ไฟฟ้าถือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินชีวิต ทุกคนต้องใช้ไฟฟ้าตั้งแต่เกิดจนตาย ไฟฟ้าถือเป็นยุทธศาสตร์สำคัญของทุกรัฐบาลที่ต้องมีไฟฟ้าให้ครอบคลุมครบทุกหลังคาเรือน แต่ก็มีจำนวนไม่น้อยที่ต้องอาศัยอยู่ห่างชุมชน ปลูกบ้านในไร่ในสวน ที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึง  ครั้นจะขอขยายเขตจากการไฟฟ้า ก็ใช้เงินจำนวนมากไม่คุ้มกับการลงทุนระบบโซล่าเซลล์ จึงเป็นทางเลือกสำหรับหลายๆ ครัวเรือนให้มีไฟฟ้าใช้ปัญหาก็คือ ไม่รู้ว่าจะใช้ แผงโซล่าเซลล์ ขนาดกี่วัตต์ แบตเตอรี่ขนาดกี่แอมป์/ชั่วโมง คอนโทรลชาร์จกี่แอมป์ อินเวอร์เตอร์กี่วัตต์อีก จะใช้แค่พัดลมเล็กๆกับดูทีวีสักเครื่องใช้เท่าไหร่ ฯลฯ คำตอบคือ ไม่มีใครตอบท่านได้หรอกครับ ก่อนอื่นท่านต้องเข้าใจว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอย่างใช้ไฟไม่เท่ากัน ดังนั้นจึงต้องมีการคำนวณการใช้ไฟฟ้าเบื้องต้น เพื่อท่านจะสามารหาซื้อระบบโซล่าเซลล์ ให้เหมาะสมกับพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าของท่าน

ก่อนอื่นต้องคำนวณว่าวันหนึ่งท่านใช้ไฟฟ้าไปกี่วัตต์ ดูได้ฉลากที่ติดมากับกับเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือดูจากตารางกำลังวัตต์เครื่องใช้ไฟฟ้าครับ ใช้กี่ชั่วโมงก็ คูณจำนวนชั่วโมงไปเลย (เป็นค่าประมาณอาจจะไม่ตรงทั้งหมด)

ตารางกำลังวัตต์ของเครื่องใช้ไฟฟ้า

เช่น ท่านมีเครื่องซักผ้า ขนาด 6 kg. 320 W 1 เครื่อง ใช้งานวันละ 2 ชั่วโมง

มีหลอดไฟ 10 W 3 หลอด ใช้งานวันละ 5 ชั่วโมง

มี TV21 นิ้ว 80W  1 เครื่อง ใช้งานวันละ 3 ชั่วโมง

ก็จะได้สูตรตามนี้ เครื่องซักผ้า 320x1x2 =640 W

หลอดไฟ      10x3x5= 150 W

TV21             80x1x3= 240W

รวม  640+150+240 = 1,030 W

สรุปบ้านท่านจะใช้ไฟฟ้าต่อวันเท่ากับ  1,030 วัตต์  ซึ่งเราจะนำจำนวนนี้ไปคำนวณหาขนาดแผงโซล่าเซลล์ ขนาดแบตเตอรี่ ขนาดคอนโทรลชาร์จ และขนาดอินเวอร์เตอร์ต่อไป

ขั้นตอนแรกก่อนการออกแบบและคำนวณ ระบบพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ พลังงานแสงอาทิตย์
สิ่งแรกที่ควรทำก่อนการขอให้คำนวณ
–  เลือกโหลดไฟฟ้าที่เหมาะสม และลดโหลดไฟฟ้าที่จำเป็น
–  กำหนดพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการใช้ในแต่ละวัน
–  วางแผนสำรองพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการ กรณีไม่มีแดด

ความหมายของหน่วยทางไฟฟ้า ที่จะใช้ในการคำนวณระบบโซล่าเซลล์ครั้งนี้

1. V โวลท์ (V) คือหน่วยที่ใช้เรียกขนาดของแรงดันไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 แบบ

1.1.กระแสสลับ(AC) เช่น ระบบไฟฟ้าภายในบ้าน 220V หมายถึงขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์
1.2.กระแสตรง (DC) เช่น ในแบตเตอรี่ต่างๆ  12V , 24V หมายถึงขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์  และ 24 โวลต์

2.Ah (Ampere-Hour) แอมแปร์-ชั่วโมงความจุของแบตเตอรี่ในการบรรจุพลังงานไฟฟ้า
พลังงานในแบตเตอรี่ 12 V 100 Ah เท่ากับ 12V x 100Ah หรือ 12V x 100A x 3600s จะได้เท่ากับ 4.32 MJ
ถ้าแบตเตอรี่ 100 Ah เท่ากับว่าแบตเตอรี่จะจ่ายกระแส 1 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 100 ชั่วโมง หรือแบตเตอรี่จ่าย         กระแส 10 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 10 ชั่วโมง

3. W (Watt) วัตต์คือหน่วยที่ใช้เรียกขนาดของกำลังไฟฟ้า เช่น หลอดไฟขนาด  20W หมายถึง หลอดไฟใช้กำลังไฟฟ้า 20 วัตต์

ส่วนประกอบของระบบโซล่าเซลล์

                  1.แผงโซลาร์เซลล์( Solar Cell Panel )ทำหน้าที่ เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสตรง

                  2.แบตเตอรี่( Battery ) ทำหน้าที่ เก็บกระแสไฟฟ้าที่โซลาร์เซลล์ผลิตได้ไว้

                  3.เครื่องควบคุม ( Solar Charge Controller )  ทำหน้าที่ควบคุมการชาร์จไฟจากแผงโซลาร์เซลล์ลงแบตเตอรี่และควบคุมการจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ไปเครื่องใช้ไฟฟ้า

                  4.เครื่องแปลงไฟ (Power Inverter ) ทำหน้าที่  เปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรง(ไฟจากแบตเตอรี่  DC) เป็นไฟฟ้า

กระสลับ 220 V (ไฟบ้าน AC)

การต่อระบบโซล่าเซลล์ off grid

วิธีการคำนวณ ระบบโซล่าเซลล์ ตัวอย่างบ้านหลังหนึ่งมีเครื่องซักผ้า ขนาด 6 kg. 320 W 1 เครื่อง ใช้งานวันละ 2 ชั่วโมง  มีหลอดไฟ 10 W 3 หลอด ใช้งานวันละ 5 ชั่วโมง มี TV21 นิ้ว 80W  1 เครื่อง ใช้งานวันละ 3 ชั่วโมง

แผงโซล่าเซลล์ Solar panel

เซลล์แสงอาทิตย์หรือ แผงโซล่าเซลล์(Solar cell panel)

ขนาดของแผง  =  ค่าการใช้พลังงานรวมทั้งหมด / 5 ชั่วโมง (ปริมาณแสงอาทิตย์ที่น่าจะได้ใน 1 วัน)
เครื่องซักผ้า 320x1x2 =640 W

หลอดไฟ     10x3x5= 150 W

TV21          80x1x3= 240W

รวม  640+150+240 = 1,030 W

= 1,030/ 5 ชั่วโมง
= 206 W

ดังนั้น ขนาดของเซลล์แสงอาทิตย์หรือแผงโซล่าเซลล์ ที่ต้องใช้ คือ ขนาด 206W 30V  แต่คงไม่มีแผงขนาดนี้  ให้ขยับไปใช้ 250W 30V แทน

ทีนี้เราก็ต้องหา แผงโซล่าเซลล์ ที่สเปคใกล้เคียงกับที่เราต้องการมากที่สุด โดยดูได้จาก แผ่นสเปคแผงโซล่าเซลล์ด้านหลังแผง

battery deep cycle แบตเตอรี่

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ (Battery)

จะทำหน้าที่เก็บสำรองไฟฟ้า ในเวลาที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่สามรถรับแสงได้ (เวลากลางคืน) แบตเตอรี่ที่เหมาะสมกับการใช้งานในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ควรใช้แบตเตอรี่ชนิด Deep Cycle ซึ่งออกแบบเพื่อระบบโซล่าเซลล์โดยเฉพาะ

สูตรคำนวน ขนาดกระแส/ชั่วโมง ของแบตเตอรี่สามารถคำนวณได้จาก
Ah = ค่าพลังงานรวม / [แรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ X 0.6 (% การใช้งานกระแสไฟฟ้าที่อยู่ในแบตเตอรี่) X 0.85 (ประสิทธิภาพของ Inverter)]
= 1,030 / [12 โวลต์ X 0.6 X 0.85]
= 168.3Ah

ดังนั้นขนาดของแบตเตอรี่ที่ใช้จะเป็นขนาด 12 โวลต์ 168.3 Ah คงไม่มีขาย ฉะนั้นควรใช้ขนาด 12 โวลต์ 200Ah 2 ลูก เพื่อนำมาอนุกรมกันให้ได้ แบตเตอรี่ ขนาด 24 V 200Ah เนื่องจากระบบของเราเป็นระบบ 24V

เครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้า หรือคอนโทรลชาร์จ(Charge Controller)

คอนโทรลชาร์จ control charge

จะทำหน้าที่ควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่ จะทำให้ยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ ซึ่งต้องมีขนาดเท่ากับหรือมากกว่า กระแสไฟฟ้า (Amp) ที่ไหลผ่านจากแผงโซลาร์เซลล์สู่แบตเตอรี่ดังนั้น  ขนาดของเครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้า ควรมีขนาดเกินกระแสไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์  เช่น แผงโซล่าเซลล์ ขนาด 250W  8A 30V ควรใช้ เครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้า ขนาด 10 A  24V

อินเวอร์เตอร์ Inverter

เครื่องแปลงไฟฟ้า (Inverter)

คำนวณจากกำลังวัตต์รวมโดยไม่เอาจำนวนชั่วโมงเข้ามาคูณ

เครื่องซักผ้า 320×1 =320 W

หลอดไฟ     10×3= 30 W

TV21          80×1= 80W

รวม  320+30+80 = 430 W

ดั้งนั้นขนาดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควรมีขนาด 430 W แต่ควรมีขนาดสูงกว่าหรือที่มีขายในท้องตลาด สำหรับขนาดที่เหมาะควรใช้ ขนาด 500 W  24V

โดยสรุปก็คือ บ้านหลังนี้จะใช้อุปกรณ์ระบบโซล่าเซลล์ ดังต่อไปนี้

1. แผงโซลาร์เซลล์( Solar Cell Panel )  ขนาด250W 30V 
   2. แบตเตอรี่ ( Battery )  ขนาด 12 V 200Ah 2 ลูก
   3. เครื่องควบคุม ( Solar Charge Controller )  ขนาด 10A 24V
   4. เครื่องแปลงไฟ ( Power Inverter )  ขนาด 500W 24 V