Digital Photography   Audio & Video   Computer Accessories   Software Applications | Miscellaneous | Home
....

Advanced Solar Power System ขนาด 30/40/70 Watts
(Experimental Small Solar Power System - Hybrid Off-Grid System)

   
 


รูปที่ 1  ระบบควบคุมการทำงานของแผง Solar Cells (Small Solar Power)


รูปที่ 2   แผนผังการต่อวงจร Solar Cells - Charge Controller - Battery - Load

 


รูปที่ 3  ระบบควบคุมการทำงานของ Advanced Solar Power System ที่จ่ายโหลดได้ทั้ง 12 VDC และ 220 VAC
และมี
Automatic Power Source Switching ถ้าไฟฟ้าจาก Solar Cells ผลิตได้ไม่เพียงพอ
(Advanced low-cost solar power system controlling load either 12 VDC or 220 VAC or both. When there is not enough power
in the battery the charge controller cuts the load. Switching will be automatically made to use 220 VAC instead.
This is a low-cost setup which is equivalent to the
Hybrid Off - Grid System).


รูปที่
3A   Advanced Solar Power Control Set  สำหรับสาธิตการใช้งาน

 


รูปที่ 3B  Hybrid Off-Grid Solar Power Control Set  ที่ใช้อุปกรณ์ ATS (Automatic Transfer Switch) สำหรับสาธิตการใช้งาน

   
 

รูปที่ 4  LandStar Solar Charge Controller


วิดีโอการทำงานของ Hybrid Off-Grid Solar Power System
แบบที่ใช้อุปกรณ์ ATS (Updated 12/4/2018)
-------------------------------------------------------------------------------------

รูปที่ 5  Solar Charge Controller CMTD แบบที่มีจอ LCD

Solar Charge Controller CMTD แบบที่มีจอ LCD Display
เป็นอุปกรณ์ที่ได้พัฒนาเพิ่มขึ้นโดยมีจอ LCD Display และปุ่มควบคุมการตั้งโปรแกรมและแสดงผล เช่น สามารถตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าที่ตัดโหลด แรงดันไฟฟ้าที่ต่อโหลด แสดงอุณหภูมิของอุปกรณ์ เปิด-ปิด การจ่ายโหลดโดยวิธี Manual แสดงกระแสไฟฟ้าที่ไหล ตั้ง Timer เวลาเป็นชั่วโมง สำหรับการจ่ายไฟฟ้าให้หลอดไฟ LED หรือโหลดสำหรับเวลาหลังจากที่ไม่มีแสง (Dusk) นอกจากนั้นยังมีช่องต่อ USB 5V จำนวน 2 ช่องให้ด้วย


รูปที่ 6  Solar Charge Controller CMTD (Module 1)

ผลการทดลองใช้ Solar Charge Controller CMTD :

อุปกรณ์นี้ใช้ง่าย มีจอ LCD แสดงสถานะต่างๆ ซึ่งควบคุมโดยปุ่ม Control ด้านซ้าย เมื่อกดปุ่มนี้ค้างไว้ประมาณ 5 วินาทีตัวเลขจะกะพริบ และสามารถตั้งค่าได้โดยใช้ปุ่ม Up หรือ Down ผลการทดลองตั้งแรงดันไฟฟ้าตัดโหลดที่ 11.2 V และต่อโหลดที่ 12.5 V เครื่องทำงานได้ดี การเปิด - ปิด การจ่ายโหลดทำได้ทันทีโดยใช้ปุ่มขวาสุด การตั้งเวลา (Timer) สำหรับจ่ายโหลดในตอนค่ำใช้งานได้ดี โดยสรุป อุปกรณ์นี้สามารถใช้งานกับระบบ Solar Power ได้ดีมากและอุปกรณ์มีราคาถูก
...........................................................

