็คือแบตเตอรี่ นั่นเองครับ

ทีนี้เมื่อเราต้องมีการเก็บพลังงานไฟฟ้า ไว้ในแบตเตอรี่แล้ว ข้อจำกัดของแบตเตอรี่ ในปัจจุบันที่ยังเป็นอุปสรรคในการนำมาใช้งานก็คือ ราคาสูง อายุการใช้งานที่ไม่ค่อยยาวนานนักเมื่อเทียบกับแผงโซล่าเซลล์ และขนาดของการเก็บพลังงานไฟฟ้า ประกอบกับกรณีที่ปริมาณแสงแดดน้อย ก็มีผลกับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้ ซึ่งก็ส่งผลกระทบโดยตรงกับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เรานำมาต่อใช้งานอีกด้วย
ดังนั้นหากเราจะนำระบบโซล่าเซลล์ แบบอ๊อฟกริด มาใช้เป็นพลังงานหลัก เราจึงต้องเข้าใจถึงข้อจำกัดข้างต้นก่อน เพื่อจะได้เกิดความเหมาะสม และคุ้มค่าในการลงทุนนำมาใช้งาน ก็มีบางท่านปรึกษาเข้ามาว่า อยากติดตั้งระบบที่ไม่ใช้ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าเลย แต่จะเอาอุปกรณ์แบบเต็มสูบเลย เช่น แอร์ 3 ตัน 3เครื่อง ปั๊มน้ำ 5 แรง 3 ตัว อย่างอื่นอีกมากมายก่ายกอง ก็ขอเรียนแจ้งเลยว่าน่าจะไม่เหมาะสมครับ เนื่องจากอุปกรณ์อื่นๆ ที่นำมาใช้งานในระบบต้องรองรับได้ เช่น อินเวอร์เตอร์ ชาร์จเจอร์ ก็ต้องมีขนาดใหญ่มาก ( ซึ่งผมก็ไม่แน่ใจว่าในท้องตลาดจะมีอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่ๆหรือป่าว? แต่ที่เห็นของจีนเค้าทำก็เอาอินเวอร์เตอร์มาขนานๆกัน เพื่อเพิ่มแอมป์ ) และแบตเตอรี่ ก็ต้องมีจำนวนมากมาย แล้วติดตั้งยังไม่ทันไรเลย 2-3 ปี แบตเตอรี่อาจเริ่มเสื่อมแล้วครับ แต่ที่พบเห็นในประเทศไทย ที่ใช้ระบบอ๊อฟกริด ขนาดใหญ่ ก็ที่ บ้านผีเสื้อ จ.เชียงใหม่ http://www.phisueahouse.com ครั้งแรกของโลกกับอาคารที่พักอาศัยที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าใช้เองตลอด 24 ชั่วโมง ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีการเก็บพลังงานไฮโดรเจน ลองเข้าไปดูรายละเอียดได้ครับ

ดังที่กล่าวข้างต้น ในความคิดเห็นส่วนตัว ถ้าเป็นระบบอ๊อฟกริด ก็ควรที่จะเลือกใช้งาน โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เท่าที่มีความจำเป็น เพื่อความคุ้มค่าและเหมาะสมกับการลงทุนติดตั้งระบบฯ
มาว่ากันต่อเรื่องโหลด (LOAD) ขอแบ่งเป็นประเภทของการใช้ไฟฟ้า

1.โหลด หรืออุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง DC (Direct Current) ดังที่ได้กล่าวมาก่อนหน้านี้ ว่าแผงโซล่าเซลล์ รับแสงอาทิตย์แล้วจะผลิตเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ดังนั้นหากเรามีอุปกรณ์ ที่ใช้ไฟฟ้า DC ก็จะเป็นการดีเพราะเราจะได้ไม่ต้องไปผ่านอินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงเป็นไฟฟ้า AC ซึ่งก็จะทำให้ไม่มีการสูญเสียพลังงานในการแปลงไฟ แต่อาจต้องส่งต่อไฟฟ้า มายังตัวชาร์จเจอร์ และแบตเตอรี่ ก่อนนำไปใช้งาน เพราะไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ก็จริง แต่อาจมีแรงดันที่ไม่สม่ำเสมอ เพราะช่วงแดดอ่อนหรือฟ้าครึ้ม ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้อาจต่ำเกินไป จนส่งผลให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเสียได้ แต่ก็มีอุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิดที่สามารถทำงานได้ที่แรงดันต่ำได้ ก็ต้องดูสเป็ค เป็นรายๆไปครับ สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้า DC ที่น่านำมาใช้ร่วมกับระบบโซล่าเซลล์ ก็เช่น หลอด LED DC , TV ใช้ไฟฟ้า DC , ปั๊มน้าDC ขนาดเล็กๆ ไม่เกิน1แรงม้า ( แต่ก็เห็นมีบ้างที่เกิน 1 แรงม้า แต่ราคาแพงมาก)

