solar01

วงจรพลงั งานแสงอาทติ ย์ นาย ธนพล สริ มิ ณีรตั น์ 63040320 นาย ดษิ กร ธรรมกรี ติ 63040141 เสนอ ดร.ดุสติ ขาวเหลอื ง

คำนำ รำยงำนเลม่ น้ีจดั ทำข้ึนเพ่อื ใหศ้ ึกษำหำควำมรู้ในเร่ืองพลงั งำนแสงอำทิตย์ และศึกษำอยำ่ ง เขำ้ ใจเพ่ือเป็นนประโยชนก์ บั กำรเรียน ผจู้ ดั ทำหวงั วำ่ รำยงำนเลม่ น้ีจะเป็นประโยชน์ผอู้ ่ำนหรือนกั เรียนนกั ศึกษำท่ีกำลงั ศึกษำหำ ขอ้ มลู อยหู่ ำกมีขอ้ แนะนำหรือผิดพลำดประกำรใด ผจู้ ดั ทำขอนอ้ มรับไวแ้ ละขออภยั ใน ณ ท่ีน้ีดว้ ย ผจู้ ดั ทำ

สารบัญ หน้า เรื่อง 1 คานา 2 สารบัญ 6 พลงั งานแสงอาทติ ย์ 7 แนวความคิดทฤษฎีและเน้ือหาที่เกี่ยวขอ้ ง 8 ขอ้ มลู ทวั่ ไปเกี่ยวกบั การใชพ้ ลงั งานแสงอาทิตยใ์ นการผลิตกระแสไฟฟ้า 13 หลกั การทางานของวงจรพลงั งานแสงอาทิตย์ วิธีการต่อวงจรพลงั งานแสงอาทิตย์ คาถามท้ายบท เฉลยคาถามท้ายบท

1 แนวความคดิ ทฤษฎีและเนื้อหาที่เกีย่ วข้อง แนวความคดิ ทฤษฎแี ละเนื้อหาทเ่ี กย่ี วข้อง ในการศึกษาคน้ ควา้ โครงงานเร่ือง พลงั งานแสงอาทิตย์ ผศู้ ึกษาไดท้ าํ การศึกษาแนวความคิดทฤษฎี และเน้ือหาท่ีเก่ียวขอ้ งเพื่อเป็นพ้ืนฐานและแนวทางประกอบการจดั ทาํ โครงงาน ดงั ต่อไปน้ี 2.1 แนวคดิ /ทฤษฎีเกี่ยวกบั การใชพ้ ลงั งานทดแทน 2.2 แนวคดิ /ทฤษฎีเกี่ยวกบั พลงั งานแสงอาทิตย์ 2.3 ขอ้ มลู ทว่ั ไป การนาํ แสงอาทิตยม์ าใชเ้ ป็นพลงั งานทดแทน 2.4 งานวจิ ยั ที่เกี่ยวขอ้ ง โครงการสาธิตการใชป้ ระโยชน์พลงั งานทดแทนพลงั งานแสงอาทิตยใ์ นพ้นื ท่ี โครงการอนั เนื่องมาจากพระราชดาํ ริ 2.1 แนวคิดเกย่ี วกบั การใช้พลงั งานทดแทน พลงั งานทดแทน หมายถึง พลงั งานท่ีนาํ มาใชแ้ ทนน้าํ มนั เช้ือเพลิง สามารถแบ่งตามแหล่งที่ไดม้ า เป็น 2 ประเภท คือ พลงั งานทดแทนจากแหลง่ ท่ีใชแ้ ลว้ หมดไป อาจเรียกวา่ พลงั งานสิ้นเปลือง ไดแ้ ก่ ถา่ น หิน กา๊ ซธรรมชาติ นิวเคลียร์ หินน้าํ มนั และทรายน้าํ มนั เป็นตน้ และพลงั งานทดแทนอีกประเภทหน่ึงเป็น แหล่งพลงั งานที่ใชแ้ ลว้ สามารถหมุนเวียนมาใชไ้ ดอ้ ีก เรียกวา่ พลงั งานหมุนเวยี น ไดแ้ ก่ แสงอาทิตย์ ลม ชีว มวล น้าํ และไฮโดรเจน เป็นตน้ เป็นพลงั งานที่สะอาด ไม่มีผลกระทบต่อส่ิงแวดลอ้ ม 2.2 แนวคิดเกยี่ วกบั พลงั งานแสงอาทิตย์ ดวงอาทิตยใ์ หพ้ ลงั งานจาํ นวนมหาศาลแก่โลกของเรา พลงั งานจากดวงอาทิตยจ์ ดั เป็นพลงั งาน หมนุ เวียนท่ีสาํ คญั ที่สุด เป็นพลงั งานสะอาดไม่ทาํ ปฏิกิริยาใดๆอนั จะทาํ ใหส้ ิ่งแวดลอ้ มเป็นพิษ เซลล์ แสงอาทิตยจ์ ึงเป็นส่ิงประดิษฐท์ างอิเลค็ ทรอนิคส์ชนิดหน่ึง ท่ีถกู นาํ มาใชผ้ ลิตไฟฟ้า เนื่องจากสามารถเปล่ียน เซลลแ์ สงอาทิตยใ์ หเ้ ป็นพลงั งานไฟฟ้าไดโ้ ดยตรง ส่วนใหญเ่ ซลลแ์ สงอาทิตยท์ าํ มาจากสารก่ึงตวั นาํ พวก ซิลิคอน มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลงั งานแสงอาทิตยใ์ หเ้ ป็นพลงั งานไฟฟ้าไดส้ ูงถึง 44 เปอร์เซนต์

