พลังงานแสงอาทิตย์

•พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลงั งานทดแทนประเภทหมุนเวยี นทใ่ีชแ้ ลว้ เกดิ ขน้ึ ใหมไ่ ดต้ ามธรรมชาตเิป็นพลงั งานทสี่ ะอาด ปราศจากมลพษิ และเป็น พลงั งานทม่ี ศี กั ยภาพสูง ในการใชพ้ ลงั งานแสงอาทติ ย์สามารถจาแนก ออกเป็น 2 รูปแบบ คอื การใชพ้ ลงั งานแสงอาทติ ยเ์ พอื่ ผลติ กระแสไฟฟ้ า และการใชพ้ ลงั งานแสงอาทติ ย์เพอื่ ผลติ ความร้อน

• 1) เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพอื่ ผลิตกระแสไฟฟ้ า ได้แก่ ระบบผลติ กระแสไฟฟ้ าด้วยเซลล์ แสงอาทติ ย์ แบง่ ออกเป็น 3 ระบบคอื • เซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system) เป็นระบบผลติ ไฟฟ้ าทไี่ด้รบั การออกแบบ สาหรบั ใชง้ านในพน้ื ทช่ี นบททไ่ีมม่ รี ะบบสายส่งไฟฟ้ า อุปกรณ์ระบบทส่ี าคญั ประกอบด้วยแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอร่ี แบตเตอรแ่ี ละอุปกรณ์เปลย่ี นระบบไฟฟ้ ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ า กระแสสลบั แบบอสิ ระ • เซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจาหน่าย (PV Grid connected system) เป็นระบบผลติ ไฟฟ้ าทถ่ี ูกออกแบบสาหรบั ผลติ ไฟฟ้ าผา่ นอุปกรณ์เปลย่ี นระบบไฟฟ้ ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ ากระแสสลบั เขา้ สู่ระบบสายส่ง ไฟฟ้ าโดยตรงใชผ้ ลติ ไฟฟ้ าในเขตเมอื งหรอื พน้ื ทที่ มี่ รี ะบบจาหน่ายไฟฟ้ าเขา้ ถงึ อุปกรณ์ระบบทสี่ าคญั ประกอบด้วยแผง เซลลแ์ สงอาทติ ย์ อุปกรณ์เปลยี่ นระบบไฟฟ้ ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ ากระแสสลบั ชนดิ ต่อกบั ระบบจาหน่ายไฟฟ้ า • เซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system) เป็นระบบผลติ ไฟฟ้ าทถ่ี ูกออกแบบสาหรบั ทางานร่วมกบั อุปกรณ์ผลติ ไฟฟ้ าอน่ื ๆ เช่น ระบบเซลลแ์ สงอาทติ ย์กบั พลงั งานลม และเครอ่ื งยนต์ดเีซล ระบบเซลล์ แสงอาทติ ย์กบั พลงั งานลม และไฟฟ้ าพลงั น้า เป็นต้น โดยรูปแบบระบบจะขน้ึ อยู่กบั การออกแบบตามวตั ถุประสงค์ โครงการเป็ นกรณเี ฉพาะ

• 2) เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพอ่ื ผลิตความร้อน ได้แก่ การผลติ น้าร้อนด้วยพลงั งานแสงอาทติ ย์และการอบแห้งด้วยพลงั งาน แสงอาทติ ย์ • การผลิตน้าร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็ น 3 ชนิด • การผลิตน้าร้อนชนิดไหลเวียนตามธรรมชาติ เป็นการผลติ น้าร้อนชนดิ ทมี่ ถี งั เกบ็ อยู่สูงกว่าแผงรบั แสงอาทติ ย์ ใชห้ ลกั การหมุนเวยี น ตามธรรมชาติ • การผลิตน้าร้อนชนิดใช้ปั๊ มน้าหมนุ เวียน เหมาะสาหรบั การใชผ้ ลติ น้าร้อนจานวนมาก และมกี ารใชอ้ ย่างต่อเนอื่ ง • การผลิตน้าร้อนชนิดผสมผสาน เป็นการนาเทคโนโลยกี ารผลติ น้าร้อนจากแสงอาทติ ย์มาผสมผสานกบั ความร้อนเหลอื ทง้ิ จากการ ระบายความร้อนของเครอ่ื งทาความเยน็ หรอื เครอื่ งปรบั อากาศ โดยผา่ นอุปกรณ์แลกเปลยี่ นความร้อน • การอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ปั จจบุ นั มีการยอมรบั ใช้งาน 3 ลักษณะ คือ • การอบแห้งระบบ Passive เป็นระบบทเี่ครอ่ื งอบแหง้ ทางานโดยอาศยั พลงั งานแสงอาทติ ย์และกระแสลมทพ่ี ดั ผา่ น • การอบแห้งระบบ Active เป็นระบบอบแหง้ ทม่ี เีครอื่ งช่วยใหอ้ ากาศไหลเวยี นในทศิ ทางทตี่ ้องการ เช่น มพี ดั ลมตดิ ตง้ั ในระบบเพอื่ บงั คบั ให้ มกี ารไหลของอากาศผา่ นระบบ • การอบแห้งระบบ Hybrid เป็นระบบอบแห้งทใ่ีชพ้ ลงั งานแสงอาทติ ย์ และยงั ต้องอาศยั พลงั งานในรูปแบบอนื่ ๆ ช่วยในเวลาทมี่ ี แสงอาทติ ย์ไม่สม่าเสมอ หรอื ต้องการใหผ้ ลติ ผลทางการเกษตรแหง้ เรว็ ขน้ึ

