โซล่าเซลล์ กับการทำงานของตัวแปลงกระแสไฟฟ้า จากพลังงานแสงอาทิตย์สู่ไฟฟ้าให้กับบ้านคุณ

โซล่าเซลล์ กับการทำงานของตัวแปลงกระแสไฟฟ้า จากพลังงานแสงอาทิตย์สู่ไฟฟ้าให้กับบ้านคุณ

การทำงานในชุดโซล่าเซลล์ จะมีอุปกรณ์ประกอบต่าง ๆ มากมาย นี่เป็นอีกเหตุผลหนึ่งว่าทำไมโซล่าเซลล์ถึงมีต้นทุนในการลงทุนที่สูงมากทีเดียว แต่กลับให้ผลตอบแทนอันคุ้มค่ามากกว่า ทำให้ไม่ต้องจ่ายค่าไฟฟ้าหากเลือกระบบโซล่าเซลล์แบบครบวงจร จะสามารถใช้งานโซล่าเซลล์ไปแบบฟรี ๆ โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าระบบเดิมอีกเลย เพราะมีระบบสำรองไฟฟ้าภายในชุดโซล่าเซลล์อยู่แล้ว โดยผ่านแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ ที่ผู้คนที่ยังไม่รู้จักโซล่าเซลล์ต่างก็ล่ำลือกันไปโดยที่ยังไม่ศึกษาข้อมูลเลยแม้แต่น้อย ว่าต้นทุนโซล่าเซลล์มันมีราคาแพงจากการเก็บแบตเตอรี่สำรองนั่นเอง

แต่ปัจจุบันมันไม่ได้เป็นแบบนั้นแล้ว เพราะว่าโซล่าเซลล์ที่จำเป็นจะต้องติดตั้งโดยพ่วงต่อแบตเตอรี่เสมอไปมันไม่จำเป็นอีกต่อไปแล้ว เพราะการเข้ามาของระบบโซลาร์รูฟท็อปอันเป็นระบบโซล่าเซลล์ที่ถือได้ว่าอัจฉริยะมากทีเดียว แม้ตัวตั้งต้นในการทำงานนั้นจะไม่ได้แตกต่างกันสักเท่าไหร่นัก จากการที่เป็นโซล่าเซลล์เหมือนกัน เพียงแต่เพิ่มชุดอุปกรณ์โซล่าเซลล์เสริมเข้ามา จึงทำให้มีอุปกรณ์ที่ต้องใช้เพิ่มเข้ามาอีกนิดหน่อย ซึ่งเรื่องแบบนี้ก็สามารถที่จะติดต่อสอบถามกับทางผู้เชี่ยวชาญด้านการติดตั้งโซล่าเซลล์ พลังงานแสงอาทิตย์ได้โดยตรง เพื่อที่จะควบคุมงบประมาณทั้งในงานติดตั้งโซล่าเซลล์ บวกกับค่าอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่จำเป็นต้องใช้สำหรับตัวแผงโซล่าเซลล์

แต่อย่างไรเสีย แผงโซล่าเซลล์ ไม่ว่าจะอยู่ในระบบใดก็ตามก็จำเป็นต้องมีเครื่องแปลงไฟฟ้าไว้ใช้สำหรับแปลงไฟฟ้าที่รับมาไปให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จะนำกระแสไฟฟ้าไปใช้ ซึ่งนั่นก็คือระบบการแปลงกระแสไฟที่ทำงานโดยเมื่อมีไฟฟ้ากระแสตรง AC ที่รับมาจากแผงโซล่าเซลล์โดยตรง ไหลเข้ามาสู่วงจรไฟฟ้าก็ต้องแปลงไฟฟ้าให้กลายเป็นกระแสสลับ DCเสียก่อนจึงจะทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าในที่พักอาศัยทำงานได้โดยไม่เกิดอาการช็อตขึ้นมาได้

โดยจะต้องผ่านในกระบวนการของเครื่องแปลงไฟ อินเวอร์เตอร์โซล่าเซลล์ โดยเมื่อมีไฟฟ้ากระแสสลับไหลเข้าไปสู่วงจรคอนเวอร์เตอร์ที่จะทำการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ AC ให้กลายไปเป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC ต่อมาเมื่อแรงดันไฟฟ้าได้ถูกกรองสัญญาณเรียบร้อยแล้ว จึงจะทำการส่งแรงดันไฟฟ้าไปยัง อินเวอร์เตอร์โซล่าเซลล์ เพื่อให้ทำการแปลงสัญญาไฟฟ้าจากกระแสตรง > เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ แล้วจึงจะทำการส่งต่อไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้าได้สำเร็จ ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับตัวคอนเวอร์เตอร์และอินเวอร์เตอร์ ทั้ง 2 ระบบนี้จะทำหน้าที่ในการแปลงรูปคลื่นไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า เพราะแหล่งจ่ายไฟฟ้าในกระแสสลับต้องมีเอาท์พุตเป็นรูปคลื่นไซน์ แต่จะมีเอาท์พุดอินเวอร์เตอร์จะมีรูปคลื่น

