ปู แอระและคณะ

โดมอบแห้งพลงั งานความรอ้ นแสงอาทติ ยด์ ้วยระบบไฮบริด กรณีศกึ ษาการอบมหา ิวทยาลัยราชภัฏหมู่ ้บานจอมบึง กาบกล้วยกลุ่มวสิ าหกิจชมุ ชนชา่ งสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมยี น จงั หวัดราชบรุ ี Hybrid Thermal Parabola Energy Dome: A case study of Banana Trunk Drying at Chang Sakul BaiSri Community Enterprise Group Chet Samian District, Ratchaburi นายปู แอระ นายรวี ชวนปี นางสาวนสุ รา รุ่งเรอื ง นายชวนิล จันทร์บาง โครงงานวจิ ัยฉบับนีเ้ ปน็ ส่วนของการศกึ ษาค้นคว้าตามหลักสูตรวทิ ยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเทคโนโลยีอตุ สาหกรรมการผลิต คณะเทคโนโลยอี ตุ สาหกรรม มหาวิทยาลยั ราชภัฏหมูบ่ ้านจอมบึง พ.ศ. 2565

โดมอบแห้งพลังงานความรอ้ นแสงอาทิตยด์ ้วยระบบไฮบริด กรณศี ึกษาการอบ กาบกล้วยกลุ่มวิสาหกิจชมุ ชนชา่ งสกุลบายศรี ตำบลเจด็ เสมียน จังหวัดราชบุรี Hybrid Thermal Parabola Energy Dome: A case study of Banana Trunk Drying at Chang Sakul BaiSri Community Enterprise Group Chet Samian District, Ratchaburi มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง นายปู แอระ นายรวี ชวนปี นางสาวนุสรา รุ่งเรอื ง นายชวนิล จนั ทรบ์ าง โครงงานวจิ ยั ฉบบั นี้เป็นส่วนของการศึกษาคน้ คว้าตามหลักสตู รวทิ ยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเทคโนโลยีอตุ สาหกรรมการผลิต คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวทิ ยาลัยราชภฏั หมูบ่ ้านจอมบึง พ.ศ. 2565

ก ชือ่ เร่อื ง โดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด กรณีศึกษา ผวู้ จิ ยั การอบกาบกลว้ ยกลุ่มวสิ าหกจิ ชุมชนบา้ นชา่ งสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมียน สาขาวิชา อาจารย์ท่ปี รึกษา จังหวดั ราชบรุ ี ปีการศกึ ษา นายปู แอระ นายรวี ชวนปี นางสาวนสุ รา รงุ่ เรอื ง มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง นายชวนลิ จนั ทรบ์ าง เทคโนโลยีอตุ สาหกรรมการผลิต ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ว่าทรี่ ้อยตรี ดร.วสนั ต์ นาคเสนีย์ ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ จินตศักด์ิ กาญจนอโนทยั อาจารย์ ดร.โชติ อินทวงศ์ 2564 บทคดั ย่อ โครงงานวิจัยโดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด กรณีศึกษาการอบ กาบกล้วยกลุ่มวิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมียน จังหวัดราชบุรี สำหรับการ ออกแบบโดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด มีส่วนประกอบที่สำคัญดังน้ี 1) ฐานซีเมนต์มขี นาด 4×5×0.1 เมตร 2) โครงสร้างโดมมีขนาด 4×3×3 เมตร 3) เพ่ิมฮตี เตอร์ลมร้อน และพฒั นาระบบไฟฟ้าจากของเดิมระบบโซล่าเซลลม์ าเป็นระบบไฮบริด ผลการทดลองโดมอบแห้ง โดยใช้กาบกล้วยจำนวน 75 กาบ น้ำหนักก่อนอบ 15 กิโลกรัม ใช้เวลาในการอบแห้ง 12 ชั่วโมง อุณหภูมิในการทดลอง 50 องศาเซลเซียส พบว่ามีความชื้นคง เหลืออยู่ระหว่าง 8.9% - 9.1% ซึ่งอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานที่กำหนดไว้ไม่เกิน 10 เปอร์เซ็นต์มาตรฐาน แห้ง ซึ่งน้ำหนักของกาบกล้วยลดลงเหลือ 1.5 กิโลกรัม หรือคิดเป็น 10 % ปริมาณน้ำหนักของกาบ กล้วยคงเหลือ 1.5 กิโลกรัม เมือ่ เทยี บกบั การตากแบบธรรมชาติ ใชเ้ วลาในการตาก 24 ชว่ั โมง จากการวิเคราะห์จุดคุ้มทุนของโดมอบแห้ง เมื่อทำการผลิตกระเป๋าขนาดใหญ่ ค่าใช้จ่ายท่ี เกี่ยวข้องในการผลิตจำนวน 1,403.2 บาทต่อใบ มีจุดคุ้มทุนในการผลิตอยู่ที่ 52 ใบ และ1 วัน สามารถผลิตได้ 10 ใบ ดังนั้นจุดคุ้มทุนอยู่ที่ 5.2 วัน จึงจะคืนทุน ซึ่งโดมอบแห้งพลังงานความร้อน แสงอาทติ ย์ดว้ ยระบบไฮบริดสามารถลดต้นทุนในการทำงานได้ 90.66 % ในการลงทนุ

ข Researh Title Hybrid Thermal Parabola Energy Dome: A case study of Banana Researcher Trunk Drying at Chang Sakul BaiSri Community Enterprise Department Group, Chet Samian District, Ratchaburi Advisor Aademi Poo Ara Rawee Chuanpee มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง Nussara Rungrueng Chawanil Chunbang Manutacturing Tehnology Asst. Prof. Acting Lieutenant Dr. Wasan Naksenee Asst. Prof.Jintasak Kanhana-anotai Dr.Choat Inthawonghe 2564 ABSTRACT Solar Thermal Drying Dome Research Project with Hybrid System Case study of banana leaf drying at Ban Chang Sakul Baisi Community Enterprise Group Chet Samian Subdistrict Ratchaburi for the hybrid solar thermal drying dome design The main components are as follows: 1) The cement base is 4×5×0.1 meters high. 2) The dome structure is 4×3×3 meters high. 3) Add a heater. hot wind and develop the electrical system from the original solar cell system to a hybrid system. Dry dome experiment results 75 banana peels, weight 15 kg before baking, drying time 12 hours, experimental temperature 50 degrees Celsius, found that the residual moisture is between 8.9% - 9.1%, which is within the specified standard of not more than 10. dry standard percentage The weight of banana peels was reduced to 1.5 kilograms or accounted for 10%. The remaining weight of banana peels was 1.5 kilograms compared to natural drying. It takes 24 hours to dry. From the analysis of the break-even point of the drying dome when producing large bags The cost involved in the production of 1,403.2 baht per piece has a break- even point in production of 52 pieces and 1 day can produce 10 pieces, so the break- even point is 5.2 days The hybrid solar thermal drying dome can reduce operating costs by 90.66% in investment.

ค กติ ติกรรมประกาศ โครงการสร้างโดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริดสามารถดำเนินการ จนกระทั่งสำเร็จตามวัตถุประสงค์ตามที่ตั้งไว้เพราะได้รับความอนุเคราะห์เป็นอย่างมากจากอาจารย์ ที่ปรึกษาและอาจารย์ท่านอื่นๆ โดยได้รับความช่วยเหลือข้อเสนอแนะต่างๆ ในการแก้ไขปัญหาหรือ อุปสรรคที่เกิดขึ้นระหว่างการดำเนินโครงการ และขอขอบคุณคณาอาจารย์หลายๆ ท่านที่ให้ ความอนุเคราะห์ในการอนุญาตให้ผู้จัดทำโครงการสามารถยืมใช้เครื่องมือและเครื่องจักรมาใชใ้ นการ ทำงาน สุดท้ายนี้ทางคณะผู้จัดทำขอขอบคุณผู้ที่เกี่ยวข้องทุกๆ ท่านที่ไม่สามารถกล่าวถึงในที่นี้ได้ให้ ความร่วมมือแนะนำ และอำนวยความสะดวกในการจัดทำโครงการนี้เป็นอย่างดี ทางคณะผู้จัดทำ โครงการจงึ ขอขอบคุณเปน็ อยา่ งสงู ณ ที่นด้ี ว้ ย ขอขอบคุณ คุณธนากร สดใส หัวหน้ากลุ่มวิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรี และพี่ๆ ลุง ป้า น้า อาทุกท่านที่ให้ความอนุเคราะห์ในการให้ความรู้ ให้คำปรึกษา และคำแนะนำต่างๆ รวมถึงมอบ สถานทกี่ ารทำงานตลอดจนถึงการนำมาทดลอง จนกระทั้งโครงการสำเร็จลลุ ว่ งไปดว้ ยดี สุดท้ายนี้ขอขอบคุณคุณพ่อ คุณแม่ และสมาชิกคณะผู้จัดทำรวมถึงเพื่อนๆ ที่ให้ความร่วมมือ ร่วมแรง ร่วมใจ ช่วยกันฝ่าฟันอปุ สรรคปัญหาต่างๆ มาได้ไม่ว่าจะหนกั หรือเบาจนทำให้โครงการเสร็จ สมบรู ณ์ คณะผ้วู จิ ยั มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ง สารบัญ เรอ่ื ง หน้า บทคัดย่อภาษาไทย………………………………………………………………………………………………………….. ก บทคดั ย่อภาษาอังกฤษ........................................................................................................... ........ ข กติ ตกิ รรมประกาศ......................................................................................................................... ค สารบัญ............................................................................................................................. .............. ง สารบญั ภาพ.................................................................................................................................... ช สารบญั ตาราง............................................................................................................................. .... ซ บทท่ี 1 บทนำ ความเปน็ มาและความสำคญั ของปญั หา................................................................... 1 วตั ถุประสงค์………………………………………………………………………………………………… 3 ขอบเขตวจิ ัย………………………………………………………………………………………………… 3 นิยามศัพทเ์ ฉพาะ…………………………………………………………………………………………. 4 ประโยชนท์ ่คี าดว่าจะไดร้ บั ....................................................................................... 4 2 เอกสารและงานวจิ ยั ที่เก่ียวข้อง ทฤษฎกี ารอบแห้ง...................................................................................................... 5 การอบแห้งพลังงานแสงอาทติ ย์................................................................................. 9 เคร่อื งมือวดั ความช้นื และอุณหภูมิ...........................................................................13 โซลา่ เซลล์................................................................................................................28 อปุ กรณ์กกั เก็บพลังงาน...........................................................................................44 การออกแบบโดมอบแหง้ .........................................................................................56 การคำนวณตน้ ทนุ การผลิตในเชิงเศรษฐศาสตร์.......................................................60 งานวจิ ัยท่เี กีย่ วข้อง..................................................................................................62

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง จ 3 วิธกี ารดำเนนิ งาน การเกบ็ ข้อมลู เบื้องต้น................................................................................................74 ขน้ั ตอนการดำเนินการสร้างโดมอบแห้ง…………………………………………………………….76 ขน้ั ตอนกระบวนการดำเนินงาน………………………………………………………………………..85 การออกแบบ โดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตยด์ ้วยระบบไฮบริด................86 เครือ่ งมอื และอุปกรณ์ทใี่ ช้ในการวจิ ัยสรา้ งโดมอบแห้ง…………………………………………87 รายละเอยี ดค่าใช้จา่ ย และอปุ กรณ์…………………………………………………………………..93 การสรา้ งโดมอบแหง้ พลงั งานความรอ้ นแสงอาทิตยด์ ้วยระบบไฮบริด……………………95 4 ผลการทดลอง ผู้ทำการทดลอง..................................................................................................... ....100 สถานทีท่ ำการทดลอง................................................................................................100 อปุ กรณ์และวสั ดุท่ใี ชใ้ นการทดลอง………………………………………………………………….100 วิธีการใชโ้ ดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตยด์ ว้ ยระบบไฮบรดิ ……………………101 การศกึ ษา ออกแบบและพัฒนา และทดสอบประสทิ ธภิ าพของโดมอบแหง้ พลังงาน ความร้อนแสงอาทิตยด์ ว้ ยระบบไฮบริด………………………………………………………..…..103 ทดสอบหาประสทิ ธภิ าพของโดมอบแห้ง...................................................................103 การทดสอบหาประสทิ ธิภาพปรมิ าณนำ้ หนกั กาบกลว้ ยตานี………………………………..104 การวเิ คราะหเ์ ชงิ เศรษฐศาสตรข์ องโดมอบแห้ง………………………………………………….104 5 สรปุ ผลการทดลอง สรปุ ผลการทดลอง....................................................................................................111 อภปิ รายผล………………………………………………………………………………………………….112 ข้อเสนอแนะ.................................................................................................... .........114 บรรณาณุกรม........................................................................................................................... .....115 ภาคผนวก ภาคผนวก ก แบบโดมอบแห้งพลงั งานความร้อนแสงอาทิตย์ดว้ ยระบบไฮบริด.............................120 ภาคผนวก ข ประวัตผิ ู้วิจยั .............................................................................................................131

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง ช สารบัญภาพ ภาพที่ หน้า ภาพท่ี 2.1 การถ่ายเทมวลและความร้อนในการอบแห้ง...................................................6 ภาพท่ี 2.2 การลดลงของความชืน้ ในการอบแหง้ ผลิตภณั ฑ์ทางการเกษตรทว่ั ไป.................6 ภาพที่ 2.3 อตั ราการแห้งของผลติ ภณั ฑ์การเกษตรระหว่างการอบแห้ง...............................7 ภาพที่ 2.4 เครื่องอบแหง้ แบบรบั พลงั งานแสงอาทิตย์โดยตรง........................................... 10 ภาพท่ี 2.5 เครอ่ื งอบแห้งแบบรบั พลงั งานแสงอาทิตยท์ างออ้ ม......................................... 10 ภาพท่ี 2.6 เครอ่ื งอบแหง้ แบบอุโมงคล์ ม........................................................................... 11 ภาพที่ 2.7 แสดงเสน้ กราฟของการอบแห้ง........................................................................ 12 ภาพที่ 2.8 เทอรโมมเิ ตอรกระเปาะเปยกและกระเปาะแหง.............................................. 13 ภาพที่ 2.9 เครอื่ งมือวดั ความชน้ื แบบอเิ ลก็ ทรอนกิ ส......................................................... 14 ภาพท่ี 2.10 แผนภมู ิน้ำประเภทต่างๆ ในวัตถชุ น้ื ...............................................................16 ภาพท่ี 2.11 ซอบชันไอโซเทอมของผลิตภัณฑก์ ารเกษตรทวั่ ไป......................................... 18 ภาพที่ 2.12 การแปรค่าของความรอ้ นแฝงของผลิตภัณฑ์การเกษตร.................................19 ภาพที่ 2.13 แผนภูมอิ ากาศชน้ื และการเปลย่ี นแปลงสมบตั ิของอากาศท่ีใชใ้ นการอบแหง้ 20 ภาพท่ี 2.14 เทอรโมมเิ ตอรแบบหลอดแกว........................................................................22 ภาพที่ 2.15 เทอรโมมิเตอรแบบดิจิตอล............................................................................ 22 ภาพท่ี 2.16 เคร่ืองวัดอุณหภมู ิแบบเทอรโมคัปเปิล…………………………………………………….23 ภาพท่ี 2.17 หวั วดั อณุ หภูมแิ บบความตา้ นทาน RTD………………………………………………… 25 ภาพที่ 2.18 รปู แบบของเทอรมสิ เตอรทีใ่ ชกันทั่วไป………………………………………………….. 25 ภาพที่ 2.19 เคร่ืองวัดอุณหภมู จิ ากการแผ่รังสี…………………………………………………………..26 ภาพท่ี 2.20 กลองอนิ ฟราเรดตรวจจับอณุ หภมู ิ………………………………………………………… 26 ภาพที่ 2.21 แสดงระบบผลติ ไฟฟา้ ด้วยเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบอสิ ระ……………………………. 28 ภาพท่ี 2.22 แสดงระบบผลติ ไฟฟ้าดว้ ยเซลล์แสงอาทิตย์แบบตอ่ กบั ระบบจำหนา่ ย.......... 29 ภาพท่ี 2.23 แสดงระบบผลติ ไฟฟา้ ดว้ ยเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน……………………… 30 ภาพท่ี 2.24 แสดงส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์……………………………………………….. 33 ภาพที่ 2.25 แสดงการทำงานของเซลลแ์ สงอาทิตย์…………………………………………………… 34 ภาพท่ี 2.26 แสดงการเกิดกระแสไฟฟ้า…………………………………………………………………… 35 ภาพท่ี 2.27 แสดงแบตเตอรี่ในระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์……………………………………………… 38 ภาพที่ 2.28 แสดงการต่ออนุกรมของแบตเตอร่ี…………………………………………………………39 ภาพท่ี 2.29 แสดงการตอ่ ขนานของแบตเตอรี่.................................................................. 39 ภาพที่ 2.30 แสดงการต่ออนุกรมผสมกับแบบขนาน…………………………………………………. 40

