ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนคือระบบที่ใช้โมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อสร้างไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ และไม่พึ่งพาสายส่งไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานไฟฟ้าอื่น ๆ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนสามารถให้พลังงานสำหรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น การส่องสว่าง การสูบน้ำ การระบายอากาศ การสื่อสาร และความบันเทิง ในสถานที่ที่อยู่ห่างไกลหรือไม่มีสายส่งไฟฟ้าที่ไม่มั่นคง

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนโดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ส่วน:

• โมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ที่แปลงแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC)

• ตัวควบคุมชาร์จหรือตัวติดตามจุดกำลังสูงสุด (MPPT) ควบคุมแรงดันและกระแสจากโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ไปยังแบตเตอรี่และโหลด

• แบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่แบงก์ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่ผลิตโดยโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ในระหว่างวัน และจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับโหลดเมื่อจำเป็น โดยเฉพาะในเวลากลางคืนหรือในสภาพท้องฟ้ามืดครึ้ม

• อินเวอร์เตอร์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าตรง (DC) จากแบตเตอรี่หรือโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) สำหรับโหลด AC

ขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดของโหลด ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนสามารถกำหนดค่าได้หลายวิธี ในบทความนี้ เราจะหารือเกี่ยวกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนสี่ประเภทที่พบบ่อยพร้อมข้อดีและข้อเสีย

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่มีเฉพาะโหลด DC

นี่คือระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่ง่ายที่สุด เนื่องจากต้องการส่วนประกอบหลักเพียงสองส่วน: โมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์และโหลด DC โมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์เชื่อมต่อโดยตรงกับโหลด DC เช่น พัดลม ปั๊มน้ำ หรือหลอดไฟ โดยไม่มีอุปกรณ์กลาง ระบบดังกล่าวสามารถทำงานได้เฉพาะในช่วงเวลาที่มีแสงแดดเพียงพอในการจ่ายพลังงานให้กับโหลด

ข้อดีของระบบนี้คือต้นทุนต่ำและความง่ายในการติดตั้ง เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ ตัวควบคุมชาร์จ หรืออินเวอร์เตอร์ แต่ข้อเสียคือการใช้งานและประสิทธิภาพที่จำกัด เนื่องจากไม่สามารถจ่ายพลังงานในเวลากลางคืนหรือในสภาพท้องฟ้ามืดครึ้ม นอกจากนี้ แรงดันและกระแสที่ออกจากโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์อาจเปลี่ยนแปลงตามความเข้มและความชันของแสงแดด ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของโหลด

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่มีโหลด DC และวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนประเภทนี้ปรับปรุงจากระบบก่อนหน้านี้โดยเพิ่มวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์และโหลด DC วงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สามารถเป็นตัวควบคุมชาร์จหรือ MPPT ตัวควบคุมชาร์จควบคุมแรงดันและกระแสจากโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อป้องกันการชาร์จหรือปล่อยประจุเกินของแบตเตอรี่ (ถ้ามี) และป้องกันโหลดจากการเปลี่ยนแปลงแรงดัน MPPT ปรับปรุงกำลังไฟฟ้าที่ออกจากโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์โดยติดตามจุดกำลังสูงสุดภายใต้สภาพแสงแดดต่าง ๆ

ข้อดีของระบบนี้คือทำให้การใช้งานและประสิทธิภาพของโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นและยืดอายุการใช้งาน ยังทำให้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของโหลดเพิ่มขึ้นโดยให้แรงดันและกระแสที่มั่นคง แต่ข้อเสียคือทำให้ต้นทุนและความซับซ้อนของระบบเพิ่มขึ้น เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์และสายไฟเพิ่มเติม นอกจากนี้ ระบบนี้ยังไม่สามารถจ่ายพลังงานในเวลากลางคืนหรือในสภาพท้องฟ้ามืดครึ้มได้หากไม่มีแบตเตอรี่

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่มีโหลด DC วงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ และแบตเตอรี่