พิเศษ : Simple 40 W Solar Power ( Updated 16/3/2018)

สำหรับผู้ที่สนใจจะสร้าง Solar Power ขนาดเล็กเพื่อใช้กับหลอดไฟฟ้า LED ให้เปิด ปิดเองในเวลากลางคืน สามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์คือ Solar Panel 40 W, Battery 12 V 7.5 AH และ Solar Charge Controller เท่านั้น ส่วน Wh Meter ไม่ใช้ก็ได้ซึ่งระบบนี้จะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 140 - 150 Wh ต่อวัน เมื่อตั้งแผง Solae Panel กลางแจ้งที่มีแสงแดดดี สามารถใช้กับหลอด LED นาด 5 W 3 ลอด ได้วันละ 10 ชั่วโมง


รูปที่ 8  Solar Panel ขนาด 40 W ทดสอบวางกลางแจ้งตอนเที่ยงที่มีแดดจัด
ผลิตไฟฟ้าได้สูงสุด
30 W (75 % ของ Rating)

รูปที่ 9  Solar Charge Controller, Battery และโหลด

กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก Solar Panel ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงแดด มุมที่แสงแดดตกกระทบผิว Solar Cells อุณหภูมิ และรวมทั้งสายไฟฟ้าที่ใช้ต่อออกมาต้องมีขนาดใหญ่พอสมควรและหากระยะทางยาวมาก ก็จะมี Loss มากขึ้นด้วยเนื่องจากใช้แรงดันไฟฟ้า 12 V การติดตั้ง Solar Panels แบบ Roof Top จะให้พลังงานไฟฟ้าได้มากหากไม่มีอะไรมาบังแสงแดด และอาจคำนวณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากสูตรสำเร็จ คือ
พลังงานไฟฟ้า (Wh)
= Watts ของ Solar Panel x 3.75

ผลการทดลอง : พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก 40 W Solar Panel
การทดลองทำเมื่อวันที่ 17 มีนาคม 2561 ซึ่งมีแดดดี โดยวางแผง Solar Panel กลางแจ้งสูงจากพื้นดินประมาณ 80 ซม. พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้มากๆจะเริ่มจาก 10 .จนถึง 16 .โดยได้กำลังวัตต์สูงสุด 30 W (75% Rating) ระหว่างเวลา 12 - 13 . (รูปที่ 10)


รูปที่ 10  พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผง Solar Panel 40 W

หมายเหตุ :
1)
ในการทดลองได้ใช้สายไฟธรรมดา (สายอ่อน) สำหรับต่อจาก Solar Panels ไปยัง Solar Charge Controller ยาว 10 เมตร แต่ที่ถูกต้องคือจะต้องใช้สายไฟ DC PV1-F อย่างน้อยขนาด 1.50 ตารางมิลลิเมตร แทนซึ่งจะทำให้ได้ Watt Output มากขึ้น
2) จากการทดลองวาง Solar Panel ในแนวราบ กับการวางทำมุมประมาณ 30 องศา พบว่าการวางทำมุม 30 องศาได้กำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 8%

..............................................

Note
ผู้เขียนไม่ได้ขายและไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการขายผลิตภัณฑ์ที่นำมาแสดงหรือทดสอบ และเขียนอธิบายการใช้งานไว้ในเว็บไซต์นี้ ถ้าผู้ใดสนใจจะซื้อไปใช้ กรุณาค้นหาจากเว็บไซต์ต่างๆได้






 
การใช้ Solar Charge Controller
Solar Charge Controller เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการประจุหรือชาร์จไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก Solar Cells เข้าแบตเตอรี่ เพื่อรักษาระดับแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับการชาร์จโดยป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าสูงเกินไปหรือต่ำจนเกินไป ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

Solar Charge Controller มี 2 ประเภทตามลักษณะการทำงาน คือ
1. PWM (Pulse Width Modulation)
2. MPPT (Maximum Power Point Tracking)
อ่านรายละเอียดได้ที่นี