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง สารบัญภาพ (ต่อ) ภาพท่ี หนา้ ภาพท่ี 2.31 แสดงแบตเตอรี่แบบเซลลเ์ ปดิ (ซ้าย) และแบตเตอรี่แบบไม่ต้องดแู ลรักษา (ขวา)………………………………………………. 40 ภาพที่ 2.32 โครงสรา้ งของแบตเตอรต่ี ะกว่ั กรด................................................................... 43 ภาพที่ 2.33 แบตเตอร่นี ิกเกิลแคดเมี่ยมแบบปดิ ทบึ ............................................................. 44 ภาพท่ี 2.34 โครงสรา้ งแบตเตอรี่ลเิ ทียมไอออน................................................................... 45 ภาพที่ 2.35 โครงสรา้ งแบตเตอรโ่ี ซเดยี มซัลเฟอร์................................................................ 46 ภาพที่ 2.36 แบตเตอรี่ Deep Cycle………………………………………………………………………… 51 ภาพท่ี 2.37 รปู ภาพต้นแบบโดมพาราโบลา………………………………………………………………. 51 ภาพท่ี 2.38 แบบระบบอบแหง้ พลงั งานแสงอาทิตย์ ขนาด 3X4 เมตร………………………….. 52 ภาพท่ี 2.39 แสดงโดมอบแห้งพลงั งานความรอ้ นแสงอาทติ ยท์ ไี่ ด้ออกแบบในงานวิจัยน้ี……54 ภาพที่ 3.1 การตากแบบดั้งเดิม.............................................................................................65 ภาพท่ี 3.2 พูดคุยแลกเปล่ียนความรู้…………………………………………………………………………. 67 ภาพท่ี 3.3 เข้าไปพบกับหัวหน้ากลุม่ วิสาหกจิ ชมุ ชนบา้ นช่างสกุลบายศรีเพื่อปรึกษา และขอข้อมลู เพ่มิ เตมิ ......................................................................................... 67 ภาพท่ี 3.4 แสดงภาพสว่ นโค้งของโครงเหล็กท่ีใชป้ ระกอบเป็นโครงของโดมอบแห้ง………….68 ภาพที่ 3.5 เหลก็ กล่องสำหรับทำตัวขน้ึ โครงสีเ่ หล่ียมโดมอบแหง้ ......................................... 69 ภาพที่ 3.6 แสดงฐานคอนกรีตเสริมเหลก็ ส่เี หลีย่ มพร้อมท่จี ะรองรบั โดมอบแห้ง.................. 69 ภาพที่ 3.7 โครงฐานส่เี หลี่ยมพรอ้ มท่จี ะเชื่อมโค้งโดมอบแห้ง……………………………………….. 70 ภาพท่ี 3.8 แสดงขน้ั ตอนการสร้างโดมอบแหง้ (ตอ่ )…………………………………………….. 70 ภาพที่ 3.9 แสดงข้ันตอนการสร้างโดมอบแหง้ (ต่อ)………………………………………………71 ภาพท่ี 3.10 แสดงขน้ั ตอนการสร้างโดมอบแห้ง (ตอ่ )....................................................71 ภาพท่ี 3.11 แสดงขน้ั ตอนการสร้างโดมอบแหง้ (ตอ่ )………………………………………………..72 ภาพท่ี 3.12 แสดงขน้ั ตอนการสร้างโดมอบแห้ง (ตอ่ )................................................... 72 ภาพท่ี 3.13 แสดงขั้นตอนการสร้างโดมอบแห้ง (ต่อ)…………………………………………………. 73 ภาพท่ี 3.14 แสดงขน้ั ตอนการสร้างโดมอบแหง้ (ตอ่ )………………………………………………… 73 ภาพท่ี 3.15 แสดงขั้นตอนการสรา้ งโดมอบแหง้ (ต่อ)................................................... 74 ภาพที่ 3.16 แสดงขน้ั ตอนการสรา้ งโดมอบแห้ง (ต่อ)................................................... 74 ภาพท่ี 3.17 แสดงขัน้ ตอนการสร้างโดมอบแห้ง (ต่อ)…………………………………………………. 75 ภาพที่ 3.18 แสดงขน้ั ตอนการสร้างโดมอบแห้ง (ตอ่ )....................................................75

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงสารบัญภาพ (ตอ่ ) ภาพท่ี หน้า ภาพที่ 3.19 แสดงขนั้ ตอนการสรา้ งโดมอบแห้งเสรจ็ สมบรู ณ์…………………………………………76 ภาพที่ 3.20 ขน้ั ตอนการดำเนินงานวจิ ัยต้งั แตเ่ รม่ิ ต้นจนสน้ิ สุดกระบวนการ…………………….77 ภาพที่ 3.21 แสดงโดมอบแห้งพลงั งานความร้อนแสงอาทติ ยท์ ไี่ ด้ออกแบบในงานวิจัยน้ี……77 ภาพท่ี 3.22 ราวตากกาบกล้วย.............................................................................................78 ภาพท่ี 3.23 พดั ลมดูดอากาศ…………………………………………………………………………………….79 ภาพท่ี 3.24 แผ่นโพลีคาร์บอเนต……………………………………………………………………………….79 ภาพที่ 3.25 แผงโซลา่ เซลล์..................................................................................................80 ภาพท่ี 3.26 เหล็กกล่อง........................................................................................................80 ภาพที่ 3.27 เหล็กเส้นกลม...................................................................................................81 ภาพที่ 3.28 แบตเตอร่ี..........................................................................................................81 ภาพท่ี 3.29 เคร่ืองควบคุมอุณหภูมิ......................................................................................82 ภาพท่ี 3.30 เครื่องควบคมุ การชาร์จประจุ............................................................................82 ภาพที่ 3.31 อนิ เวอร์เตอร์.....................................................................................................83 ภาพที่ 3.32 พดั ลมฮตี เตอร์...................................................................................................83 ภาพท่ี 3.33 เครื่องวัดความช้ืน.............................................................................................84 ภาพท่ี 3.34 แสดงฐานคอนกรีตเสรมิ เหลก็ สเ่ี หลยี่ มพร้อมท่ีจะรองรบั โดมอบแหง้ …………….85 ภาพที่ 3.35 โครงโดมอบแหง้ พลังงานความร้อนแสงอาทิตย์………………………………………….86 ภาพที่ 3.36 ประตู……………………………………………………………………………………………………87 ภาพท่ี 3.37 แผน่ โพลีคารบ์ อเนต..........................................................................................87 ภาพที่ 3.38 ชดุ ตูค้ วบคุม…………………………………………………………………………………………..88 ภาพท่ี 3.39 แผงโซลา่ เซลล์……………………………………………………………………………………….89 ภาพท่ี 3.40 แบตเตอร์รี่…………………………………………………………………………………………….89 ภาพท่ี 3.41 โดมอบแหง้ พลังงานความรอ้ นแสงอาทิตยท์ ี่เสร็จสมบูรณ์.................................90

ซ สารบัญตาราง ตาราง หน้า ตารางท่ี 2.1 ประเภทของเทอรโมคปั เปิลและอณุ หภูมิใชงาน………………………………………. 23 ตารางที่ 2.2 สภาวะแวดลอมในการใชงานเทอรโมคัปเปิล แบบมาตรฐานโดยไม่ตองใช Protecting Tube……………………………………….24 ตารางท่ี 2.3 กลไกและเทคโนโลยพี ้นื ฐานเพอื่ ปรับปรุง ประสทิ ธภิ าพของเซลล์แสงอาทิตย์………………………………………………………... 32 ตารางที่ 2.4 แสดงประเภทของระบบกักเก็บพลงั งาน…………………………………………………..41 ตารางที่ 3.1 แสดงคา่ ใช้จ่าย และอปุ กรณ์...........................................................................85 ตารางท่ี 4.1 หาประสทิ ธภิ าพของโดมอบแหง้ พลังงานความร้อนแสงอาทติ ยด์ ว้ ยระบบไฮบรดิ .............................................95 ตารางที่ 4.2 ปรมิ าณน้ำหนักของกาบกลว้ ยตานี ที่ไดร้ ะหว่างการตากแบบธรรมชาตกิ บั โดมอบแหง้ …………………………………….96 ตารางท่ี 4.3 คา่ ใชจ้ า่ ยในการสรา้ งโดมอบแห้ง พลงั งานความร้อนแสงอาทติ ย์ด้วยระบบไฮบรดิ ………………………………………..96 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง บทท1ี่ บทนำ ความเป็นมาและความสำคัญของปญั หา กล้วยเป็นพืชเมืองร้อนที่คนไทยเราคุ้นเคยกันดีรู้จักกันมานาน เนื่องจากกล้วยมีถิ่นกำเนิด ในเอเชียใต้และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งประเทศไทยเป็นประเทศหนึ่งในภูมิภาคดังกล่าว ดังน้ัน กล้วยจึงเป็นไม้ผลที่มนุษย์รู้จักบริโภคเป็นอาหารกันอย่างแพร่หลาย เชื่อกันว่า กล้วยเป็นไม้ผล ชนิดแรกที่มีการปลูกเลี้ยงไว้ตามบ้าน เนื่องจากกล้วยเป็นพืชที่ปลูกง่ายและเจริญเติบโตได้ดี ให้ผลได้ตลอด และให้คุณค่าทางโภชนาการสูงมีแร่ธาตุและวิตามินสูงมากกินแล้วมีประโยชน์ ต่อร่างกาย ประโยชน์ของกลว้ ยใช้ไดต้ ั้งแตล่ ูกไปจนถงึ ใบ แม้จะออกลกู ออกผลแล้วลำต้นท่ีตัดทิ้งไปยัง สามารถนำมาทำเป็น ภาชนะ และ วัสดุใส่อาหาร เครื่องประดับ เครื่องใช้ต่าง ๆ ได้อย่างสวยงาม และปลอดภัยรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย เพราะกล้วยเป็นพืชที่ย่อยสลายง่ายไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม แถมปลูกง่ายในท้องถิ่นจึงทำให้มีการนำต้นกล้วยมาลอกเป็นกาบแล้วนำไปสร้างผลิตภัณฑ์ เป็นถ้วย ชาม เชิงสร้างสรรค์ ช่วยลดการใช้ถุงพลาสติก ผู้คนสมัยก่อนทำอาชีพค้าขายอาหาร จึงมีแนวคิดที่จะทำภาชนะใส่อาหารที่ไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพจึงได้ทดลองนำกาบกล้วยมาพัฒนา เป็นภาชนะขึ้นมาหลากหลายรูปแบบ เนื่องจากต้นกล้วยส่วนใหญ่จะต้องปลูกกันทุกบ้าน โดย กาบกล้วยทีใช้อยู่นี้เป็นต้นกล้วยที่ออกลูกและตัดทิ้งแล้วกลับกลายเป็นขยะที่ไม่เกิดประโยชน์ จึงได้ นำมาแปรรูปลอกเป็นกาบ จากนั้นนำไปตากแดดแล้วนำมารีดให้เรียบก่อนจะนำมาขึ้นรูปออกมา เป็นถ้วย ภาชนะสำหรับใส่อาหาร สำหรับภาชนะแบบเป็นเรือไม่ต้องขึ้นรูป แต่จะผลิตด้วยมือใช้ ไมก้ ลัดตรงบรเิ วณหัวและทา้ ย จงึ อยากจะกระจายรายไดส้ ร้างงานสร้างอาชีพใหแ้ กช่ ุมชน ให้ผู้สูงอายุ ทอ่ี ยูก่ บั บ้านไมม่ งี านทำ วิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมียน อำเภอโพธาราม จังหวัดราชบุรี เป็นแหล่งเรียนรู้ แหล่งท่องเที่ยว วิถีชีวิตและวัฒนธรรมรวบรวมงานศาสตร์และศิลป์ประโยชน์ จากต้นกล้วยตานีให้เกิดประโยชน์สูงสุดตั้งแต่ยอดจรดโคนและสามารถสร้างมูลค่าเพิ่มสร้างอาชีพ ให้กับคนในชุมชน สร้างผลิตภัณฑ์ขึ้นในภายใต้ของแบรนด์ TANEE เช่น กระเป๋าเชือกกล้วย หมวก เฟอร์นิเจอร์ ย้อมผ้า เพ้นท์ ผ้า กระดาษ บรรจุภัณฑ์ เป็นต้น กลุ่มวิสาหกิจชุมชน บ้านช่างสกุลบายศรี โดยมีคุณธนกร สดใส เป็นประธานกลุ่มมีจุดประสงค์ต้องการสร้างรายได้ ให้ชาวบ้านในชุมชนย่านนี้ภายใต้ผลิตภัณฑ์ที่ทำด้วยกาบกล้วยตานีหรือเป็นแบรนด์กระเป๋าผลิต ด้วยกาบกล้วยตานีเรียกว่า “นวัตกรรมรักษ์โลก”ที่เลือกใช้ต้นกล้วยตานีมาแปรูปเป็นผลิตภัณฑ์น้ัน ก็เพราะว่าต้นกล้วยตานีนั้นมีเส้นใยที่เหนียวกว่าพันธุ์กล้วยอื่น ๆ ความสูงของต้นกล้วยตานีนั้น

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 2 มีความสูงกว่าต้นกล้วยทั่วไป 2-4 เมตร ใน1 ต้นนั้นตัดแบ่งได้ 3-4 ท่อน ได้ปริมาณกาบกล้วยเยอะ พอที่จะทำกระเป๋า 1 ต้นได้กระเป๋ากาบกล้วยตานีมีความสวยงาม 1 ใบ ส่วนกลุ่มวิสาหกิจชุมชน บ้านช่างสกุลบายศรีนัน้ ทุกวันจะมีชาวบ้านที่ทางกลุม่ หรือวิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรีสง่ เสริม ให้ปลูกพันธุ์กลว้ ยตานเี พือ่ สง่ แล้วตัดต้นกล้วยตานีเข้ามาเป็นผลิตภัณฑ์แบรนดก์ ระเป๋ากาบกลว้ ยตานี ทางภาครัฐเข้ามาส่งเสริมอีกด้านหนึ่งเพื่อเพิ่มเติมให้ชาวบ้านในชุมชนมีรายได้เพิ่มขึ้นเพราะประธาน กลุ่มวิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรีกล่าวว่า พื้นที่ดินในเทศบาลตำบลเจ็ดเสมียนเหมาะกับการ ปลกู พันธก์ุ ล้วยตานี สว่ นกล้วยตานถี ือวา่ เป็นราชนิ ีแห่งกล้วยคนโบราณเชื่อถือว่าจะมีนางตานีสถิตอยู่ อันนี้เมื่อครั้งโบราณกาลแต่ทุกวันนี้กล้วยตานีเป็นพืชล้มลุกพอปลูกแล้วประมาณ 7-8 เดือนลำต้น จะใหญ่แล้วสูงประมาณ 3-4 เมตรใบใหญส่ ีเขียวและเหนียวมีเงาด้วยเหตุผลนี้ทางกลุ่มวิสาหกิจชุมชน บา้ นช่างสกุลบายศรจี งึ นำตน้ กล้วยตานี ใบกล้วยตานีมาผลิตเปน็ ผลิตภัณฑ์ ดงั น้ี (ธนกร สดใส : 2563) ทำเป็นบายศรสี ำหรับใช้ในพิธีกรรมต่าง ๆ เพ่อื เปน็ การบชู าสิ่งศักดส์ิ ิทธิ์ตามความเชื่อของแต่ละบุคคล มีทั้งกระทงใส่อาหาร เช่น ผัดซีอิ๊ว ผัดไทยและอื่น ๆ กาบกล้วยตานีเอามาผลิตกระเป๋าในรูปแบบ แบรนดก์ าบกล้วยตานีเป็นนวัตกรรมรักษโ์ ลกสว่ นรูปแบบการดีไซน์ตามยุคตามสมัยของทุกวยั เนื่องจากบ้านช่างสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมียน อำเภอโพธาราม จังหวัดราชบุรี ได้ประสบ ปัญหาจากการนำกาบกล้วยตานีไปตากแห้ง ด้วยกรรมวิธีการตากแบบด้ังเดิมของเขาก็คือการผึ่งลม และแดด วิธีการตากก็คือการตากบนราวพาดที่ทำมาจากไม้ไผ่ ใช้ระยะเวลาในการตาก 2-3 วัน ปริมาณกาบในการตากที่ได้ในแต่ละวันอยู่ที่ 100-200 กาบขึ้นอยู่กับจำนวนคนงานในกระบวน การกรดี กาบกล้วยดว้ ยวา่ ในวันนนั้ มคี นงานอยกู่ ่ีคน ถ้าคนงาน 2 คนปริมาณต้นกล้วยทใ่ี ชอ้ ย่ทู ่ี 5 ท่อน ต่อคนงาน 2 คน สัดส่วนที่จะตัดนำมาแปรรูปในการตากแห้งมีขนาดความยาว 1 เมตร ความกว้าง 12 เซนติเมตร และมีความหนาที่ไม่เท่ากัน ปัญหาหลักก็คือในช่วงฤดูฝนหรือในวันที่ แสงแดดไม่เพียงพอนั้นทำให้บ้านช่างสกุลบายศรีนำเอากาบกล้วยตานีออกมาผึ่งแดดข้างนอกไม่ได้ เพราะอาจทำให้ผลิตภัณฑ์นั้นเกิดความเสียหายจากการขึน้ เชื้อราเพราะว่ากาบกล้วยยังคงมีความชนื้ หลงเหลืออยู่ ดังนั้นบ้านช่างสกุลบายศรีจึงต้องออกไปจา้ งอบแห้งข้างนอก จึงทำให้มีค่าใช้จ่ายในการ ผลติ ผลิตภณั ฑเ์ พม่ิ ขน้ึ ไปอกี จากที่ได้กล่าวมาในเบื้องต้นทางกลุ่มผู้วิจัยจึงมีแนวทางจะสร้างโดมอบแห้งพลังงาน ความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด เข้ามาช่วยแก้ปัญหาให้เกิดประสิทธิภาพที่ดีแก่การทำงาน และได้นำเทคโนโลยีระบบไล่ความชื้นและควบคุมอุณหภูมิเข้ามาช่วยเสริมเพิ่มความสะดวกและช่วย ลดค่าใชจ้ า่ ยจากการที่ต้องออกไปจา้ งอบแห้งข้างนอก โดยร่วมกบั ระบบไฮบริด คอื ระบบที่พัฒนาขึ้น มาใหม่โดยรวมข้อดีของทั้งพลังงานแสงอาทิตย์ออนกริด (solar on grid) กับ แบบปิด (off grid) เป็นระบบท่ีมีการเชื่อมต่อกับการไฟฟ้าสำหรับช่วงที่ไม่มีแดดและมีการใช้แบตเตอรี่เพื่อเก็บพลังงาน

