คำนวณและออกแบบระบบโซล่าเซลล์

SolarHub ทำโปรแกรมแบบง่ายๆ สำหรับประมาณการขนาดการติดตั้งโซล่าเซลล์ ที่เหมาะสม เพื่อจะได้ลงทุนติดตั้งได้อย่างคุ้มค่า ลองเข้าไปเล่นดูที่นี่ https://www.solarhub.co.th/calc/
เนื่องจากระบบโซล่าเซลล์ (แบบออนกริด) ผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะเวลากลางวัน จึงต้องกำหนดขนาดติดตั้ง ที่สอดคล้องกับการใช้ไฟฟ้า ในเวลากลางวัน

เนื่องจากมีมิตรสหาย2 ท่าน ขอให้ทางแอดมิน ช่วยแนะนำวิธีการออกแบบระบบการติดตั้งโซล่าเซลล์ เอาแบบเข้าใจง่ายๆ ไม่เอาสูตรที่ซับซ้อน เนื่องจากไปอ่านหนังสือแล้วมึนๆงงๆ ดังนั้นแอดมินจึงได้จัดทำเป็นPresentation ให้กับมิตรสหาย และก็ได้ติวเข้มแบบง่ายๆไปเรียบร้อยแล้ว ไหนๆก็ทำเป็นไฟล์Presentation แล้ว เห็นว่าน่าจะมีประโยชน์ ก็ขอนำมาให้ท่านที่สนใจไปลองอ่านดู

Conductive Loops คือพื้นที่วงรอบของตัวนำไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ไม่ก่อให้เกิดประโยชน์กับระบบฯ โดยสนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก ถ้าอยู่ถูกที่ถูกทางก็จะเป็นประโยชน์ เช่น มอเตอร์ก็เป็นการใช้ประโยชน์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เหนี่ยวนำจนทำให้โรเตอร์หมุนแล้วทำให้เกิดการสร้างพลังงานกล นั่นเอง

ขอยกตัวอย่าง Conductive Loops

ตัวอย่างหนึ่ง ของConductive  Loops ไม่ทำให้เกิดประโยชน์ เช่น เรามีม้วนปลั๊กพ่วงที่มีสายยาวมากเกิน 20 เมตรขึ้นไปแล้วขดม้วนอยู่ในโรลสาย ไม่คลี่หรือดึงออกมา จากนั้นเราลองเอาเครื่องอ๊อกเหล็ก มาเสียบปลั๊ก จากโรลสายนั้น แล้วลองเชื่อมเหล็กดู ก็จะรู้ว่าสายนั้นร้อนขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งหากเรายังเชื่อมเหล็กนั้นต่อไปเรื่อยๆ ฉนวนของสายไฟที่อยู่ในโรลสายนั้นก็จะละลาย จนช็อตกันในที่สุด ซึ่งอันนี้ก็เป็นผลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า นั่นเอง

เริ่มต้นด้วยตัวอย่างSingle Line Solar Rooftop ซึ่งจากตัวอย่างรูปนี้จริงๆมี Inverter ขนาด 25 kWp. จำนวน 3 ตัว (แต่ตัดมาให้ดูแค่ตัวเดียว)  เริ่มจากด้านขวามือ ไล่มาทางซ้ายมือ

บทความนี้สำหรับท่านที่อยู่ว่างๆ แล้วอยากจะปวดหัวเล่นๆ555  ซึ่งเป็นคำถาม ที่โซล่าฮับ ไม่มีคำตอบ  เพราะยังไม่มีโอกาสได้ทดลอง ว่าจริงๆแล้ว เราจะเลือกการออกแบบ จำนวนแผงโซล่าเซลล์ กี่แผง ต่อ String แบบใดที่เหมาะสม หรือ ดีที่สุด ในสภาพอากาศในเมืองไทย ? 

♣ จากตารางด้านล่างนี้ คือการออกแบบโซล่าเซลล์ แบบออนกริด โดยการใช้โปรแกรม PVSYST ที่ทำการจำลอง (Simulate) ค่าออกมาว่าเมื่อติดตั้งโซล่าเซลล์ แล้วจะได้พลังงานไฟฟ้าเท่าใด โดยตั้งสมมติฐานว่าใช้อินเวอร์เตอร์ ยี่ห้อ SMA ขนาด 25 kW. และใช้ แผงโซล่าเซลล์ ยี่ห้อ JA Solar ขนาด 325 W.

♣ SMA ขนาด 25 kW จะมี 2 MPPT ,  6 String โดยแต่ละ MPPT จะสามารถต่อได้ 3 String ซึ่งแต่ละ MPPT รองรับแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 1,000 V.  และมีช่วงแรงดันที่เหมาะสมในการทำงานอยู่ระหว่าง 320 - 800 V.

