โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
คำนิยามของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าโดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทีย (PV) และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง (CSP)
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทีย (PV)
แปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรงโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์และประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น โมดูลแสงอาทิตย์ อินเวอร์เตอร์ และแบตเตอรี่
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทีย (PV) เป็นระบบ PV ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าและออกแบบมาเพื่อผลิตไฟฟ้าปริมาณมากจากรังสีแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทีย (PV) ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น:
โมดูลแสงอาทิตย์: เป็นหน่วยพื้นฐานของระบบ PV ซึ่งประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่เปลี่ยนแสงเป็นไฟฟ้า เซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปทำจากซิลิกอน ซึ่งดูดซับโฟตอนและปล่อยอิเล็กตรอน สร้างกระแสไฟฟ้า โมดูลแสงอาทิตย์สามารถจัดเรียงเป็นอนุกรม ขนาน หรืออนุกรม-ขนาน ขึ้นอยู่กับความต้องการแรงดันและกระแสของระบบ
โครงสร้างติดตั้ง: อาจเป็นแบบคงที่หรือปรับได้ โครงสร้างคงที่มีราคาถูกกว่าแต่ไม่สามารถตามทิศทางของดวงอาทิตย์ได้ อาจลดกำลังผลิตลง โครงสร้างปรับได้สามารถหมุนหรือเคลื่อนที่เพื่อติดตามดวงอาทิตย์ ทำให้เพิ่มกำลังผลิต สามารถเป็นแบบควบคุมด้วยมือหรืออัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับความต้องการในการควบคุม
อินเวอร์เตอร์: เป็นอุปกรณ์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ที่ผลิตโดยโมดูลแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ที่สามารถส่งเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าหรือใช้งานโดยโหลด AC
อินเวอร์เตอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: อินเวอร์เตอร์กลางและอินเวอร์เตอร์ขนาดเล็ก อินเวอร์เตอร์กลางเป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อโมดูลแสงอาทิตย์หรืออาร์เรย์หลายชุดและให้เอาต์พุต AC แบบเดียว อินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กเป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับโมดูลแสงอาทิตย์หรือแผงแต่ละชุดและให้เอาต์พุต AC แบบรายบุคคล อินเวอร์เตอร์กลางมีประสิทธิภาพและคุ้มค่าสำหรับระบบขนาดใหญ่ ในขณะที่อินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กมีความยืดหยุ่นและเชื่อถือได้สำหรับระบบขนาดเล็ก
คอนโทรลเลอร์ชาร์จ: ควบคุมแรงดันและกระแสจากโมดูลแสงอาทิตย์เพื่อป้องกันการชาร์จเกินหรือปล่อยประจุเกินของแบตเตอรี่ มีสองประเภทคือ คอนโทรลเลอร์ชาร์จแบบ PWM และ MPPT คอนโทรลเลอร์ชาร์จแบบ PWM ง่ายและราคาถูกกว่า แต่เสียพลังงานบางส่วน คอนโทรลเลอร์ชาร์จแบบ MPPT มีประสิทธิภาพและเพิ่มกำลังผลิตโดยการจับจุดสูงสุดของกำลังของโมดูลแสงอาทิตย์
แบตเตอรี่: เป็นอุปกรณ์ที่เก็บไฟฟ้าที่เหลือจากการผลิตโดยโมดูลแสงอาทิตย์หรืออาร์เรย์ไว้ใช้ในภายหลังเมื่อไม่มีแสงอาทิตย์หรือเมื่อระบบสายส่งไฟฟ้าล้มเหลว แบตเตอรี่สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีราคาถูกและใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่มีความหนาแน่นพลังงานต่ำ อายุการใช้งานสั้น และต้องการการบำรุงรักษา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีราคาแพงและพบได้น้อย แต่มีความหนาแน่นพลังงานสูง อายุการใช้งานยาว และต้องการการบำรุงรักษาน้อย
สวิตช์: เชื่อมต่อหรือตัดส่วนต่างๆ ของระบบ เช่น โมดูลแสงอาทิตย์ อินเวอร์เตอร์ และแบตเตอรี่ สามารถเป็นแบบควบคุมด้วยมือหรืออัตโนมัติ สวิตช์ควบคุมด้วยมือต้องการการทำงานของมนุษย์ ในขณะที่สวิตช์อัตโนมัติทำงานตามเงื่อนไขหรือสัญญาณที่กำหนดไว้