2.โหลด หรืออุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง AC (Alternating Current) ก็เป็นอุปกรณ์ไฟ้ฟ้า ทั่วไปที่ใช้ตามบ้านเรา เช่น TV ตู้เย็น จำเป็นต้องใช้ ความสุขเล็กน้อยนี่ว่าจะถอย VDO มาฉายดู..... ซึ่งถ้านำมาใช้กับระบบโซล่าเซลล์ ก็ต้องมีอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์เป็นตัวแปลงไฟจาก DC เป็น AC

สำหรับสิ่งสำคัญอีกอย่างหนึ่งสำหรับเรื่องโหลดคือ อุปกรณ์บางอย่างเช่น มอเตอร์หรือปั๊มน้ำหรือคอมเพรสเซอร์ จะกินกระแสไฟฟ้าสูงมากขณะสตาร์ท หรือตอนเริ่มทำงาน อาจมากถึง 3-5 เท่าของช่วงปกติ ดังนั้นหากเป็นโหลดประเภทมอเตอร์ หรือปั๊มน้ำ จะออกแบบระบบอ๊อฟกริดแยกออกมาต่างหาก แล้วนำอินเวอร์เตอร์แบบซอฟท์สตาร์ท มาช่วยผ่อนแรงให้กินกระแสต่ำลงหรือให้แรงดันคงที่ ขณะสตาร์ท

แผงโซล่าเซลล์ ( Photovoltaic : PV ) สำหรับออนกริดและอ๊อฟกริด

source : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-component/357-solar-pv



แผงโซล่าเซลล์ ( Photovoltaic : PV ) ทำหน้าที่ รับพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ได้ จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC) ซึ่งขนาดของแรงดันที่ได้ก็ขึ้นอยู่กับขนาดของ แผงโซล่าเซลล์ โดยเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้ในประเทศไทยได้แก่

     1. เซลล์แสงอาทิตย์แบบอะมอร์ฟัส : Amorphous  เป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวแสงมากที่สุดสามารถรับแสงที่อ่อนๆ แต่ได้กำลังไฟฟ้าค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับขนาดของแผง ปัจจุบันไม่ค่อยนิยมใช้ติดตั้งตามบ้านเรือน

     2. เซลล์แสงอาทิตย์ แบบ คริสทะไลน์ : Crystalline เป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่อยู่ในรูปของผลึกที่ทำให้เป็นแผนฟิล์ม ชั้นบางๆสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบคือแบบ Mono crystalline หรือแผงชนิดผลึกเดี่ยวและ แบบ Poly crystalline หรือแบบผสม ซึ่งแบบMono จะมีประสิทธิภาพดีกว่าและแพงกว่าแบบ Poly ประมาณ 10-20 % โดยในปัจจุบันที่นิยมใช้ติดตั้งกันก็จะเป็นแบบ Poly ซะเป็นส่วนใหญ่
 

