ถ้าคุณเริ่มสนใจอยากติดตั้งโซล่าร์เซลล์ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์ หนึ่งในคำถามที่มักเกิดขึ้นบ่อยที่สุดคือ ทำไมแผงโซล่าร์เซลล์บางวันผลิตไฟได้มาก บางวันผลิตไฟได้น้อย ทั้งที่มีแดดออกทุกวัน หลายคนเข้าใจว่าแผงโซล่าร์เซลล์ยิ่งโดนแดดจัดก็ยิ่งผลิตไฟได้เยอะ แต่นั่นเป็นความเข้าใจที่ถูกต้องเพียงครึ่งเดียว
บทความนี้จะพาไปทำความเข้าใจเรื่องของแสงและอุณหภูมิ ซึ่งมีผลอย่างมากต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าสำหรับโซล่าร์เซลล์ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศไทยที่มีภูมิประเทศและสภาพอากาศแบบร้อนชื้น หากเราสามารถเข้าใจหลักการเบื้องหลังได้ ก็จะสามารถออกแบบและติดตั้งระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
ทำความรู้จักกับแสง
ก่อนจะไปถึงการผลิตไฟฟ้า เราควรเริ่มจากการทำความเข้าใจก่อนว่า ‘แสง’ ที่โซล่าร์เซลล์นำมาใช้จริง ๆ คืออะไร แสง ในบริบทของวิศวกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสมกับการกระตุ้นอิเล็กตรอนในเซลล์แสงอาทิตย์ โดยเฉพาะช่วงอินฟราเรด (Infrared) ซึ่งการเลือกใช้แผงโซล่าร์เซลล์ที่ทำจากคริสตัลไลน์ซิลิคอน (Crystalline Silicon) จะมีประสิทธิภาพสูง
ความเข้มของแสง (Light Intensity) คือ ปริมาณพลังงานแสงที่ตกกระทบบนพื้นที่หนึ่ง ๆ ซึ่งเรามักวัดเป็นหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m²) ยิ่งมีความเข้มแสงที่สูงขึ้นจะช่วยให้เกิดการกระตุ้นอิเล็กตรอนได้มากขึ้น และส่งผลโดยตรงต่อปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้
แผงโซล่าร์เซลล์ไม่จำเป็นต้องร้อนหรือได้รับความร้อนจากแสงแดดถึงจะทำงานได้ดี เพราะสิ่งที่มันต้องการคือโฟตอน (Photon) เป็นหน่วยพลังงานของแสง เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบแผง โฟตอนจะชนกับอะตอมในแผงแล้วปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมา กลายเป็นกระแสไฟฟ้า ดังนั้นแม้วันที่ฟ้าครึ้ม มีเมฆมาก แต่ยังมีแสงอยู่ ก็ยังสามารถผลิตไฟได้ เพียงแต่อาจไม่เต็มประสิทธิภาพเท่าวันที่มีแดดจัด
ความเข้มแสงและอุณหภูมิมีผลต่อการผลิตไฟอย่างไร?
อย่างที่กล่าวไปตอนต้น การผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์เซลล์ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์นั้น ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักสองประการคือ “ความเข้มแสง” และ “อุณหภูมิ” ซึ่งทั้งสองสิ่งนี้กลับส่งผลในทิศทางตรงข้ามกัน
ความเข้มแสงยิ่งมาก = ไฟมาก
- หลักการทำงาน คือ เมื่อโฟตอนจากแสงแดดกระทบผิวหน้าของแผงเซลล์โซล่าเซลล์ จะทำการปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกจากอะตอมในวัสดุกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
- ผลกระทบ คือ ยิ่งมีความเข้มแสงที่มากขึ้นจะเพิ่มจำนวนโฟตอนที่กระทบแผง ส่งผลให้มีการผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นตามไปด้วย
ตัวอย่าง
- ช่วงเช้าตรู่หรือเย็น แสงอาทิตย์มาตกในมุมต่ำ ทำให้ความเข้มแสงลดลง จะส่งผลให้ผลิตไฟได้น้อยกว่าช่วงสายหรือช่วงบ่าย
- วันที่มีเมฆมาก ถึงแม้จะยังมีแสงแดดตลอดวัน แต่ความเข้มแสงลดลงเพราะถูกเมฆบัง ทำให้ผลิตไฟได้น้อยกว่าวันฟ้าเปิด
อุณหภูมิ ยิ่งเย็น ยิ่งดี
อุณหภูมิของแผงเป็นปัจจัยที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ต่างจากความเข้มแสงที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ เพราะแม้ว่าแสงจะมากแค่ไหน แต่ถ้าแผงร้อนเกินไป ไฟที่ผลิตได้อาจลดลงได้มากถึง 10–20%
- หลักการ คือ อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้แรงดันไฟฟ้าในแผงลดลง (แม้กระแสจะคงที่) จึงส่งผลให้กำลังไฟฟ้ารวมลดลง