2 ข้อมูลทว่ั ไปเก่ียวกบั การใช้พลงั งานแสงอาทิตย์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ประกอบด้วย เซลลแ์ สงอาทิตย์ แผงโซล่าเซลล์ มี 3 ชนิด ไดแ้ ก่ 1. เซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบอิสระ 2. เซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบตอ่ กบั ระบบจาํ หน่าย 3. เซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบผสมผสาน Solar Cell คอื อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์ ที่ทาํ จากสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพิเศษ ที่มีคุณสมบตั ิ ในการเปล่ียน พลงั งานจากแสงอาทิตย์ ไปเป็นพลงั งานไฟฟ้า โดยกระแสไฟฟ้าท่ีผลิตไดจ้ าก Solar Cell จะเป็นไฟฟ้า กระแสตรง +/- ซ่ึงเราสามารถนาํ มาใชป้ ระโยชน์ไดท้ นั ที รวมท้งั สามารถนาํ ไปเกบ็ ไวใ้ นแบตเตอร่ีได้ ทาํ ไมแสงอาทิตย์ จึงสามารถเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าได้ อธิบายงา่ ยๆดงั ต่อไปน้ี ดวงอาทิตยไ์ ด้ ปลดปลอ่ ยพลงั งานออกมา เป็นแสงอาทิตย์ และเดินทางมายงั ผิวโลก ซ่ึงแสงจากดวงอาทิตย์ ประกอบดว้ ย อนุภาคของพลงั งาน ที่เรียกวา่ Photon โดย Photon จะทาํ หนา้ ท่ีถา่ ยเทพลงั งานตอ่ ใหก้ บั Electron ในสารก่ึง ตวั นาํ ของเซลลแ์ สงอาทิตย์ ( Solar Panel ) จนอยใู่ นสถานะ Excited State ซ่ึงเม่ือ Electron ไดร้ ับพลงั งาน จาก Photon แลว้ ก็จะกระโดดออกมาจาก Atom และเคล่ือนที่ไดอ้ ยา่ งอิสระ ดงั น้นั เม่ืออิเลก็ ตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทาํ ให้เกิดกระแสไฟฟ้าข้นึ ข้วั ไฟฟ้า (Electrode) ท่ี อิเลก็ ตรอนมารวมกนั และเคลื่อนที่ผา่ นเรียกวา่ “ข้วั ลบ” และข้วั ที่อยตู่ รงขา้ มจะเรียกวา่ “ข้วั บวก” เม่ือข้วั ท้งั สอง ถกู ตอ่ ดว้ ยหลอดไฟฟ้ากจ็ ะทาํ ใหม้ ีแสงสวา่ งเกิดข้ึน โดยสารก่ึงตวั นาํ ท่ีนิยมนาํ มาผลิต เซลลแ์ สงอาทิตย์ ในปัจจุบนั คอื สารซิลิคอนสาเหตเุ พราะมีราคา ต่าํ และหาไดง้ ่ายในธรรมชาติ

