อุปกรณ์โซล่าเซลล์ ที่สำคัญในระบบ off-grid สำหรับมือใหม่

ในบทความนี้ผมจะอธิบายเกี่ยวกับอุปกรณ์หลักๆในระบบโซล่าเซลล์ off-grid ซึ่งโดยมากอุปกรณ์ในโซล่าเซลล์ off-grid มักจะเป็นระบบขนาดเล็ก มีองค์ประกอบคล้ายๆกับระบบ on-grid บนหลังคาบ้านทั่วๆไป

แต่อุปกรณ์ที่ใช้ แม้จะมีชื่อเดียวกัน แต่เอามาใช้แทนกันไม่ได้ อย่างเช่นอินเวอร์เตอร์หากเราเอาอินเวอร์เตอร์ระบบ off-grid ไปใช้ในระบบ on-grid จะทำให้เกิดความเสียหายหรือไฟไหม้ได้

ทีนี้อุปกรณ์ในระบบโซล่าเซลล์ off-grid มันมีอะไรบ้าง แต่ละตัวมีฟังก์ชั่นอย่างไร เรามาเริ่มดูกันไปทีละตัวในบทความนี้เลยดีกว่า

สารบัญ

บทความต่อไปนี้ ผมสรุปมาจากคลิปด้านล่างครับ ใครขี้เกียจอ่านก็ฟังในคลิปเอานะ ใครอยากฟังใน Youtube เข้าไปฟังได้ที่ “อุปกรณ์โซล่าเซลล์ ที่สำคัญในระบบ off-grid สำหรับมือใหม่”

ถ้าใครคิดว่ามีประโยชน์ อยากสนับสนุน ฟังสาระดีๆ ช่วยกด Like กด Share กด Subscribe

ช่อง “Energy for Dummies” ให้ผมด้วยนะ

มาเริ่มจากภาพรวมของระบบกันก่อน หากพูดถึงระบบ on-grid อุปกรณ์หลักจะมีแค่ 2 อย่างคือ แผงโซล่าเซลล์ และอินเวอร์เตอร์ on-grid หรือที่เราเรียกว่า grid-tie อินเวอร์เตอร์

หากเราไปดูระบบ hybrid เราจะมีเพิ่มขึ้นมาอีก 1 อุปกรณ์ซึ่งก็คือแบตเตอรี่นะ แต่อินเวอร์เตอร์จะเป็นอินเวอร์เตอร์เฉพาะของระบบ hybrid (ระบบ hybrid จะมีอีกหลายแบบ ไว้จะอธิบายให้ฟังครับ)

หากเราไปดูในระบบ off-grid อุปกรณ์จะเพิ่มมาอีก 1 อย่าง ซึ่งก็คือ solar charge controller นั่นเอง (จริงๆในระบบ hybrid ก็มี แต่มันอยู่ในอินเวอร์เตอร์นะ)

ดังนั้นอุปกรณ์สำหรับระบบ off-grid มีทั้งหมด 4 อย่างก็คือ แผงโซล่าเซลล์, solar charge controller, แบตเตอรี่, และอินเวอร์เตอร์ เรามาดูแต่ละอุปกรณ์กันดีกว่าว่ามีอะไรบ้าง แล้วทำหน้าที่อย่างไร

แผงโซล่าเซลล์ สำหรับระบบ off-grid

สำหรับการเลือกแผงที่ใช้ในโซล่าเซลล์ระบบ off-grid ให้เราดูขนาดก่อนว่าเราต้องใช้แผงขนาดประมาณเท่าไหร่ ยิ่งแผงมี W สูง ขนาดแผงก็จะมีขนาดใหญ่ตามไป หลังจากนั้นให้ดูว่า volt ของแผงเทียบกับระบบ ซึ่ง volt ของแผงมีความจำเป็นต้อง “สูงกว่า” ระบบถึงจะใช้ด้วยกันได้ 

หากอยากดูรายละเอียดเรื่องการเลือกแผงโซล่าเซลล์ ให้ดูที่บทความ “ขนาดแผงโซล่าเซลล์ กว้าง ยาว เท่าไหร่ เลือกอย่างไรให้เหมาะกับระบบ”

