รูปที่ 3  Solar Charge Controller ขนาด 10 A

รูปที่ 4  การต่อ Solar Cell, Battery และ Load

รูปที่ 5  ชุด Solar Energy จ่ายไฟ LED Spotlight 12 V 10 W (การทดลองระยะแรก)

รูปที่ 6  ไฟแสงสว่างจาก Solar Cell 3 ดวง บริเวณสวนดอกไม้

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

TIPS : การวัดพลังงานไฟฟ้าที่จ่าย การวัดพลังงานไฟฟ้าที่จ่าย ทำได้ง่ายโดยใช้อุปกรณ์ ตามที่แสดงในรูปที่ 13 และ14 รูปที่ 13  อุปกรณ์วัดพลังงานไฟฟ้าที่จ่าย (ระบบ 12 V) รูปที่ 14  อุปกรณ์วัดพลังงานไฟฟ้าที่จ่าย (ระบบ 220 VAC) หมายเหตุ :  1. การที่ผู้เขียนไม่ใช้ Inverter เพื่อแปลงไฟฟ้าจากกระแสตรง 12 V ไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 220 V เพราะจะเกิดพลังงานไฟฟ้าสูญเสีย (Power Loss) ใน Inverter มากพอควร เช่น Inverter ขนาด 150 วัตต์ มี No-Load Loss 0.21 A  และยังต้องลงทุนซื้อ Inverter อีกด้วย ประกอบกับสายไฟฟ้าที่ต่อออกไปจ่ายโหลดมีความยาวไม่มากนัก จึงใช้แรงดันไฟฟ้า 12 V ได้ โดยยอมให้มีแรงดันไฟฟ้าตกประมาณ 8 - 10 % 2. หลอดไฟฟ้า LED 12 V ที่ สั่งเข้ามาจากต่างประเทศนั้น เมื่อนำมาต่อกับแบตเตอรี่ 12 V แล้วใช้มิเตอร์วัด (คือวัด Watt Input) ปรากฎว่าใช้กำลังไฟฟ้า (วัตต์) แตกต่างกัน ไม่ค่อยแน่นอน จากผลการวัดในตารางข้างล่างนี้ แสดงถึงการใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และ LED ที่ไม่ค่อยจะได้มาตรฐานนัก ดังนั้น ผู้เขียนจึงได้เปลี่ยนการใช้หลอดไฟ LED เป็นขนาดที่ระบุ Rating 3, 3, 4 และ 7 วัตต์ รวม 17 วัตต์  ซึ่งถ้าแรงดันไฟฟ้าเต็ม ประมาณ 12.2 โวลท์ ควรจะกินไฟถึง 24.1 วัตต์   หลอด LED Rating ที่ระบุ(W) วัตต์ที่วัดได้ (Input Power) Volt Ampere LED Bulb White 5 6.1 12.23 0.51 LED Bulb White 7 6.2 12.01 0.51 LED Downlight White 4 6.1 11.67 0.52 LED Downlight Warm 3 6.0 12.12 0.50 LED Downlight Warm 3 5.8 12.20 0.48           3. การติดตั้ง Solar Panel : การติดตั้ง Solar Panels ของผู้เขียนนั้นติดตั้งบนระเบียงหน้าบ้าน เพื่อความง่าย สามารถรับแสงอาทิตย์ได้ดีเพียงวันละ 4 - 4.5 ชั่วโมงเท่านั้น ถ้าติดตั้งบนหลังคาบ้าน (Solar Roof) จะรับแสงอาทิตย์ได้ดีกว่า คืออาจจะได้ถึงวันละ 7 ชั่วโมง และพลังงานไฟฟ้าที่ได้อาจจะมากขึ้นอีกไม่น้อยกว่า 30% มาตรฐานและการคุ้มครองผู้บริโภค โดยที่ในอนาคตอันใกล้ จะมีการใช้หลอดไฟฟ้า LED แทนหลอดประหยัดพลังงานเป็นจำนวนมาก ดังนั้น เราจะแน่ใจได้อย่างไร ในข้อมูลที่ระบุไว้ที่ตัวหลอดและที่กล่อง เช่น จำนวนวัตต์ Lumen และอายุการใช้งาน ซึ่งบางราย อ้างว่าใช้ได้นาน 30,000 ชั่วโมง บางรายระบุว่าใช้ได้ 50,000 ชั่วโมง แม้ว่าจะมีมาตรฐานอุตสาหกรรม เกี่ยวกับหลอดไฟฟ้า LED แล้ว แต่ส่วนใหญ่หลอด LED จะเสียที่วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กและความร้อนที่ตัว LED เองที่ส่งผลมาถึงชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกอัดลงไปในบริเวณฐานหลอด และยังอาจมีปัญหาที่วงจรเสียเพราะทนต่อกระแสไฟฟ้ากระชาก หรือ Switching Surge ไม่ได้มาก References 1. หลักการทำงานของ Solar Cell 2. เครื่องควบคุมการชาร์จ (Charge Controller) 3. แบตเตอรี่แบบ Deep Cycle คืออะไร Reference โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ในประเทศไทย 1. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลพบุรีโซล่าร์ กำลังผลิต 73 MW 2. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ บางจากโซล่าร์ Sunny Bangchak 3 เฟส รวมกำลังผลิต 118 MW 3. โรงไฟฟ้า เอสพีพี 2 - 5  จำนวน 4 แห่ง กำลังผลิตรวม 30 MW 4. แอลโซล่าร์ 1 อ.กบินทร์บุรี จ.ปราจีนบุรี กำลังผลิต 8 MW  จ่ายไฟฟ้าเข้าระบบ PEA เริ่ม 2 ธ.ค. 2555 5. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Annex Power จำนวน 10 แห่ง รวมกำลังผลิต 52.78 MW