3 Control charger โซลา่ ชาร์จเจอร์ โซล่าคอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์อีกชนิดหน่ึงที่มีความสาํ คญั ในการติดต้งั โซล่า เซลล์ ซ่ึงโซลา่ ชาร์จเจอร์จะทาํ หนา้ ที่ควบคุมการประจุไฟฟ้าที่ไดจ้ ากแผงโซล่าเซลลแ์ ลว้ เอามาเกบ็ ไวท้ ่ี แบตเตอร์รี่ในปริมาณท่ีเหมาะสม โซลา่ ชาร์จเจอร์ จะคอยควบคมุ การจ่ายไฟใหก้ บั โหลดไฟฟ้า เพ่อื ป้องการ ความเสียหายที่เกิดจากการประจุไฟในปริมาณท่ีมากเกินไป ระบบPWM (Pulse Width Modulation) หลกั การทาํ งาน กค็ อื ควบคุมความถี่ของคลื่นไฟฟ้าจาก แผงโซลา่ เซลลใ์ หค้ งที่ ดว้ ยระบบดิจิทลั (Digital) มีฟังกช์ นั่ ไฟแสดงสถานะการทาํ งานที่เชื่อมต่อกบั อปุ กรณ์ ต่างๆ เช่น การทาํ งานของแผงโซลา่ เซลล/์ ระดบั การเกบ็ ประจุของแบตเตอรี่ (ไฟเตม็ / ไฟกลาง/ ไฟนอ้ ย หรือ ใกลห้ มด) / การจ่ายไฟ DC ใหเ้ ครื่องใชไ้ ฟฟ้า DC ท่ีกาํ ลงั ต่อเช่ือมวงจร มีระบบการตดั ไฟอตั โนมตั ิ ในกรณี ไฟแบตเตอรี่ใกลห้ มด เพือ่ ป้องกนั แบตเตอร่ีเสีย เส่ือมสภาพ เนื่องจากการใชไ้ ฟเกินกาํ ลงั (Over Charge/ Over Discharge Protection) -คอนโทรล ชาร์จเจอร์ ตวั เคร่ืองสามารถเลือกใชแ้ รงดนั ตามความเหมาส่ง 12v 24v ไดอ้ ตั โนมตั ิ -ทนกระแสสูงสุดได้ 20A (ใชง้ านจริงควรเผื่อไว้ 20%) -สามาระต้งั เวลาเปิ ดปิ ดหลอดไฟ หรือ โหลด การใชง้ าน ไดด้ ว้ ยตวั เอง -ผใู้ ชส้ ามารถปรับต้งั คา่ การชาร์จท่ีเหมาะสมใหต้ นเอง -มีหนา้ จอแสดงผล LCD แสดงสถานะ ใชง้ านไดง้ ่าย -มีช่อง USB 2 ช่อง สาํ หรับชาร์จโทรศพั ท์

4 Inverter อุปกรณ์แปลงไฟฟ้า DC 12 VDC จากรถยนตเ์ ป็นไฟบา้ น 220 VAC ที่จะช่วยใหก้ ารเดินทาง ท่องเที่ยว หรือติดรถไวย้ ามฉุกเฉิน มีไฟฟ้า 220 V ใชไ้ ดเ้ หมือนอยบู่ า้ น หรือแมแ้ ต่ติดไวใ้ นบา้ นยามไฟฟ้า ดบั 3-4ชม. กย็ งั สามารถเปิ ดพดั ลม ดูทีวี ใชค้ อมพิวเตอร์ เปิ ดไฟใหแ้ สงสวา่ งได้ เพียงแตน่ าํ เครื่อง Power Inverterไปคบี ไวก้ บั แบตฯรถยนต์ เคร่ืองจะแปลงเป็นไฟบา้ น 220 V ใหใ้ ชง้ านไดอ้ ยา่ งสะดวก และสามารถ นาํ ไปใชง้ านได้ แมแ้ ต่ในบางพ้นื ท่ีท่ีเสี่ยงตอ่ ภยั พิบตั ิ อาจจะตอ้ งมีการตดั ไฟฟ้า หรือในภาคเกษตรกรรม ก็ สามารถนาํ ไปใชก้ บั ระบบโซลลาเซลลไ์ ด้ คุณสมบตั ิ - แปลงไฟจากแบตเตอรี่รถยนต์ (12Vdc) เป็นไฟบา้ น (220Vac) - ใชต้ อ่ กบั เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าขนาดไมเ่ กิน 200W - มีระบบป้องกนั แรงดนั ที่ไม่เสถียร - มีระบบป้องกนั การช็อต การโอเวอร์โหลด ซ่ึงเป็นอนั ตรายตอ่ ระบบโดยรวม - ระบบการทาํ งานแบบ modificed sine wave - มีขนาดเลก็ พกพาสะดวก - ไฟอินพทุ 12Vdc - ไฟเอาตพ์ ุท 220Vac - ความถ่ี 50Hz - ขนาด 200 W