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 3 ส่วนที่ผลิตเหลือในตอนกลางวันไปใช้งานในตอนกลางคืน (คล้ายๆ รถยนต์ไฮบริด (hybrid) ที่มีการ ใช้พลังงานจากเครื่องยนต์และชาร์ตแบตเตอรี่ไปในขณะที่เบรก) ข้อดีของระบบไฮบริด เป็นระบบ ไฟฟ้าที่มีความเสถียรมาก เนื่องจากเสมือนมีแหล่งจา่ ยไฟ 3 แหล่ง (โซล่าเซลล์ + แบตเตอรี่ + ไฟฟ้า จากการไฟฟ้า) คอยช่วยกันจ่ายไฟ และเป็นระบบไฟสำรองทำให้บ้านยังคงมีไฟฟ้าใช้แม้เกิดไฟดับ ทางผู้วจิ ยั หวังว่าโดมอบแห้งน้ีจะเป็นประโยชน์และช่วยแก้ปัญหาในช่วงฤดูฝนหรือในวันท่ีแสงแดดไม่ เพียงพอต่อความต้องการในการตากกาบกลว้ ยให้กบั วิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรี วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาการออกแบบโดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด กรณศี ึกษาการอบกาบกลว้ ยกล่มุ วิสาหกิจชมุ ชนช่างสกลุ บายศรี ตำบลเจ็ดเสมียน จังหวดั ราชบุรี 2. เพ่ือทดสอบประสทิ ธิภาพของโดมอบแห้งพลงั งานความร้อนแสงอาทติ ยด์ ้วยระบบไฮบริด 3. เพื่อวิเคราะห์ด้านเศรษฐศาสตร์ของโดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบ ไฮบริด ขอบเขตของงานวจิ ัย 1. ระบบไฮบรดิ (Hybrid) เปน็ ระบบทีพ่ ัฒนาข้นึ มาใหม่โดยรวมขอ้ ดขี องทั้งพลงั งานแสงอาทติ ย์ แบบออนกริด (solar on grid) กบั แบบปิด (off grid) เป็นระบบที่มีการเชื่อมต่อกับการไฟฟ้าสำหรับ ช่วงที่ไม่มีแดดและมีการใช้แบตเตอร่ี เพ่ือเก็บพลังงานส่วนท่ีผลิตเหลือในตอนกลางวันไปใช้งาน ในตอนกลางคืน 2. โดมมีขนาดความกว้าง 3 เมตรความยาว 4 เมตร มีลักษณะรปู ทรงเป็นสเ่ี หลย่ี มส่วนด้านบน จะมกี ารดัดโคง้ 3. กาบกล้วยตานีที่ตัดนำมาอบแห้งมีความยาว 1 เมตร ความกว้าง 12 เซนติเมตร และความหนาทไ่ี ม่เทา่ กนั 4. โดมตั้งอยู่ในพื้นท่ีวิสาหกิจชุมชนบ้านช่างสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมียน อำเภอโพธาราม จังหวดั ราชบุรี 5. ค่าความช้ืนของกาบกล้วยตานีทเ่ี หลอื อยู่ มีค่านอ้ ยกวา่ หรอื เท่ากับ 10 %

4 ประโยชน์ทค่ี าดว่าจะได้รบั 1. ได้โดมอบแหง้ พลังงานความรอ้ นแสงอาทติ ย์ดว้ ยระบบไฮบริด กรณีศกึ ษาอบกาบกล้วย กลมุ่ วิสาหกิจชุมชนชา่ งสกุลบายศรี ตำบลเจด็ เสมียน จงั หวดั ราชบุรี 2. ทราบประสทิ ธภิ าพของโดมอบแห้งพลงั งานความร้อนแสงอาทติ ย์ด้วยระบบไฮบริด 3. ทราบผลการวิเคราะหด์ ้านเศรษฐศาสตรข์ องโดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ ด้วยระบบไฮบรดิ 4. ลดเวลาในการอบกาบกลว้ ยเพ่อื ไล่ความชื้นและความสญู เสยี ทเ่ี กิดจากเชอื้ รา ในกระบวนการอบกาบกลว้ ยดว้ ยกรรมวธิ ีการตากแบบดงั้ เดมิ 5. สามารถอบพืชผลผลติ ทางการเกษตรอืน่ ๆไดท้ ่นี อกเหนือจากการอบแห้งกาบกลว้ ย นิยามศพั ท์เฉพาะ โดมอบแห้งพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด คือ โดมที่มีการประยุกต์ใช้ พลังงานแสงอาทิตย์จากโซล่าเซลล์ร่วมกับการใช้พลังงานไฟฟา้ ของการไฟฟ้าในการอบแห้งกาบกล้วย ในวันที่มีแดดโดมอบแห้งจะใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์จากโซล่าเซลล์ในการทำงานของพัดลมดูด อากาศ กรณีที่ไม่มีแดดหรือพายุเข้า โดมอบแห้งจะเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้าแทนการ ใช้พลังงานแสงอาทติ ยจ์ ากโซล่าเซลล์ในการควบคมุ ฮีตเตอร์ลมรอ้ นและพัดลมดดู อากาศ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

5 บทท2่ี เอกสารและงานวิจัยท่ีเกยี่ วขอ้ ง การวิจัยเรื่อง “โดมอบแห้งพลังงานความรอ้ นแสงอาทิตย์ด้วยระบบไฮบริด กรณีศึกษาการอบ กาบกล้วยกลุ่มวิสาหกิจชุมชนช่างสกุลบายศรี ตำบลเจ็ดเสมยี น จังหวดั ราชบุรี” ซงึ่ ในบทที่ 2 น้ีผู้วิจัย ไดศ้ ึกษาทฤษฎที เ่ี ก่ียวข้องมเี น้ือหาทีจ่ ะนำเสนอดงั น้ี 1. ทฤษฎกี ารอบแหง้ 2. การอบแห้งพลงั งานแสงอาทิตย์ 3. เครื่องมอื วัดอุณหภมู ิและความชน้ื 4. โซล่าเซลล์ 5. อปุ กรณ์กกั เก็บพลงั งาน 6. การออกแบบโดมอบแหง้ 7. การคำนวณต้นทนุ การผลิตในเชิงเศรษฐศาสตร์ 8. งานวิจยั ทเี่ ก่ียวข้อง 1. ทฤษฎกี ารอบแหง้ การอบแหง้ เป็นการแยกน้ำออกจากวตั ถุช้นื (moist material) โดยการทําให้น้ำเปลี่ยนสถานะ เป็น ไอโดยอาศัยความร้อน สำหรับการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรมักเป็นการอบแห้งแบบการ พาความร้อน (Convective drying) โดยเป่าอากาศร้อนผ่านผลิตภัณฑ์ที่เป็นวัตถุช้ืนความร้อนจาก อากาศจะถ่ายเทไปยังวัตถุทําให้วัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้นน้ำในวัตถุจะเปลี่ยนสถานะเป็นไอน้ำและระเหย ออกมาการถ่ายเทมวลของน้ำจากวตั ถชุ ืน้ ไปยังอากาศจะหยุดเม่ือความดันไอน้ำทีผ่ ิววัตถุเท่ากบั ความ ดันไอน้ำในอากาศ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง Pv,sur = Pv (2.1) โดยที่ P v,sur คือ ความดันของไอนำ้ ท่ผี วิ วัตถุ P v คือ ความดนั ไอน้ำในอากาศ

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 6 ภาพที่ 2.1 การถ่ายเทมวลและความร้อนในการอบแห้ง ทม่ี า : (เสริม จนั ทรฉ์ าย, 2540) การเคลื่อนตัวของน้ำจากภายในวัตถุชื้นออกมาที่ผิวเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและขึ้นกับ โครงสร้างของวัตถุกระบวนการที่เกิดขึ้น เช่น การแพร่ (diffusion) การไหลภายในท่อเล็กใน โครงสร้างของวัตถุ (capillary flow) การไหลจากความดันออสโมติก (Osmotic pressure) และการ ไหลเนื่องจากแรงโน้มถ่วง เป็นต้น ดังนั้นการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับอธิบาย กระบวนการดงั กลา่ วจึงมีความซับซอ้ นมากขน้ึ ในการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรการทดลองของความชื้นมีลักษณะดังภาพที่ 2.1 หรือ แสดงในรูปของอัตราการแห้ง (drying rate) ดังภาพที่ 2.2 ภาพที่ 2.2 การลดลงของความชื้นในการอบแหง้ ผลติ ภัณฑ์ทางการเกษตรท่วั ไป ที่มา: (Sodha et al., 1987)

7 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงภาพที่ 2.3 อัตราการแห้งของผลติ ภณั ฑ์การเกษตรระหว่างการอบแห้ง ท่ีมา: (Sodha et al., 1987) โดยทั่วไปอัตราการแห้งของผลิตภัณฑ์การเกษตรแบ่งได้เป็น 2 ช่วง ได้แก่ ช่วงอัตราการแห้ง คงที่ (constant-rate regime) ซึ่งเป็นช่วงแรกของการอบแห้ง และช่วงอัตราการแหง้ ลดลง (falling- rate regime) ซึ่งต่อจากช่วงแรกในช่วงอัตราการแห้งคงที่การระเหยของน้ำเกิดที่ผิวของผลิตภัณฑ์ โดยลกั ษณะการระเหยคล้ายกับการระเหยน้ำจากภาชนะเราสามารถเขยี นอตั ราการแห้งในช่วงเวลาน้ี เป็นรปู สมการได้ดังนี้ dM = hcA (Ta − Tsur) (2.2) dt L เมอื่ dM/dt คอื อตั ราการแห้ง (kg/s) Hc คือ การนำความรอ้ นของฟิล์มอากาศที่อยู่เหนือผิวผลติ ภัณฑ์ A (Thermal Conuductance of air film) (W/m2-k) L คอื พนื้ ทผ่ี ิวของผลติ ภณั ฑ์ (m2) Ta คอื ความร้อนแฝงของนำ้ ในผลติ ภณั ฑ์ (J/kg) Tsur คือ อณุ หภมู ขิ องอากาศทใี่ ช้ในการอบแหง้ (K) คอื อณุ หภมู ทิ ผี่ ิวของผลิตภณั ฑ์ (K) สำหรับช่วงที่อัตราการแห้งลดลง (Falling-rate regime) โดยทั่วไปเราสามารถเขียนอัตราการ แหง้ ในรปู สมการดงั น้ี

8 dM = −k(M − Me) (2.3) dt เมื่อ Me คอื ความชน้ื สมดลุ ของผลติ ภัณฑ์ M คอื ความชน้ื ของผลติ ภัณฑ์ คอื คา่ คงที่การอบแห้ง (drying constant) (-) K มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 1. ผลของตัวแปรต่างๆ ท่ีมตี ่อการอบแห้ง ตัวแปรสำคญั ท่มี ีผลตอ่ การลดลงของความช้นื ของวตั ถุมีดังน้ี 1. อุณหภูมิอากาศที่ใช้ในการอบแห้งถ้าอุณหภูมิที่ใช้ในการอบแห้งมีค่าสูงอัตราการแห้ง (drying rate) มีคา่ สูงกว่ากรณีของอากาศท่มี ีอณุ หภมู ติ ่ำ 2. ความชื้นสัมพัทธ์อากาศที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำสามารถรับความชื้นที่ถ่ายเทจากวัตถุชื้นได้ มากกว่ากรณที ี่อากาศมีความช้นื สัมพัทธส์ งู 3. ความเร็วอากาศที่ไหลผ่านวัตถุชื้น ถ้าความเร็วอากาศมีค่าสูงความชื้นจากวัตถุถ่ายเท ออกมาสู่อากาศได้ดีกว่ากรณีอากาศที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ แต่ผลดังกล่าวมีค่อนข้าง นอ้ ยเม่ือเทยี บกับผลอณุ หภูมิและความชนื้ สัมพัทธข์ องอากาศ 2. ประเภทของการอบแหง้ การอบแห้งแบบพาความร้อน โดยทั่วไปแบ่งได้เป็น 2 แบบ (Bakker-Arkemer and Hall, 1974) คอื 1. การอบแห้งชน้ั บาง (thin layer drying) การอบแห้งประเภทนี้วัตถุชื้นเรียงเป็นชั้นบางๆ หรือหนึ่งชั้นสำหรับการลดลงของความช้ืน สามารถเขียนเป็นสมการได้ดงั นี้ Mt−Me = exp(−kt) (2.4) M0−Me เม่ือ Mt คอื ความชน้ื ขณะเวลา t [%, w.b] Me คอื ความช้ืนสมดลุ [%, w.b] M0 คอื ความช้นื เริ่มต้น [%, w.b] K คือ ค่าความช้นื การอบแหง้ [-]