Note :  ผู้เขียนไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการขายผลิตภัณฑ์ที่นำมาแสดงหรือทดสอบ และเขียนอธิบายการใช้งานไว้ในเว็บไซต์นี้ ถ้าผู้ใดสนใจจะซื้อไปใช้ กรุณาหาตามศูนย์การค้าชั้นนำ ห้างที่ The Old Siam หรือบริเวณบ้านหม้อ หรือค้นหาจากเว็บไซต์ต่างๆได้ -----------------------------------------------------------------------------------------------

บทความเพิ่มเติม ณ 21 ก.พ. 2561 30 Watts Solar Cells Experiment

เป็นการทดลองผลิตไฟฟ้าจากแผง Solar Cells ขนาดเล็กมาก โดยใช้แผงละ 10 W จำนวน 3 แผง ต่อขนานกัน ผลิตไฟฟ้าเข้าอุปกรณ์ Solar Charger Controller แล้วเก็บไฟฟ้าชาร์จเข้าแบตเตอรี่ขนาด 12 V 7.5 AH เพื่อต่อออกไปใช้กับพัดลม 12 V DC จากตำแหน่งที่วางแผง Solar Cells รับแสงอาทิตย์ได้วันละประมาณ 4 ชั่วโมง และผลิตไฟได้จากแดดอ่อนๆอีกส่วนหนึ่ง จากการทดลอง สามารถผลิตไฟฟ้าได้วันละประมาณ 50 - 55 Watt-Hour ซึ่งใช้กับพัดลม 12 V DC ได้วันละประมาณ 6 ชั่วโมง ซึ่งเป็นการช่วยเสริมการระบายอากาศและลดการทำงานของเครื่องปรับอากาศลง

รูปที่ 14  แผง Solar Cells ขนาด 10 วัตต์ จำนวน 3 แผง

รูปที่ 15  การต่อ Solar Charger, Battery 7.5 AH และ Load (พัดลม 12 VDC)

รูปที่ 16  การต่อกับแบตเตอรี่ 12 V 7.5 AH

1. วัตถุประสงค์

ในอนาคต การใช้ Solar Cell เพื่อผลิตไฟฟ้าจะได้รับความนิยมมากขึ้น ดังนั้น จึงได้ศึกษาและนำ Solar Cell และอุปกรณ์ต่างๆมาประกอบเป็นระบบ Solar Energy ขนาดเล็กๆ เพื่อทดลองใช้งานผลิตไฟฟ้าแสงสว่างจ่ายให้หลอดไฟ LED การทดลองนี้ เพื่อเป็นการศึกษาหาความรู้และก็ใช้งานจริงๆด้วย โดยในขั้นแรกใช้แผง Solar Cell ขนาด 40 วัตต์ 1 แผง แต่พบว่าให้พลังงานไฟฟ้าไม่เพียงพอกับการใช้งาน จึงได้เพิ่มแผง Solar Cell ขนาด 40 วัตต์ อีก 1 แผง รวมเป็น 2 แผง