5 แบตเตอรี่ -ชนิด: แบตเตอร่ีก่ึงแหง้ (Maintenance Free Battery) -โวลต์ (V): 12 V -แอมป์ (Ah): 20 Ah

6 หลกั การทางานของวงจรพลงั งานแสงอาทติ ย์ Start Solar cell Solar change battery inverter

7 วธิ ีการต่อวงจรพลงั งานแสงอาทติ ย์

8 คาถามท้ายบท 1.แผงโซล่าเซลลค์ ือ ก.อปุ กรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ทาํ จากสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพิเศษ ท่ีมีคุณสมบตั ิ ในการเปล่ียน พลงั งานจากแสงอาทิตย์ ไปเป็นพลงั งานไฟฟ้า ข.อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ท่ีทาํ จากสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพเิ ศษ ท่ีมีคุณสมบตั ิ ในการเปลี่ยน พลงั งานไฟฟ้า ไปเป็นพลงั งานแสงอาทิตย์ ค.อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ทาํ จากแผน่ แม่เหลก็ ชนิดพิเศษ ท่ีมีคุณสมบตั ิ ในการเปลี่ยน พลงั งานจากแสงอาทิตย์ ไปเป็นพลงั งานไฟฟ้า ง.อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์ ท่ีทาํ จากแผน่ แม่เหลก็ ชนิดพิเศษ ที่มีคุณสมบตั ิ ในการเปล่ียน พลงั งานไฟฟ้า ไปเป็นพลงั งานแสงอาทิตย์ 2. Control chargerทาํ หนา้ ท่ีอะไร ก.เก็บประจุไฟฟ้าที่ไดจ้ ากแผงโซล่าเซลลแ์ ลว้ เอามาเกบ็ ไวท้ ี่ แบตเตอร์รี่ ข.ควบคุมและเก็บประจุไฟฟ้าที่ไดจ้ ากแผงโซลา่ เซลลแ์ ลว้ เอามาเกบ็ ไวท้ ่ี แบตเตอร์ร่ี ค.ควบคุมการประจุไฟฟ้าท่ีไดจ้ ากแผงโซลา่ เซลลแ์ ลว้ เอามาเกบ็ ไวท้ ่ี แบตเตอร์รี่ ง.ควบคุมการประจุไฟฟ้าท่ีไดจ้ ากแผงโซลา่ เซลลแ์ ลว้ เอามาเก็บไวท้ ี่แผงโซล่าเซลล์

9 3.รูปตอ่ ไปน้ีคืออุปกรณ์ชนิดใด ก.แผงโซลา่ เซลล์ ข. Inverter ค.Control charger ง.แบตเตอร์รี่ 4.คุณสมบตั ิของ Inverter คือ ก.แปลงไฟจากแบตเตอร่ีรถยนตเ์ ป็นไฟบา้ น ข.แปลงไฟจากหมอ้ แปลงเป็นไฟบา้ น ค.แปลงไฟจากถา่ นไฟฉายเป็นไฟบา้ น ง.แปลงไฟจากครัวเรือนใหเ้ ป็นไฟแบตเตอร์รี่ 5.พลงั งานที่นาํ มาใชแ้ ทนน้าํ มนั เช้ือเพลิง สามารถแบง่ ตามแหล่งที่ไดม้ าเป็น 2 ประเภท คือ พลงั งานทดแทนจากแหล่งท่ีใชแ้ ลว้ หมดไป อาจเรียกวา่ พลงั งานส้ินเปลือง ไดแ้ ก่ ถ่านหิน กา๊ ซ ธรรมชาติ นิวเคลียร์ หินน้าํ มนั และทรายน้าํ มนั เป็นตน้ และพลงั งานทดแทนอีกประเภทหน่ึง เป็นแหล่งพลงั งานท่ีใชแ้ ลว้ สามารถหมุนเวียนมาใชไ้ ดอ้ ีก เรียกวา่ พลงั งานหมนุ เวยี น ไดแ้ ก่ แสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล น้าํ และไฮโดรเจน เป็นตน้ เป็นพลงั งานท่ีสะอาด ไม่มีผลกระทบต่อ ส่ิงแวดลอ้ มจากขอ้ ความขา้ งตน้ หมายถึง ก.พลงั งานลม