LandStar Solar Charge Controller (LS1024RP)
อุปกรณ์ที่ใช้ทดสอบ (รูปที่ 3) เป็นรุ่นที่มีคุณสมบัติเด่นๆ คือ
1)
สามารถตั้งเวลาให้เปิด ปิด การจ่ายไฟฟ้าได้หลังจากไม่มีแสงสว่างแล้ว ได้ตั้งแต่ 1 ถึง 15 ชั่วโมง เช่น การเปิดหลอดไฟ LED ส่องสว่างในเวลากลางคืน
2)
สามารถตั้งให้กดเปิด ปิด การจ่ายไฟฟ้าได้ โดยใช้ปุ่ม Control
3)
ทำการตัดไฟที่จะไปจ่ายโหลดถ้าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 11.1 V (Under Voltage Protection) และเริ่มจ่ายไฟให้โหลดใหม่เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นถึง 12.6 V และควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแบเตอรี่ไม่ให้สูงเกินกว่า 14.4 V.

การตั้งค่า (Setting) ทำได้ง่ายโดยกดปุ่ม Control ค้างไว้จนตัวเลขไฟ LED กะพริบ จากนั้นกดปุ่มตั้งค่าไปเรื่อยๆเพื่อตั้งเวลาที่จะเปิดไฟ หรือถ้าเลือกไปที่เลข 17 จะสามารถใช้การเปิด ปิด การจ่ายไฟได้แบบ Manual

Load Work Mode
ของ Timer 1 สรุปได้ดังนี้

 

Mode

ตัวเลข LED

 
    Disable n  
    เปิดไฟตลอดคืน 0  
    เปิดไฟ 10 ชั่วโมง (Max.15) 10  
    Test Mode 16  
    Manual ON/OFF Mode 17  

การเลือกชนิดของแบตเตอรี่
ตัวเลข LED 1 = Sealed Lead Acid Battery
ตัวเลข LED 2 = Gel Battery
ตัวเลข LED 3 = Flooded Battery
อ่านรายละเอียดคู่มือการใช้งานที่นี่ (Instruction Manual)

ระบบ Solar Power ขนาดเล็ก
ระบบที่จัดทำขึ้นนี้มีขนาดเล็กมาก เพื่อใช้ทดสอบการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ โดยใช้ Solar Panel ขนาด 10 W จำนวน 3 แผง ต่อกับ Solar Charge Controller ขนาด 10 A และแบตเตอรี่ 12 V ขนาด 7.5 Ah ตามที่แสดงไว้ในรูปที่ 1 และ 2 (ต่อมาได้เพิ่มแผง Solar ขนาด 40 W อีก 1 แผง รวมเป็น 70 W)

หมายเหตุ :
ไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก Solar Cells ขนาด 30 W นั้น ไม่ได้หมายความว่าจะได้กำลังไฟฟ้าเต็มที่ตลอดเวลาที่มีแสงแดด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงแดด อุณหภูมิ และมุมที่แสงแดดตกกระทบบนแผง Solar Cells ด้วย จากการทดลองพบว่าพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ เมื่อวางแผง Solar Cells บนระเบียงบ้าน (ซึ่งรับแดดได้ไม่เต็มที่นัก) วันละประมาณ 75 Wh หรือคิดง่ายๆคือเท่ากับ Watt x 2.75 ไม่ใช่ 30 W x 5 ชั่วโมง หรือ 150 Wh อย่างที่เข้าใจกัน