2. Solar Cell

Solar Cell หรือ Solar Panel เป็นอุปกรณ์ที่ใช้แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า กระแสตรง

3. ชุด Solar Cell ขนาดเล็ก (40 W) เพื่อผลิตไฟฟ้า

ชุด Solar Cell ขนาดเล็ก ประกอบด้วยแผง Solar Cell ขนาด 40 วัตต์ Solar Charge Controller และแบตเตอรี่ ขนาด 45 Ah  ซึ่งมีรายละเอียดของอุปกรณ์ ดังนี้

3.1 แผง Solar Cell ขนาด 40 วัตต์ ให้แรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์ มีขนาด 67 x 42 x 2.5 ซ.ม. และหนัก 3.25 กิโลกรัม ด้านหลังมีสายไฟและขั้วสำหรับการต่อเชื่อม (รูปที่ 1)

3.2 Solar Charge Controller เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่ และควบคุมการจ่ายไฟฟ้าออกไปยัง Load  ตัว Controller นี้มีขนาดเล็ก และใช้ต่อกับ Solar Cell Battery และ Load (รูปที่ 3)

3.3 แบตเตอรี่ สำหรับใช้เก็บไฟฟ้าที่ผลิตออกมาจาก Solar Cell มีขนาดความจุ 45 AH 12 Vเป็นแบบ Deep Cycle Battery ซึ่งเหมาะสำหรับใช้กับ Solar Cell

4. การประกอบชุด และการใช้งานระบบ 12 V

4.1 วางแผง Solar Cell ณ ตำแหน่งที่ได้รับแสงแดดมากที่สุด ต่อสายไฟฟ้าจากขั้วของแผง Solar Cell ไปยังตัว Solar Charge Controller

4.2 ต่อสายจากขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ไปยัง Solar Charge Controller

4.3 ต่อ Load เช่น หลอดไฟฟ้า LED หรือ LED Spotlight ที่ใช้แรงดันไฟฟ้า 12 V เข้ากับ Solar Charge Controller

4.4 ทำการตั้งค่าต่างๆ โดยใช้ปุ่ม Control Button เช่น เลือกชนิดของแบตเตอรี่ ว่าเป็นแบบ Sealed Lead Acid Battery หรือ แบบ Deep Cycle แล้วตั้งการควบคุม เปิด ปิดไฟ เช่น ตั้งให้เปิดไฟฟ้าหลังพระอาทิตย์ตกไปแล้ว โดยเปิดนานได้ตั้งแต่ 1 ถึง 15 ชั่วโมง  โดยปกติ จะตั้งไว้ให้เปิดไฟ จากประมาณ 18.30 น. จนถึง 05.30 น. รวม 11 ชั่วโมง

ก่อนใช้งานจริง ควรจะทำการชาร์จแบตเตอรี่ให้มีไฟอยู่มากพอสมควรหรือมีไฟเต็ม การชาร์จอาจทำโดยใช้ Solar Cell หรือใช้ Battery Charger ช่วยในระยะแรก

5. การต่อวงจรไฟฟ้า ระบบ Solar Energy ขนาดเล็ก

ตัวอย่างการทดลองนำไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์มาใช้ที่บ้านของผู้เขียน การทดลองครั้งแรกแสดงได้ตามการต่อวงจรไฟฟ้าในรูปที่ 7 คือ ต่อสายไฟจากแผง Solar Cell ขนาด 40 วัตต์ เข้ากับขั้วบวกและขั้วลบ ของ Solar Charge Controller และต่อสายไฟไปเข้าแบตเตอรี่