ตัวอย่างเช่น หากเราใช้ในบ้านสวนทั่วๆไป เรามีพื้นที่ค่อนข้างเยอะ เราสามารถเลือกแผงขนาดใหญ่ได้ แต่ถ้าเราเอาไปใช้กับพวกรถสำหรับแคมป์ปิ้ง ในกรณีนี้ เรามีพื้นที่จำกัดให้เลือกแผงขนาดเล็กหน่อยอย่างพวกแผง 18V อาจจะเหมาะกว่า

การใช้แผงที่ volt ต่ำก็มีข้อเสียคือ หากเราใช้แผง 18V เราจะถูกบังคับให้ใช้ระบบ 12V หรือหากเราอยากใช้ระบบ 24V เราต้องเอาแผงมาต่ออนุกรม 2 แผง เพื่อให้ volt จากแผงสูงกว่าระบบ

ส่วนในรูปจะเป็นแผงที่ผมใช้ในระบบ 24V เป็นแผง Seraphim 400W โดยมี Vmpp อยู่ราวๆ 35-42V เป็นแผง Mono half cell ที่มีขนาดใหญ่มากๆ นำหนักประมาณ 25 กิโลกรัม ขนาด 2 เมตรกว่าๆ x 1 เมตร

แผงโซล่าเซลล์ half cell

หากอยากใช้กับ camping van พวกนี้ให้ใช้แผงเล็ก หรืออาจจะใช้พวกแผงงอได้ ที่เราเรียกว่า flexible solar cell นะ แต่แผงประเภท flexible จะมีราคาแพง ประสิทธิภาพต่ำ แล้วก็ไม่ค่อยคงทน คือประสิทธิภาพจะลดลงอย่างรวดเร็ว แต่ด้วยข้อดีของมันคือน้ำหนักเบามากๆ ถ้าใครจำเป็นต้องใช้จริงๆก็ลองชั่งน้ำหนักข้อดีข้อเสียกันเอาเองนะ

โซล่าเซลล์งอได้

Solar Charge Controller

ตัวต่อมาคือ Solar Charge Controller ที่ต้องมีอุปกรณ์นี้เนื่องจากว่าเราไม่ควรต่อแผงโซล่าเซลล์โดยตรงกับแบตเตอรี่ เนื่องจากว่าโดยปกติแผงโซล่าเซลล์จะมี volt สูงกว่า volt ของแบตเตอรี่ หากชาร์จที่ volt สูงมากๆอาจเป็นอันตรายกับแบตเตอรี่ได้

หรืออีกอย่างนึงคือหากชาร์จเต็มแล้ว โซล่าเซลล์จะดันทุรังชาร์จเข้าไปต่อ แบบนี้ก็ทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้เช่นกัน เราจึงต้องมี solar charge controller ในการควบคุมการจ่ายไฟ

อย่างระบบ hybrid บางคนอาจจะสงสัยว่าทำไมมันไม่ต้องมีตัวชาร์จแบตเตอรี่ จริงๆคือมันมีนะครับแต่มันรวมเป็นตัวเดียวกับอินเวอร์เตอร์นั่นแหละ

mppt solar charge controller

ซึ่งข้อดีอีกอย่างคือ มันจะทำการปรับ voltage (V) ให้เหมาะกับแบตเตอรี่ของเรา โดย solar charge controller จะถูกแบ่งออกเป็นอรก 2 ระบบอีกคือ MPPT กับ PWM

ส่วนความแตกต่าง ข้อดี ข้อเสีย ของ solar charge controller ประเภท MPPT และ PWM ผมแนะนำให้ไปดูที่บทความ “Solar Charge Controller MPPT vs PWM แบบไหนดีกว่า” แต่หลักๆแล้ว MPPT จะประสิทธิภาพดีกว่า คงทนกว่า แต่ก็มีราคาแพงกว่าเช่นกัน

รูปด้านบนเป็น solar charge controller ประเภท MPPT ยี่ห้อ EPEver รุ่น Tracer ที่ผมใช้อยู่นะ

แบตเตอรี่ Pack

หลักจากที่เราแปลงไฟจากโซล่าเซลล์ด้วย solar charge controller แล้ว ไฟจาก solar charge controller ก็จะไปที่แบตเตอรี่ต่อ ซึ่งแบตเตอรี่ที่เราเห็นตรงนี้จะเป็นแบตเตอรี่ประเภท ลิเธียมฟอสเฟต (Lifepo4) 100Ah ทั้งหมด 8 ก้อนของ Sinopoly ซึ่งเป็นแบตที่ราคาไม่แพง ราคาตกก้อนละประมาณ 700 บาท