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 9 2. การอบแห้งช้ันหนา (deep bed drying) เป็นการอบแห้งที่วัตถุวางซ้อนกันหลายชั้น ตัวอย่างเช่น การอบแห้งข้าวในเครื่องอบแห้งแบบ ใช้อากาศแวดล้อม (in-bin drying) ในการคํานวณการลดลงของความชื้นในระบบอบแห้ง โดยทั่วไป พิจารณาว่า การอบแห้งชั้นหนาประกอบด้วยการอบแห้งชั้นบางหลายๆ ชั้นเรียงซ้อนกัน และทําการ หาสมการสมดลุ ของมวลและพลังงานทีเ่ กิดขน้ึ ในแตล่ ะช้ัน 2. การอบแหง้ พลงั งานแสงอาทิตย์ การอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์เป็นการอบแห้งผลิตภัณฑ์โดยใช้ความร้อนจากพลังงาน แสงอาทิตย์เพื่อระเหยน้ำจากผลิตภัณฑ์โดยทั่วไปอาศัยการพาความร้อน (Convective heat tranfer) ซึง่ สามารถแบง่ การอบแห้งพลงั งานแสงอาทิตยแ์ บบพาความร้อนไดเ้ ป็น 2 แบบ คือแบบการ พาความรอ้ นตามธรรมชาติ (Natural convection circulation) ซึง่ อาศยั แรงลอยตวั เนอื่ งจากการพา ความร้อน และแบบการพาความร้อนโดยการบังคับอากาศ (Forced-convection circulation) ซ่งึ อาศัยแรงดันจากพดั ลมเพ่ือพาความร้อนไปยงั ผลิตภณั ฑ์ นอกจากนยี้ ังอาจแบ่งชนดิ ของการอบแห้ง ตามวธิ กี ารรับรงั สีโดยสามารถแบง่ ได้ 4 แบบ ได้แก่ แบบรบั รังสีโดยตรง (direct) แบบรับรังสโี ดยอ้อม (indirect) แบบผสม (direct-indirect) และแบบเรือนกระจก สำหรับรายละเอียดของเครื่องอบแห้ง ชนิดต่างๆ กล่าวในรายละเอยี ดดังน้ี แบบรับพลงั งานแสงอาทิตยโ์ ดยตรง (direct mode) เครื่องอบแห้งประเภทนี้ รังสีอาทิตย์จะตกลงบนผลิตภัณฑ์ที่ต้องการอบแห้งโดยตรง ซึ่งความชื้นจากผลิตภัณฑ์จะถูกพาขึ้นไปด้านบนโดยการไหลของอากาศที่เกิดจากการพาความร้อน ตามธรรมชาติ ซึ่งรังสีอาทิตย์ส่งผ่านวัสดุโปร่งแสงอาจเป็นพลาสติกหรือกระจกก็ได้ แผ่นโปร่งแสง ดังกล่าว ทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียความร้อนโดยพาความร้อนและการแผ่รังสีความร้อน ทั้งยัง ป้องกันฝุ่นละอองฝน และแมลงรบกวนต่างๆ ด้วย ซึ่งงานวิจัยของ Mohammad Ali Basunia, Osman Mahgoub, Mohammad Shafiur Rahman,(2011). ไดก้ ลา่ วว่า การออกแบบ การก่อสร้าง และการทดลองทดลองเคร่อื งอบแห้งแบบอุโมงค์สรุ ยิ ะ การทดสอบแบบไมโ่ หลดแสดงให้เหน็ ชัดเจนว่า การอบแห้งอุณหภูมสิ ามารถเพ่ิมได้อย่างง่ายดายถึง 5-30 ℃ เหนืออุณหภูมิแวดลอ้ ม สามารถบรรลุ อุณหภูมขิ องอากาศแหง้ ได้อย่างง่ายดาย 45-55 ℃ การแสดงของเคร่อื งอบแหง้ ถกู นำมาเปรียบเทียบ กับการตากแดดธรรมชาติแบบเปิดโล่ง อาจลดเวลาการอบแห้งลงอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบด้วยการ ตากแดดกลางแจ้งแบบธรรมชาติ พบว่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องแห้งอยู่ที่ 29.5% การ ตรวจสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์สุริยะสามารถใช้สำหรับการทำให้แห้งท่ี อุณหภมู ติ ่ำและอนื่ ๆสินค้าเกษตรในพน้ื ท่ีชนบทของโอมาน

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 10 ภาพท่ี 2.4 เครื่องอบแหง้ แบบรบั พลังงานแสงอาทิตยโ์ ดยตรง ทม่ี า: (Sodha al., 1987) แบบรงั พลังงานแสงอาทติ ย์ทางอ้อม (indirect mode) เครื่องอบแห้งประเภทนี้จะมีแผงรับรังสีอาทิตย์ ซึ่งทำงานโดยอาศัยการพาความร้อนแบบ ธรรมชาติ (natural convection) อากาศรอ้ นท่ีได้จะลอยตวั และไหลผ่านผลิตภัณฑท์ ่ีต้องการอบแห้ง ภาพที่ 2.5 เครื่องอบแหง้ แบบรับพลงั งานแสงอาทิตยท์ างออ้ ม ทีม่ า: (Sodha et al., 1987) เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสม ประกอบด้วยส่วนบรรจุผลิตภัณฑ์และส่วนแผงรบั รังสีอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น เครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลม (solar tunnel dryer) โดยผลิตภัณฑ์ได้รับ พลังงานความร้อนทั้งจากแผงรับรังสีอาทิตย์ที่ตกกระทบผลิตภัณฑ์โดยตรง โดยมีพัดลมเป่าอากาศ จากแผงรบั รงั สอี าทติ ย์เข้าไปยงั สว่ นบรรจุผลติ ภณั ฑ์ ภาพท่ี 2.6

11 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงภาพที่ 2.6 เคร่ืองอบแหง้ แบบอโุ มงคล์ ม ทม่ี า: (janjai et al. 2009) แบบเรือนกระจก (greenhouse solar dryer) เครอื่ งอบแห้งแบบเรือนกระจกมลี ักษณะเปน็ โรงเรือนซึ่งปิดคลุมดว้ ยวสั ดโุ ปรง่ แสง เช่น กระจก หรือพลาสติกชนิดต่างๆ เมื่อรังสีอาทิตย์ส่องผ่านวัสดุดังกล่าวเข้าไปตกกระทบยังผลิตภัณฑ์ทำให้ อุณหภูมิสูงขึ้น และแผ่รังสีอินฟราเรดออกมาแต่รังสีอินฟราเรดผ่านแผ่นวัสดุโปร่งแสงออกมาได้น้อย ทำให้ความรอ้ นถูกกักเก็บอยู่ภายในทำให้อุณหภูมอิ ากาศภายในสูงขึ้นซ่ึงส่งผลให้ผลิตภัณฑ์แห้งเร็วข้ึน โดยความชื้นที่ออกมาจากผลิตภัณฑ์จะถูกดูดออกสู่อากาศแวดล้อมภายนอกด้วยพัดลมดูดอากาศ ตัวอย่างเครื่องอบแห้งแบบนี้ คือ เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาราโบลาโดม ซึ่งงานวิจัย ของ Manas Jyoti Barooah, Laxmi Narayan Sethi, Abhijit Borah,(2020). ได้กล่าวว่า การ ออกแบบต่างๆ ของการทำแห้งพลังงานเรือนกระจกที่เหมาะสมกับการอบแห้งผลิตภัณฑ์จากพืชสวน และเครื่องเทศ การประเมินได้ดำเนินการตามแนวคิดเฉพาะของแนวคิดการก่อสร้างและการ ดำเนินงานการ ออกแบบทางเทคนิคที่หลากหลายโดยตรงปรบั ให้เหมาะกับเครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ ของพลังงานเรือนกระจกการศึกษาลักษณะต่างๆ ของเรือนกระจกระบบอบแห้งพลังงานแสดงใน รูปแบบตารางหลักการทำงาน อุณหภูมิในการทำงานช่วงแหล่งความร้อนและโหมดการทำงานโหมด หรือโหมดโครงสร้างเป็นระบบนอกจากนี้ เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงหรือแบบ tegral โหมดทางอ้อมหรือแบบกระจาย และเครอื่ งทำลมแหง้ แบบผสมได้รบั การศกึ ษาตามลำดบั สำหรบั การคำนวณประสทิ ธภิ าพของเครอื่ งอบแห้งพลงั งานแสงอาทิตย์แบบเรือนกระจก จากสูตร η = mwL × 100 (2.5) AHTND เมอื่ η คอื ประสิทธิภาพของเครอื่ งอบแห้งพลังงานแสงอาทติ ย์ (%) Mw คอื มวลของนำ้ ท่ีระเหยออกจากผลติ ภัณฑ์ (kg)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 12 HT คอื ค่าพลงั งานแสงอาทติ ย์ที่ตกกระทบบนเคร่อื งอบ (Kwh/m2) L คือ ความร้อนท่ตี ้องใช้ในการระเหยน้ำ (J/kg) A คือ พืน้ ทรี่ บั รังสีดวงอาทติ ย์ (m2) ND คอื จำนวนวนั ทต่ี ้องการใช้การอบแห้งแต่ละครัง้ (day) ปรบั ปรุงประสิทธิภาพเครอ่ื งอบแห้งพลงั งานแสงอาทิตย์แบบเรือนกระจกทีเ่ หมาะสมกับวิถีชีวิต ชุมชน เป็นกระบวนกำจดั ความชื้น หรอื น้ำในผลิตภณั ฑท์ ีล่ ดลง ซงึ่ อาหารหรอื ผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจะ มีค่าไม่เท่ากัน การกำจัดความชื้นในผลิตภัณฑ์ สามารถทำได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับการเลือกวิธีการ และ เครื่องอบแห้งของผู้ออกแบบ กระบวนการอบแห้งเพื่อลดความชื้นของผลิตภัณฑ์โดยทั่วไปจะเป็นไป ตามกราฟของการอบแห้ง (Drying Curve) ซึ่งอยู่ภายใต้เงื่อนไขของการอบแห้งคงที่ เช่น มีอุณหภูมิ ความชื้น และมีความเร็วลมคงที่การเปลี่ยนแปลงมวลและอุณหภูมิของอาหารหรือผลิตภัณฑ์ที่ใช้ใน การบแห้งจะมีลักษณะคล้ายคลึงกัน และส่วนใหญ่เป็นไปตามกราฟของการอบแห้ง ดังแสดงใน ภาพท่ี 2.7 ภาพท่ี 2.7 แสดงเส้นกราฟของการอบแห้ง (ทีม่ า http://www.process-heating.com) จากกราฟ ในภาพที่ 2.7 การอบแห้งสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ช่วง คือ ช่วงการให้ความร้อน เบื้องต้นแก่วัสดุ (Initial Period) ช่วงการอบแห้งความเร็วคงที่ (Constant Rate Period) และช่วง การอบแห้งความเร็วลดลง (Falling Rate Period) สอดคล้องกับวิจัยของ M.Y.H. Othman, K. Sopian, B. Yatim, W.R.W. Daud,(2005). ได้กล่าวว่า การอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ยังมี ปัญหาที่เกี่ยวข้องกบั ลักษณะไม่สม่ำเสมอและความเขม้ ข้นของรังสดี วงอาทิตย์ จึงได้พัฒนาระบบการ อบแห้งด้วยพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ มี 4 ระบบ 1. ระบบอบแห้งโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ระบบท่ีเรียกวา่ V-grove 2. ระบบการอบแหง้ ดว้ ยพลงั งานแสงอาทิตยโ์ ดยใช้ระบบ Double Pass

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 13 3. ระบบการอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมตัวเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์ 4. ระบบช่วย พลังงานแสงอาทิตย์ระบบลดความชื้น ระบบที่ 1,2 และ3 คือระบบเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบใช้ อากาศ และระบบที่4 ใชน้ ำ้ 3. เครือ่ งมอื วัดความชน้ื และอณุ หภูมิ 3.1 เคร่อื งมือวัดความชน้ื การคํานวณหรือประเมินปริมาณการใชพลังงานของระบบปรับอากาศหรือระบบทําความเย็น เรามักจำเป็นตองตรวจวัดความชื้นร่วมไปกับการตรวจวัดอุณหภูมิคาความชื้นและคาอุณหภูมิของ อากาศที่วัดได้จะทําใหเราสามารถคํานวณคาเอนทาลป (Enthalpy) หรือปริมาณความร้อนที่อยู่ใน อากาศ ณ ตาํ แหนงทที่ าํ การตรวจวดั การตรวจวัดความชื้นมักจะแสดงในหน่วยของร้อยละ (%) ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศที่ อุณหภูมิค่าหนึ่งแสดงถึงปริมาณของไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศขณะนั้นวามีคาเป็นร้อยละเทาไรของ ปริมาณไอน้ำสูงสุดที่มีได้ (ปริมาณไอน้ำอิ่มตัว) ที่อุณหภูมินั้นๆ ตัวอย่าง เช่น อากาศมีความชื้น สัมพัทธ์ร้อยละ 60 ที่อุณหภูมิ 25°C หมายความวาอากาศในขณะนั้นมีปริมาณไอน้ำ 60 เมื่อเทียอยู่ ร้อยละบกบั ปรมิ าณไอน้ำอ่ิมตวั ในอากาศท่ี อณุ หภูมิ 25°C เคร่อื งมือวัดความชื้นท่ีใชกันท่ัวไป ไดแ้ ก่ 1. เทอร์โมมเิ ตอรก์ ระเปาะเปียกและกระเปาะแหง้ (Wet-bulb and Dry-bulb Thermometer) เทอรโมมิเตอร์กระเปราะเปยี กและกระเปาะแหง ประกอบดว้ ยเทอรโมมิเตอร์ 2 แทง โดยท่ี ปลายของเทอรโมมิเตอรแ์ ทง่ หน่งึ จะถูกหุ้มด้วยผา้ เปียกชุบนำ้ กล่นั สวนเทอรโมมิเตอรอ์ ีกแทง่ หน่งึ จะใชวดั อุณหภมู ิของอากาศตามปกติ ภาพที่ 2.8 เทอรโ์ มมิเตอร์กระเปาะเปียกและกระเปาะแห้ง (คมู่ ือผรู้ ับผิดชอบดา้ นพลงั งาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 14 ความชื้นของอากาศจะหาได้จากความแตกต่างอุณหภูมิระหว่างเทอรโมมิเตอร์ทั้ง 2 แท่ง โดย อาศยั หลักการการระเหยของนำ้ ซึง่ ทำใหอณุ หภูมขิ องเทอรโมมิเตอร์ทปี่ ลายหมุ้ ดว้ ยผา้ เปียกมีค่าลดลง ในกรณีที่อากาศทีว่ ัดแห้งอัตราการระเหยของน้ำจะสงู ทำใหเกิดความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของเท อรโมมเิ ตอร์ท้ัง 2 แท่งมากกวากรณีท่ีอากาศมีความชน้ื สูงผลต่างของอณุ หภูมิท้ังสองจะต่างกันน้อยเท อรโมมิเตอร์กระเปาะเปียก และกระเปาะแหงอาจติดตั้งอยู่บนก้านหมุน หรือติดตั้งพัดลมขนาดเล็ก เพื่อที่จะใหอากาศที่วัดวิ่งผ่านเทอรโมมิเตอร์ทั้งสองเทอรโมมิเตอร์กระเปาะเปียกและกระเปาะแหงมี ความแม่นยำในการตรวจวัดสูงแต่มีขอเสียในการที่จะตองชุบน้ำกลั่นกอนใชงานทุกครั้งและตองใช เวลามากในการตรวจวดั ค่าแตล่ ะครงั้ 2. เครือ่ งมือวัดความชน้ื แบบอิเลก็ ทรอนิกส์ (Electronic Humidity Meter) เครื่องมือวัดความชื้นแบบอิเล็กทรอนิกส์จะวดั คาความชื้นโดยใชหัวเซ็นเซอรแบบตัวเก็บประจุ (Capacitive Sensor) ซงึ่ คา่ ความจไุ ฟฟาจะขน้ึ อยู่กบั ความช้นื ของอากาศท่ีวัด หรือเป็นหวั เซ็นเซอรที่ ทาํ ดว้ ยซิลิคอน ซง่ึ ค่าความนาํ ไฟฟาจะเปล่ยี นแปลงตามความชืน้ ของอากาศทวี่ ัดคาสัญญาณไฟฟาจาก หัวเซ็นเซอรจะถูกสงไปยังหน่วยประมวลผลเพื่อแสดงคาความชื้นของอากาศที่ตรวจวัดในปัจจุบัน เครื่องมือวัดความชื้นแบบอิเล็กทรอนิกส์มีความแม่นยําในการตรวจวัดสูงและสะดวกในการพกพาใน การนาํ ไปตรวจวัด ณ จดุ ต่าง ๆ ภาพที่ 2.9 เครื่องมือวัดความชนื้ แบบอเิ ล็กทรอนิกส์ (คู่มือผรู้ ับผิดชอบดา้ นพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net)

15 การหาปรมิ าณความช้ืน จากการทดลองอบแห้งท่มี ีการบันทึกน้ำหนัก นำนำ้ หนักไปคำนวณหาปรมิ าณความชนื้ ดังสมการท่ี (2.6) MC = w−d × 100 (2.6) d เมื่อ MC คือ ความช้ืนมาตรฐานแหง้ (% d.b.) w คือ นำ้ หนักของวสั ดุที่เวลาใดๆ (g) d คือ นำ้ หนกั แห้ง (g) โดยในงานวิจัยนี้กำหนดให้ค่าความชื้นสมดุลมีค่าน้อยมากเทียบกับความชื้นที่เวลาใด ๆ (Meq <<Mt) และความชื้นเริ่มต้น (Meq< M0) ดังนั้นอัตราส่วนความชื้น (Moisture ratio) สามารถ คำนวณได้ ดงั สมการท่ี (2.7) มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง MR = Mt (2.7) เมื่อ MR M0 Mt M0 คอื อัตราส่วนความชนื้ (decimal) คอื ความช้นื ทเี่ วลาใดๆ (%d.b.) คือ ความชื้นเร่มิ ตน้ (%d.b.) 3.2 สมบตั ิของวตั ถุชน้ื 1. ความชืน้ ของวัตถุชนื้ วัตถุชื้นประกอบดว้ ยของแข็งและความชื้นซึ่งโดยทั่วไปเป็นนำ้ ในสถานะของเหลว เราสามารถ บอกปริมาณความชื้นของวัตถุชื้นในรูปของความชื้นมาตรฐานเปียก (Mw) หรือมาตรฐานแห้ง (Md ) โดยความชื้นมาตรฐานเปียกคือ อัตราส่วนระหว่างมวลของน้ำในผลิตภัณฑ์ต่อมวลของผลิตภัณฑ์ท่ี อบแหง้ สว่ นความชืน้ มาตรฐานแห้งคือ อัตราส่วนระหว่างมวลของน้ำในผลติ ภัณฑ์ต่อมวลของของแข็ง ของผลติ ภณั ฑ์ (Bakker-Arkemar and Hall, 1974) Mw = mw (2.8) mw+ms (2.9) Md = mw ms เม่อื Mw คือ ความชนื้ มาตรฐานเปียก [kg/kg] Md คือ ความช้ืนมาตรฐานแห้ง [kg/kg]