     
          แผงโซล่าเซลล์ทั้งแบบMono หรือ Poly Crystalline ที่มีจำหน่ายตามท้องตลาด ก็จะมีขนาดตั้งแต่ 1 – 320 w ต่อแผง และมีแรงดันสูงสุดประมาณ 6 – 40 V DC ซึ่งสามารถนำเลือกใช้ได้ตามความต้องการ ทั้งนี้การนำมาใช้งานในระบบอ๊อฟกริด นั้นเราต้องทำการคำนวณกำลังไฟฟ้า และ พลังงานไฟฟ้า ที่เราต้องการใช้งานก่อน เราถึงจะมาเลือกใช้แผงPV ที่เหมาะสมกับความต้องการของเรา โดยเราอาจต้องนำแผง PV มาทำการต่ออนุกรม หรือขนานกันเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และค่ากระแสไฟฟ้าให้เหมาะสม อาทิเช่น หากเรามีบ้านสวนอยู่ห่างไกล จนระบบจำหน่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้าฯเข้าไม่ถึง ดังนั้นการใช้พลังงานไฟฟ้าของเราอาจต้องใช้มากหน่อย จนแผง PV ที่กำลังไฟฟ้าสูงสุด 320 W เพียง 1แผง อาจไม่เพียงพอตามที่เราต้องการ ดังนั้นเราจึงต้องนำแผงPV มาต่อกัน(อนุกรม/ขนาน) เพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมในการใช้งานของเรา ซึ่งการคำนวณจะได้กล่าวถึงในโอกาสต่อไป
        สำหรับราคาในปัจจุบัน (ก.ค.59) ของแผงโซล่าเซลล์ ทั้งแบบ Mono หรือ Poly Crystalline ก็อยู่ระหว่าง 20 - 30 บาทต่อวัตต์ ขึ้นอยู่กับขนาด คุณภาพ และแต่ละยี่ห้อ เช่น ที่ทีมงานโซล่าฮับ ใช้อยู่บ่อยครั้งก็ แผง Poly Crystalline กำลังไฟฟ้าสูงสุด 300 W มีขนาดประมาณ 1 x 2 เมตร น้ำหนักประมาณ 20-25 ก.ก. ราคาประมาณ 7,000 - 9,000 บาท ซึ่งเมื่อรับแสงอาทิตย์เต็มที่ จะมีแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ( Maximum Power Voltage : Vmp ) ประมาณ 36 โวลท์ DC (V DC)
 

          ตัวอย่าง Data Sheet ของ แผงโซล่าเซลล์ ยี่ห้อ Schutten Solar จากประเทศเยอรมัน ค่าที่เราสนใจสำหรับการนำมาออกแบบการใช้งานของเราก็ค่า Pmp,Vmp,Imp และ Isc ครับ
ขอขอบพระคุณ ข้อมูลบางส่วนจากกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน

โซล่าชาร์จ คอนโทรลเลอร์ สำหรับระบบอ๊อฟกริด

source : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-component/302-charge-controller


โซล่าชาร์จ คอนโทรลเลอร์ (Solar Charge Controller) เป็นอุปกรณ์ส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แบบอ๊อฟกริด โดยทำหน้าที่รับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแผงโซล่าเซลล์ แล้วควบคุมการชาร์จประจุไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่เพื่อไม่ให้มีการชาร์จประจุเข้าแบตเตอรี่มากเกินไป (ซึ่งถ้าชาร์จมากเกินไปอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายหรือระเบิดได้)  โดยเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จประจุเต็มแล้ว ตัวชาร์จ คอนโทรลเลอร์ ก็จะทำการตัดการชาร์จประจุโดยอัตโนมัติ ในปัจจุบันโซล่าชาร์จ คอนโทรลเลอร์ มีใช้งานอยู่ 2 ประเภท คือ
 1.Pulse Width Modulation (PWM) ราคาถูก ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจากแผงโซล่าเซลล์ ต่ำ(ได้ประมาณ80% ของค่าวัตต์ : W ที่มาจาก แผง PV) เหมาะกับระบบ Off Grid ขนาดเล็กๆที่ต้องการประหยัดต้นทุน ซึ่งในปัจจุบัน (ก.ค.59) ชาร์จเจอร์แบบ PWM มีราคาตั้งแต่ประมาณ 300 จนถึงประมาณ 4,000 บาท ขึ้นอยู่กับขนาดกระแสไฟฟ้า ที่ชาร์เจอร์รองรับได้