โดยแบตลิเธียมฟอสเฟต 1 เซลล์ มี volt อยู่ที่ 2.8-3.6V โดยมี volt เฉลี่ยอยู่ที่ 3.2V ซึ่งในรูปด้านล่างเป็นระบบ 24V จึงต้องใช้แบตเตอร์รี่ทั้งหมด 8 ก้อน (3.2V x 8 = 25.6V) 

แบตเตอรี่แพค

ดังนั้นในการออกแบบ เราต้องเลือก voltage ของระบบก่อน พอตัดสินใจได้แล้วว่าเราจะใช้ระบบ 24V แบตเตอรี่ของเราต้องสามารถจ่ายไฟที่ 24V ได้ ซึ่งต้องใช้ทั้งหมด 8 ก้อน ต่ออนุกรมกัน (ในรูปผมทำการบาลานซ์แบตเตอรี่อยู่นะ ไม่ได้ต่ออนุกรม)

จะได้ 8 x 3.2 = 25.6V เราเรียกว่าแบตทั้งชุดนี้ว่า 8S 100Ah นะ ซึ่งจะมีความจุทั้งหมดเท่ากับ 24V x 100Ah = 2400Wh หรือ 2.4kWh นั่นเอง (ประมาณนะ เผื่อบางคนสงสัยว่าทำไมไม่เป็น 25.6V x 100Ah)

Battery Management System (BMS)

BMS เป็นอุปกรณ์ที่เราขาดไม่ได้เลย เพราะว่าเราต้องมีตัวควบคุมการชาร์จ แล้วตัวควบคุมการใช้แบตเตอรี่ ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธียมทุกชนิดมีความ sensitive กับเรื่องพวกนี้มากๆ

หรือหน้าที่อีกอย่างของ BMS คือการดูแบตแต่ละก้อนว่าความจุเหลือเท่าไหร่ ถ้าก้อนใดก้อนนึงหมด มันก็จะตัดเช่นกัน ดังนั้น เพื่อให้เราใช้ได้เต็มประสิทธิภาพทั้งหมด เราควรทำการปรับสมดุลแบตทุกก้อนให้มีพลังงานเท่ากัน หรือที่เราเรียกว่า “การบาลานซ์แบตเตอรี่” นั่นเอง

BMS

อินเวอร์เตอร์

อุปกรณ์ตัวสุดท้ายก็คือตัวอินเวอร์เตอร์ หน้าที่คือการเปลี่ยนไฟ DC กระแสตรง ไปเป็นไฟ AC กระแสสลับ เพื่อให้สามารถใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วๆไปได้ โดยต้องเลือกอินเวอร์เตอร์ให้เท่ากับระบบที่เราออกแบบด้วย เช่น หากเราออกแบบ 24V เราก็ต้องเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ 24V เช่นกัน

ขอเน้นย้ำว่าห้ามเอาอินเวอร์เตอร์ประเภทนี้ไปเชื่อมกับไฟบ้านเด็ดขาดครับ ในร้านค้าเรามักจะเห็นอินเวอร์เตอร์อยู่ 2 ประเภท คือ อินเวอร์เตอร์ off-grid และอินเวอร์เตอร์ on-grid (grid-tie) สำหรับในงาน off-grid จะเอาอินเวอร์เตอร์ on-grid มาใช้ไม่ได้นะ เหตุผลให้ไปดูใน คลิป “ชนิดของอินเวอร์เตอร์ มีกี่แบบ ในงานโซล่าเซลล์ ต่างกันอย่างไร”

อินเวอร์เตอร์ออฟกริด

สรุป

อุปกรณ์สำหรับโซล่าเซลล์ off-grid จะมีอยู่ด้วยกัน 4 อุปกรณ์หลักตามด้านบน ก็คือแผงโซล่าเซลล์ Solar charge controller แบตเตอรี่ และอินเวอร์เตอร์ แต่ละอุปกรณ์จะมีชื่อคล้ายกับระบบโซล่าเซลล์ on-grid ทั่วๆไป แต่อุปกรณ์ที่ใช้มีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

ถ้าใครคิดว่ามีประโยชน์ อยากสนับสนุน ฟังสาระดีๆ ช่วยกด Like กด Share กด Subscribe
ช่อง “Energy for Dummies” ให้ผมด้วยนะ