ระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar Cell Energy Production System )

บทนำ

                พลังงานไฟฟ้าถือได้ว่าเป็นพลังงานหลักของโลกเราในปัจจุบันนี้เนื่องจากเป็นพลังงานที่สามารถส่งจ่ายไปในที่ต่างๆได้ง่ายในรูปแบบของการเคลื่อนที่ของกระแสอิเล็กตรอนไปตามสายส่งไฟฟ้าไปในที่ต่างๆได้ไกลๆ ประกอบกับอุปกรณ์ที่ใช้ในความอำนวยความสะดวกต่อชีวิตคนบนโลกนี้ล้วนแล้วแต่ต้องอาศัยพลังงานไฟเป็นแหล่งพลังงานทั้งสิ้น พลังงานไฟฟ้าสามารถผลิตได้จากระบบการแปรผันพลังงานต่างๆบนโลกแล้วเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยอาศัยพลังงานจากธรรมชาติไปหมุนแกนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ( Electric Generator ) เพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ตัดกันของขดลวดและสนามแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น เช่น ใช้พลังงานจากน้ำในเขื่อน พลังงานกังหันลม พลังงานจากเครื่องยนต์ พลังงานจากไอน้ำ เป็นต้น

หลักการของระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar Cell Energy Production System )

                ระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar Cell Energy Production System ) หรือ Photovoltaic Cell จะแตกต่างจากระบบการผลิตด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า( Electric Generator ) โดยจะใช้หลักการของสารกึ่งตัวนำ ( Semi conductor ) ซึ่งมีคุณสมบัติในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ โดยนำสารกึ่งตัวนำมาเคลือบอยู่บนวัสดุแผ่นเรียบเพื่อให้มีพื้นที่ในการรับแสงอาทิตย์ให้มากที่สุด ดังนั้นจึงเปรียบเสมือนว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar cell Panel ) เป็นเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ( Electric Generator ) ตัวหนึ่งนั่นเอง เมื่อสารกึ่งตัวนำได้รับแสงอาทิตย์จะทำการแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าส่งจ่ายไปตามสายไฟฟ้าให้มนุษย์เรานำไปใช้งานตามที่ต้องการได้

รูปแสดงโครงสร้างอย่างง่ายของแผ่นโซล่าเซลล์(Solar Panel)

ส่วนประกอบที่สำคัญของระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar Cell Energy Production System )

                 การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar Cell ) นั้นพลังงานไฟฟ้าที่จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar cell Panel ) ไม่สามารถนำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิด เนื่องจากไฟฟ้าที่ได้จากจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar cell Panel ) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง( DC Current ) และมีแรงดันไฟฟ้า ( Voltage ) ยังไม่สม่ำเสมอเนื่องจากแสงแดดมีความเข้มอ่อนในแต่ละช่วงเวลาไม่เท่ากัน ดังนั้นการนำไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้รับจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar cell Panel ) ไปใช้งานจึงต้องผ่านอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เก็บพลังงานไว้ก่อนเพื่อให้ระบบมีการเก็บพลังงานไว้ให้มีสเถียรภาพมากขึ้นและมีความต่อเนื่องอุปกรณ์ดังกล่าวคือแบตเตอรี่(Battery) ซึ่งถือว่าเป็น Power Storage ที่นิยมใช้หลักบนโลกเรามาเป็นเวลานานแล้ว

 รูปแสดงแบตเตอรี่ที่นิยมใช้ในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ 

อย่างไรก็ตามเนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar cell Panel ) ผลิตกระแสไฟฟ้าและแรงดันได้ไม่คงที่ตามช่วงเวลาต่างๆ การจะประจุไฟฟ้าเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่( Battery ) โดยตรงอาจจะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมคุณภาพได้ในเวลาอันรวดเร็วหรือไม่สามารถประจุไฟฟ้าเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่ได้เต็มที่ตามปริมาณแสงอาทิตย์ที่ได้รับมา ดังนั้นเพื่อให้ได้พลังงานสูงสุดเก็บไว้ในแบตเตอรี่และป้องกันแบตเตอรี่เสียหายจากการประจุไฟฟ้าเข้าไปในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( Solar cell Panel )โดยตรง จึงต้องที่อุปกรณ์ตัวหนึ่งมาช่วยจัดการงานดังกล่าวและช่วยป้องกันความเสียหายของแบตเตอรี่ พูดง่ายๆมันเปรียบเสมือนเครื่องชาจน์แบตเตอรี่นั่นเอง อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าตัวควบคุมการประจุไฟฟ้าแสงอาทิตย์ ( Solar Charge Controller )

รูปแสดงตัวอย่างตัวควบคุมการประจุไฟฟ้าแสงอาทิตย์(Solar Charge Controller) 

                เมื่อเรามีตัวจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ( Solar Power Storage )แล้ว ในที่นี้ก็คือแบตเตอรี่( Battery ) การที่เราจะนำพลังงานจากแบตเตอรี่ไปใช้ได้โดยตรงสามารถทำได้ โดยการต่อแบตเตอรี่เข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สามารถรับไปกระแสตรง(Direct Current) ที่ใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเดียวกับแบตเตอรี่ได้เลย แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าในชีวิตประจำวันบนโลกของเราส่วนใหญ่จะใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current ) ทำให้เราต้องใช้อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงจากไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกโดยย่อว่า อินเวอเตอร์ ( Inverter ) โดยอินเวอเตอร์จะทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอร์รี่ซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เป็นไฟฟ้ากระแสสลับจ่ายให้อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆในบ้านของเราซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 220V 1 เฟส หรือ ในโรงงานอุตสาหกรรมก็เป็นไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 380V 3 เฟส

 รูปแสดงระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยย่อ