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 16 mw คือ มวลของน้ำในปริมาตรท่ีพิจารณา [kg] ms คือ มวลของของแข็งในปริมาตรที่พจิ ารณา [kg] ความชื้นมาตรฐานเปียกมักนิยมใช้ในทางการค้าส่วนความชื้นมาตรฐานแห้งมักใช้ในการ คํานวณ และการศึกษาในเชงิ วทิ ยาศาสตร์ 2.ลกั ษณะการเกาะตวั ของนำ้ บนวัตถุช้ืน น้ำท่เี กาะตัวกบั ของแข็งในวัตถชุ ืน้ สามารถแบ่งได้เป็น 4 ชนิด คือ 1.น้ำอิสระ (free water) 2.นำ้ ทเี่ ปน็ ตวั ทําละลาย (solvent water) 3.นำ้ ทีเ่ กาะตัวโดยแรงวันเดอวาลล์ (water attached with Van de Waal force) 4.นำ้ โมเลกลุ เดยี่ ว (mono-molecule water) ภาพที่ 2.10 แผนภูมินำ้ ประเภทตา่ งๆ ในวัตถุชน้ื ที่มา: (Bakker-Arkemar and Hall, 1974) การเกาะของน้ำแบบน้ำอิสระจะอยู่ที่ชั้นนอกสุดของผิวของของแข็งส่วนการเกาะตัวของน้ำ แบบอื่นๆ จะอยู่ถัดลงมาจนถึงการเกาะตัวของน้ำแบบน้ำโมเลกุลเดี่ยวซึ่งอยู่ที่บริเวณผิวสัมผัสของ ของแข็งในการแยกน้ำแบบอิสระจะใช้พลังงานน้อยที่สุด ส่วนน้ำแบบโมเลกุลเดี่ยวใช้พลังงานในการ แยกน้ำออกจากวัตถชุ น้ื มากทีส่ ดุ 3. ความชืน้ สมดุล (equilibrium moisture content) วัตถุชื้นมีการรับและดูดความชื้นจากอากาศรอบๆ จนกระทั่งความชื้นมีค่าคงที่หรืออยู่ใน สภาวะสมดุลกับอากาศแวดล้อม เรียกความชื้นนี้ว่า ความชื้นสมดุล ความชื้นสมดุลขึ้นกับธรรมชาติ ของวตั ถุอุณหภมู ิ และความชน้ื สมั พทั ธ์ของอากาศ

17 4. วอเตอรแ์ อคตวิ ิตี (water activity) น้ำที่อยู่ในวัสดุชื้นประเภทไฮโกรสโครปิกโดยความดันไอน้ำ (vapor pressure) ขึ้นอยู่กับ ปริมาณของน้ำ ชนิดของน้ำ โครงสร้างของวัสดุชื้น และสภาพทางชีวเคมีของวัสดุชื้นนั้นๆ ในทาง เทคโนโลยีการอาหารมีการกำหนดพารามิเตอร์ที่บอกบทบาทของน้ำในวัสดุชื้นในรูปของวอเตอร์แอ คติวิตี (water activity) ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความดันไอน้ำในวสั ดุชื้นต่อความดันไอน้ำของน้ำอิสระ (free water) หรือนำ้ ท่อี ยู่นอกวัสดชุ นื้ หรอื เขียนเป็นสมการได้ดังนี้ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง aw = P (2.10) P0 เม่อื aw คือ วอเตอร์แอคติวิตี [ - ] P คอื ความดนั ไอน้ำในวตั ถุช้ืน [Pa] P0 คอื ความดันไอนำ้ ของนำ้ อิสระ [Pa] เมื่อนำวัสดุชื้นไปวางอยู่ในอากาศที่มีความชื้นสัมพัทธ์ rh และอุณหภูมิ T วัตถุชื้นจะดูดหรือ คายความชื้นจนกระทั่งถึงจุดสมดุลในสภาพดังกล่าว วอเตอร์แอคติวิตีจะมีความสัมพันธ์กับความชื้น สัมพทั ธด์ งั สมการ ������������ = rh (2.11) 100 เมอ่ื aw คอื วอเตอรแ์ อคติวติ ี [ - ] rh คอื ความชน้ื สัมพทั ธ์ [%] เน่ืองจากวอเตอร์แอคตวิ ติ ีเป็นค่าความดนั ไอน้ำในผลิตภัณฑ์เม่ือเทียบกับความดันไอน้ำของน้ำ อสิ ระ ดงั นั้นวอเตอรแ์ อคติวติ จี ึงมผี ลต่อคุณสมบตั ิทางฟิสิกสแ์ ละชีวเคมีของผลติ ภัณฑ์ดงั นี้ 1.ผลตอ่ การเจริญเติบโตของราและแบคทีเรีย เช่น แบคทเี รียส่วนใหญ่ไมส่ ามารถเติบโต เมอ่ื ค่าวอเตอรแ์ อคติวติ ขี องผลิตภัณฑม์ ีคา่ ตำ่ กว่า 0.60 2.ผลต่อปฏิกิริยาเอนไซเมติก (enzymatic reaction) โดยปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นใน ผลิตภัณฑ์ที่มีความชื้นต่ำไม่ต้องถูกกระตุ้นด้วยความร้อน โดยพบว่าปฏิกิริยานี้มีความสัมพันธ์กับวอ เตอรแ์ อคติวติ ีของผลิตภณั ฑ์ 3.ผลต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของวัตถุชื้น โดยมีผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าใน ผลิตภัณฑ์บางชนิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเป็นผลมาจากวอเตอร์แอคติวิตีโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน กรณีการอบแหง้ แบบแช่เยอื กแข็ง (freeze drying) 5. ซอบชันไอโซเทอม (sorption isotherm) โดยทั่วไปความชื้นสมดุลของผลิตภัณฑ์มีความสัมพันธ์กับวอเตอร์แอคติวิตี ถ้ากําหนดให้ อุณหภมู คิ งท่กี ราฟที่แสดงความสัมพนั ธ์ระหว่างความช้ืนสมดลุ กบั วอเตอร์แอคตวิ ติ เี รยี กว่า ซอบชันไอ โซเทอม (sorption isotherm) โดยทั่วไปมีลักษณะเป็นกราฟรูปซิกมอยด์ (sigmoid) โดยเส้นของ อุณหภูมิสงู อยดู่ ้านล่าง (Sodha et al., 1987) ดังตวั อยา่ งในกราฟภาพท่ี 2.11

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 18 ภาพท่ี 2.11 ซอบชันไอโซเทอมของผลติ ภณั ฑ์การเกษตรท่ัวไป ทีม่ า: (Sodha et al., 1987) ในการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศสามารถทำได้โดยใช้กรดหรือสารละลายเกลืออิ่มตัว กรดซัลฟูริก (sulfuric acid) และกรดไฮโดรคลอริก (hydrochloric acid) ที่มีความเข้มข้นต่างๆ ซึ่ง สามารถควบคุมความชื้นของอากาศระหว่าง 0 ถึง 100% ได้ โดยความดันไอเหนือสารละลายกรด ขน้ึ กับความเขม้ ข้น และอณุ หภมู ิของกรดอย่างไรก็ตามโดยท่ัวไปไม่นิยมใช้กรดเพราะมีอันตรายและมี การเปลี่ยนแปลงของความชื้นสัมพัทธ์ในขณะทําการทดลอง เนื่องจากการเพิ่มหรือลดของความ เขม้ ข้นของกรด สารละลายเกลืออิ่มตัวมีความปลอดภัยในการใช้มากกว่าสารละลายกรดและสามารถควบคุม ความชื้นสัมพัทธ์ได้ดีเพราะความช้ืนสัมพัทธ์เหนือสารละลายไม่เปล่ียนแปลงขณะทําการทดลอง โดย เรา สามารถใช้เกลือชนิดต่างๆ ควบคมุ ความช้นื สัมพทั ธ์ 10-95% 6. ความรอ้ นแฝง (latent heat) ความรอ้ นแฝง คอื ปริมาณความร้อนทตี่ ้องใช้ในการระเหยนำ้ ออกจากวตั ถุช้ืนซงึ่ มีค่าขึ้นกับชนิด และความช้นื ของวัตถุ ตวั อย่างความร้อนแฝงของผลติ ภณั ฑ์การเกษตรแสดงในภาพท่ี 2.12

19 มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบงภาพท่ี 2.12 การแปรคา่ ของความร้อนแฝงของผลติ ภัณฑ์การเกษตร ท่มี า: (Sodha et al., 1987) ความร้อนแฝงของผลิตภัณฑก์ ารเกษตรสามารถเขยี นในรูปของสมการเอมไพรคิ ัลได้ดงั นี้ L = 1 + a exp (−bMd) (2.12) Ĺ เม่อื L คอื ความร้อนแฝงของวตั ถชุ ื้น [J/kg] คอื ความรอ้ นแฝงของน้ำ [J/kg] L' คอื ความช้ืนของวัตถุ [%, d.b.] คือ คา่ คงท่ีขึ้นกับชนิดของวัตถุ [-] Md a,b 7. สมบัติของอากาศชน้ื (properties of moist air) อากาศซึ่งใช้เป็นตัวกลางในการพาความร้อนไปสู่วัตถุชื้นและพาความชื้นจากวัตถุชื้นออกมาสู่ ภายนอกประกอบด้วยอากาศแห้งและไอน้ำ โดยมีคุณสมบัติแสดงได้ด้วยตัวแปร 7 ตัว (Bakker-Arkemar and Hall, 1974) ดงั นี้

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 20 1. อุณหภมู ิกระเปาะแห้ง (Tab) 2. อณุ หภมู กิ ระเปาะเปยี ก (Twb) 3. อุณหภมู ิจุดนำ้ คา้ ง (dew-point temperature) 4. ความชืน้ สมั พทั ธ์ (relative humidity, rh) 5. ความชืน้ สัมบูรณ์ (absolute humidity) หรืออตั ราสว่ นความชนื้ (humidity ratio) 6. เอนทาลปี (enthalpy) ซงึ่ เปน็ พลังงานทีส่ ะสมอยใู่ นอากาศชน้ื 7. ปริมาตรจําเพาะ (specific volume) ซง่ึ เป็นปริมาตรอากาศชืน้ ต่อนำ้ หนกั อากาศแหง้ ตัวแปรทง้ั 7 มีความสัมพันธ์กันตามแผนภมู อิ ากาศชื้น (psychometric chart) ดงั ภาพท่ี 2.13 ภาพท่ี 2.13 แผนภูมิอากาศช้ืนและการเปลี่ยนแปลงสมบัติของอากาศที่ใชใ้ นการอบแหง้ ทม่ี า: (Bakker-Arkemar and Hall, 1974) จากภาพที่ 2.13 แสดงแผนภูมิอากาศชื้นและการเปลี่ยนแปลงสมบัติของอากาศที่ใช้ในการ อบแห้งซึ่งในกระบวนการอบแห้งอุณหภูมิกระเปาะแห้งของอากาศลดลงเข้าหาอุณหภูมิจุดน้ ำค้าง ในขณะที่อุณหภูมิกระเปาะเปียกมีค่าคงที่ดังเส้น AB เมื่ออากาศชื้นถูกทําให้ร้อนขึ้นโดยไม่มีการเพ่ิม หรือลดปริมาณไอน้ำอัตราส่วนความชืน้ จะมีค่าคงทีแ่ สดงไดด้ ้วยเส้นตรง AC ถ้านำอากาศร้อนนี้ไปใช้ ในการอบแห้งอุณหภูมิกระเปาะแห้งจะลดลง และความชื้นสัมพัทธ์จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากอากาศถ่ายเท ความร้อนใหก้ ับวตั ถุชืน้ และรับความชนื้ จากวตั ถุนนั้ การเปล่ยี นแปลงของอากาศนแ้ี ทนไดด้ ้วยเส้นตรง

21 3.3 เครือ่ งมือวดั อุณหภูมิ อุณหภูมิแสดงถึงระดับของพลังงานความร้อนในวัตถุมาตรวัดอุณหภูมิในระบบ SI คือองศา เซลเซียส (°C) และสำหรับระบบอังกฤษ คือองศาฟาเรนไฮต (°F) มาตรอุณหภูมิมักกำหนดอ้างอิงกับ จุดอ้างอิงสองจุดคือ จุดเยือกแข็ง (Freezing point) และจุดเดือด (Boiling point) ของน้ำโดยใน สเกลองศาเซลเซียสกำหนดใหจุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ำมีระดับอุณหภูมิ 0°C และ 100°C ตามลำดบั ในขณะทสี่ เกลองศาฟาเรนไฮตกำหนดใหเป็น 32°F และ 212°F ตามลำดบั มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง สมการคณติ ศาสตร์สำหรบั แปลงหนว่ ยระหวา่ งอณุ หภูมสิ เกลต่างๆ มีดงั นี้ Fahrenheit (oF) F = 1.8*C+32 (2.13) Celsius (°C) C = (F-32)/1.8 (2.14) Kelvin (K) K = C + 273.15 (2.15) Rankine (°R) R = F + 459.67 (2.16) ในปจั จบุ นั เคร่อื งมือวัดอุณหภูมิหลากหลายรูปแบบซ่งึ แตล่ ะแบบกม็ ีความเหมาะสมแตกต่างกัน ไปตามสภาวะแวดลอ้ มของการวดั และการประยุกต์ใชง้ านเครื่องมือวัดอุณหภูมทิ ี่ใช้กนั อยู่ท่วั ไป ไดแ้ ก่ 1. เทอรโ์ มมเิ ตอร์แบบหลอดแกว้ (Liquid-in-Glass Thermometers) 2. เทอร์โมมิเตอรแ์ บบดิจติ อล (Digital Thermometer) 3. เทอรโ์ มคปั เปลิ (Thermocouple) 4. เครอื่ งวดั อณุ หภูมคิ วามตา้ นทาน (Resistance Thermometers - RTDS) 5. เครอ่ื งวดั อุณหภมู จิ ากการแผร่ งั สี (Radiation Pyrometer) 6. กล้องอินฟราเรด (Infrared Camera) 1. เทอรโมมิเตอรแบบหลอดแกว เทอรโมมิเตอรชนิดหลอดแกวเป็นเทอรโมมิเตอรซึ่งมีของเหลวบรรจุอยู่ภายในหลอดแกวที่ ปลายล่างของหลอดแกวมีกระเปาะที่เรียกวา หลอดคาปลลารี (Capillary Tube) ตัวหลอดแกวมี สเกลแสดงคาอุณหภูมิ (Scale) และปลายบนของหลอดแกวอาจมีกระเปาะเล็กๆ ทำหนาที่รับ ของเหลวสวนท่ลี นเมอื่ เกนิ ชวงวัดอณุ หภูมิ ขณะทีอ่ ณุ หภมู ิเพ่ิมขึน้ ของเหลวในหลอดแกวจะขยายตวั ทำใหระดับของเหลวในหลอดคาปิลลา รีสงู ขน้ึ ความสงู ของระดับของเหลวใชสำหรบั การบอกอุณหภมู ปิ ริมาตรด้านบนเหนือของเหลวอาจเป็น สุญญากาศหรอื เติมดว้ ยอากาศหรือก๊าซอยา่ งอ่ืนสำหรบั ชวงอุณหภมู สิ ูงๆ จะใชก๊าซเฉอื่ ยเติมดว้ ยความ ดันเริ่มตนที่ควบคุมค่าหนึ่งเพื่อที่จะทำใหของเหลวมีจุดเดือดสูงขึ้น และเพิ่มชวงการวัดในการใชงาน นอกจากน้ันความดนั ในสวนนี้จะทาํ ใหลดโอกาสการแยกสวนของลำของเหลวที่อยูภ่ ายใน ในชวงวัดอุณหภูมิใชงานทั่วไปปรอทเป็นของเหลวที่ดีที่สุดสำหรับเทอรโมมิเตอรหลอดแกว และใชงานทั่วไปในเครื่องมือระดับสูงแอลกอฮอล์ใชงานได้ระดับนาพอใจสวนของเหลวอย่างอื่นสวน ใหญจ่ ะใชในกรณตี องการยดื ชวงการวดั ไปที่อุณหภูมิต่ำ ๆ ภาพท่ี 2.14 แสดงลักษณะของเทอรโมมิเต อรแบบหลอดแกว