การต่อแผงโซล่าเซลล์แบบอนุกรม

รูปแบบการต่อแผงแบบนี้จะนำขั้วบวกของแผงโซล่าเซลล์หนึ่งต่อเข้ากับขั้วลบของแผงอีกแผง โดยจะเช่นนี้ไปจนจบ จนกว่าจะได้แรงดันตามระบบที่ออกแบบเอาไว้ ซึ่งถือว่าการต่อแบบอนุกรมจะช่วยทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นได้ แต่จะได้กระแสไฟฟ้าเท่าเดิม

การต่อแผงโซล่าเซลล์แบบขนาน

การต่อแผงแบบขนานคือการนำขั้วบวกของแผงโซล่าเซลล์แผงหนึ่งไปต่อเข้ากับขั้วบวกของแผงโซล่าเซลล์อีกแผง จากนั้นก็ให้นำขั้วลบของแผงหนึ่งเข้าไปต่อกับขั้วลบของอีกแผงหนึ่ง การต่อแบบนี้จะช่วยทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นได้แต่แรงดันที่ได้ก็จะเท่าเดิม

อันที่จริงแล้ว การเชื่อมต่อแผงโซล่าเซลล์เข้ากับชุดอุปกรณ์โซล่าเซลล์ ควรที่จะดำเนินการโดยผู้ที่ติดตั้งโซล่าเซลล์ผู้มากฝีมือ เพื่อที่จะทำให้การทำงานตลอดอายุเป็นไปตามที่เราหวังไว้ แม้โซล่าเซลล์จะเป็นการลงทุนที่ต้องทุ่มให้กับเหล่าบรรดาชุดอุปกรณ์โซล่าในราคาแพงที่ต้องจ่าย แต่สิ่งที่ต้องจ่ายก็เพื่ออำนวยความสะดวกในด้านพลังงานไฟฟ้าในแต่ละวันให้กับเราใช้ได้แบบสบาย ๆ หายห่วง แม้ว่าจะต้องเสียมากหน่อยแต่ต่อไปอีกสิบ ยี่สิบปีข้างหน้าคือความว่างเปล่าของค่าไฟประจำเดือนในแต่ละเดือนภายในที่อยู่อาศัยของเรา ซึ่งหากว่าค่าไฟฟ้าเกินกว่า 5000 บาท ขึ้นไปแนะนำว่าให้รีบติดตั้งโซลาร์รูฟท็อปบนหลังคาได้เลยไม่ต้องกังวลเรื่องอื่นใด ๆ ทั้งสิ้น รับรองเลยว่าจะเป็นการลงทุนทางพลังงานทดแทนที่สะอาดที่สุด และเป็นมิตรต่อเงินในกระเป๋าของคุณที่สุด แล้วด้วยความเป็นพลังงานสะอาด หรือพลังงานหมุนเวียนที่นำกลับมาใช้จากปรากฏการณ์ประจำวันในแต่ละวัน ๆ คุณจึงมั่นใจได้ว่า จะไม่มีวันไหนที่โซล่าเซลล์จะไม่สามารถทำงานเพื่อบ้านของคุณได้ ภายใต้พื้นที่ในภูมิภาคอากาศเช่นประเทศไทยของเรานี้โดยเฉพาะ ซึ่งนี่เป็นสิ่งที่เอื้ออย่างมากต่อการทำงานของโซล่าเซลล์บนหลังคาในบ้านและอาคาร ที่พักอาศัยที่พลังงานเป็นของคุณเอง