สำหรับโหลดนั้น มีการต่อแยกกันเป็น 2 ชุด คือ

ชุดที่ 1 ต่อหลอดไฟ LED Spotlight (Down Light) ขนาด 4 วัตต์เข้าที่ตัว Solar Charge Controller เพื่อให้ควบคุมการเปิด - ปิดไฟ ตามเวลาที่กำหนด เช่น เปิดไฟหลังพระอาทิตย์ตก (คือแสงน้อย และใกล้จะมืด ประมาณเวลา 18.40 น.) ไปนาน 5 ชั่วโมงแล้วปิด

ชุดที่ 2 เดินสายไฟยาวประมาณ 20 เมตร ลงไปยังชั้นล่างบริเวณสวนดอกไม้ เพื่อให้ความสว่างในเวลากลางคืน โดยมีหลอด LED แยกกันเป็นดวงโคม 3 จุด มีขนาด 9 วัตต์ 5 วัตต์ และ Spotlight (Down Light) 4 วัตต์ รวม 18 วัตต์ ซึ่งไฟชุดนี้ จะเปิดตลอดคืน ควบคุมการเปิด - ปิด อัตโนมัติโดยใช้ Photo Controls หรือ Light Switch แบบ 12 V (รูปที่ 8) ซึ่งจะเปิดสวิตช์เมื่อมีแสงน้อย เช่นตอนใกล้จะมืดและปิดสวิตช์เมื่อมีแสงมาก เช่นในตอนเช้า

รูปที่ 7  การต่อวงจรไฟฟ้า ระบบ Solar Energy

รูปที่ 8  Photo Control (Light Switch) 12V 10A

6. ผลการทดลอง

6.1 การทดลองวัดพลังไฟฟ้าที่ชาร์จเข้าแบตเตอรี่

การวัดพลังงานไฟฟ้าที่ Solar Panel จ่ายไปชาร์จแบตเตอรี่ ทำได้โดยใช้ Digital Watt Meter ตามที่แสดงในรูปที่ 9 ซึ่งหน้าจอจะแสดงค่า กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า Ampere-hour (Ah)  Watt-hour (Wh) โดยค่าพลังงาน Ah และ Wh เป็นค่าสะสม ดังนั้นในเวลา 1 วันก็จะทราบว่าชาร์จไฟเข้าแบตเตอรี่ได้เท่าไร

รูปที่ 9  การต่อมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าที่ชาร์จเข้าแบตเตอรี่

ผลการทดลองวัดค่าพลังงานไฟฟ้าที่ Solar Panel 40 W จำนวน 1 แผง ชาร์จเข้าแบตเตอรี่ ณ วันที่ 19 ก.พ. 2559 เป็นดังนี้ เวลา Ampere-hour สะสม Watt-hour สะสม Wh Increase 9.00 0.52 5.20 - 10.00 1.03 10.40 5.20 11.00 1.52 15.50 5.10 12.00 2.09 21.60 6.10 13.00 3.77 40.00 18.40 14.00 4.32 45.80 5.80 15.00 5.17 55.00 9.20 16.00 6.06 64.50 9.50 17.00 6.36 68.50 4.00 18.00 6.56 70.00 1.50         หมายเหตุ : กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าแบตเตอรี่ไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงอาทิตย์ ณ เวลาที่อ่านค่า ระหว่างเวลา 12 - 13 น.วัดกระแสไฟฟ้าสูงสุดได้ 1.72 A

6.2 การทดลองจ่ายไฟฟ้า (การทดลองครั้งที่ 2)

ได้ทดลองจ่ายฟ้าโดยผ่าน Light Switch ซึ่งควบคุมโดยแสงสว่างเปิดไฟฟ้าจากเวลาประมาณ 18.30 น. ไปจนถึงเช้าวันรุ่งขึ้นประมาณ 6.30 น. ไฟก็จะดับ รวมวันละ 12 ชั่วโมง โดยต่อหลอดไฟ LED 4 หลอด ขนาด 3, 3, 3 และ 4 วัตต์ รวมเป็น 13 วัตต์ ซึ่งถ้าคำนวนแบบตรงๆ จะใช้พลังงานไฟฟ้า 14 x 12 = 156 Wh แต่เนื่องจากมีความสูญเสียในสายไฟและมี Voltage Drop ดังนั้นพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ควรจะประมาณวันละ 140 Wh  การวัดพลังงานไฟฟ่ที่จ่ายจากแบตเตอรี่ไปยังโหลด แสดงในรูปที่ 10  ซึ่งได้ทดลองวัดค่าจริงแล้วได้ผลใกล้เคียงกับการคำนวน