• เซลลแ์ สงอาทติ ย์ • สารกง่ึ ตวั นาทใี่ชก้ นั มากทส่ี ุดในเซลลแ์ สงอาทติ ย์คอื ซลิ กิ อน ซงึ่ เป็นองค์ประกอบทพี่ บ โดยทว่ั ไปในทราย เซลลแ์ สงอาทติ ย์ทุกชน้ิ มสี ารกง่ึ ตวั นาดงั กลา่ ว 2 ชนั้ ชน้ั หนง่ึ ถูกชาร์จที่ ขว้ั บวก อกี ชน้ั หนง่ึ ถูกชาร์จทขี่ วั้ ลบ เมอ่ื แสงส่องมายงั สารกง่ึ ตวั นา สนามไฟฟ้ าทแี่ ลน่ ผา่ นส่วนที่ 2 ชน้ั นต้ี ดั กนั ทาใหไ้ ฟฟ้ าลนื่ ไหล ทาใหเ้ กดิ กระแสไฟฟ้ าสลบั ยง่ิ แสงส่องแรง มากเท่าใด ไฟฟ้ ากล็ นื่ ไหลมากขน้ึ เท่านน้ั • ดงั นนั้ ระบบเซลลแ์ สงอาทติ ยจ์ งึ ไม่ต้องการแสงอาทติ ยท์ ส่ี ว่างในการปฏบิ ตั งิ าน นอกจากน้ี ยงั ผลติ ไฟฟ้ าในวนั เมฆมากได้ด้วยเนอ่ื งจากผลติ ไฟฟ้ าได้สดั ส่วนกบั ความหนาแนน่ ของ เมฆ นอกจากน้ี วนั ทม่ี เีมฆนอ้ ยยงั ผลติ พลงั งานได้สูงขน้ึ กว่าวนั ทที่ อ้ งฟ้ าแจม่ ใสปราศจาก เมฆ เนอื่ งจากแสงอาทติ ยส์ ะท้อนมาจากเมฆ

• หลกั การของการผลติ ไฟฟ้ าด้วยวธิ โี ฟโต้โวลทานคิ กค็ อื เมอ่ื มแี สงอาทติ ย์ตกกระทบเซลล์ แสงอาทติ ย์ จะเกดิ การสร้างพาหะนาไฟฟ้ าประจุลบและบวกขน้ึ ได้แก่ อเิลก็ ตรอนและโฮล โครงสร้างรอยต่อพเีอน็ จะทาหนา้ ทส่ี ร้างสนามไฟฟ้ าภายในเซลล์ เพอื่ แยกพาหะนาไฟฟ้ าชนดิ อเิลก็ ตรอนไปทข่ี วั้ ลบ และพาหะนาไฟฟ้ าชนดิ โฮลไปทข่ี ว้ั บวก (ปกตทิ ฐี่ านจะใชส้ ารกง่ึ ตวั นาชนดิ พี ขวั้ ไฟฟ้ าด้านหลงั จงึ เป็นขว้ั บวก ส่วนด้านรบั แสงใชส้ ารกงึ่ ตวั นาชนดิ เอน็ ขว้ั ไฟฟ้ าจงึ เป็นขว้ั ลบ) ทาใหเ้ กดิ แรงดนั ไฟฟ้ าแบบกระแสตรงทข่ี ว้ั ไฟฟ้ าทง้ั สอง เมอื่ ต่อใหค้ รบวงจรไฟฟ้ าจะเกดิ กระแสไฟฟ้ าไหลขน้ึ กระแสไฟฟ้ าแบบกระแสตรงทผ่ี ลติ ได้จากเซลลแ์ สงอาทติ ย์นส้ี ามารถนาไปใชไ้ ด้เฉพาะกบั อุปกรณ์ ไฟฟ้ ากระแสตรงเท่านน้ั ถา้ ต้องการนาไปใชก้ บั อุปกรณ์ไฟฟ้ ากระแสสลบั หรอื เกบ็ สะสมพลงั งาน ไว้ใชต้ ่อไป ต้องอาศยั อุปกรณ์อน่ื ๆ ร่วมด้วย