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 22 ภาพที่ 2.14 เทอรโมมิเตอรแบบหลอดแกว (คูม่ ือผรู้ บั ผิดชอบดา้ นพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net) 2. เทอรโมมเิ ตอรแบบดจิ ิตอล เทอรโมมิเตอรแบบดิจิตอลดังแสดงในภาพที่ 2.15 เป็นเทอรโมมิเตอรที่เริ่มมีการนำมาใชงาน มากขน้ึ เพือ่ ทดแทนการใชเทอรโมมิเตอรชนดิ หลอดแกว โดยทวั่ ไปเทอรโมมิเตอรแบบดิจิตอลจะเป็น แบบพกพาได้และ สามารถวัดค่าเป็นจุดได้ทั้งของแข็งและของเหลว นอกจากนี้เทอรโมมิเตอรแบบ ดจิ ิตอลยังใหคาละเอียดที่สงู กว่า 1°C ภาพที่ 2.15 เทอรโมมิเตอรแบบดิจติ อล (คมู่ ือผู้รบั ผิดชอบด้านพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net)

23 3. เทอรโมคัปเปลิ (Thermocouple) เทอรโมคัปเปลิ เป็นโลหะ 2 ชนิดต่างกนั ที่นำมาเชื่อมปลายเข้าดว้ ยกันที่ด้ายหนึง่ ซ่ึงเป็นด้านที่ ใชวัดอุณหภูมิสวนอีกด้านหนึ่งตอเขากับอุปกรณ์ใช้งานเทอรโมคัปเปิลสามารถใชสำหรับการวัด อุณหภูมิแบบติดตั้งถาวรและในบริเวณพื้นที่จำกัดเทอรโมคัปเปิลนิยมใชกันอย่างแพรหลายเนื่องจาก ราคาถูกมีความคงทนตดิ ตัง้ ง่ายและใหผลตอบสนองท่ีรวดเร็วใชงานได้หลากหลายสามารถใชวัดได้ทง้ั อากาศ ก๊าซ และน้ำได้ขอเสียของเทอรโมคัปเปิลคือ แรงดันต่ำความผิดพลาดของคาที่ตรวจวัดอาจ เกิดขึ้นได้สำหรับการใชงานบางประเภทที่ตองการความถูกตองแม่นยำ ซึ่งอาจจำเป็นตองใชโคลด์ จงั ชนั่ (Cold Junction) ภาพที่ 2.16 แสดงเครอื่ งวดั อณุ หภมู แิ บบเทอรโมคัปเปลิ ภาพท่ี 2.16 เคร่อื งวดั อุณหภูมิแบบเทอรโมคัปเปิล (คูม่ ือผูร้ บั ผดิ ชอบด้านพลงั งาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net) ตารางที่ 2.1 ประเภทของเทอรโมคปั เปลิ และอุณหภมู ใิ ชงาน มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 24 ตารางที่ 2.2 สภาวะแวดลอมในการใชงานเทอรโมคัปเปลิ แบบมาตรฐานโดยไมต่ องใช Protecting Tube ที่มา: https://www.gng-temperature.com/thermocouple.html 4. เทอรโมมิเตอรความต้านทาน (Resistance Thermometers - RTDS) เทอรโมมเิ ตอรความต้านทานหรืออารทีดี (RTD) ทำจากโลหะทีม่ ีความยาวคา่ หน่ึง ซึ่งทําใหเกิด ความตา้ นทานที่ตองการ ณ อณุ หภมู ิ 0°C ลวดโลหะน้จี ะพนั อยูบ่ นแกนท่ีเปน็ ฉนวนไฟฟ้าและมีสมบัติ ทนต่อความร้อนแกนที่ใชเป็นวัสดุจำพวกเซรามิกหรือแก้วขดลวดนี้มีความคงทนตอการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิและการสนั่ สะเทอื น ท้งั น้ีเพราะเมื่อขดลวดไดร้ ับความร้อนจะเกิดการขยายตัวและเมื่อเย็นลง ก็จะหดตัวแกนที่ใชพันจึงตองมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวสัมพันธ์กับการขยายตัวของขดลวดอารทีดี อาศยั หลกั การทำงานของค่าความตา้ นทานไฟฟาในเสนลวดโลหะทีจ่ ะเปลีย่ นแปลงไปตามอุณหภูมิข้อ ได้เปรียบของการใชอารทีดีคือ มีความเป็นเชิงเสนตลอดพิสัยการใชงานดีมีพิสัยของอุณหภูมิใชงาน กว้างมีเสถียรภาพที่ดีที่อุณหภูมิสูงและมคี วามถกู ตองแม่นยำสูงแต่ข้อเสยี คอื มีราคาแพงและตองการ ไฟเลย้ี ง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 25 ภาพท่ี 2.17 หวั วดั อุณหภูมิแบบความตา้ นทาน RTD (คมู่ ือผู้รับผดิ ชอบดา้ นพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net) 5. เครื่องวัดอุณหภมู แิ บบเทอรมสิ เตอร (Thermister) เทอรมิสเตอรเป็นอุปกรณ์วัดอุณหภูมิทีอ่ าศัยการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเชนเดียวกับ อาร ทีดีแต่เทอร์มิสเตอร์จะใชคารบอนและสารกึ่งตัวนํา (Semiconductor) พวกออกไซดของโลหะ เชน นิกเกิล เหล็ก ทองแดง แมงกานีส เป็นต้น โดยปกติเทอรมิสเตอรทําจากออกไซดของแมงกานีสกับ ทองแดง หรือออกไซดของ นิกเกลิ กบั ทองแดง ท่ีใหสมั ประสทิ ธก์ิ ารเปลย่ี นแปลงคา่ ความตา้ นทานสูง ภาพที่ 2.18 รปู แบบของเทอรมิสเตอรทใี่ ชกันทวั่ ไป (คมู่ ือผู้รับผดิ ชอบด้านพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561 https://image.makewebeasy.net)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 26 6. เครื่องวดั อุณหภูมิจากการแผ่รงั สี (Radiation Pyrometer) เครื่องวัดอุณหภูมิจากการแผ่รังสีเหมาะสำหรับการใชงานในชวงอุณหภูมิสูง (500-1600°C) ป จจุบันไดรับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากสามารถตรวจวดั วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงมากได้โดยตรงอกี ทั้งใหคาทแ่ี มน่ ยำรวดเร็วเครอ่ื งมือมลี กั ษณะท่ีพกพาไดส้ ะดวก ขอเสียของเครอื่ งวัดชนดิ นี้คอื ราคาแพง และความแม่นยำอาจคลาดเคลื่อน เนื่องจากสภาพของพื้นผิวที่ทำการตรวจวัดอย่างไรก็ตามอุปกรณ์ รุน่ ใหม่ไดร้ บั การพฒั นาใหดีขึ้น เพอ่ื ลดปญหาดัง โดยการตรวจวดั คาการเปลงรงั สีออกจากพ้ืนผวิ ภาพท่ี 2.19 เครื่องวัดอณุ หภูมิจากการแผร่ งั สี (ค่มู ือผรู้ ับผดิ ชอบด้านพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561https://image.makewebeasy.net) 7. กลองอินฟราเรดตรวจจับอณุ หภูมิ (Infrared Camera) วัตถุทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงกวาศูนย์องศาสัมบูรณ์จะมีการแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา โดยความ ยาวคลื่นจะสั้นลงตามอุณหภูมิที่สูงขึ้นกลองอินฟราเรดอาศัยหลักการที่วานี้ในการวัดความแตกต่าง อุณหภูมิในสภาวะแวดลอมหน่ึงโดยการเปล่ียนความยาวคลื่นท่ีไม่สามารถมองเห็นไดใ้ ห้เป็นรูปสีหรือ ขาวดำ ภาพที่ 2.20 กลองอินฟราเรดตรวจจับอณุ หภูมิ (คมู่ ือผรู้ บั ผิดชอบด้านพลังงาน(โรงงาน)พ.ศ.2561https://image.makewebeasy.net)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 27 กลองอนิ ฟราเรดมีการใชกนั อยา่ งแพร่หลายไม่ว่าจะเป็นโรงงานอุตสาหกรรมอาคารกิจการของ ตำรวจ และทหารสำหรับงานดานพลังงาน โดยทั่วไปเราจะใชกลองอินฟราเรดในการตรวจวัด คุณสมบัติของฉนวน อาคารหรือเตาเผา โดยสามารถตรวจวัดจุดรอนที่เกิดขึ้น และความแตกต่าง อุณหภูมิได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอุปกรณ์มีราคาที่คอนขางสูงเครื่องมือนี้จึงมักใชในการตรวจ วิเคราะหก์ ารใชพลังงานโดยละเอียดโดยบรษิ ัทที่ปรกึ ษาผู้เช่ียวชาญเทานน้ั 4. โซล่าเซลล์ 4.1 พลงั งานแสงอาทติ ย์ เป็นที่ทราบกันดวี ่าเราได้พลังงานมาจากดวงอาทิตย์ทุกวันในขณะที่พลงั งานเช้ือเพลงิ อื่นกำลงั จะหมดโลกและแพงขึ้นเรื่อย ๆจึงมีการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ หรือ Solar Cell ซึ่งเป็นสิ่งประดิษฐ์ท่ี สร้างขึ้นเพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นไฟฟ้า เนื่องจากประเทศไทยเป็นประเทศที่มีปริมาณการรับ แสงแดดจากดวงอาทิตย์สูงมากการนำเอาพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์โดยนำมา เปลี่ยนเป็นไฟฟ้า เพื่อมาใช้ในชีวิตประจำวันจึงเป็นทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจ เพราะนอกจากจะช่วย ชาติประหยัดพลังงานประหยัดค่าใช้จ่ายในการผลิตไฟฟ้าแล้วพลังงานจากแสงอาทิตย์ยังเป็นพลังท่ี สะอาดไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วยการนำเอาพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนเป็น พลังงานไฟฟ้าต้องอาศัยแผงโซล่าเซลล์หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ประดิษฐ์ขึ้นมาสำหรับ เปลี่ยนพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยจะนำซิลิกอนมาผ่านกระบวนการทาง วทิ ยาศาสตร์ผลติ ให้เปน็ แผ่นบางบริสุทธเ์ิ ม่ือแสงอาทิตยต์ กกระทบบนแผ่นเซลล์กจ็ ะถ่ายทอดพลังงาน ระหว่างกันพลังงานจากแสงจะทำให้เกิดประจุบวกและลบขึ้นในสารกึ่งตัวนำสารกึ่งตัวนำประเภท N จะดึงประจุลบส่วนสารกึ่งตัวนำประเภท P จะดึงประจุบวกทำให้มีการสะสมของประจุที่ขั้วท้ังสองข้ึน ดังนั้นเมื่อมีการเชื่อมวงจรภายนอก เช่น เอาหลอดไฟมาต่อคร่อมขั้วต่อก็จะทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า กระแสตรงขน้ึ สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทนั ทหี รือนำไปกกั เก็บไว้ในแบตเตอรเ่ี พ่ือใชง้ านภายหลงั ได้ 4.2 เทคโนโลยีพลงั งานแสงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานทดแทนประเภทหมุนเวียนที่ใช้แล้วเกิดขึ้นใหม่ได้ตาม ธรรมชาติเป็นพลังงานที่สะอาดปราศจากมลพิษ และเป็นพลังงานที่มีศักยภาพสูงเทคโนโลยีพลังงาน แสงอาทิตย์เพ่อื ผลิตกระแสไฟฟ้า ไดแ้ ก่ ระบบผลติ กระแสไฟฟ้าดว้ ยเซลลแ์ สงอาทติ ย์ แบง่ ออกเป็น 3 ระบบ คือ 1. ระบบผลิตไฟฟ้าดว้ ยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ(PV Stand alone system) ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นท่ี ชนบทท่ีไมม่ ีระบบจำหนา่ ยไฟฟา้ จาก National Grid โดยมีหลกั การทำงานแบ่งได้เปน็ 2 ชว่ งเวลา คอื ช่วงเวลากลางวันเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดพร้อมทั้งประจุ พลังงานไฟฟ้าส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่พร้อมๆ กันส่วนในช่วงกลางคืนเซลล์แสงอาทิตย์ไม่ได้รับ แสงแดดจึงไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ดังนั้น พลังงานจากแบตเตอรี่ที่เก็บประจุไว้ในช่วงกลางวันจ ะถูก จ่ายให้แก่โหลด จึงสามารถกล่าวได้ว่าระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระสามารถจ่าย กระแสไฟฟ้าให้โหลดได้ทั้งกลางวัน และกลางคืนอุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 28 แสงอาทิตย์อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรีแ่ บตเตอรี่ และอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรง เป็นไฟฟา้ กระแสสลับชนิด Stand alone ภาพท่ี 2.21 แสดงระบบผลิตไฟฟา้ ดว้ ยเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบอิสระ (ท่มี า : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและการอนุรักษ์พลงั งาน, 2548) 2. ระบบผลติ ไฟฟา้ ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกบั ระบบจำหนา่ ย (PV Grid connected system) เป็นระบบผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกออกแบบส ำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าผ่าน อปุ กรณ์เปล่ยี นระบบไฟฟ้ากระแสตรงเปน็ ไฟฟ้ากระแสสลับเขา้ สรู่ ะบบจำหน่ายไฟฟา้ National Grid โดยตรงมีหลักการทำงานแบ่งเป็น 2 ช่วง คือ ในช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดด สามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดไดโ้ ดยตรงโดยผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้า กระแสสลับ และหากมีพลังงานไฟฟ้าส่วนที่เกินจะถูกจ่ายเข้าระบบจำหน่ายไฟฟ้าสังเกตได้เนื่องจาก มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าจะหมุนกลับทางส่วนในชว่ งกลางคืนเซลลแ์ สงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ กระแสไฟฟ้าจากระบบจำหนา่ ยไฟฟ้าจะจ่ายให้แกโ่ หลดโดยตรงสังเกตได้จากมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟา้ จะหมนุ ปกติ ดงั นน้ั ระบบผลิตไฟฟ้าดว้ ยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่ายจะเป็นการใช้งาน เซลลแ์ สงอาทิตย์ผลติ ไฟฟ้าในเขตเมือง หรอื พืน้ ทที่ ่ีมรี ะบบจำหนา่ ยไฟฟ้าเข้าถึงอุปกรณ์ระบบที่สำคัญ ประกอบดว้ ยแผงเซลลแ์ สงอาทติ ยอ์ ุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟา้ กระแสตรงเปน็ ไฟฟา้ กระแสสลบั ชนิดต่อ กับระบบจำหน่ายไฟฟา้ Grid connected

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 29 ภาพท่ี 2.22 แสดงระบบผลติ ไฟฟา้ ดว้ ยเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบตอ่ กบั ระบบจำหน่าย (ทีม่ า : กรมพฒั นาพลงั งานทดแทนและการอนุรักษ์พลังงาน, 2548) 3. ระบบผลติ ไฟฟา้ ด้วยเซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบผสมผสาน (PV Hybrid system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกออกแบบสำหรับทำงานร่วมกับอุปกรณ์ผลิต ไฟฟา้ อ่ืนๆ เชน่ ระบบเซลลแ์ สงอาทติ ย์กับพลงั งานลมและเคร่ืองยนต์ดีเซล ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับ พลังงานลมและไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นต้น โดยรูปแบบระบบจะขึ้นอยู่กับการออกแบบตามวัตถุประสงค์ โครงการเป็นกรณีเฉพาะ เช่น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลมและเครื่องยนต์ดีเซล มีหลักการ ทำงาน กล่าวคือ ในช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าได้ จะจ่าย กระแสไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับชนิด Multi function ทำงานรว่ มกบั ไฟฟา้ จากพลังงานลมจ่ายกระแสไฟฟ้าให้แกโ่ หลดพร้อมทง้ั ทำงานประจุไฟฟ้าส่วนท่ีเกิน ไว้ในแบตเตอรี่ในกรณีพลังงานลมต่ำไม่สามารถผลิตไฟฟ้าหรือเวลากลางคืนไม่มีไฟฟ้าจากเซลล์ แสงอาทิตย์ชุดแบตเตอรี่จะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่โหลด และกรณีแบตเตอรี่จ่ายกระแสไฟฟ้ามาก จนถึงพิกัดที่ออกแบบไว้เครื่องยนต์ดีเซลจะทำงานโดยอัตโนมัติเป็นอุปกรณ์สำรองพลังงาน กล่าวคือ จะจ่ายกระแสไฟฟ้าประจุแบตเตอรี่โดยตรงและแบ่งจ่ายให้แก่โหลดพร้อมกัน และหากโหลดมีมาก เกินไประบบจะหยุดทำงานทันทีและจะทำงานใหม่อีกครั้งเมื่อเซลล์แสงอาทิตย์หรือพลังงานลม สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าประจุแบตเตอร่ีได้ปริมาณตามพิกัดที่ออกแบบไว้พร้อมทั้งขนาดโหลดอย่ใู น พิกัดที่ชุดแบตเตอรสี่ ามารถจา่ ยกระแสไฟฟา้ ได้