- ผลกระทบ คือ อุณหภูมิที่สูงเกินไปไม่เพียงลดประสิทธิภาพ แต่ยังเร่งให้วัสดุภายในแผงเสื่อมสภาพไวขึ้น โดยเฉพาะในระบบที่ติดตั้งบนหลังคาโลหะ
ตัวอย่าง
- แผงติดตั้งในเขตอากาศร้อนจัด เช่น จังหวัดที่อยู่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทย มักมีประสิทธิภาพน้อยกว่าพื้นที่ที่มีลมถ่ายเท
- การติดตั้งใกล้พื้นหรือหลังคาโดยไม่มีช่องว่างระบายอากาศ อุณหภูมิสะสมเพิ่ม ทำให้แผงร้อนและลดประสิทธิภาพลง
หมายเหตุ อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับแผงโซล่าร์เซลล์อยู่ที่ประมาณ 25°C ซึ่งเป็นค่ามาตรฐานในการทดสอบ (Standard Test Conditions: STC)
ค่า Temperature Coefficient ที่ควรรู้
แผงโซล่าร์เซลล์ทุกแผงจะมีค่าการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟตามอุณหภูมิ หรือที่เรียกว่า Temperature Coefficient (Pmax) ซึ่งมักอยู่ที่ประมาณ –0.3% ถึง –0.5% ต่อ °C สามารถดูได้จากสเปกชีตหรือข้อมูลจากผู้ผลิตแผงโซล่าร์เซลล์
ตัวอย่าง หากแผงโซล่าร์เซลล์ระบุไว้ว่ามีกำลังการผลิตที่ 400W จะเท่ากับค่า –0.4%/°C แล้วอุณหภูมิแผงขึ้นจาก 25°C (ค่ามาตรฐาน) ไปที่ 65°C
- ค่าความร้อนเพิ่ม 40°C
- กำลังไฟลดลง = 0.4% × 40 = 16%
- แผงนี้อาจผลิตได้เพียง 336W เท่านั้นในช่วงอากาศร้อนจัด
ทิศทางและมุมเอียงของแผงโซล่าร์เซลล์แบบไหนที่ผลิตไฟได้มากที่สุด
ทิศทางและมุมเอียงของแผงโซล่าร์เซลล์ก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่ไม่ควรมองข้าม โดยเฉพาะเมื่อคุณใช้ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์ ซึ่งสามารถแยกการทำงานของแต่ละแผงออกจากกันได้อย่างอิสระ
ทิศทาง
- ในประเทศไทย การหันแผงไปทาง “ทิศใต้” คือแนวทางที่ให้ผลดีที่สุด เพราะประเทศไทยอยู่ในซีกโลกเหนือใกล้เส้นศูนย์สูตร ทำให้ดวงอาทิตย์เคลื่อนจากทิศตะวันออกไปตะวันตก
- ข้อควรระวัง หลีกเลี่ยงการหันไปทางทิศเหนือ ซึ่งรับแสงน้อยที่สุดตลอดทั้งปี
มุมเอียง
- มุมที่เหมาะสม อยู่ที่ประมาณ 10–18 องศา สำหรับแผงติดตั้งบนหลังคาในประเทศไทย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเชี่ยวชาญของผู้ให้บริการติดตั้งด้วย
- เปรียบเทียบให้เห็นภาพ ลองนึกถึงดอกทานตะวันที่หันหน้าตามดวงอาทิตย์ตลอดวัน แต่แผงโซล่าร์เซลล์ไม่มีความสามารถในการหมุนตามแสงได้ จึงจำเป็นต้องออกแบบทิศและมุมที่ดีที่สุดตั้งแต่แรก ซึ่งในปัจจุบันฟาร์มโซล่าร์บางแห่งจะมีระบบติดตามดวงอาทิตย์เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้มากขึ้น
- ข้อควรหลีกเลี่ยง บางคนเข้าใจผิดว่าสามารถติดกระจกหน้าตัวแผงเพื่อเพิ่มพลังงานแสงที่สะท้อนเข้ามา การทำเช่นนั้นไม่เพียงยังทำให้แผงโซล่าร์เซลล์ร้อนขึ้น แต่ยังส่งผลให้แผงโซล่าร์เซลล์เสื่อมเร็วขึ้นอีกด้วย
การออกแบบและติดตั้งระบบโซล่าร์เซลล์ไมโครอินเวอร์เตอร์ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ต้องอาศัยความเข้าใจการทำงานของระบบไมโครอินเวอร์เตอร์อย่างละเอียด เพราะโซล่าร์เซลล์ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์ไม่ต้องการความร้อน แต่ต้องการความเข้มของแสงที่เพียงพอ ส่วนอุณหภูมิที่สูงเกินไปคือศัตรูตัวฉกาจ ส่งผลให้ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบลดลงอีกด้วย
ในปัจจุบันผู้ผลิตกำลังพัฒนาแผงโซล่าร์เซลล์ที่ทนอุณหภูมิได้มากขึ้น ประสิทธิภาพดีขึ้น และราคาจับต้องได้ง่ายขึ้น สุมิตรา พาวเวอร์ ขอเป็นตัวแทนที่จะมอบบริการติดตั้งโซล่าร์เซลล์ระบบไมโครอินเวอร์เตอร์ ด้วยเทคโนโลยีใหม่ล่าสุด เพื่อตอบโจทย์การใช้งานทุกรูปแบบ และหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเราจะช่วยให้ทุกคนเข้าถึงพลังงานสะอาดได้ง่ายขึ้น