ผลการทดลอง : การต่อโหลดออกจาก Solar Charge Controller ทำได้โดยตั้งค่าการเปิด/ปิดการจ่ายไฟฟ้าไปยังโหลดแบบ Manual (ตั้งที่เลข 17) ระบบที่ทดลองนี้มีการติด Watt / Energy Meter 2 ตัว ตัวแรกใช้วัดจำนวนพลังงาน (Wh หรือ Watt-Hour) ที่ Solar Cells ผลิตไฟเข้าชาร์จแบตเตอรี่ และตัวที่ 2 วัด Wh ที่จ่ายออกไปยังโหลด เพื่อตรวจว่าไฟฟ้าที่ชาร์จเข้ากับที่จ่ายออกไปใกล้เคียงกันหรือไม่ ถ้าไฟฟ้าที่จ่ายออกมากกว่าไฟฟ้าที่ชาร์จเข้า ก็จะมีการดึงไฟฟ้าออกจากแบตเตอรี่ไปใช้ ทำให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลง ซึ่งถ้าถึง 11.1 V Solar Charge Controller ก็จะตัดไฟคือตัดโหลดออก (Load Disconnect) เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็ว และการทดลองพบว่าถ้ามีการชาร์จไฟเข้าแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นจนแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 12.6 V ก็จะมีการจ่ายไฟกลับตามเดิม (Load Reconnect) ระบบที่ทำการทดสอบ ทำงานได้ถูกต้องดี ใช้เปิดพัดลม 12 V DC ขนาด 12 W ได้วันละ 6 ชั่วโมง
----------------------------------------------------
ระบบ DC/AC Automatic Power Source Switching :
ในการใช้ไฟฟ้าจากระบบ Solar Power ขนาดเล็กนี้ ถ้าไฟฟ้าจาก Solar Panels ที่ประจุเข้าแบตเตอรี่ไม่พอจ่ายโหลด หรือในกรณีที่ไม่มีแสงแดดหลายวัน ก็จะทำให้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เหลือน้อยลง แรงดันไฟฟ้าจะตกลงจนไม่สามารถจ่ายโหลดได้ ดังนั้น จึงได้ประดิษฐ์ระบบที่สามารถทำ Switching โยกไใช้ไฟฟ้า 220 V หรือไฟบ้านได้โดยอัตโนมัติ เป็นระบบที่มีราคาถูกและใช้งานได้คล้ายๆกับระบบ Hybrid Off Grid ซึ่งระบบนี้ใช้ AC Adapter เพื่อแปลงไฟฟ้า 220 V ให้เป็น 12 VDC และ 12VDC Relay รุ่น MY2NJ พร้อม Relay Socket ตามรูปที่ 7  และต่อมาได้มีการนำ Module 1 และ Module 2 มารวมกันพร้อมติดตั้ง Power Inverter ขนาด 150 W โดยมีสวิตช์เปิด ปิด ซึ่งทำให้สามารถใช้ไฟฟ้าจาก Solar Power ได้ทั้งระบบ 12 VDC และ 220 VAC โดยระบบดังกล่าวจะรองรับ Solar Panels ได้ถึงประมาณ 100 - 120 W (ตามรูปที่ 3) ผลการทดลองใช้งานได้ดีและสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับระบบ Solar Power ที่ใหญ่ขึ้นกว่านี้ได้อีก




รูปที่ Automatic DC/AC Power Source Switching (Module 2)

.............................................................................................

พิเศษ : 70 W Hybrid Off - Grid Solar Power
( Updated 26/3/2018)

เป็นระบบ Hybrid Off - Grid ที่เพิ่มแผง Solar Panels รวมกำลังผลิตที่ระบุ 70 W แต่ได้กำลังไฟฟ้าจริงๆ ประมาณ 35 - 40 W


รูปที่ 11  Solar Panels 3 x 10 + 40 W ติดที่ระเบียงบ้าน

รูปที่ 12  ระบบ Hybrid Off - Grid ที่ทำเพื่อทดลอง
พิเศษ : Hybrid Off - Grid Solar Power Control Set
แบบที่ใช้อุปกรณ์ ATS
( Updated 12/4/2018)
รูปที่ 13  อุปกรณ์ ATS
 

 

 
จากวันที่ 4 มี.. 2561
ปรับปรุงล่าสุด : 14
เม.. 2561