• อุปกรณ์ทใ่ีชใ้ นการผลติ กระแสไฟฟ้ าด้วยวธิ โี ฟโต้โวลทาอคิ • • แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ (solar module) มหี นว่ ยเป็นวตั ต์ (Watt) วธิ กี ารใชค้ อื นาแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์มาต่อกนั เป็นแถวหรอื เป็น ชุด เพอ่ื ใหไ้ ด้พลงั งานไฟฟ้ าตามทตี่ ้องการ การต่อกนั แบบอนุกรมจะช่วยเพม่ิ แรงดนั ไฟฟ้ า สว่ นการต่อกนั แบบขนานจะช่วยเพม่ิ พลงั งานไฟฟ้ า • เครอื่ งควบคุมการชาร์จ (charge controller) เนอ่ื งจากแรงดนั และกระแสไฟฟ้ าทผี่ ลติ ได้จากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์นน้ั ขน้ึ อยู่กบั แสงซง่ึ เปลยี่ นแปลงไมค่ งท่ี การจะใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหลเขา้ สู่แบตเตอรโ่ี ดยตรงจงึ จะทาให้การเกบ็ ไฟฟ้ าไว้ใชไ้ มม่ ปี ระสทิ ธภิ าพเท่าทค่ี วร ดงั นน้ั เครอื่ งควบคุมการชาร์จจะถูกนาเขา้ มาชว่ ยเป็นตวั กลางคอยควบคุมการชาร์จประจุไฟฟ้ าทผี่ ลติ ไดจ้ ากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ยเ์ ขา้ สู่แบตเตอร่ี รวมทงั้ การจา่ ยไฟฟ้ าออกจากแบตเตอร่ี ใหม้ ปี รมิ าณเหมาะสม ไมไ่ หลยอ้ นกลบั เพอื่ ยดื อายุการใชง้ านของแบตเตอรแ่ี ละ ป้องกนั ความเสยี หาย • แบตเตอร่ี (battery) ทาหนา้ ทเ่ีป็นตวั เกบ็ กระแสไฟฟ้ าทผี่ ลติ ได้จากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ไวใ้ ชเ้ วลาทต่ี ้องการ เช่น เวลาทไี่ม่มี แสงอาทติ ย์ เวลากลางคนื หรอื นาไปประยุกต์ใชง้ านอน่ื ๆ แบตเตอรมี่ หี ลายชนดิ และหลายขนาดใหเ้ ลอื กใช้งานตามความเหมาะสม • เครอ่ื งแปลงกระแสไฟฟ้ า (inverter) ทาหนา้ ทแ่ี ปลงกระแสไฟฟ้ ากระแสตรง (DC) ทผ่ี ลติ ได้จากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ ใหเ้ ป็น กระแสสลบั (AC) เพอื่ ให้สามารถใชไ้ ด้กบั อุปกรณ์ไฟฟ้ ากระแสสลบั แบง่ เป็นสองชนดิ คอื sine wave inverter ใชไ้ ด้กบั อุปกรณ์ ไฟฟ้ ากระแสสลบั ทุกชนดิ และ modified sine wave inverter ใชไ้ ด้กบั อุปกรณ์ไฟฟ้ ากระแสสลบั ทไี่มม่ สี ่วนประกอบของมอเตอร์ และ หลอดฟลูออเรสเซนต์ทเี่ป็น electronic ballast • ระบบป้องกนั ฟ้ าผา่ (lightning protection) ทาหนา้ ทป่ี ้องกนั ความเสยี หายทเ่ีกดิ กบั อุปกรณ์ไฟฟ้ าเมอื่ ฟ้ าผา่ หรอื เกดิ การ เหนยี่ วนาทท่ี าใหค้ วามต่างศกั ย์สูงเกนิ ไป โดยทวั่ ไประบบป้องกนั ฟ้ าผา่ มกั ใชก้ บั โครงการขนาดใหญแ่ ละมคี วามสาคญั เท่านนั้ และต้องใช้ ร่วมกบั ระบบสายดนิ ทมี่ ปี ระสทิ ธภิ าพด้วย