มิเตอร์: เป็นอุปกรณ์ที่วัดและแสดงค่าต่างๆ ของระบบ เช่น แรงดัน กระแส กำลัง พลังงาน ความร้อน หรือการรับรังสี มิเตอร์สามารถเป็นแบบอนาล็อกหรือดิจิทัล ขึ้นอยู่กับประเภทของจอแสดงผลและความแม่นยำที่ต้องการ มิเตอร์อนาล็อกใช้เข็มหรือวงจรเพื่อแสดงค่า ในขณะที่มิเตอร์ดิจิทัลใช้ตัวเลขหรือกราฟเพื่อแสดงค่า
สายเคเบิล: เป็นสายไฟที่ส่งไฟฟ้าระหว่างส่วนต่างๆ ของระบบ สายเคเบิลสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ สาย DC และสาย AC สาย DC ส่งกระแสไฟฟ้าตรงจากโมดูลแสงอาทิตย์ไปยังอินเวอร์เตอร์หรือแบตเตอรี่ ในขณะที่สาย AC ส่งกระแสไฟฟ้าสลับจากอินเวอร์เตอร์ไปยังระบบสายส่งไฟฟ้าหรือโหลด
ส่วนการผลิตประกอบด้วยโมดูลแสงอาทิตย์ โครงสร้างติดตั้ง และอินเวอร์เตอร์ที่ผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ ส่วนการส่งไฟฟ้าประกอบด้วยสายเคเบิล สวิตช์ และมิเตอร์ที่ส่งไฟฟ้าจากส่วนการผลิตไปยังส่วนการกระจาย
ส่วนการกระจายประกอบด้วยแบตเตอรี่ คอนโทรลเลอร์ชาร์จ และโหลดที่เก็บหรือใช้ไฟฟ้า แผนภาพต่อไปนี้แสดงตัวอย่างการจัดวางโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทีย (PV):
การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทีย (PV) ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น สภาพอากาศ ความต้องการโหลด และสถานะของระบบสายส่งไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การดำเนินงานทั่วไปประกอบด้วยสามโหมดหลัก: โหมดชาร์จ โหมดปล่อยประจุ และโหมดเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้า
โหมดชาร์จเกิดขึ้นเมื่อมีแสงอาทิตย์เกินพอและมีความต้องการโหลดต่ำ ในโหมดนี้ โมดูลแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ามากกว่าที่ต้องการ ไฟฟ้าที่เหลือจะชาร์จแบตเตอรี่ผ่านคอนโทรลเลอร์ชาร์จ
โหมดปล่อยประจุเกิดขึ้นเมื่อไม่มีแสงอาทิตย์หรือมีความต้องการโหลดสูง ในโหมดนี้ โมดูลแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าน้อยกว่าที่ต้องการ โดยไฟฟ้าที่ขาดหายจะมาจากแบตเตอรี่ผ่านอินเวอร์เตอร์
โหมดเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นเมื่อมีการตัดระบบสายส่งไฟฟ้าและต้องการพลังงานสำรอง ในโหมดนี้ โมดูลแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าที่สามารถใช้งานโดยโหลดผ่านอินเวอร์เตอร์
ข้อดี
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใช้พลังงานทดแทนและสะอาดที่ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือมลพิษ
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและเพิ่มความมั่นคงและหลากหลายของพลังงาน
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถให้ไฟฟ้าในพื้นที่ไกลที่การเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าไม่สามารถทำได้หรือไม่เชื่อถือได้
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถสร้างงานและการพัฒนาเศรษฐกิจในท้องถิ่นและภูมิภาค
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถได้รับประโยชน์จากนโยบายและมาตรการสนับสนุนการพัฒนาและขยายการใช้พลังงานทดแทน
ข้อเสีย
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่และอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ชีวิตป่า พืชพันธุ์ และทรัพยากรน้ำ
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นสูงและระยะเวลาคืนทุนยาวนานเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิม
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีปัจจัยกำลังการผลิตต่ำและขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและวงจรประจำวันที่ส่งผลต่อกำลังการผลิตและความน่าเชื่อถือ
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ต้องการระบบสำรองหรือระบบเก็บพลังงานเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องในช่วงที่มีแสงอาทิตย์น้อยหรือไม่มีแสงอาทิตย์
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เผชิญกับความท้าทายทางเทคนิค เช่น การรวมระบบสายส่งไฟฟ้า การเชื่อมต่อ การส่งและกระจายไฟฟ้า
