ระบบโซล่าเซลล์ (Solar Cell) หรือเซลล์โฟโตโวลตาอิก (Photovoltaic cell) หรือเซลล์แสงอาทิตย์ ใครที่สนใจอยากติดตั้งโซล่าเซลล์ แต่ไม่รู้ว่าจะเลือกประเภทไหน และติดตั้งระบบไหนดี ที่บทความนี้จาก UDWASSADU มีคำตอบ
ระบบโซล่าเซลล์ คืออะไร
โซล่าเซลล์ (Solar Cell) คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำชนิดพิเศษ มีคุณสมบัติ ผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่กระทบวัตถุ โดยกระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากโซล่าเซลล์ เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) ซึ่งสามาถใช้ประโยชน์ได้ทันที และเก็บไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่ได้เพื่องานภายหลังได้ รวมถึงสามารถนำไฟฟ้าไปขายให้กับการไฟฟ้าได้อีกด้วย ด้วยสาเหตุนี้ทำให้หลายบ้านเริ่มสนใจในการติดตั้งโซล่าเซลล์
ทั้งนี้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากโซล่าเซลล์ จัดเป็นหนึ่งในพลังงานสะอาด ที่ไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ลดภาวะเรือนกระจก (CO2) ต่างจากพลังงานที่มาจากประเภทอื่น อาทิ ถ่านหิน, น้ำมัน รวมถึงพลังงานจากโรงไฟฟ้าจากแก็สธรรมชาติ ที่ใช้แล้วมีวันหมด ส่วนโซล่าเซลล์ เป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดอายุ
หลักการทำงานของระบบโซล่าเซลล์
หลักการทำงานของระบบโซล่าเซลล์ เริ่มต้นจากแสงที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า และมีพลังงานไปกระทบกับสารกึ่งตัวนำ ซึ่งจะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน โดยพลังงานที่เกิดจากแสงอาทิตย์ จะเกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า หรือ อิเล็คทรอน ภายในสารกึ่งตัวนำ เกิดเป็นพลังงานไฟฟ้านั้นเอง
โดยต้องมี อิเล็กตรอน และ โฮล ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวขึ้น โดยอิเล็กตรอนก็จะเคลื่อนไหวไปรวมตัวกันที่ Front Electrode และโฮลก็จะเคลื่อนไหวไปรวมตัวกันที่ Back Electrode และเมื่อมีการเชื่อมต่อระบบวงจรไฟฟ้าจาก Front Electrode และ Back Electrode ให้ครบวงจร ก็จะเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าขึ้น ซึ่งสามารถต่อกระแสไฟฟ้าไปใช้งานได้
ตัวอย่างสารกึ่งตัวนำที่ก่อให้เกิดพลังงานไฟฟ้า
1.สารฟอสฟอรัส (N-type) คือสารที่ทำการ Doping แผ่นซิลิคอน ทำให้มีคุณสมบัติเป็นตัวส่งอิเล็กทรอน เมื่อได้รับพลังงานแสงอาทิตย์
2.สารโบรอน (P-type) คือสารที่ทำการ Doping แผ่นซิลิคอน ทำให้โครงสร้างของอะตอมอิเล็กทรอน
(โฮล) เมื่อได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ จะมีคุณสมบัติเป็น ตัวรับอิเล็กทรอน
ประเภทของโซล่าเซลล์
1.โมโนคริสตัลไลน์ (Mono Crystalline Silicon Solar Cell)
โมโนคริสตัลไลน์ แผงโซล่าเซลล์ที่ทำจาก ผลึกซิลิคอนเกรดดีที่สุด มีประสิทธิภาพอยู่ที่ 15-20% ให้กำลังสูง สามารถผลิตไฟฟ้าได้มาถึง 4 เท่าของโซล่าเซลล์แบบฟิล์มบาง มีอายุการใช้งานนานที่สุดที่ 25 ปี แต่ข้อเสียคือ ราคาที่สูงและมีโอกาสพังง่าย เพียงแค่สกปรก ก็มีสิทธิไฟฟ้าลัดวงจรได้
2.โพลีคริสตัลไลน์ (Poly Crystalline Silicon Solar Cell)
โพลีคริสตัลไลน์ คือ โซล่าเซลล์ชนิดแรก ทำมาจากผลึกซิลิคอน โดยเป็นโซล่าเซลล์ที่ผลิตง่าย ไม่ซับซ้อน ใช้ปริมาณซิลิคอนน้อยกว่าและราคาถูกกว่าแบบโมโนคริสตัลไลน์ แต่ประสิทธิภาพการทำงานเฉลี่ยอยู่ที่ 13-16% ทำให้ต้องติดจำนวนมากถึงจะได้ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับโมโนคริสตัลไลน์
3.โซล่าเซลล์แบบฟิล์มบาง หรือ อะมอร์ฟัสโซลาร์เซลล์ (Amorphous Solar Cell)
โซล่าเซลล์ฟิล์มบาง คือ การนำสารที่สามารถดัดแปลงพลังงานจากแสงเป็นกระแสไฟฟ้า มาฉาบเป็นฟิล์มบางๆ จึงถูกเรียกว่า โซล่าเซลล์ฟิล์มบาง โดยสารที่นำมาใช้บ่อยสุดคือ อะมอร์ฟัส ซึ่งโซล่าเซลล์ประเภทน้ี มีประสิทธิภาพเพียง 7-13% เท่านั้น แต่ราคาถูก เหมาะสำหรับคนที่งบไม่มาก
3 ระบบโซล่าเซลล์ ติดตั้งแบบไหน คุ้มสุด
ในปัจจุบันการติดโซลาร์ (Solar) มี 3 ระบบ คือ ระบบออนกริด (On Grid), ระบบออฟกริด (Off Grid), ระบบไฮบริด (Hybrid Grid) โดยแต่ละระบบมีความแตกต่างกันดังนี้
1.ระบบออนกริด (On Grid)
สำหรับ ระบบออนกริด (On Grid) เหมาะสำหรับบ้านที่ใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวัน ไม่มีแบตเตอรี่ ผลิตไฟฟ้าแล้วใช้ได้เลย และสามาถขายไฟคืนให้การไฟฟ้าได้ โดยโซล่าเซลล์ระบบออนกริด เป็นโซล่าเซลล์ที่นิยมติดตั้งมากที่สุด เพราะคืนทุนเร็ว แต่ทั้งนี้ต้องขออนุญาตจากภาครัฐในการติดตั้ง
2.ระบบออฟกริด (Off Grid)
ระบบออฟกริด (Off Grid) เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกล อย่างเช่น บนดอย เพราะไม่ต้องขออนุญาตติดตั้งจากภาครัฐ โดยไฟฟ้าจะถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ และนำไฟฟ้ามาใช้งานเมื่อเปิดอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า โดยปริมาณไฟขึ้นอยู่กับความจุของแบตเตอรี่
ทั้งนี้สามารถปรับการต่อวงจรได้ เปลี่ยจากแบตเตอรี่เป็นการต่อตรงจากแผงโซล่าเซลล์ไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า แต่มีข้อจำกัดอยู่ที่ต้องใช้ไฟฟ้าเมื่อเวลามีแสงอาทิตย์เท่านั้น และจะไม่สามารถใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนได้ เพราะจะไม่มีแบตเตอรี่เก็บความจุไฟฟ้า
3.ระบบไฮบริด (Hybrid)
ระบบไฮบริดเป็นระบบที่ผสมระหว่างออนกริดกับออฟกริด เป็นการใช้ไฟฟ้าทั้งแบบต่อตรงและแบบแบตเตอรี่ ในกรณีที่แผงไฟฟ้าผลิตไฟมากเกินไป แบตเตอรี่ก็จะเป็นตัวเก็บกักไฟฟ้าไว้ เพื่อใช้เวลากลางคืน แต่อย่างไรก็ตามระบบไฮบริด ก็มีข้อเสียตรงที่ไม่สามารถขายไฟฟ้าให้กับภาครัฐได้ อีกทั้งยังมีราคาที่สูง ทำให้ใช้เวลาคืนทุนนาน
อุปกรณ์พื้นฐานติดตั้งโซล่าเซลล์
1.แผงโซล่าเซลล์ (Solar Cell) หัวใจสำคัญของระบบโซล่าเซลล์ โดยแผงโซล่าเซลล์มีให้เลือกหลายประเภททั้งฟิล์มบางไปจนถึงโมโนคริสตัลไลน์ ซึ่งมีระบบโซล่าเซลล์ทั้งหมด 3 ประเภททั้ง ออนกริด ออฟกริดและไฮบริด ขึ้นอยู่กับความต้องการและงบประมาณ และการดูแลบำรุงรักษา
2.เครื่องคุมการชาร์จไฟ (Solar Charge Controller) อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมประจุไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ให้กับแบตเตอรี่ โดยภายในจะบรรจุฟิวส์ และชุดเบรกเกอร์ ที่หน้าที่คอยตัดไฟ เพื่อป้องกันให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้ามาเกินจนเกิดอันตราย
3.โซล่าอินเวอร์เตอร์ (Solar Inverters) อุปกรณ์แปลงไฟฟ้าจากไฟฟ้ากระแสตรงจากโซล่าเซลล์ ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อใช้งานในบ้านได้ โดยควรเลือกขนาดให้เหมาะสม วัดจากกำลังวัตต์ของไฟฟ้าที่ผลิตได้
4.มิเตอร์ (Meters) เป็นเครื่องที่ใช้อ่านค่ากระแสไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้ รวมถึงแสดงผลค่าต่างๆ ผ่านอุปกรณ์มิเตอร์ไฟฟ้า โดยมีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตชั่วโมง (Kilowat-Hour) โดยกรณีที่เป็นการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าแบบออนกริด หรือมีการเชื่อมต่อเข้ากับระบบสายส่งของการไฟฟ้า จำเป็นอุปกรณ์โซล่าเซลล์ที่ต้องมีการขออนุญาตให้ถูกต้อง และต้องมีการเปลี่ยนมิเตอร์ไฟฟ้าจากระบบจานหมุน มาเป็นระบบดิจิตอลแสดงผลเป็นตัวเลขแทน
5.แบตเตอรี่ (Battery) ใช้สำหรับบรรจุกระแสไฟฟ้า การใช้แบตเตอรี่เก็บไฟฟ้านั้นระบบจะสูญเสียพลังงานไฟฟ้าในระหว่างการเก็บประจุและปล่อยประจุประมาณ 10 % ของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ ประเภทของแบตเตอรี่ที่ใช้โดยทั่วไปมีอยู่ 2 ประเภทคือ แบบ Lead-acid batteries และ แบบ Alkaline batteries ซึ่งแบตเตอรี่แบบ Lead-acid batteries จะถูกนำไปใช้งานมากกว่าเพราะมีราคาที่ถูกว่า แต่ข้อดีของแบตเตอรี่แบบ Alkaline batteries นี้คือสามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้ในที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ
6.สวิทซ์เปิด-ปิดสำหรับแบตเตอรี่ (Battery Disconnect) เป็นอุปกรณ์ช่วยรักษาความปลอดภัย ของแบตเตอรี่ ช่วยป้องกันเหตุไฟฟ้าลัดวงจร
7.สวิทซ์เปิด-ปิดไฟ (Disconnect) เป็นอุปกรณ์ช่วยรักษาความปลอดภัย หากเกิดเหตุไฟฟ้าลัดวงจรหรือกระแสไฟฟ้าสูงเกินไป ทำงานคล้ายกับสวิทซ์เปิด-ปิดสำหรับแบตเตอรี่
4 ข้อควรรู้เกี่ยวกับระบบโซล่าเซลล์
สำหรับใครที่สนใจการติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ เพื่อประหยัดพลังงาน และเพื่อประหยัดค่าไฟฟ้า มีข้อควรรู้ด้วยกัน 4 ข้อดังนี้
1.ทำไมต้องติดตั้งโซล่าเซลล์
ทำไมต้องติดโซล่าเซลล์ เพราะนอกจากโซล่าเซลล์จะช่วยประหยัดพลังงานแล้ว ยังไม่ก่อมลภาวะที่เป็นพิษอีกต่อสิ่งแวดล้อมด้วย อีกทั้งพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่เข้าถึงได้ง่าย มากกว่าพลังงานประเภทอื่น เช่น พลังงานน้ำ พลังงานถ่านหิน เป็นต้น
2.เลือกระบบการติดตั้งให้เหมาะกับการใช้งาน
ควรเลือกระบบการติดตั้งให้เหมาะกับการใช้งาน อาทิ ระบบออฟกริด (Off Grid) เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกล อย่างเช่น บนดอย หรือ ระบบออนกริด (On Grid) เหมาะสำหรับบ้านที่ใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวัน พร้อมใช้ไฟฟ้าได้เลย ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ สามารถขายไฟฟ้าคืนภาครัฐได้อีกด้วย
ดังนั้นควรเลือกระบบการติดตั้งให้เหมาะสม วิเคราะห์ความต้องการในอนาคต รวมถึงประเภทของระบบโซล่าเซลล์ที่ใช้ด้วย โดยเลือกจากประสิทธิภาพการทำงาน อายุใช้งาน และงบประมาณที่มี เพื่อให้ได้ระบบโซล่าเซลล์ที่เหมาะสมกับบ้านของคุณ
3.ความคุ้มค่าในการติดตั้งระบบโซล่าเซลล์
ความคุ้มค่าเป็นเรื่องที่สำคัญที่ต้องคำนึงเป็นอย่างมาก เพราะการติดตั้งระบบโซล่าเซลล์เป็นการลงทุนระยะยาว หมายความว่าควรมีอายุการใช้ที่นาน โดยปกติแล้วจะมาอายุการใช้งานประมาณ 25 ปีหรือมากกว่านั้น ดังนั้นถ้าเราจะลงทุนทั้งทีควรศึกษาข้อมูลหรือปรึกษาผู้เชี่ยวชาญเรื่องนี้โดยเฉพาะ
4.เลือกชนิดและขนาดสายไฟฟ้าสำหรับระบบโซล่าเซลล์
การเลือกสายไฟ เป็นอีกหนึ่งข้อควรรู้ระบบโซล่าเซลล์ โดยการเชื่อมโซล่าเซลล์จำเป็นต้องใช้สายไฟฟ้า ประเภท PV1-F เป็นสายไฟสำหรับไฟ DC ออกแบบมาเพื่อระบบโซลาร์เซลล์โดยเฉพาะ เป็นสายที่ทำจากทองแดงเคลือบดีบุก หุ้มฉนวน 2 ชั้น ทดความร้อนสูง การออกแบบระบบ จะต้องระมัดระวังในการพิจารณา
โดยการเลือกชนิดและขนาดสายไฟให้เหมาะสม กับระบบโซล่าเซลล์ ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบโซล่าเซลล์ หากเลือกสายไฟที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้เกิดความร้อนสูงและเกิดไฟไหม้จากกระแสที่มากเกินได้
ตัวอย่างขนาดของสายไฟฟ้า
- สาย THW ทนแรงดันไฟฟ้าได้มากถึง 750โวลต์(แล้วแต่ขนาด) มีการหุ้มฉนวนพีวีซี 1ชั้น และเป็นสายเพียงเส้นเดียว ต้องร้อยเข้าไปในท่อร้อยสายไฟฟ้าอีกทีหนึ่ง ไม่ควรติดตั้งนอกอาคาร หรือฝังใต้ดิน ไม่ควรให้สายสัมผัสกับดินหรืออากาศโดยตรง
- สาย VAF สามารถทนแรงดันไฟฟ้า 300 โวลต์ โดยจะเป็นสายที่มี 2เส้น หรือ 3เส้น ในสายเส้นเดียว และหุ้มด้วยฉนวนพีวีซี 2ชั้น สายไฟชนิดนี้เหมาะสำหรับการติดตั้งภายในอาคารเท่านั้น
- สาย VCT สามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้มาถึง 750โวลต์ สามารถฝังใต้ดิน หรือติดตั้งภายนอกตัวอาคารได้ สายไฟชนิดนี้เป็นสายอ่อนที่มีฉนวนหุ้ม 2 ชั้น และฉนวนชั้นนอก สามารถทนต่อสภาพอากาศ ต่อแรงสั่นสะเทือนได้ดี
สรุป
ระบบโซล่าเซลล์ ถือเป็นอนาคต โดยมีประเภททั้งหมด 3 ประเภทคือ 1.โมโนคริสตัลไลน์ 2.โพลีคริสตัลไลน์ 3.โซล่าเซลล์ฟิล์มบาง ซึ่งมีประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน โมโนคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพสูงสุดแต่ราคาก็สูงตามไปด้วย ส่วนระบบการติดตั้งมีทั้ง ออนกริด ออฟกริด ไฮบริด ขึ้นอยู่กับพื้นที่ของสถานที่ติดตั้งว่าระบบไหนที่เหมาะที่สุด
UDWASSADU ขอเป็นส่วนหนึ่งของพลังงานสะอาด ซึ่งนอกเหนือจาก ระบบไฟฟ้า แล้ว ที่นี่มีอุปกรณ์วัสดุก่อสร้างจำนวนมาก ตั้งแต่ แอร์กริล สังกะสีแผ่นเรียบ สายไฟ ไปจนถึง ท่อ PPR มีให้เลือกสรร ในราคาพิเศษ หากใครที่อยากปรึกษาสามารถติดต่อเข้ามาได้ที่ Line ID : @udirons หรือ โทร : 084-326-6454 เรียกได้ว่าทั้งสะดวกสบาย คุ้มค่าแน่นอน