รูปที่ 10  วงจรการวัดพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายจากแบตเตอรี่ไปยังโหลด

จากการวัดค่าพลังงานไฟฟ้าที่ได้จาก Solar Cell และพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการจ่ายไฟให้หลอด LED ดังกล่าว พบว่า จำเป็นจะต้องเพิ่มแผง Solar Cell ขนาด 40 วัตต์ อีก 1 แผง โดยนำมาต่อขนานกัน เพื่อผลิตไฟฟ้าให้ได้วันละประมาณ 140 - 160 Wh


7. ชุด Solar Cell ขนาด 80 W เพื่อผลิตไฟฟ้า

เพื่อให้ผลิตไฟฟ้าแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น จึงได้เพิ่มแผง Solar Cell อีก 1 แผง นำมาต่อขนานกับแผงเดิม รวมเป็น 40 x 2 = 80 วัตต์ (รูปที่ 2) ทำให้สามารถชาร์จไฟเข้าแบตเตอรี่ได้มากขึ้นเป็นเกือบ 2 เท่าของระบบเดิม จากการทดลองพบว่าสามารถชาร์จไฟเข้าแบตเตอรี่ได้วันละประมาณ 120 - 158 Wh และในการใช้งาน ควรรอให้มีการชาร์ชไฟเข้าแบตเตอรี่จนเต็มก่อน หรือวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ให้ได้ 11.5 - 12 โวลท์ขึ้นไป

(15 ก.พ. 2561)
จากการทดลองหลายๆครั้ง ขณะนี้ผู้เขียนสรุปว่า พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากแผง Solar Cells ที่ติดตั้งตามระเบียงบ้านนั้น จะผลิตไฟฟ้าได้ ตามสูตร ดังนี้
พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ (Wh) = ขนาดวัตต์ของแผง Solar Cells รวมกัน x 5 ชั่วโมง x 0.40

หมายเหตุ :
1) อาจเกิดพลังงานไฟฟ้าสูญเสียในสายไฟจาก Solar Cells มายัง Solar Charger
2) แสงแดดมีความเข้มเปลี่ยนแปลงไป เช่น มีเมฆมาบัง หรือมุมของดวงอาทิตยเปลี่ยนไป
3) ถ้าปรับมุมให้แผง Solar Cell ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ จะได้พลังงานมากขึ้นอีก (8-9%)
แต่การทำมุมตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ ทำได้ไม่ตลอดเวลา
 

รูปที่ 11  การต่อวงจรไฟฟ้า ระบบ Solar Energy 80 W

รูปที่ 12  ค่ากระแส แรงดันไฟฟ้า Wh ที่วัดได้จาก Energy Meter (25/2/59 เวลา 17.00 น.)

สถิติไฟฟ้าที่ชาร์จเข้าแบตเตอรี่ (ใช้ Solar Panel 40 W x 2 = 80 W) วันที่ Watt-hour Ampere-hour หมายเหตุ 25/2/59 157.2 12.70 เป็นวันที่มีแดดดี 26/2/59 158.5 12.80 เป็นวันที่มีแดดดี         การใช้ Digital Voltmeter วัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่ เพื่อความสะดวกในการทดลอง จึงได้ติด DC Voltmeter ขนาดเล็กไว้ที่แบตเตอรี่เพื่อใช้ตรวจแรงดันไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว โดยจะเช็คแรงดันฟ้าเมื่อ Solar Cell ชาร์จไฟแล้ว ประมาณ 18 น. และเช็คอีกครั้งในวันรุ่งขึ้น เวลา 7.00 น. สำหรับเวลาที่ไม่ได้ใช้ DC Voltmeter ก็จะปิดสวิตช์ เพื่อประหยัดการใช้ไฟจากแบตเตอรี่ รูปที่ 13  การใช้ DC Voltmeter เช็คแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่