2.Maximum Power Point Tracking (MPPT) ราคาแพงกว่า PWM ประมาณ 3เท่า ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจาก แผงโซล่าเซลล์สูง (ได้เกือบ100%ของค่าวัตต์:W ที่มาจากแผง PV) เหมาะสมกับระบบ Off Grid ขนาดใหญ่ หรือต้องการระบบที่มีประสิทธิภาพสูง อีกทั้งแบบ MPPT ยังสามารถช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่อีกด้วย ซึ่งในปัจจุบัน (ก.ค.59) ชาร์จเจอร์แบบ MPPT มีราคาตั้งแต่ประมาณ 3,000 จนถึงประมาณ 30,000 บาท ขึ้นอยู่กับยี่ห้อและขนาดกระแสไฟฟ้า ที่ชาร์เจอร์รองรับได้

จากข้อมูลข้างต้น ก็ขึ้นอยู่กับผู้ใช้งานว่า ควรจะใช้ชาร์จเจอร์ ประเภทใดที่เหมาะสมกับการใช้งานของท่าน

อ๊อฟกริด อินเวอร์เตอร์

source : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-component/301-offgrid-inverter




อินเวอร์เตอร์ ที่ใช้งานในระบบโซล่าเซลล์ ในปัจจุบันนี้ ก็แบ่งเป็น ออนกริด อินเวอร์เตอร์ , อ็อฟกริด อินเวอร์เตอร์ และ ไฮบริดส์ อินเวอร์เตอร์ สำหรับในตอนนี้จะขอกล่าวถึง อ๊อฟกริด อินเวอร์เตอร์ ก่อนครับ
ก่อนที่จะกล่าวถึง อ๊อฟกริด อินเวอร์เตอร์ เราต้องเข้าใจก่อนว่า เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ภายในบ้านของเรานั้น เราใช้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งจะมีรูปหรือสัญญลักษณ์เป็นรูปคลื่น ไซน์เวฟ สำหรับประเทศไทยเราใช้ที่ความถี่ 50 เฮิทซ์ หรือความหมายคือใน 1 วินาที มีรูปคลื่นไซน์เวฟ 50 ไซเคิ้ล (บน1ลูก และล่าง1ลูกคลื่น) แต่...แต่เดี๊ยวก่อน กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก แผงโซล่าเซลล์ จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ตามรูป



ดังนั้นหากเราจะนำกระแสไฟฟ้า ที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์มาใช้งาน เราก็ทำได้ 2 วิธี คือ
     1.เปลี่ยนอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ มาใช้ไฟฟ้ากระแสตรงแทน เช่น หลอด LED DC , ปั๊มน้ำ DC , TV DC เป็นต้น ซึ่งในการออกแบบการใช้งาน ระบบอ๊อฟกริด เราควรใช้อุปกรณ์ที่เป็นไฟฟ้า DC ให้มากที่สุดก็จะเป็นการดีเพราะ จะได้ลดการสูญเสียพลังงานในการแปลงกระแสไฟฟ้า และประหยัดต้นทุนอุปกรณ์ในระบบ คือลดขนาดของอินเวอร์เตอร์ลงได้
     2.แปลงกระแสไฟฟ้าที่ได้ จากกระแสตรง ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งอุปกรณ์ ที่แปลงนี้ก็คือ อินเวอร์เตอร์ นั่นเองครับ

สำหรับอ๊อฟกริด อินเวอร์เตอร์ ที่ใช้งานกันในปัจจุบันก็แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ประกอบด้วย
     1.โมดิไฟด์ ไซน์เวฟ (Modified Sine Wave) อินเวอร์เตอร์ ข้อดีคือราคาจะถูก ตามรูปด้านล่าง จะเห็นว่าเมื่อเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านการแปลงจาก Modified Sine Wave แล้วรูปคลื่นที่ได้จะไม่ค่อยเหมือนกับ ไซน์เวฟ สักเท่าไหร่ ดังนั้นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ได้กับอินเวอร์เตอร์แบบนี้ คือ ทีวีรุ่นเก่า , หลอดใส้ หรือหลอดแรงเทียน หรือหลอดอินแคนเดสเซ็นต์ เป็นต้น  ซึ่งปัจจุบันนี้ไม่แนะนำให้ใช้กับอินเวอร์ ประเภทนี้ ซึ่งหากนำมาใช้แล้วโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโหลดที่เป็น มอเตอร์แล้ว ก็อาจทำให้มอเตอร์ใหม้ได้ครับ
     2.เพียวไซน์เวฟ (Pure Sine Wave) อินเวอร์เตอร์ ราคาจะแพงกว่าแบบแรก แต่สัญญาญไฟฟ้าที่ได้จะใกล้เคียงหรือเหมือนกับกระแสไฟฟ้าที่ได้จากระบบจำหน่ายไฟ จากการไฟฟ้า ดังนั้นจึงสามารถใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกประเภท ในการออกแบบใช้งาน จึงแนะนำให้ใช้ประเภทนี้ ถึงจะแพงกว่าแต่ก็คุ้มกว่าครับ