การติดตั้งโซล่าเซลล์ และระบบการทำงานของเครื่องควบคุมไฟฟ้า

               การผลิตกระแสไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ แน่นอนว่าจะต้องมีชุดโซล่าเซลล์ที่มีเครื่องมือครบถ้วนเสียก่อน จึงจะทำให้แผงหลังคาโซล่าเซลล์ของคุณทำงานได้ โดยจุดเริ่มต้นจะอยู่ที่แสงของดวงอาทิตย์อย่างที่ทราบกันดีว่า คือ พลังงานหลักที่จำเป็นต่อระบบโซล่าเซลล์ ไม่ว่าแผงโซล่าเซลล์ของคุณนั้นจะอยู่ภายใต้ระบบการทำงานที่มีความต้องการแบบใดก็ตาม เพราะโซล่าเซลล์แต่ละรุ่นจะขึ้นอยู่กับความพึงประสงค์ของผู้ใช้งาน หรือเจ้าของบ้าน ว่าจะต้องการให้โซล่าเซลล์ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าปกติ หรือว่าจะต้องการใช้ระบบโซล่าเซลล์แบบเก็บสำรองพลังงานแสงอาทิตย์ โดยสำรองไฟไว้ที่ตัวแบตเตอรี่ ซึ่งจะสามารถเก็บไฟไว้ใช้ได้ตลอด 24 ชม. ส่วนไฟฟ้าที่ผลิตได้ที่เหลือจะนำส่งออกเพื่อคืนเข้าสู่การไฟฟ้าแบบปกติ เหมือนกันกับระบบติดตั้งโซล่าเซลล์ออนกริด ที่ยังคงต้องพึ่งพาไฟฟ้าในระบบเดิมอยู่ แม้ว่าจะมีโซล่าเซลล์เข้ามาช่วยแล้วในการทำให้ไฟฟ้าจ่ายตรงเข้าสู่บ้านตอนที่แผงโซล่าเซลล์กำลังทำงาน ภายใต้เงื่อนไขของแสงอาทิตย์อันเป็นวัตถุดิบหลักของการผลิตไฟฟ้าผ่านแผงพลังงานโซล่าเซลล์

ในการทำงานของแผงโซล่าเซลล์นั้นจะเริ่มแรกที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์รับพลังงานแสงแดดมา จากนั้นจึงแปลงกระแสไฟฟ้าจากกระแสตรง DC ให้เป็นกระแสสลับ AC จากนั้นจึงค่อยชาร์จไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่ โซล่าเซลล์ ซึ่งเครื่องมือที่จะช่วยชาร์จแบตให้ได้ ก็จะต้องมีตัวควบคุมการชาร์จประจุไฟ โซลาร์ ชาร์เจอร์ คอนโทรลเลอร์ อยู่ด้วย ส่วนหนึ่งก็เพื่อไม่ให้ระบบแบตเตอรี่เกิดความเสียหาย และเพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ไม่ให้เสื่อมสภาพเร็วได้ด้วย

คอนโทรลเลอร์ชาร์จเจอร์โซล่าเซลล์ ถือเป็นอีกหนึ่งในชุดโซล่าเซลล์ที่สำคัญในการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ ดังนั้น การเลือกซื้อตัวควบคุมชาร์จแบตจึงต้องดูให้ดีเสียก่อน ขนาดของคอนโทรลชาร์จเจอร์ต้องเหมาะสมกับแผงเซลล์และขนาดของแผงโซล่าเซลล์ โดยควรวัดจากค่าไฟที่แผงโซล่าเซลล์จะผลิตได้ให้สมดุลกับกำลังไฟของตัวคอนโทรลเลอร์ เพราะว่า คอนโทรลชาร์จเจอร์โซล่าเซลล์ ที่มีกระแสสูงหน่อยราคาก็จะสูงตามไปด้วย แต่ตัวกระแสต่ำราคาจะถูกกว่า และเพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องควบคุมการชาร์จ คอนโทรลเลอร์ ชาร์จเจอร์ แบตเตอรี่ โซลาร์ สำหรับเก็บพลังงานที่ชาร์จ เกิดขัดข้องหรือเสียหายขึ้นมาได้ ก็ควรที่จะเลือกซื้ออุปกรณ์โซล่าเซลล์ให้สอดคล้องกัน มีขนาดใกล้เคียงกัน โดยให้คอนโทรลชาร์จเจอร์มีขนาดเหมาะกับ ‘แรงดันระบบ’ ที่จะใช้งานกับแผงโซล่าเซลล์

ขั้นตอนการประจุแบตเตอรี่ ในคอนโทรลเลอร์ชาร์จเจอร์

ชาร์จคอนโทรล หรือ คอนโทรลเลอร์ชาร์จเจอร์ โซล่าเซลล์ มีหน้าที่ปกป้องไม่ให้เกิดการ Over Charge กับแบตเตอรี่ หรือแบตเตอรี่เกิดความเสียหายอันเป็นต้นตอที่จะนำไปสู่การเสื่อมสภาพในแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ได้ นั่นเอง

• PWM โซลาร์ชาร์จเจอร์ (Pulse Width Modulation) 