• การผลติ ไฟฟ้ าจากพลงั งานความร้อน • การผลติ ไฟฟ้ าจากพลงั งานความร้อน (solar thermal electricity) มลี กั ษณะการทางานคลา้ ยกบั แว่นขยาย หลกั การทางานก็ คอื การใชอ้ ุปกรณ์รบั แสง เช่น กระจกหรอื วสั ดุสะท้อนแสงและหมุนตามดวงอาทติ ย์ เพอ่ื รวบรวมความร้อนจากแสงอาทติ ยม์ าไวท้ จี่ ุด เดยี วกนั หรอื ทเี่รยี กว่าระบบความร้อนรวมศูนย์ (concentrated solar power หรอื CSP) ทาใหเ้ กดิ ความร้อนสูง ส่งผา่ นไปยงั ตวั กลาง เช่น น้า หรอื น้ามนั พลงั งานความร้อนนจ้ี ะถูกเปลยี่ นเป็นพลงั งานไฟฟ้ าโดยตรงหรอื ไมก่ ถ็ ูกเกบ็ ไว้ในสารเคมบี างอย่างท่ี สามารถเกบ็ ความร้อนได้ เช่น สารละลายเกลอื (molten salt) ก่อนจะนาไปใชใ้ นการเปลยี่ นเป็นพลงั งานไฟฟ้ าอกี ที • การผลติ ไฟฟ้ าพลงั งานทเ่ีกดิ จากความร้อน สามารถแบ่งออกได้เป็นสามระบบหลกั ๆ ตามอุปกรณ์ทที่ าหนา้ ทรี่ วมศูนย์ความร้อน ได้แก่ ระบบรางพาราโบลคิ (parabolic through) มรี างยาวโค้งมติ เิดยี วเป็นตวั รบั แสง ตดิ ตงั้ อยูบ่ นระบบหมุนตามดวงอาทติ ย์แกนเดยี ว ทาหนา้ ทรี่ วมแสงอาทติ ยใ์ หส้ ะทอ้ นไปยงั ท่อทขี่ นานกบั แนวราง เพอื่ ถา่ ยเทความร้อนใหข้ องเหลว (น้าหรอื น้ามนั ) ทไ่ีหลผา่ นท่อ ทาให้ ของเหลวนน้ั กลายเป็นไอขบั เคลอื่ นกงั หนั เพอื่ ผลติ กระแสไฟฟ้ า ในช่วงทไี่ม่มแี สงอาทติ ย์ การผลติ ไอน้าจะใชพ้ ลงั งานสารองอน่ื เขา้ มา ช่วย เช่น พลงั งานจากก๊าซธรรมชาติ

• ขอ้ ดี ขอ้ เสยี ของพลงั งานแสงอาทติ ย์ • ขอ้ ดี • ผลติ ไฟฟ้ าได้ทุกขนาด ตงั้ แต่ขนาดย่อย เช่น ในเครอื่ งคดิ เลข ไปจนถงึ ขนาดใหญอ่ ย่างโรงงานไฟฟ้ า กาลงั การผลติ 0.1 เม กะวตั ต์ ขน้ึ ไป โดยใหป้ ระสทิ ธภิ าพไม่ต่างกนั ต่างจากพลงั งานน้าหรอื พลงั งานนวิ เคลยี ร์ ทปี่ ระสทิ ธภิ าพของพลงั งานจะขน้ึ อยู่กบั ขนาดของระบบ • ปรบั ใชไ้ ด้งา่ ยทส่ี ุด เพยี งแค่ตดิ ตงั้ บนหลงั คากส็ ามารถผลติ ไฟฟ้ าใชเ้ องไดภ้ ายในครวั เรอื น (ปรมิ าณไฟฟ้ าส่วนเกนิ ยงั สามารถ สร้างรายได้ไดด้ ้วยโดยการขายใหก้ บั กฟภ.) • ในประเทศทส่ี ่งเสรมิ พลงั งานแสงอาทติ ย์ พลงั งานแสงอาทติ ย์สร้างอาชพี ไดม้ ากกว่าพลงั งานฟอสซลิ • ราคาถูกลงมาเรอ่ื ยๆ และคาดว่าจะเป็นพลงั งานราคาประหยดั ได้ในอนาคต ขอ้ เสยี • ผลผลติ ทไี่ด้ไมส่ ม่าเสมอ • ผลติ ทไี่หนต้องใชท้ น่ี น่ั เนอื่ งจากยงั ต้องใชเ้ วลาและงบประมาณในการพฒั นาระบบสายส่งใหม้ ปี ระสทิ ธภิ าพ (พลงั งานแสงอาทติ ย์ ทผ่ี ลติ ไดจ้ งึ ยงั ไม่นยิ มจา่ ยออกไปยงั พน้ื ทที่ ไี่กลจากแหลง่ ผลติ ) • ความเขม้ ของพลงั งานแสงอาทติ ย์นนั้ ไม่สูง เมอ่ื ตอ้ งการพลงั งานในปรมิ าณมากๆ จงึ จาเป็นต้องใชแ้ ผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์และ พน้ื ทตี่ ดิ ตง้ั ทม่ี ากตามไปด้วย • แผงเซลล์แสงอาทติ ย์จะกลายเป็นขยะอเิลก็ ทรอนกิ ส์จานวนมหาศาลทตี่ ้องหาทางกาจดั เมอื่ หมดอายุการใช้งาน