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 30 ภาพท่ี 2.23 แสดงระบบผลติ ไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทติ ยแ์ บบผสมผสาน (ทีม่ า : กรมพัฒนาพลงั งานทดแทนและการอนรุ ักษ์พลงั งาน, 2548) 4.3 การนำพลงั งานแสงอาทติ ย์มาใช้ประโยชน์ในทางไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า จำแนกได้2 วิธี คือ การเปลี่ยนแปลง พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเรียกว่า กระบวนการโฟโตวอลเทอิก (Photovoltaic Conversion) และการเปลี่ยนแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานความร้อนแล้วเปลี่ยนต่อเป็น ไฟฟ้า โดยผ่านกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์เรียกว่า กระบวนการความร้อน ( Solar Thermodynamic Conversion System) กระบวนการโฟโตวอลเทอิก (Photovoltaic Conversion) เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลง พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยแสงตกกระทบผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cell) กระบวนการความร้อน (Solar Thermodynamic Conversion System) การผลิตไฟฟ้าด้วย พลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้กระบวนการความร้อนประกอบไปด้วย 2 องค์ประกอบหลักคือ ชุดเก็บ สะสมความรอ้ น และอปุ กรณท์ ีเ่ ปลย่ี นพลังงานความร้อนใหเ้ ป็นไฟฟ้า เซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ ให้เป็น พลังงานไฟฟ้าโดยตรงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะ ขณะใชง้ านไมท่ ำลายสภาพแวดล้อมเพยี งแค่ตดิ ต้ังเซลล์แสงอาทิตย์ไวก้ ลางแจ้งก็สามรถใชง้ านได้ทันที เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานได้โดยไม่สร้างเสียงรบกวนหรือการเคลื่อนไหวเนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ ทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น จึงเป็นการประหยัดและอนุรักษ์พลังงานและยังไม่เกิด มลภาวะเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมการผลิตพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากแสงอาทิตย์นี้เป็นพลังงานซึ่งได้ มาฟรี และไม่มีสิ้นสุดอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ยาวนานกว่า 20 ปี ดังนั้นเมื่อลงทุนติดตั้งเซลล์

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 31 แสงอาทิตย์ในครัง้ แรกแล้วก็แทบก็จะไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอีกต่อไป (กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสงิ่ แวดล้อม. 2542) เซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยโครงสร้างหลักคือหัวต่อพีเอ็นของสารกึ่งตั วนำ (SemiConductor) สารกง่ึ ตวั นำทีน่ ำมาทำเซลล์แสงอาทติ ย์ไดแ้ ก่ ซลิ ิคอน (Silicon; Si) เจอร์เมเนียม (Germanium; Ge) แคดเมียมซลั ไฟด์ (Cadmium Sulfide;CdS) การทำให้เปน็ สารก่ึงตัวนำแบบเอ็น หรือพี โดยใส่สารเจือปนแพร่ลงไปในสารกึ่งตัวนำสารกึ่งตัวนำที่ไม่มีการเจือปนด้วยสารอื่นเรียกว่า สารกึ่งตัวนำแบบอินทรินสิกจะไม่สามารถนำไปใช้งานได้ เนื่องจากมีค่าความต้านทานสูงการเจือปน ด้วยสารอื่นทำให้ค่าความต้านทานลดลง ถ้าเจือปนด้วยสารที่ทำให้สารกึ่งตัวนำมีจำนวนอิเล็กตรอน เกินสารกึ่ง ตัวนำน้ีจะแสดงตวั เป็นกระจลุ บซึ่งเรียกว่า สารกึ่งตัวนำแบบเอ็น (n –type) แต่ถ้าเจือปน ด้วยสารที่ทำให้สารกึ่งตัวนำมีจำนวนอิเล็กตรอนขาดสารกึ่งตัวนำนี้จะแสดงตัวเป็นกระจุบวกซึ่ง เรียกว่า สารกึ่งตัวนำแบบพี (p – type) สารกึ่งตัวนำแบบเอ็นและพีอาจทำมาจากสารกึ่งตัวนำชนิด เดยี วกนั หรือคนละชนิดก็ได้สารกึ่งตัวนำท่ีนิยมนำมาทำเซลล์แสงอาทิตย์คือ ซลิ คิ อน เพราะเป็นธาตุที่ มีมากที่สุดในโลกมีราคาถูก และมีการพัฒนามานานแล้วเมื่อเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงอาทิตย์เต็มที่ จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรประมาณ 30 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร และให้แรงเคลื่อน ไฟฟ้าประมาณ 0.4 – 0.6 โวลล์ต่อเซลล์ มีกำลังไฟฟ้าประมาณ 1 วัตต์ เมื่อนำมาต่ออนุกรมก็จะเป็น แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตยท์ พี่ ัฒนาและใช้งานในปจั จุบันแบง่ ออกเป็น 4 ชนดิ คือ 1. เซลลแ์ สงอาทติ ย์ชนิดผลกึ ซิลคิ อนเดยี่ ว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) เป็นแบบที่มีราคาสูง เนื่องจากมีความยุ่งยากในการเลี้ยงผลึกมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแสงเป็น ไฟฟ้าประมาณร้อยละ 15-17 2. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกมัลติคริสตัลไลน์ซิลิคอน (Multi Crystalline Silicon Solar Cell) เซลลแ์ สงอาทติ ย์แบบนี้จะใชว้ ิธีการเลยี้ งผลกึ เพ่อื ใหผ้ ลึกซิลิคอนท่มี ีการจัดเรียงตัวหลาย ทิศทาง มีอายุการใช้งานนานตั้งแต่ยี่สิบปีขึ้นไปมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแสงเป็นไฟฟ้าประมาณ ร้อยละ 12-15 3. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Thin – Film Amorphous Silicon Solar Cell) เป็นแบบที่ใช้พลังงานในการผลิตน้อยกว่าแบบผลึกและมีราคาถูกที่สุดส่วนใหญ่ใช้ใน เครอ่ื งคดิ เลขมปี ระสทิ ธภิ าพประมาณรอ้ ยละ 6-8 4. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกแกลเลียมอาร์เซไนด์ (Gallium Arsenide Solar Cell) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงมากประมาณร้อยละ 25 ไม่นิยมใช้บนพื้นโลกส่วนใหญ่ใช้ สำหรับงานดาวเทยี ม กระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้มีการพัฒนานำเทคโนโลยีขั้นสูงมาใช้ในการปฏิบัติเพื่อ ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพสูงขึ้นเทคโนโลยีที่ใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์ แสงอาทติ ยส์ รปุ ไดด้ ังตารางที่ 2.3

32 ตารางท่ี 2.3 กลไกและเทคโนโลยีพื้นฐานเพ่ือปรับปรงุ ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทติ ย์ กลไกพนื้ ฐานทจ่ี ำเป็น เทคโนโลยที างปฏิบตั ิ (A) ชักทำให้พลังงานแสงเข้าสู่สาร กึ่ง a – 1) เคลอื บวสั ดุลดการสะทอ้ นแสงที่ผวิ ดา้ นหน้า ตัวนำให้มากที่สุดและขยายผลตอบสนอง (Antireflective coating; AR) ทางสเปกตรัมใหก้ ว้างทสี่ ุด a – 2) ทำให้ผวิ ขรุขระ เพิ่มระยะทางเดนิ แสงในสารก่งึ ตัวนำ มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง a – 3) เพิ่มการสะท้อนแสงที่ผิวด้านหลัง ( Back Surface Reflection; AR) (B) ผลติ คูอ่ เิ ล็กตรอนและโฮลให้ได้มาก b – 1) เลอื กสรรสารก่งึ ตัวนำทมี่ สี มั ประสทิ ธ์กิ ารดดู กลืนแสงสูง ทีส่ ดุ และมสี ภาพนำไฟฟ้าแสงสูง b – 2) ปรับปรุงคณุ ภาพสารกึง่ ตวั นำโดยพยายามเพ่มิ ผลคณู ของ อายพุ าหะและความคล่องตวั (MT) b – 3) ลดการรวมตัวกันของคู่อิเลก็ ตรอนและโฮลทถ่ี ูกผลติ โดย การลดการรวมตวั ท่รี อยต่อ p – n, p – I และ I – n (ทำรอยตอ่ แบบ graded เพื่อลด lattice mismatch) และที่ ผิวหนา้ ผิวหลงั (C) กวาดคูอ่ ิเลก็ ตรอนและโฮลทผี่ ลิต c – 1) ใช้ปรากฏการณโ์ ฟโตวอลเทอิกแบบพดั พา (drift type) เช่นใช้ - รอยตอ่ p – i – n - ชอ่ งวา่ งพลังงานแบบ graded - การโด๊ปสารเจือปนแบบ graded (back surface field; BSF) c – 2) ใชป้ รากฏการณ์ minority carrier mirror c – 3) ใช้โครงสร้างซูเปอร์แลททิส (เช่น a –Si/ poly Si) (D) ลดการสญู เสยี อนั เนอื่ งจากความ d – 1) ลดความต้านทานของขวั้ โปร่งแสงดา้ นหนา้ ตา้ นทานอนุกรมภายในเซลล์ d – 2) ออกแบบรปู รา่ งของขว้ั โลหะให้เหมาะสมท่สี ดุ d – 3) ใชป้ รากฏการณ์ tunneling injection (MIS) (E) ลดการสูญเสยี ของแรงดนั ไฟฟา้ e – 1) ลดการรวมตวั ดนั ของคู่อเิ ลก็ ตรอนและโฮลโดยใช้ mirror effect ของรอยตอ่ แบบเฮตเตโร e – 2) ใชป้ รากฏการณ์โฟโตวอลเทอกิ แบบพัดพา e – 3) ใช้ BSF (F) เพ่ือผลตอบสนองทางสเปกตรมั ใหม้ ี f – 1) ใชเ้ ซลลฯ์ แบบ stack 4 ขัว้ ความกวา้ งมากที่สดุ f – 2) ใช้เซลลฯ์ แบบ stack 2 ข้วั f – 3) ใชร้ อยตอ่ แบบเฮตเตโร f – 4) ใช้ช้นั หน้าต่างท่มี ีชอ่ งว่างพลังงานกวา้ ง (รอยตอ่ แบบเฮตเต โรซูเปอรแ์ ลททสิ ) ท่ีมา : ดสุ ติ เครืองาม, (2540: หน้า16-18)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 33 กลไกการทำงานระดับควันตรัมของอิเล็กตรอนจะปรากฏ เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์ แสงอาทิตย์จะเกิดการสร้างพาหนะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้นซึ่งได้แก่ อิเล็กตรอนและโฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหนา้ ท่ีสรา้ งสนามไฟฟ้าภายในเซลล์เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเลก็ ตรอน ใหไ้ หลไปท่ีขว้ั ลบและทำใหพ้ าหะนำไฟฟ้าชนดิ โฮลไหลไปที่ข้วั บวก ซึ่งเป็นสภาวะของการไบอสั รอยต่อ พี เอ็น ใน ลักษณะกลับขั้ว ซึ่งการอิเล็กตรอนใหม่จะเกิดขึ้นตลอดเวลาเมื่อมีแสงตกกระทบรอยต่อ ด้วยเหตุผลนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่อง ไฟฟา้ สถานท่ีตดิ ตั้ง แผงเซลลแ์ สงอาทติ ยค์ วรเป็นท่โี ล่งไม่มีเงามาบังเซลล์ไม่อยใู่ กลส้ ถานทีเ่ กิดฝุ่นอาจ อยู่บนพื้นดนิ หรือบนหลังคาบา้ นก็ได้ควรวางให้แผงเซลล์มคี วามลาดเอียงประมาณ 10 -15 องศาจาก ระดับแนวนอนและหันหน้าไปทางทิศใต้การวางแผงเซลล์ให้มีความลาดดังกล่ าวจะช่วยให้เซลล์รับ แสงอาทิตย์ไดม้ ากท่ีสดุ และชว่ ยระบายน้ำฝนได้รวดเร็ว ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทติ ย์ ภาพที่ 2.24 แสดงส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทติ ย์ ทมี่ า: (www2.egat.co.th/re/solarcell/sol...cell.htm) แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจากเซลล์แสงอาทิตย์เพียงเซลล์เดียวจะมีค่าต่ำมากการนำมาใช้งาน จะต้องนำเซลล์หลาย ๆ เซลล์มาต่อกันแบบอนุกรมเพื่อเพิ่มค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าให้สูงขึ้นเซลล์ที่นำมา ต่อกันในจำนวนและขนาดที่เหมาะสมเรียกว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Module หรือ Solar Panel)การทำเซลลแ์ สงอาทิตยใ์ ห้เปน็ แผงกเ็ พ่ือความสะดวกในการนำไปใชง้ านด้านหน้าของแผงเซลล์ ประกอบด้วย แผ่นกระจกที่มีส่วนผสมของเหล็กต่ำ ซึ่งมีคุณสมบัติในการยอมให้แสงผ่านได้ดี และยัง เป็นเกราะปอ้ งกันแผ่นเซลล์อกี ดว้ ยแผงเซลลม์ ีการปอ้ งกนั ความช้นื เพราะจะต้องอยู่กลางแดดกลางฝน เป็นเวลายาวนานในการประกอบจะต้องใช้วัสดุที่มีความคงทนและป้องกันความชื้นที่ดี เช่น ซิลิโคน และ อวี เี อ (Ethylene Vinyl Acetate) เป็นตน้ เพอ่ื เป็นการปอ้ งกันแผ่นกระจกด้านบนของแผงเซลล์ จึงตอ้ งมีการทำกรอบดว้ ยวสั ดทุ ่มี คี วามแขง็ แรง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 34 4.4 หลักการทำงานเซลลแ์ สงอาทติ ย์ การทำงานของเซลล์แสงอาทิตยเ์ ป็นขบวนการเปลีย่ นพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าได้ โดยตรง โดยเมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงานกระทบกับสารกึ่งตัวน ำจะเกิดการถ่ายทอด พลังงานระหว่างกันพลังงานจากแสงจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า (อิเล็กตรอน) ขึ้นใน สารกึ่งตัวนจึงสามารถผลติ กระแสไฟฟา้ ดังกลา่ วไปใช้งานได้ (ตามรูปท่ี 2.25) ภาพท่ี 2.25 แสดงการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ ทมี่ า: (www.mt.kmutt.ac.th/advanced_poly...olar.htm) N - type ซิลิคอน ซ่งึ อยู่ดา้ นหน้าของเซลล์ คอื สารกึ่งตัวนำท่ีไดก้ ารโดปปิง้ ดว้ ยสาร ฟอสฟอรัส มีคุณสมบัติเป็นตัวให้อิเล็กตรอนเมื่อรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ P - type ซิลิคอน คือสารกึ่งตัวนำท่ี ได้การโดปปิ้งด้วยสารโบรอนทำให้โครงสร้างของอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน (โฮล) เมื่อรับ พลังงาน จากแสงอาทติ ย์จะทำหน้าทีเ่ ปน็ ตัวรับอเิ ล็กตรอน เมือ่ นำซิลคิ อนทัง้ 2 ชนิด มาประกบต่อกัน ด้วย P- N Junction จึงทำให้เกิดเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ในสภาวะที่ยังไม่มีแสงแดด N - type ซิลิคอนซึ่งอยู่ ด้านหน้าของเซลล์ส่วนประกอบส่วนใหญ่พร้อมจะให้อิเล็กตรอนแต่ก็ยังมีโฮลปะปนอยู่บ้างเล็กน้อย ด้านหน้าของ N - type จะมีแถบโลหะเรียกว่า Front Contact ทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน ส่วน P-N type ซลิ ิคอนซง่ึ อยู่ดา้ นหลงั ของเซลล์โครงสร้างส่วนใหญ่เป็นโฮลแตย่ งั คงมีอเิ ลก็ ตรอนปะปนบ้าง เล็กน้อยด้านหลังของ P - type ซิลิคอนจะมีแถบโลหะเรียกว่า Back Contact ทำหน้าที่เป็นตัว รวบรวมโฮล N - type ซิลิคอน ซึ่งอยู่ด้านหน้าของเซลล์ คือ สารกึ่งตัวนำที่ได้การโดปปิ้งด้วยสาร ฟอสฟอรัสมีคุณสมบัติเป็นตัวให้อิเล็กตรอนเมื่อรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ เมื่อมีแสงอาทิตย์ตก กระทบแสงอาทิตย์จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน และโฮลทำให้เกิดการเคลื่อนไหว เมื่อพลังสูง