การชาร์จประจุไฟฟ้าจะใช้การชาร์จไฟฟ้าในช่วงสั้น ๆ มีไมโครคอนโทรลเลอร์คอยควบคุมการทำงานในตอนที่ประจุแบตเตอรี่ในการเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้า และตรวจสอบกระแสไฟฟ้าทั้งก่อนและหลังการประจุแบตเตอรี่รวมทั้งคอยตรวจอุณหภูมิของแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ด้วย ซึ่งถือว่าเป็นฟังก์ชั่นไว้คอยสอดส่องอุณหภูมิของแบตให้คงที่ เพราะแบตเตอรี่หากอุณหภูมิสูงไปก็อาจจะเกิดความเสี่ยงขึ้นได้ แต่เมื่อเวลาแบตใกล้เต็มแล้วมันทำงานตามค่าวัดของตัวมันเอง (ไฟเต็ม ไฟกลาง ไฟน้อย หรือใกล้หมด) ทำให้มันประจุแบตเตอรี่บ้างไม่ประจุบ้าง การเก็บพลังงานจึงมักไม่ค่อยจะคงที่เท่าไหร่นัก แต่ตัวประจุตัวนี้จะมีการแสดงสถานะในการทำงานของตัวมันเองในการชาร์จเจอร์ให้แบตเตอรี่ของเรา ได้แก่ ระดับการเก็บประจุแบตเตอรี่ การทำงานของแผงโซล่าเซลล์ ระบบการตัดไฟอัตโนมัติในขณะที่แบตเตอรี่ใกล้จะหมดเพื่อป้องกันแบตเตอรี่เสื่อมสภาพเพราะไฟฟ้าเกินใช้งาน Over Discharge Protection ตัวชาร์จเจอร์คอนโทรลเลอร์จะมีขนาดเล็ก

• MPPT โซลาร์ชาร์จเจอร์ (Maximum Power Point Tracking)

อุปกรณ์ควบคุมการชาร์จเจอร์แบตเตอรี่รูปแบบที่คำนวณหาจุดกำลังสูงสุด มีการปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้าตรง และสลับ (DC to DC Converter) เพื่อคำนวณออกมาให้เหมาะสมที่สุดในบรรดาพลังงานที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่สำหรับการชาร์จเจอร์ จะมีการควบคุมการตรวจสอบทำงานของแผงโซล่าเซลล์ผ่านตัว CPU ไมโครคอนโทรลเลอร์และตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าทางด้านเอาท์พุท ที่จะคอยตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าผ่านวงจร BUCK BOOST CONVERTER ทำหน้าที่ควบคุมในการเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าขณะทำการประจุแบตเตอรี่ สำหรับคอนโทรลชาร์จเจอร์ MPPT นั้นแสดงค่าสถานะแรงกำลังไฟฟ้าแบบ LED หรือ LCD ของตัวแผงโซล่าเซลล์ให้ด้วย

ยิ่งไปกว่านั้น ข้อดีของตัวโซล่าชาร์จเจอร์คอนโทรลนี้ ไม่ว่าจะเป็นระบบ PWM หรือ MPPT ทั้ง 2 ระบบ นอกจากทำงานกับแผงโซล่าเซลล์และชุดอุปกรณ์โซล่าเซลล์แล้ว ยังนำมาชาร์จกับโทรศัพท์มือถือผ่าน USB Port ได้อีกต่างหาก เพียงแต่ต้องดูจากรุ่นที่ใช้ของ คอนโทรลเลอร์ชาร์จเจอร์สำหรับโซล่าเซลล์แต่ละยี่ห้อ เลือกซื้อได้ตามราคาและคุณภาพของอุปกรณ์

แน่นอนว่าแผงโซล่าเซลล์ไม่อาจทำงานได้หากว่าไม่มีแสงอาทิตย์เป็นตัวแปรสำคัญ ดังนั้น โซล่าเซลล์ตั้งแต่ยุคแรก ๆ จึงไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในตอนกลางคืน ที่ไม่มีแสงสว่างหรือมีแสงแดดมาตกกระทบลงบนผิวของแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งแผงเซลล์ที่ตั้งวางในมุมตั้งฉากกับแสงแดดจะถือได้ว่าเป็นการวางพาแนลที่ดีต่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ในฐานะการตั้งวางแผงไว้บนที่ราบโล่ง หรือผู้ที่ต้องการจะให้แผงโซล่าเซลล์ คือ ประเด็นสำคัญสูงสุดต่อการทำธุรกิจเพื่อผลิตพลังงานส่งออกให้สู่ภาคการบริโภคไฟฟ้าทั้งในภาคอุตสาหกรรม และภาคการอยู่อาศัย เพราะโซล่าเซลล์ คือ รูปแบบการผลิตกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมกับทุกรูปแบบของสถานที่ใดสถานที่หนึ่ง