10 ข.พลงั งานน้าํ ค.พลงั งานไฟฟ้า ง.พลงั งานทดแทน 6.แผงโซลา่ เซลล์ มีกี่ชนิด ก.1ชนิด ข.2ชนิด ค.3ชนิด ง.4ชนิด 7.รูปตอ่ ไปน้ีคืออปุ กรณ์ชนิดใด ก.แผงโซลา่ เซลล์ ข. Inverter ค.Control charger ง.แบตเตอร์ร่ี

11 8.รูปต่อไปน้ีคืออปุ กรณ์ชนิดใด ก.แผงโซลา่ เซลล์ ข. Inverter ค.Control charger ง.แบตเตอร์รี่ 9.สารชนิดใดท่ีนาํ มาผลิตแผงโซลา่ เซลล์ ก.สารตะกวั่ ข.สารซิลิคอน ค.อะลูมิเนียม ง.สังกะสี 10.อปุ กรณ์ใดคือหวั ใจหลกั ของวงจรพลงั งานแสงอาทิตย์ ก.แผงโซล่าเซลล์ ข. Inverter ค.Control charger ง.แบตเตอร์ร่ี

12 แบบทดสอบท้ายบท 1.จงบอกหลกั การทาํ งานของแผงโซลา่ เซลล์ ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ........................................................................................... 2.พลงั งานทดแทนคือ ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ........................................................................................... 3.อปุ กรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ทาํ จากสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพิเศษ ที่มีคุณสมบตั ิ ในการเปล่ียนพลงั งาน จากแสงอาทิตย์ ไปเป็นพลงั งานไฟฟ้า ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ...........................................................................................

13 เฉลยคาตอบ คาถามท้ายบท 1.ก 2.ค 3.ข 4.ก 5.ง 6.ค 7.ก 8.ค 9.ข 10.ค แบบทดสอบท้ายบท 1.ดวงอาทิตยไ์ ดป้ ลดปลอ่ ยพลงั งานออกมา เป็นแสงอาทิตย์ และเดินทางมายงั ผิวโลก ซ่ึงแสงจากดวงอาทิตย์ ประกอบดว้ ยอนุภาคของพลงั งาน ที่เรียกวา่ Photon โดย Photon จะทาํ หนา้ ที่ถา่ ยเทพลงั งานต่อใหก้ บั Electron ในสารก่ึงตวั นาํ ของเซลล์ แสงอาทิตย์ จนอยใู่ นสถานะ Excited State ซ่ึงเม่ือ Electron ไดร้ ับพลงั งานจาก Photon แลว้ ก็จะกระโดดออกมาจาก Atom และเคลื่อนท่ีไดอ้ ยา่ งอิสระดงั น้นั เม่ืออิเลก็ ตรอน เคล่ือนที่ครบวงจรจะทาํ ใหเ้ กิดกระแสไฟฟ้าข้ึนข้วั ไฟฟ้าท่ีอิเลก็ ตรอนมารวมกนั และ เคลื่อนที่ผา่ นเรียกวา่ “ข้วั ลบ” และข้วั ที่อยตู่ รงขา้ มจะเรียกวา่ “ข้วั บวก” เมื่อข้วั ท้งั สอง ถกู ตอ่ ดว้ ยหลอดไฟฟ้ากจ็ ะทาํ ใหม้ ีแสงสวา่ งเกิดข้ึน

14 2.พลงั งานที่นาํ มาใชแ้ ทนน้าํ มนั เช้ือเพลิง สามารถแบ่งตามแหล่งที่ไดม้ าเป็น 2 ประเภท คือ พลงั งานทดแทนจากแหล่งท่ีใชแ้ ลว้ หมดไป อาจเรียกวา่ พลงั งานสิ้นเปลือง ไดแ้ ก่ ถ่านหิน กา๊ ซ ธรรมชาติ นิวเคลียร์ หินน้าํ มนั และทรายน้าํ มนั เป็นตน้ และพลงั งานทดแทนอีกประเภทหน่ึง เป็นแหลง่ พลงั งานท่ีใชแ้ ลว้ สามารถหมุนเวยี นมาใชไ้ ดอ้ ีก เรียกวา่ พลงั งานหมนุ เวียน ไดแ้ ก่ แสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล น้าํ และไฮโดรเจน เป็นตน้ เป็นพลงั งานที่สะอาด ไม่มีผลกระทบต่อ สิ่งแวดลอ้ ม 3.แผงโซล่าเซลล์