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 35 พอท้ังอเิ ลก็ ตรอนและโฮลจะวิ่งเขา้ หาเพือ่ จับคกู่ นั อิเล็กตรอนจะวิง่ ไปยังชนั้ N - type และโฮลจะวิง่ ไป ยังชั้น N- type อิเล็กตรอนวิ่งไปรวมกันที่ Front Contact และโฮลวิ่งไปรวมกันที่ Back Contact เมื่อมีการต่อวงจรไฟฟ้า จาก Front Contactและ Back Contact ให้ครบวงจรก็จะเกิดกระแสไฟฟ้า ขนึ้ เนอ่ื งจากท้งั อเิ ล็กตรอนและโฮลจะวิง่ เพื่อจบั คู่กนั ดงั ภาพที่ 2.25 ภาพท่ี 2.26 แสดงการเกิดกระแสไฟฟ้า ทมี่ า: (http://www.encos.co.th/articles/details/9) 4.5 คณุ สมบตั แิ ละตวั แปรทส่ี ำคญั ของเซลลแ์ สงอาทิตย์ ตัวแปรที่สำคัญที่มีส่วนทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพการทำงานในแต่ละพื้นที่ต่างกัน และมีความสำคัญในการพิจารณานำไปใช้ในแต่ละพื้นที่ตลอดจนการนำไปคำนวณระบบหรือ คำนวณ จำนวนแผงแสงอาทติ ย์ท่ีตอ้ งใชใ้ นแต่ละพ้นื ท่ีมดี งั นี้ 1. ความเข้มของแสง กระแสไฟ (Current) จะเป็นสดั ส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง หมายความว่า เมื่อความเข้ม ของแสงสูงกระแสที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะสูงขึ้นในขณะที่แรงดันไฟฟ้าหรือ โวลล์แทบจะไม่แปร ไปตามความเข้มของแสงมากนักความเข้มของแสงที่ใช้วัดเป็นมาตรฐานคือความเข้มของแสงที่วัดบน พื้นโลกในสภาพอากาศปลอดโปร่งปราศจากเมฆหมอกและวัดที่ระดับน้ำทะเลในสภาพที่แสงอาทิตย์ ตั้งฉากกับพื้นโลกซึ่งความเข้มของแสงจะมีค่าเท่ากับ 100 mW ต่อ ตารางเซนติเมตร หรือ 1,000 W ต่อ ตารางเมตร ซ่ึงมีค่าเท่ากับ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถ้าแสงอาทิตย์ทำมุม 60 องศากับพ้ืน โลกความเข้มของแสงจะมีค่าเท่ากับประมาณ 75 mW ต่อ ตารางเซนติเมตร หรือ 750 W ต่อ ตารางเมตร ซ่ึงมคี ่าเทา่ กับ AM2 กรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตยน์ ้ันจะใช้ค่า AM 1.5 เป็นมาตรฐานใน การวัด ประสิทธิภาพของแผงพลังงานไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลติ นั้นจะแปรผันตรงกับพลังงานของ

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 36 แสงที่ส่องกระทบมัน (ส่วนประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานจะเป็นเท่าใดนั้นขึ้นอยูก่ ับชนดิ ของเซลล์ แสงอาทิตย)์ สำหรบั เซลล์แสงอาทิตย์ตัวเดียวกนั ถ้าพลังงานแสงเข้าเพม่ิ (ลด) เป็น 2 เท่าพลังงานที่ได้ จากเซลลแ์ สงอาทติ ยก์ ็จะเพ่ิม (ลด) 2 เทา่ ในชว่ งกลางวนั ท่อี ากาศโปรง่ ใส พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ในช่วงหนึ่งวันจะเปลี่ยนแปลงตามปริมาณแสงอาทิตย์ที่ ได้รับตอนช่วงเช้าและเย็นที่ความเข้มของแสงอาทิตย์น้อยกว่าตอนช่วงกลางวันนั้น เอาต์พุตจากเซลล์ แสงอาทิตย์จะแปรผันตามไปด้วยในการใช้งานกับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับโดยผ่านอินเวอร์เตอร์ (เปลี่ยนกระแสตรงเป็นกระแสสลบั ) นั้นถ้าหากเอาต์พุตต่ำกว่าค่าหนึ่งอินเวอร์เตอรจ์ ะไม่ทำงานนั่นก็ คือช่วงเช้าๆหรือเย็นๆ อาจจะใช้งานไม่ได้เนื่องจากมุมตำแหน่งของดวงอาทิตย์มองจากจุดต่างๆ บน โลกจะเปลีย่ นไปตามเดือนต่างๆของปจี ึงทำให้ในการตดิ ต้งั ระบบเซลล์แสงอาทติ ย์จะต้องคำนึงถึงจุดน้ี ด้วยสำหรับประเทศไทยนน้ั อยู่ในตำแหน่งทก่ี ารตดิ ตั้งเพ่อื ใชป้ ระโยชนจ์ ากแสงอาทติ ย์ไม่ยาก 2. อณุ หภูมิ กระแสไฟ (Current) จะไม่แปรตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปในขณะที่แรงดันไฟฟ้า (โวลต์) จะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วทุกๆ 1 องศาที่เพิ่มขึ้นจะทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง 0.5% และในกรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาตรฐานที่ใช้กำหนดประสิทธิภาพของแผงแสงอาทิตย์คือ ณ อุณหภมู ิ 25 องศาเซลเซยี ส เช่น กำหนดไวว้ ่าแผงแสงอาทิตยม์ แี รงดันไฟฟ้าท่ีวงจรเปดิ (Open Circuit Voltage) ที่ 21 โวลต์ ณ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ก็จะหมายความวา่ แรงดนั ไฟฟา้ ท่ีจะไดจ้ ากแผง แสงอาทิตย์เมื่อยังไม่ได้ต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้า ณ อุณหภูมิ25 องศาเซลเซียส จะเท่ากับ 21 โวลต์ถ้า อุณหภูมิสูงกว่า 25 องศาเซลเซียส เช่น อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส จะทำให้แรงดันไฟฟ้าของแผง แสงอาทิตย์ลดลง 2.5% (0.5% x 5 องศา C) นั่นคือแรงดันของแผงแสงอาทิตย์ที่ VDC จะลดลง 0.525 โวลต์ (21 V x 2.5%) เหลอื เพียง 20.475 โวลต์ (21V – 0.525V) สรุปไดว้ า่ เม่อื อณุ หภูมสิ งู ข้ึน แรงดันไฟฟ้าก็จะลดลงซึ่งมีผลทำให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดของแผงแสงอาทิตย์ลดลงด้วยจากข้อกำหนด ดังกล่าวข้างตน้ ก่อนที่ผู้ใช้จะเลอื กใช้แผงแสงอาทิตยจ์ ะต้องคำนงึ ถึงคุณสมบัติของแผงที่ระบุไว้ในแผง แตล่ ะชนิดดว้ ยว่าใช้มาตรฐานอะไรหรือมาตรฐานที่ใชว้ ัดแตกต่างกันหรือไม่ เช่น แผงชนิดหนึ่งระบุว่า ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ 80 วัตต์ ที่ความเข้มแสง 1,200 วัตต์ ต่อตารางเมตร ณ อุณหภูมิ 20 องศา เซลเซียส ขณะที่อีกชนิดหนึ่งระบุว่าให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ 75 วัตต์ ที่ความเข้มแสง 1,000 วัตต์ ต่อ ตารางเมตร และอุณหภูมิมาตรฐาน 25 องศาเซลเซียส แล้วจะพบว่าแผงที่ระบุว่าให้กำลังไฟฟ้า 80 วัตต์ จะให้กำลังไฟฟ้าต่ำกว่า จากสาเหตุดังกล่าวผูท้ ี่จะใช้แผงจึงต้องคำนึงถึงข้อกำหนดเหล่าน้ใี น การเลือกใชแ้ ผงแตล่ ะชนิดดว้ ย

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 37 4.6 อนิ เวอร์เตอร์ (Inverter) ปัจจุบันอินเวอร์เตอร์ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน ภาคอุตสาหกรรม อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าที่ใช้สำหรับเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้า กระแสสลับโดยไฟฟ้ากระแสตรงที่จะนำมาทำการเปลี่ยนนั้นมาจากแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสตรงหรือแผงโซล่าเซลล์ก็ได้ไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้มานั้นจะเหมือนกับไฟฟ้าที่ได้จากปลั๊กไฟ ตามผนังบ้านทุกอย่าง โดยอินเวอร์เตอร์ ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น มอเตอร์ พัดลม หรืออุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ สามารถใช้ได้กับไฟฟ้ากระแสตรงการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้า กระแสสลับ นิยมเรียกกันว่าอินเวอร์เตอร์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงหรือควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้า และความถข่ี องไฟฟา้ กระแสสลับได้อินเวอร์เตอร์ได้นำไปใชป้ ระโยชนต์ า่ งๆได้ การแบง่ ชนดิ ของอินเวอร์เตอร์ (Inverter) อนิ เวอร์เตอร์มชี นดิ ตา่ งๆ ดว้ ยกนั มากมายจนอาจหาทส่ี นิ้ สดุ ไม่ได้ยกตัวอย่างเชน่ อนิ เวอร์เตอร์ ที่ให้หม้อแปลงเพื่อวัตถุประสงค์ในการลดจำนวนไทริสเตอร์หรืออินเวอร์เตอร์ซึ่งมี L ต่อแทรกซัพ พลาย เพื่อวตั ถุประสงค์ของการทำใหก้ ระแสท่ีออกจากซัพพลายมีค่าคงท่ีในช่วงระหว่างการ คอมมิ เตท (อินเวอร์เตอร์แบบกระแสคงที่) เป็นต้นแต่อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วเราอาจแบ่งชนิดของ อนิ เวอร์เตอรอ์ อกตามคุณสมบตั ิหรอื โครงสร้างของวงจรไดด้ ังน้ี 1. แบ่งตามวธิ ีการป้อนพลังงานกลบั เขา้ ซพั พลาย 1.1 แบบอนุกรมและแบบขนาน (Self Excite) 1.2 แบบแยกเดย่ี ว (Separately Excite) 2. แบง่ ตามคณุ สมบตั ขิ องเอาตพ์ ุต 2.1 พจิ ารณาจากลกั ษณะคลืน่ แบบสแควร์เวฟ (Square Wave) แบบไซนเ์ วฟ (Since Wave) 2.2 พิจารณาจากจำนวนเฟส แบบ 1 เฟส (Single Phase) แบบ 3 เฟส (Three Phase) 2.3 พิจารณาจากยา่ นความถ่ี แบบความถตี่ ำ่ (Low Frequency) แบบความถี่สงู (High Frequency) 2.4 พิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงความถ่ี แบบความถีค่ งท่ี (Saturate Frequency) แบบความถี่ปรับเปล่ยี นได้ (Valuable Frequency) 2.5 พจิ ารณาจากการเปลยี่ นแปลงโวลต์เตจ แบบโวลต์เตจคงท่ี(Saturate Voltage) แบบปรบั เปล่ยี นโวลตเ์ ตจได้(Valuable Voltage)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 38 เน่ืองจากในปจั จบุ ันนี้อปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์ได้เข้ามามบี ทบาทในชีวติ ประจำวันของมนุษย์มาก ยิ่งขึ้นและเครือ่ งใช้ไฟฟ้าตา่ งๆ ก็มิได้จำกัดการใช้งานแต่เฉพาะภายในอาคารเท่าน้ัน ดังนั้นแหล่งจ่าย ไฟฟ้ากระแสสลับที่สามารถเคลื่อนย้ายได้จึงเป็นสิ่งจำเป็นอินเวอร์เตอร์ทำให้คว ามต้องการเหล่าน้ี เกิดขึ้นได้และเมื่อเราประยุกต์เข้ากับการใช้งานอื่นๆ ก็สามารถนำอินเวอร์เตอร์ไปใช้ได้อีก เช่น การ เก็บไฟฟา้ สำรองในระบบคอมพิวเตอร์ 4.7 แบตเตอร่ี (Battery) แบตเตอรี่(Battery) คืออุปกรณ์จัดเก็บและจ่ายกระแสไฟฟ้า โดยมีลักษณะเป็นทรงสี่เหลี่ยม ทมี่ กี ารทำปฏิกริ ิยาเคมภี ายในทำใหเ้ กิดไฟฟ้าถือเป็นอุปกรณ์ทส่ี ามารถแปลงพลังงานเคมีให้เป็นไฟฟ้า ได้โดยตรงด้วยการใช้เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) ที่ประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบพร้อมกับ สารละลายอิเล็กโตรไลต์ (Electrolyte Solution) แบตเตอรี่อาจประกอบด้วยเซลล์กัลป์วานิกเพียง 1 เซลล์ หรือมากกว่าก็ได้แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์สำหรับจัดเก็บไฟฟ้าเท่านั้นไม่ได้ผลิตไฟฟ้าสามารถ ประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ (Recharge) ได้หลายครั้งและประสิทธิภาพจะไม่เต็ม 100% จะอยู่ที่ประมาณ 80% เพราะมีการสูญเสียพลังงานบางส่วนไปในรูปความรอ้ นและปฏิกิริยาเคมีจากการประจุและการ จ่ายประจแุ บตเตอรจ่ี ัดเป็นอุปกรณท์ ่ีมรี าคาแพงและเสยี หายไดง้ ่ายหากดูแลรักษาไม่ดีเพียงพอหรือใช้ งานผิดวิธีรวมถึงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไป เนื่องด้วยวิธี การใช้การ บำรุงรักษาการประจุและอุณหภูมิ ฯลฯ โดยสามารถจำแนกแบตเตอรี่ออกได้ 2 กลุ่มสำคัญๆ คือ ตามการใช้งานและประเภทของโครงสรา้ งแบตเตอรี่ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ภาพท่ี 2.27 แสดงแบตเตอร่ใี นระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์ ทมี่ า: (https://www.leonics.co.th)

มหา ิวทยา ัลยราช ัภฏห ู่ม ้บานจอม ึบง 39 ในระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์แบตเตอรี่มีหน้าทสี่ ะสมพลงั งานทผ่ี ลติ จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และ จัดเก็บไว้ใช้ในเวลาที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าหรือเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ หรือเวลากลางคนื เปรียบเทยี บกบั ระบบกักเกบ็ นำ้ ฝนก็คือถังเกบ็ น้ำ ชนดิ ของแบตเตอรใ่ี นระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ในทางปฏิบัติแล้วแบตเตอรี่ทุกชนิดสามารถนำมาใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้แต่ที่นิยมใช้ มากที่สดุ เป็นแบตเตอร่ชี นดิ ตะก่วั -กรด (Lead-Acid Battery) ดว้ ยเหตุผลราคาท่ีถกู กว่าและหาซ้ือ ได้ ง่ายแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรด มีส่วนประกอบสำคัญเป็นแผ่นตะกั่วที่เป็นขั้วบวกและลบจุ่มอยู่ใน สารละลายกรดซัลฟุริกหรือเรียกว่าสารละลายอิเล็กโตรไลต์ เมื่อเซลล์มีการจ่ายประจุโมเลกุลของ ซัลเฟอร์จากสารละลายอิเล็กโตรไลต์จะติดอยู่กับแผ่นตะกั่วและปล่อยอิเล็กตรอนออกมาจำนวนมาก เมื่อเซลล์มีการประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่อิเล็กตรอนจำนวนมากจะกลับเข้าไปในสารละลายอิเล็กโตรไลต์ แบตเตอรีจ่ ึงเกดิ แรงดันได้จากปฏิกิริยาเคมีน้ีเอง และไฟฟ้าเกดิ ข้ึนได้จากการเคล่ือนท่ีของอิเล็กตรอน ภายในแตล่ ะเซลลข์ องแบตเตอรี่ให้แรงดนั 2 โวลท์แบตเตอรี่ 12 โวลทจ์ ึงมี 6 เซลลต์ อ่ กนั แบบอนุกรม เซลล์ทั้งหมดอาจบรรจุอยู่ภายในกล่องเดียวหรือแยกกล่อง ถ้าต้องการแรงดันมากขึ้นให้นำแบตเตอร่ี หลายลกู มาต่อกันแบบอนกุ รมเพอ่ื ให้ได้แรงดนั สูงขนึ้ ตามต้องการ ภาพที่ 2.28 แสดงการต่ออนุกรมของแบตเตอรี่ ที่มา: (www.leonics.co.th) ถ้าต้องการกระแสมากขึ้นให้นำแบตเตอรี่ 2 ลูกหรือมากกว่านั้นต่อกันแบบขนานจนได้ กระแสทตี่ ้องการ ภาพท่ี 2.29 แสดงการต่อขนานของแบตเตอรี่ ทม่ี า: (www.leonics.co.th)