แบตเตอรี่ สำหรับระบบอ๊อฟกริด

SOURCE : http://www.solarhub.co.th/solar-information/solar-component/300-battery

แบตเตอรี่ จะทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงทีได้จากแผงโซล่าเซลล์ โดยผ่านการควบคุมการประจุไฟฟ้าจากชาร์จ คอนโทรลเลอร์ ที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ ในระบบโซล่าเซลล์ ใช้แบตเตอรี่ประเภท Deep Cycle เพราะเก็บประจุไว้ได้มากและจ่ายไฟได้ต่อเนื่อง แต่ไม่สามารถจ่ายกระแสสูงๆได้ในเวลาอันสั้นเหมือนกับแบตเตอรี่รถยนต์ เนื่องจากมีแผ่นธาตุใหญ่และหนา ทำให้แผ่นธาตุหลุดร่วงได้ยากและเหมาะสมกับเมืองร้อนแบบเมืองไทย

 

แบตเตอรี่ประเภท Deep Cycle ถ้าบำรุงรักษาและใช้งานอย่างถูกต้องจะมีอายุการใช้งานมากกว่า 3-4 เท่าของแบตเตอรี่แบบทั่วไป สำหรับหลักการทำงานของแบตเตอรี่จะไม่ขอกล่าวถึงเนื่องจากมีรายละเอียดค่อนข้างมาก ดังนั้นจะขอกล่าวถึงค่าที่เกี่ยวข้องสำหรับการนำไปใช้ออกแบบโซล่าเซลล์ แบบอ๊อฟกริด ซึ่งมีค่าที่ต้องกล่าวถึงดังนี้
1. ความจุของแบตเตอรี่ มีหน่วยเป็น แอมป์-ชั่วโมง (แอมป์อาวร์ : AH) ในท้องตลาดก็มีตั้งแต่ขนาดเล็กๆ ขนาดไม่ถึง 10 AH จนขนาดความจุสูงประมาณ 250 AH ยกตัวอย่างการนำไปใช้งาน เช่น เราใช้แบตเตอรี่ ขนาดความจุ 10AH แล้วเรามีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่อใช้งานกินกระแส 1แอมป์ (A) ดังนั้นเราก็ใช้อุปกรณ์ไฟฟ้านี้ได้นาน 10 ชั่วโมง  หรือถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าเรากินกระแส 10 A เราก็ใช้ได้แค่ 1 ชั่วโมง เป็นต้น
2.แรงดันไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลท์ (V) ค่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่นำมาใช้งานในระบบโซล่าเซลล์ แบบอ๊อฟกริด ประมาณ 2 V ต่อเซลล์ ซึ่งส่วนใหญ่แบตเตอรี่1ตัว จะมีอยู่ 6 เซลล์ที่ต่ออนุกรมกันในกล่องเดียวกัน ดังนั้นแรงดันรวมในแบตเตอรี่1ตัวคือ 12 V DC
3.ค่าระดับความลึกการคายประจุ มีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ ส่วนใหญ่ก็จะใช้ค่า 50 - 80 % ในการคำนวณ หากเราเลือกใช้ค่า 50% ก็หมายความว่า ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เก็บไฟได้ ครึ่งหนึ่งความสามารถโดยรวมแต่อายุการใช้งานอาจยาวนาน กว่าการที่เราเลือกคำนวณเป็น 80% ที่ได้ประสิทธิภาพสูงขึ้นแต่ อายุการใช้งานอาจสั้นลงครับ ซึ่งส่วนใหญ่ที่ทีมงานคำนวณก็จะใช้ค่า 70% หรือ 80% ครับ 
สรุปอายุการใช้งานแบตเตอรี่ก็จะแปรผกผัน กับ%ประสิทธิภาพที่เราเลือกมาคำนวณครับดังรูป