♣ JA Solar 325 W. มีแรงดันสูงสุด สภาวะต่อใช้งาน ประมาณ 37.39 V. 

จุดที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์ Inverter ก็มีข้อควรพิจารณาอยู่หลายประการ เช่น

1.ควรติดตั้งใกล้กับแผง PV เนื่องจากหากวางใกล้กันก็จะทำให้ประหยัดสายไฟ DC ที่เดินจาก PV ไปยัง ตู้ Combiner Box ซึ่งส่วนใหญ่เราก็จะติดตั้งในห้อง Inverter Room (ก็มีบ้างบางแห่งที่ ติดตั้งตู้ Combiner Box ไปติดตั้งบนหลังคาที่ใกล้กับแผง PV แล้วจึงดึงสายไฟที่มีการรวมหลายString แล้ว ไปยังห้อง Inverter Room ) อีกทั้งหาก ติดตั้ง Inverter ห่างจาก PV มากเกินไป เป็นร้อยๆเมตร อาจมีผลเรื่องแรงดันตกคร่อม ซึ่งเราก็ต้องเพิ่มขนาดสายให้ใหญ่ขึ้นไปอีก

สำหรับระบบโซล่าเซลล์ แบบอ็อฟกริด ( OffGrid Solar System ) เราต้องทำการคำนวณ หรือหาขนาดอุปกรณ์ ที่จะนำมาใช้ให้เหมาะสม ซึ่งสิ่งที่เราจะต้องคำนวณหาก็ประกอบด้วย

1.) จำนวนวันที่สำรองไฟได้ หากไม่มีแสงอาทิตย์
2.) หาพลังงานที่ใช้ในแต่ละวัน
3.) เลือกใช้ระดับแรงดันที่เหมาะสม

ความเดิมคราวก่อน เราได้ติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ หรือ PV บนหลังคาแล้ว ต่อจากนั้นเราก็ต้องเดินสายไฟฟ้า DC หรือเค้าเรียกกันว่า สาย PV1-F โดยใส่ในท่อร้อยสาย(Conduit) หรือรางสายไฟ (WireWay) เพื่อเดินมายัง DC Combiner Box (เป็นจุดรวมสายไฟ DC แต่ละ String มาต่อขนานกันเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น แต่โวลท์เท่าเดิม) ซึ่งส่วนใหญ่เราก็จะติดตั้งอยู่ในห้อง Inverter Room หรือใกล้กับตัวInverter  สำหรับท่อร้อยสาย และรางเดินสายไฟก็มีทั้งแบบใช้ภายนอกอาคารและใช้ภายในอาคาร (เดี๊ยวค่อยลงรายละเอียดในตอนถัดๆไป)

การใช้ซอฟท์แวร์สำหรับการออกแบบติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ รวมถึงการประมาณการ พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ ก็มีอยู่หลายโปรแกรม ที่มีให้เราได้เลือกใช้ มีทั้งแบบเสียเงิน แบบฟรี ทั้งอย่างง่าย หรือยาก ก็ว่ากันไป ซึ่งจากการที่ทีมงานได้ลองใช้งานแล้ว ก็เลยแคปเจอร์ มาแนะนำในเบื้องต้นก่อนเพื่อเป็นแนวทาง เผื่อท่านใดสนใจ จะได้ไปลองเล่นดูมั่ง

การประมาณการ ค่าการผลิตกระแสไฟฟ้า ที่เหล่ามืออาชีพนักออกแบบระบบโซล่าเซลล์ เค้านิยมใช้กันก็มี โปรแกรม PVSYST ครับที่ใช้กันเยอะซึ่งราคาก็แพงเอาเรื่องอยู่ ประมาณ 1,025 usd /1 license และการใช้งานก็ยุ่งยากซ้ำซ้อนต้องใช้เวลานานในการเรียนรู้โปรแกรม 

กรณีที่เรามีความต้องการที่จะติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ บนหลังคาโรงงานเพื่อประหยัดค่าไฟฟ้า เราสามารถที่จะลองประมาณการก่อนได้ว่า เมื่อเราติดตั้งแล้ว เราจะผลิตกระแสไฟฟ้าได้สักกี่หน่วย หรือกี่ยูนิต กันแน่ แล้วมันจะคุ้มค่าเงินลงทุนที่เราลงไปหรือไม่ วันนี้โซล่าฮับ จะมาแนะนำระบบประมาณการ ค่าการผลิตกระแสไฟฟ้าแบบง่ายๆ ไม่ซับซ้อน แต่เชื่อถือได้ ที่สำคัญคือ ฟรี! ครับ นั่นคือ>>> PVWatts Calculator