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนประเภทนี้เพิ่มแบตเตอรี่หรือแบตเตอรี่แบงก์เข้ากับระบบก่อนหน้านี้เพื่อให้สามารถจ่ายพลังงานในเวลากลางคืนหรือในสภาพท้องฟ้ามืดครึ้ม แบตเตอรี่เก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่ผลิตโดยโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ในระหว่างวันและจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับโหลดเมื่อจำเป็น วงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมการชาร์จและปล่อยประจุของแบตเตอรี่และป้องกันการชาร์จหรือปล่อยประจุเกิน

ข้อดีของระบบนี้คือสามารถจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่องและน่าเชื่อถือสำหรับการใช้งานทั้งกลางวันและกลางคืน สามารถรองรับโหลดที่แปรผันและโหลดสูงสุดโดยใช้แบตเตอรี่ขนาดและประเภทต่าง ๆ แต่ข้อเสียคือทำให้ต้นทุนและความซับซ้อนของระบบเพิ่มขึ้น เนื่องจากต้องใช้ส่วนประกอบและบำรุงรักษาเพิ่มเติม แบตเตอรี่ยังเพิ่มน้ำหนักและปริมาณของระบบและมีอายุการใช้งานและประสิทธิภาพที่จำกัด

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่มีโหลด AC/DC วงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ และอินเวอร์เตอร์

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนประเภทนี้เพิ่มอินเวอร์เตอร์เข้ากับระบบก่อนหน้านี้เพื่อให้สามารถใช้โหลด AC เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ และหลอดไฟ รวมถึงโหลด DC อินเวอร์เตอร์แปลงกระแสไฟฟ้าตรง (DC) จากแบตเตอรี่หรือโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ที่มีแรงดันและความถี่ที่ต้องการ อินเวอร์เตอร์สามารถเป็นอุปกรณ์แยกต่างหากหรือรวมอยู่ในตัวควบคุมชาร์จหรือ MPPT

ข้อดีของระบบนี้คือสามารถจ่ายพลังงานทั้ง AC และ DC สำหรับการใช้งานและอุปกรณ์หลากหลาย ยังมีประสิทธิภาพและยืดหยุ่นมากกว่าการใช้ระบบแยกต่างหากสำหรับโหลด AC และ DC แต่ข้อเสียคือทำให้ต้นทุนและความซับซ้อนของระบบเพิ่มขึ้น เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์และสายไฟเพิ่มเติม อินเวอร์เตอร์ยังเพิ่มความสูญเสียและเสียงรบกวนให้กับระบบและอาจต้องการการป้องกันจากแรงดันไฟฟ้าสูงและข้อผิดพลาด

สรุป

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนเป็นทางเลือกที่มีประโยชน์และเป็นไปได้ในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าในสถานที่ที่อยู่ห่างไกลหรือไม่มีสายส่งไฟฟ้าที่ไม่มั่นคง ยังสามารถใช้เพื่อเสริมพลังงานจากสายส่งไฟฟ้าหรือลดความพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดของโหลด ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนสามารถกำหนดค่าได้ด้วยส่วนประกอบต่าง ๆ เช่น โมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ ตัวควบคุมชาร์จหรือ MPPT แบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ และโหลด AC/DC แต่ละประเภทของระบบมีข้อดีและข้อเสียในด้านต้นทุน ความซับซ้อน ประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และการบำรุงรักษา

ในการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะ จะต้องพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ ดังนี้:

• ลักษณะของโหลด (กำลัง แรงดัน กระแส ความถี่ AC/DC)

• ความพร้อมของทรัพยากรแสงอาทิตย์ (จำนวนชั่วโมงแสงแดด ความเข้ม มุม)

• ขนาดของระบบ (ขนาดของโมดูลหรืออาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ ความจุของแบตเตอรี่ ความจุของอินเวอร์เตอร์)

• การกำหนดค่าของระบบ (การเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนานของโมดูลหรือแบตเตอรี่)

• การป้องกันระบบ (ฟิวส์ สวิตช์เบรกเกอร์ ตัวป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูง)

• การตรวจสอบระบบ (มิเตอร์ ตัวบ่งชี้ เซ็นเซอร์)

คำชี้แจง: ขอขอบคุณบทความที่มีคุณภาพ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบออก