146368

Lmin   D 1 D2 R  (2.57)   (2.58)  2 f  f   D 1 D2  R    2  Lmin ค่าความเหนี่ยวนาเล็กที่สุดทาไดโ้ ดยการปรับค่า Duty Cycle ความตา้ นทานโหลด หรือความถี่ สวติ ซ์ 2.6.3.3 อตั ราระลอกคลื่น (Ripple Factor) ของแรงดนั ขาออก รูปคล่ืนกระแสไหลผา่ นตวั เกบ็ ประจุและแรงดนั ขาออกในวงจรแสดงรูปที่ 2.27 ซ่ึงจะเห็นวา่ การกระเพือ่ มของแรงดนั ขาออกสัมพนั ธ์กบั การเปลี่ยนแปลงค่าของกระแสท่ีไหลผา่ นตวั เก็บประจุ ภาพที่ 2.24 รูปคล่ืนกระแสไหลผา่ นตวั เก็บประจุและแรงดนั ขาออกในวงจรทบระดบั แรงดนั [25] ในทางปฏิบตั ิจะไม่นิยมใช้ตวั เก็บประจุที่มีขนาดใหญ่เนื่องจากมีราคาแพงและใช้พ้ืนท่ีติดต้งั มาก ขนาดของตวั เกบ็ ประจุซ่ึงสมั พนั ธ์กบั ค่าระลอกคลื่นแรงดนั ขาออกน้ีสามารถคานวณไดด้ งั น้ี 35

จาก Q  C  Vo  Io ton ดงั น้นั Vo  Io  ton  VoDT C RC จะได้ Vo  DT  D Vo RC RC  f เมื่อ io  Vo และ ton  DT R ค่าระลอกคลื่นของแรงดนั จะมีค่านอ้ ยลง ถา้ วงจรมีค่า Duty Cycle เขา้ ใกลค้ ่าศูนย์ หรือโดย การเพิ่มค่าความตา้ นทานโหลด หรือเลือกใชค้ ่าความถ่ีสวติ ซ์ f สูงๆ 2.7 งานวจิ ยั ทเี่ กย่ี วข้อง ณัฐ จนั ท์ครบ ฉตั รชยั เอ่ียมพรสิน อมร สมเจตน์เลิศเจริญ และเจนศกั ด์ิ เอกบูรณะวฒั น์ [1] นาเสนอการศึกษาความเป็ นไปไดใ้ นการผลิตไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเล็คทริคโดยใชค้ วามร้อนจากเตาหุง ตม้ โดยทาการติดต้งั เทอร์โมอิเล็คทริคบนตวั รับความร้อนท่ีทาจากฮีตซิงคส์ องอนั ที่หนั หนา้ เขา้ หากนั และใช้ครีบเป็ นตวั รับความร้อนทาให้มีพ้ืนที่รับความร้อนเพิ่มข้ึน โดยท่ีอีกด้านหน่ึงของเทอร์โม อิเล็คทริคมีตวั ระบายความร้อนติดต้งั อยู่ ทดสอบประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้ าดว้ ยการประกอบ อาหารจากเตาหุงตม้ ประจาวนั เชา้ – เยน็ โดยไดม้ ีการทอสอบหาตาแหน่งในการติดต้งั ตวั เทอร์โมอิ เล็กทริคใหเ้ หมาะสมและทดสอบประจุไฟฟ้ าลงในแบตเตอร่ีโดยใชเ้ ช้ือเพลิงต่างชนิดกนั เช่น ถ่าน ไม้ ฟื น กะลามะพร้าว เจริญพร เลิศสถิตธนกร,ณัฐวฒุ ิ สุวรรณทา [2] นาเสนอการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนทิ้งของ ตะเกียงโดยใชเ้ ทอร์โมอิเล็คทริคยึดติดกบั ส่วนบนของฝาครอบตะเกียงซ่ึงใชว้ สั ดุที่ทาจากสแตนเลส ส่วนด้านเย็นยึดติดกบั เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบส่ีเหล่ียมผืนผา้ ผลิตจากอลูมิเนียมการ ปรับเปลี่ยนความร้อนท่ีให้กบั เทอร์โมอิเล็กทริคทาไดโ้ ดยการปรับวาล์วปรับอตั ราการไหลของก๊าซ ปิ โตรเลียมเหลวท่ีใชเ้ ป็นแหล่งพลงั งานความร้อน นพพร พชั รประกิติ*, ยทุ ธสิทธ์ิ แสนเรือน และพนั ธ์ชยั กาวชิ ยั [3] นาเสนอการผลิตไฟฟ้ าดว้ ย ความร้อนท่ีอุณหภูมิต่ากวา่ 100 องศาเซลเซียสดว้ ยอุปกรณ์ทาความเยน็ เพลเทียร์หรือเทอร์โมอิเล็ค ทริคตามปรากฏการณ์ซีเบค ซ่ึงไดเ้ ป็ นพลงั งานไฟฟ้ ากระแสตรงและแรงดนั ไฟฟ้ ากระแสตรงที่ผลิต ไดจ้ ากเทอร์โมอิเล็คทริคจะถูกนาไปปรับระดบั แรงดนั ดว้ ยวงจรบูสทค์ อนเวอร์เตอร์ซ่ึงการปรับระดบั แรงดนั ควบคุมทาไดด้ ว้ ยเทคนิคมอดูเลทความกวา้ งพลั ส์ (PWM) ท่ีความถ่ี 2-20 กิโลเฮิร์ต เพ่ือทาการ ควบคุมจงั หวะการปิ ด-เปิ ดของสวติ ซ์ และพลงั งานท่ีปรับแรงดนั แลว้ จะนาไปอดั ประจุแบตเตอรี่ดว้ ย 36

หลกั การอดั ประจุแบบแรงดนั คงที่จากทดสอบวงจรโดยใช้ แผงเทอร์โมอิเล็กทริคขนาด 12 โวลต์ 12 ตวั กบั แหล่งความร้อนสองชนิด คือชนิดโหลดความร้อนคอนเดนเซอร์ อุณหภูมิประมาณ 50 องศา เซลเซียส ( ผลต่างอุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส ) กาลงั ไฟฟ้ าท่ีได้ 2.1 วตั ต์ และชนิดโหลดความร้อน ฮีตเตอร์ อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส ( ผลต่างอุณหภมู ิ 40 องศาเซลเซียส ) กาลงั ไฟฟ้ าที่ได้ 4.05 วตั ต์ ซ่ึงโหลดความร้อนท้งั สองชนิดสามารถนาไปอดั ประจุแบตเตอรี่ ขนาด 12 โวลต์ ได้ ณฐั จนั ทค์ รบ,เสรี ช่ืนอารมณ์,เจนศกั ด์ิ เอกบรู ณะวฒั น์ [4] นาเสนอผลการวิเคราะห์รูปแบบ การต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกหลายโมดูลให้ทางานร่วมกนั อยา่ งมีประสิทธิภาพโดยการนาโมดูล เทอร์โมอิเล็กทริกท่ีคุณสมบตั ิใกลเ้ คียงกนั กบั แตกต่างกนั มาต่อร่วมกนั ในลกั ษณะขนานกบั อนุกรม ผลการทดลองพบวา่ การต่ออนุกรมจะใหอ้ ตั ราการเปลี่ยนแปลงกาลงั ไฟฟ้ าต่อโหลดต่ากวา่ แบบขนาน ขณะท่ีแบบขนานจะใหก้ าลงั ไฟฟ้ าดีที่สุดสูงกวา่ แบบอนุกรม การต่ออนุกรมจึงเหมาะกบั การใชง้ านท่ี ปราศจากวงจรแปลงผนั ไฟฟ้ า ส่วนแบบขนานเหมาะสมกบั การใช้งานท่ีมีวงจรแปลงผนั ไฟฟ้ าท่ี สามารถติดตามกาลงั ไฟฟ้ าสูงสุดได้ และเมื่อเพิ่มจานวนโมดูลมากข้ึน เปอร์เซ็นตก์ าลงั ไฟฟ้ าจริงที่ได้ จากการต่อใชง้ านแบบขนานจะสูงกวา่ การตอ่ แบบอนุกรมประมาณ 3 เท่า โดยการต่อแบบขนานจะให้ เปอร์เซ็นต์กาลงั ไฟฟ้ าจริงลดลง 3.44% ส่วนการต่ออนุกรมทาให้เปอร์เซ็นต์กาลงั ไฟฟ้ าจริงลดลง 10.69% ตอ่ การเพิ่ม 1 โมดูล Eakburanawat, J. and Boonyaroonate, I., [5]นาเสนอผลการวิเคราะห์รูปแบบการต่อโมดูล เทอร์โมอิเล็คทริคหลายโมดูลให้ทางานร่วมกนั อยา่ งมีประสิทธิภาพโดยการนาโมดูลเทอร์โมอิเล็คท ริคที่คุณสมบตั ิใกลเ้ คียงกนั กบั แตกต่างกนั มาต่อร่วมกนั ในลกั ษณะขนานกบั อนุกรม เพ่ือศึกษาถึง คุณลกั ษณะการต่อใชง้ านและการนาไปใชใ้ หเ้ กิดประสิทธิภาพการทางานของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค สูงสุด เจนศกั ด์ิ เอกบรู ณะวฒั น์ [6] นาเสนอผลการจาลองการทางานและออกแบบสร้างระบบประจุ แบตเตอรี่แบบใชพ้ ลงั งานจากความร้อนทิ้ง โดยระบบจะเปล่ียนรูปพลงั งานความร้อนทิ้งเป็ นพลงั งาน ไฟฟ้ ากระแสตรงเพื่อประจุลงในแบตเตอร่ี ระบบที่นาเสนอประกอบดว้ ยตวั เทอร์โมอิเล็กทริคที่ใช้ เปล่ียนรูปพลงั งานความร้อนเป็ นไฟฟ้ ากระแสตรง และวงจรแปลงผนั ไฟตรงแบบ SEPIC เป็ นที่ใช้ เป็นตวั ควบคุมการประจุ โดยไดม้ ีการทดสอบหาคุณลกั ษณะของตวั เทอร์โมอิเล็กทริคท่ีระดบั อุณหภูมิ ต่างๆ และจาลองการทางานของระบบโดยใชโ้ ปรแกรม Orcad PSpice พร้อมท้งั สร้างเครื่องตน้ แบบ และทาการทดลองเพอื่ นาผลท่ีไดเ้ ปรียบเทียบกบั ผลที่ไดจ้ ากการจาลองระบบ จุดมุ่งหมายของงานวิจยั 37

น้ีก็คือ เพ่ือศึกษาคุณลักษณะของตวั เทอร์โมอิเล็กทริค และประยุกต์ใช้งานให้เป็ นเคร่ื องประจุ แบตเตอรี่ท่ีสามารถใชพ้ ลงั งานจากความร้อนทิ้ง หรือแหล่งพลงั งานความร้อนอื่นๆ ไดโ้ ดยตรง 38

บทท่ี 3 วธิ ีดาเนินการวจิ ยั ในบทน้ ี จะแสดงถึ งการวิเคราะห์รู ปแบบการ เช่ื อมต่อโมดูลเทอร์ โมอิเล็กทริ คหลายโมดูลให้ ทางานร่วมกนั อยา่ งมีประสิทธิภาพ การผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศแบบ แยกส่วนดว้ ยวิธีการเทอร์โมอิเล็คทริคเพ่ือชาร์จแบตเตอร่ีไฟฟ้ าสารองขนาด 12 โวลต์ โดยผวู้ ิจยั ได้ ทาการศึกษาคุณสมบัติการทางานของชุดผลิตไฟฟ้ าด้วยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล เปรียบเทียบกบั การจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม Matlab Simulik และ รวบรวมขอ้ มูลท่ีเก่ียวขอ้ ง ต่างๆ เพ่ือนามาวิเคราะห์หาความสัมพนั ธ์ในการสร้างชุดตน้ แบบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญ เปล่าของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนดว้ ยวิธีการเทอร์โมอิเล็คทริคสามารถประจุแบตเตอร่ีไฟฟ้ า สารองขนาด 12 โวลต์ เพื่อใชใ้ นการพฒั นาการผลิตไฟฟ้ าตอ่ ไป 3.1 ข้นั ตอนการดาเนินงานวจิ ัย งานวจิ ยั น้ีไดก้ าหนดข้นั ตอนการดาเนินงานท้งั ในส่วนของการทดสอบในสภาพจริงกบั การ ทดสอบดว้ ยแบบจาลอง ดงั ต่อไปน้ี ข้นั ตอนที่ 1 ศึกษาคน้ ควา้ ทฤษฎีท่ีเกี่ยวขอ้ งโดยศึกษาเก่ียวกบั คุณสมบตั ิการทางานของ โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค การเช่ือมต่อกนั ในการผลิตไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค และรวบรวม ขอ้ มูลคุณสมบตั ิของชุดโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้ า เปรียบเทียบกบั การจาลองการ ทางานดว้ ยโปรแกรม Matlab Simulink ข้นั ตอนที่ 2 รวบรวมขอ้ มูลการสร้างและออกแบบระบบการจดั และควบคุมชุดตน้ แบบ การผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศดว้ ยวธิ ีการเทอร์โมอิเล็คทริค ทดสอบการ ทางานในสภาพจริงโดยการนาเทอร์โมอิเล็กทริคโมดูล TEG 12750 D ทาการทดสอบหากาลงั ไฟฟ้ า สูงสุดที่ผลิตได,้ ทดสอบคุณสมบตั ิการผลิตไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูลและทดสอบ การเช่ือมตอ่ กนั ในการผลิตไฟฟ้ าแบบต่าง ๆ ข้นั ตอนที่ 3 นาผลการทดสอบในสภาพจริงและขอ้ มูลของชุดโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคจาก ผผู้ ลิต,สมการทางคณิตศาสตร์และนาคา่ ตา่ งๆเหล่าน้ีมาใชใ้ นการสร้างแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ดว้ ย

โปรแกรม MATLAB SIMULINK สร้างชุดตน้ แบบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบ ปรับอากาศดว้ ยวธิ ีการเทอร์โมอิเลค็ ทริค สามารถประจุแบตเตอร่ีไฟฟ้ าสารองขนาด 6 โวลต์ ข้นั ตอนท่ี 4 ทาการทดสอบแบบจาลองและบนั ทึกผลการทดสอบแบบจาลอง ปรับปรุงแกไ้ ข ชุดทดสอบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนดว้ ยวธิ ีการเทอร์ โมอิเลค็ ทริคเพอ่ื ชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้ าสารองขนาด 6 โวลต์ ข้นั ตอนที่ 5 นาผลการทดสอบกบั แบบจาลองมาเปรียบเทียบกบั ผลการทดสอบในสภาพ จริง แลว้ อธิบายขอ้ แตกตา่ งและผลจากการเปรียบเทียบ ข้นั ตอนท่ี 6 สรุปผลจากกงานวจิ ยั เล่มน้ี 3.2 การทดลองคุณสมบตั ิการต่อร่วมกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริค การเชื่อมต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคหลายๆโมดูลใหท้ างานร่วมกนั สามารถทาได้ 3 ลกั ษณะ ดว้ ยกนั คือ การเช่ือมต่อโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริคแบบอนุกรม การเช่ือมต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแบบ ขนาน และการเชื่อมต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแบบผสม จากความไม่สม่าเสมอในคุณสมบตั ิของ โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล ทาให้การเช่ือมต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคในแต่ละแบบให้ ประสิทธิภาพกาลงั ไฟฟ้ าที่แตกต่างกนั ออกไป จะมากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั ความแตกต่างในคุณสมบตั ิ ของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูลที่นามาเช่ือมตอ่ กนั ภาพท่ี 3.1 วงจรการต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค 40

ภาพที่ 3.2 การติดต้งั ชุดเทอร์โมอิเลก็ ทริคโมดูล ภาพที่ 3.3 ชุดทดสอบการตอ่ เทอร์โมอิเลก็ ทริคโมดูลร่วมกนั 41

ในการทดสอบคุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าความร้อน จะใช้เทอร์โมอิเล็กทริคจานวน 4 โมดูล ประกอบอยบู่ นโครงสร้างระบบเดียวกนั โดยยดึ ติดผนงั ดา้ นร้อนของระบบดว้ ย ฮีทเตอร์ ขนาด 1000 วตั ต์ และผนงั ดา้ นเยน็ ของระบบระบายความร้อนออกดว้ ยน้าเหลือทิ้งจากเคร่ืองปรับอากาศจะทาการ ทดสอบคุณสมบตั ิความสามารถในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของแต่ละโมดูล และทดสอบขีดความสามารถ ในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าเม่ือนามาต่อร่วมกนั ท้งั ในลกั ษณะการขนานและการอนุกรม โดยปรับเปล่ียน คา่ โหลดเพอื่ หาคา่ กาลงั ไฟฟ้ าสูงสุด 3.3 การจาลองการทางานด้วยโปรแกรม Matlab simulik สร้างแบบจาลองทางคณิตศาสตร์โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริกส์ในโปรแกรม Matlab Simulik เพอ่ื ใชว้ เิ คราะห์การทางานเปรียบเทียบกบั ชุดตน้ แบบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบ ปรับอากาศดว้ ยวิธีการเทอร์โมอิเล็คทริค ปรากฏการณ์ซีเบคเป็ นปรากฏการณ์ที่มีรากฐานอยทู่ ่ีการผนั ความร้อนเป็นไฟฟ้ า สมการของ Seebeck effect ถา้ เขียนในรูปของความต่างศกั ยแ์ ละค่าความแตกต่าง ระหวา่ งอุณหภูมิ จากสมการที่ 2.4 นามาเขียนสมการจาลองการทางานของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคดงั สมการ 3.1 v  (T ) (3.1) โดยที่  คือ ค่าสัมประสิทธิซีเบคในสารก่ึงตวั นา T คือฟังก์ชนั อุณหภูมิระวา่ งผนงั ของ เทอร์โมอิเล็กทริค และเม่ือพิจารณาถึงรายละเอียดท่ีเกิดข้ึนในสารก่ึงตวั นาท้งั สองขณะใช้งาน[2] พบวา่ v    n n   p p T (3.2)  n p และคา่ ความตา้ นทานภายในที่เกิดข้ึนในสารก่ึงตวั นามีคา่ เป็นตามสมการ ri  2a p ) 1 p 1 2Sa 2  (3.3) ( n  n actha  42

โดยท่ี  1  2T0  n p เป็ น Diffusion ท่ีเกิดข้ึนในสารก่ึงตวั นา และ   1 , โดยที่ i e2n0 ( n   p ) 2 i n0 คือ capture coefficient ในสารก่ึงตวั นา n0 , p0 คือ ปริมาณพาหะการนาไฟฟ้ าในสารชนิด N,P n , p คือคา่ สมั ประสิทธิซีเบคในสารN,P n  nn , p  pp คือสภาพความนาไฟฟ้ าของสาร N,P n ,  p คือความหนาแน่นของพาหะนาไฟฟ้ าในสาร N,P n ,  p คือสภาพความคล่องตวั ของ พาหะนาไฟฟ้ าในสาร N,P และ S คือพ้ืนผิวที่เกิด Recombination ซ่ึงในกรณีท่ีมีกระแสไหลมากๆ แลว้ (S  ),(  0) ค่าความตา้ นทานของสารก่ึงตวั นาจะลดรูปเป็ นดงั สมการ ri  2a (3.4) n  p ความไม่สม่าเสมอในกระบวนการผลิตในแต่ละช่วงเวลาของการผลิตจะส่งผลให้เกิดปริมาณพาหะ การนาไฟฟ้ าในสารก่ึงตวั นาท่ีแตกต่างกนั ซ่ึงผลดงั กล่าวน้ีทาให้ศกั ยภาพในการผลิตไฟฟ้ าและค่า ความต้านทานภายในของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคเปล่ียนแปลงไปจากเดิม และเมื่อนาโมดูล เทอร์โมอิเล็กทริคหลายๆโมดูลมาเช่ือมต่อกนั ความแตกต่างเหล่าน้ีจะส่งผลถึงการดอ้ ยประสิทธิภาพ ลงในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของเทอร์โมอิเล็กทริคโดยรวม ภาพที่ 3.4 จาลองการทางานของเทอร์โมอิเลก็ ทริกส์โดยใชโ้ ปรแกรม Matlab Simulik 43

ภาพที่ 3.5 จาลองการทางานการต่ออนุกรมกนั ของเทอร์โมอิเล็กทริกส์โดยใชโ้ ปรแกรม Matlab Simulik ภาพท่ี 3.6 จาลองการทางานการต่อขนานกนั ของเทอร์โมอิเลก็ ทริกส์โดยใชโ้ ปรแกรม Matlab Simulik 44

ภาพท่ี 3.7 จาลองการทางานการต่ออนุกรมและขนานกนั ของเทอร์โมอิเล็กทริกส์โดยใชโ้ ปรแกรม Matlab Simulik 3.4 สร้างชุดต้นแบบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศด้วยวิธีการเทอร์โม อเิ ลค็ ทริค เทอร์โมอิเล็กทริคเป็ นอุปกรณ์ท่ีทามาจากสารก่ึงตวั นา สมบตั ิพิเศษของวสั ดุท่ีสามารถผนั ความร้อนเป็ นไฟฟ้ า และสามารถผนั ไฟฟ้ าเป็ นความเยน็ การต่อวงจรแบบอนุกรมจะทาใหค้ วามต่าง ศกั ด์ิไฟฟ้ าเพิ่มข้ึน และการต่อวงจรแบบขนานจะทาใหก้ ระแสไฟฟ้ าที่ผลิตไดเ้ พิ่มข้ึน[1,2,3] ในการ วิจยั คร้ังน้ีจึงไดน้ าชุดเทอร์โมอิเล็กทริคมาต่ออนุกรมและขนานกนั 10 โมดูลดงั แสดงในภาพท่ี 3.9 เพือ่ เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลงั งานไฟฟ้ า 45

อุณหภมู ิเยน็ จากนา้ ทงิ ้ ระบบเทอร์โมอเิ ลค็ ทริค อณุ หภูมิร้อนจากลมร้อน ระบบไฟฟ้ า Load ภาพที่ 3.8 ระบบตน้ แบบผลิตไฟฟ้ าท่ีนาเสนอ TEG1 TEG1 TEG2 TEG2 TEG3 TEG3 TEG4 TEG4 TEG5 TEG5 ภาพท่ี 3.9 การตอ่ โมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริคเจเนอเรเตอร์ 46

ชดุ ผลิตไฟฟ้ า Pteg วงจรรักษาระดบั แรงดนั วงจรบสู ท์คอนเวอร์เตอร์ Pboost Pbattary TEG Module 5-20V Vin 5-6 V Input5 – 6 V Vboost 25 V วงจรชาร์จ Vbattary Batt 12V Tc=10-20 °C Input 5 – 20 V ประจุ Ibattary Iboost Output 5 – 6 V Output 25 V Th=40–60 °C ภาพที่ 3.10 ชุดอดั ประจุไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริคเจนเนอร์เรเตอร์ ภาพที่ 3.10 แสดงส่วนประกอบโครงสร้างของชุดอดั ประจุไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริคเจน เนอร์เรเตอร์ โดยทาการเลือกอุปกรณ์ที่สามารถหาซ้ือไดม้ าทาการประกอบเป็ นชุดอดั ประจุไฟฟ้ าดงั แสดงในภาพท่ี 3.11 ก.เป็นอุปกรณ์ท่ีทาหนา้ ท่ีรักษาระดบั แรงดนั และยกระดับแรงดนั ใหส้ ูงข้ึนเพื่อให้ มีความสามารถในการชาร์จประจุให้กบั แบตเตอร่ี ในภาพที่ 3.11 ข.เป็ นอุปกรณ์ท่ีทาหน้าท่ีแปลง แรงดนั ไฟฟ้ าท่ีไดจ้ ากชุดผลิตไฟฟ้ าโมดูลเทอร์โมอิเล็คทริคให้เป็ นแรงดนั ไฟฟ้ ากระแสสลบั และใน ภาพท่ี 3.11 ค.เป็นชุดไฟฟ้ าฉุกเฉินท่ีใชใ้ นการประจุแบตเตอร่ีที่ไดจ้ ากชุดอดั ประจุไฟฟ้ า (ก)โมดูลเพิม่ แรงดนั DC Boost Converter (ข)อินเวอร์เตอร์ขนาด150วตั ต์ (ค)ชุดไฟฉุกเฉินแรงดนั ขนาด 12 โวลท์ ภาพท่ี 3.11 (ก)โมดูลเพ่ิมแรงดนั DC Boost Converter รุ่น Low Voltage Boost (ข)อินเวอร์เตอร์DC to AC ขนาด 150 วตั ต์ และ(ค) ชุดไฟฉุกเฉินแรงดนั ขนาด 12 โวลท์ 47

3.4.1 ตรวจวดั อุณหภมู ิทางดา้ นคอนเดนเซอร์เพ่ือหาจุดติดต้งั ชุดตน้ แบบการผลิตไฟฟ้ า ทาการทดสอบอุณหภูมิดา้ นคอนเดนเซอร์ของเคร่ืองปรับอากาศ วิเคราะห์หาตาแหน่งท่ี เหมาะสมในการติดต้งั ชุดตน้ แบบผลิตไฟฟ้ าจากพลงั งานสูญเปล่า ภาพที่ 3.12 ตรวจวดั อุณหภมู ิดา้ นหนา้ ชุดคอนเดนเซอร์ของเคร่ืองปรับอากาศ ภาพที่ 3.13 ตรวจวดั อุณหภูมิดา้ นหลงั ชุดคอนเดนเซอร์ของเคร่ืองปรับอากาศ 48

3.4.2 ดาเนินการติดต้งั ชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคดา้ นหนา้ ชุดคอนเดนเซอร์ ของเคร่ืองปรับอากาศ ภาพท่ี 3.14 ติดต้ังชุดผลิตไฟฟ้ าด้วยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริ คด้านหน้าชุดคอนเดนเซอร์ของ เครื่องปรับอากาศ ภาพที่ 3.15 ติดต้ังชุดผลิตไฟฟ้ าด้วยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริ คด้านหน้าชุดคอนเดนเซอร์ของ เครื่องปรับอากาศ 49

3.4.3 ติดต้งั อุปกรณ์ชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเลก็ ทริค ภาพที่ 3.16 ติดต้งั อุปกรณ์ชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริค ภาพท่ี 3.17 ติดต้งั อุปกรณ์ควบคุมชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค 50

ภาพท่ี 3.18 เดินสายไฟฟ้ าอุปกรณ์ควบคุมชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค ภาพท่ี 3.19 ทดสอบการติดต้งั อุปกรณ์ควบคุมชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค 51

ภาพท่ี 3.20 ทดสอบการติดต้งั อุปกรณ์ควบคุมชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคเพ่ือตรวจสอบ หาจุดบกพร่องของชุดผลิตไฟฟ้ า จากภาพที่ 3.12 – 3.20 แสดงข้นั ตอนการติดต้งั ชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริครวม ไปถึงข้นั ตอนการตรวจสอบหาจุดบกพร่องในการติดต้งั เพื่อทาการแกไ้ ขใหพ้ ร้อมสาหรับการทดลอง ผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสู ญเปล่าของระบบปรับอากาศด้วยวิธีการเทอร์โมอิเล็คทริ คของ เคร่ืองปรับอากาศแบบแยกส่วน 3.4.4 ทดลองและเกบ็ ขอ้ มูลผลการทดลองผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค ในการทดสอบคุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าความร้อน จะใช้เทอร์โมอิเล็กทริคจานวน 4 โมดูล ประกอบอยบู่ นโครงสร้างระบบเดียวกนั โดยยดึ ติดผนงั ดา้ นร้อนของระบบดว้ ย ฮีทเตอร์ ขนาด 1000 วตั ต์ และผนงั ดา้ นเยน็ ของระบบระบายความร้อนออกดว้ ยน้าเหลือทิ้งจากเครื่องปรับอากาศ ดงั แสดง ในภาพท่ี 3.20 โดยในการทดลองจะทาการทดสอบคุณสมบตั ิความสามารถในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของ แต่ละโมดูล และทดสอบขีดความสามารถในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าเมื่อนามาต่อร่วมกนั ท้งั ในลกั ษณะ การขนานและการอนุกรม โดยปรับเปลี่ยนคา่ โหลดเพื่อหาคา่ กาลงั ไฟฟ้ าสูงสุด 52

ภาพท่ี 3.21 การทดสอบคุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าความร้อนของชุดเทอร์โมอิเล็กทริค ภาพท่ี 3.22 บนั ทึกและเกบ็ ขอ้ มูลการทดสอบคุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าความร้อนของชุดเทอร์โมอิเล็กทริค 53

ภาพท่ี 3.23 บนั ทึกและเก็บขอ้ มูลการทดสอบอุณหภูมิชุดคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศแบบแยก ส่วนขณะที่เคร่ืองปรับอากาศทางาน ภาพท่ี 3.24 บนั ทึกและเก็บขอ้ มูลการทดสอบอุณหภูมิชุดคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศแบบแยก ส่วนขณะที่เคร่ืองปรับอากาศทางาน 54

ภาพที่ 3.25 บนั ทึกและเกบ็ ขอ้ มลู การผลิตไฟฟ้ าชุดสาธิตขณะท่ีเครื่องปรับอากาศทางาน ภาพท่ี 3.26 แสดงการผลิตไฟฟ้ าเพ่ือชาร์จประจุแบตเตอร่ี ไฟฟ้ าฉุกเฉินของชุดสาธิตขณะท่ี เคร่ืองปรับอากาศทางาน 55

จากภาพที่ 3.21 – 3.26 แสดงข้นั ตอนการบนั ทึกขอ้ มูลชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค เพื่อทาการแกไ้ ขให้พร้อมสาหรับการทดลองผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศ ดว้ ยวธิ ีการเทอร์โมอิเล็คทริคของเคร่ืองปรับอากาศแบบแยกส่วน 3.5 สรุป วิธีการดาเนินงานวิจยั เร่ิมจากศึกษาคุณสมบตั ิการทางานของชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยโมดูลเทอร์โมอิ เล็กทริคแต่ละโมดูล การวิเคราะห์รูปแบบการเชื่อมต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคหลายโมดูลให้ทางาน ร่วมกนั อย่างมีประสิทธิภาพ รวบรวมขอ้ มูลการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับ อากาศแบบแยกส่วนด้วยวิธีการเทอร์โมอิเล็คทริคเพ่ือชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้ าสารองขนาด 12 โวลต์ วิเคราะห์ความสัมพนั ธ์ของขอ้ มูลดงั กล่าวเพื่อหาขอ้ มูลที่จะนามาใช้เปรียบเทียบกบั การจาลองการ ทางานดว้ ยโปรแกรม Matlab Simulik เพ่ือนาผลที่ไดม้ าวิเคราะห์หาความสัมพนั ธ์ในการสร้างชุด ต้นแบบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนด้วยวิธีการ เทอร์โมอิเล็คทริคสามารถประจุแบตเตอรี่ไฟฟ้ าสารองขนาด 12 โวลต์ เพื่อใชใ้ นการพฒั นาการผลิต ไฟฟ้ าต่อไป 56

บทที่ 4 ผลการทดลอง เน้ือหาในบทน้ีจะประกอบไปดว้ ยการวิเคราะห์การเช่ือมต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคหลาย โมดูลให้ทางานร่วมกนั อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทาการศึกษาคุณสมบตั ิการทางานของโมดูลเทอร์ โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล ทาการปรับเปลี่ยนค่าโหลดเพื่อทดสอบหาค่ากาลงั ไฟฟ้ าสูงสุด นาโมดูล เทอร์โมอิเล็กทริคมาต่อร่วมกนั ในลกั ษณะขนานและอนุกรมและจาลองการทางานของระบบโดยใช้ โปรแกรม Matlab Simulik เพ่ือนาผลท่ีไดเ้ ปรียบเทียบกบั ผลที่ไดจ้ ากการจาลองระบบ และศึกษาการ ผลิตไฟฟ้ าท่ีมีอุณหภูมิต่ากว่า 100 องศาเซลเซียสจากความร้อนสูญเปล่าของเคร่ืองปรับอากาศดว้ ย อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริคโมดูล TEG 12750D ตามปรากฎการณ์ซีเบค นาพลงั งานท่ีไดไ้ ปอดั ประจุ แบตเตอร่ีไฟฟ้ าฉุกเฉินขนาด 12 โวลตด์ ว้ ยแรงดนั คงท่ี 15 โวลต์ 4.1 การทดลองต่อร่วมกนั ของโมดูลเทอร์โมอเิ ลก็ ทริค ในการทดสอบคุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าความร้อน จะใช้เทอร์โมอิเล็กทริคจานวน 4 โมดูล ประกอบอยบู่ นโครงสร้างระบบเดียวกนั โดยยึดติดผนงั ดา้ นร้อนของระบบดว้ ย ฮีทเตอร์ ขนาด 1000 วตั ต์ และผนงั ดา้ นเยน็ ของระบบระบายความร้อนออกดว้ ยน้าเหลือทิ้งจากเคร่ืองปรับอากาศ ดงั แสดง ในภาพที่ 4.1 โดยในการทดลองจะทาการทดสอบคุณสมบตั ิความสามารถในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของ แต่ละโมดูล และทดสอบขีดความสามารถในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าเมื่อนามาต่อร่วมกนั ท้งั ในลกั ษณะ การขนานและการอนุกรม โดยปรับเปลี่ยนคา่ โหลดเพ่อื หาค่ากาลงั ไฟฟ้ าสูงสุด

ภาพท่ี 4.1 ชุดทดสอบการต่อเทอร์โมอิเล็กทริคโมดูลร่วมกนั ภาพท่ี 4.2 การวดั คา่ การต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค 58

4.1.1 คุณสมบตั ิของแตล่ ะโมดูล จากขอ้ สมมุติฐานดังท่ีกล่าวขา้ งต้นจาเป็ นต้องเก็บขอ้ มูลรายละเอียดคุณสมบตั ิของแต่ละ โมดูลไวเ้ พื่ออา้ งอิงในการวเิ คราะห์ ไดผ้ ลการทดสอบในตารางท่ี 4.1 – 4.4 ตารางที่ 4.1 คุณสมบตั ิของโมดูลที่1 (ริมซา้ ย) ที่ Th=190 ๐C , Tc= 10 ๐C โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 13.20 9.52 8.89 8.28 7.78 6.82 6.07 แรงดนั (V) 1.06 1.08 0.71 1.09 1.04 0.98 1.08 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 13.99 10.28 6.31 9.03 8.09 6.68 6.56 ตารางที่ 4.2 คุณสมบตั ิของโมดูลท่ี2 (ตวั ท่ี 2 จากซา้ ย) ท่ี Th=190 ๐C , Tc= 10 ๐C โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 23.50 19.36 15.64 14.92 12.98 10.58 8.10 แรงดนั (V) 0.84 1.05 0.75 1.38 1.42 0.98 1.23 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 19.74 20.33 11.73 20.59 18.43 10.37 9.96 59

ตารางท่ี 4.3 คุณสมบตั ิของโมดูลท่ี2 (ตวั ท่ี 3 จากซา้ ย) ท่ี Th=190 ๐C , Tc= 10 ๐C โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 23.08 18.46 15.98 13.68 11.63 10.02 7.67 แรงดนั (V) 0.96 1.00 0.64 0.96 1.32 1.23 1.13 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 22.16 18.46 10.23 13.13 15.35 12.32 8.67 ตารางท่ี 4.4 คุณสมบตั ิของโมดูลท่ี2 (ตวั ริมขวา) ท่ีTh=190 ๐C , Tc= 10 ๐C โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 23.26 21.98 17.86 14.57 10.53 9.07 6.43 แรงดนั (V) 1.20 1.55 1.20 1.34 1.36 1.28 1.18 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 27.91 34.07 21.43 19.52 14.32 11.61 7.59 ภาพที่ 4.3 กราฟคุณสมบตั ิของโมดูล 60

จากการทดลองโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูลจะเห็นว่าภายใตก้ ารรับความร้อนอุณหภูมิ เดียวกนั เม่ือเราทาการเพิม่ โหลด จะส่งผลใหก้ าลงั ไฟฟ้ าท่ีไดจ้ ากการทดลองมีค่าลดลง เนื่องดว้ ยความ ไม่สม่าเสมอในกระบวนการผลิตในแต่ละช่วงเวลาของการผลิตจะส่งผลให้เกิดปริมาณพาหะการนา ไฟฟ้ าในสารก่ึงตวั นาท่ีแตกต่างกนั ทาให้ศกั ยภาพในการผลิตไฟฟ้ าและค่าความตา้ นทานภายในของ เทอร์โมอิเล็กทริคเปล่ียนแปลงไปจากเดิมส่งผลถึงการดอ้ ยประสิทธิภาพลงในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของ เทอร์โมอิเล็กทริคโดยรวม โมดูลที่ 4 ให้กาลังไฟฟ้ าออกได้ดีท่ีสุด ขณะที่โมดูลที่ 2 และ 3 ให้ กาลงั ไฟฟ้ าที่มีค่าใกลเ้ คียงกนั ส่วนโมดูลท่ี 1 จะให้กาลงั ไฟฟ้ าไดด้ ีต่าที่สุด จากภาพที่ 4.3 ผลที่ไดน้ ้ี เกิดจากการทดสอบคุณสมบตั ิโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล ค่ากาลงั ไฟฟ้ าจริงที่วดั ไดม้ ีค่าท่ี ใกลเ้ คียงกนั 4.1.2 การอนุกรมกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค เม่ือนาโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล มาต่อร่วมกนั แบบอนุกรมโดยเพ่ิมจานวนโมดูล เช่ือมต่อทีละโมดูล จากการทดลองตามตารางที่ 4.5 – 4.7 ตามลาดบั ค่าแรงดนั ที่ไดเ้ พ่ิมข้ึนกระแส ไฟฟ้ ามีค่าคงที่เป็นผลใหค้ า่ กาลงั ไฟฟ้ าที่จ่ายออกมาจะมีค่าเพิ่มข้ึน เมื่อปรับเปลี่ยนค่าโหลดเพ่ิมข้ึนทา ใหค้ ่ากระแสไฟฟ้ าลดลง โดยท่ีคา่ แรงดนั คงท่ี คา่ กาลงั ไฟฟ้ าที่จ่ายออกมาจะมีค่าลดลง เนื่องจากความ ไม่สม่าเสมอของแต่ละโมดูลทาให้ประสิทธิภาพในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค โดยรวมลดลง ตารางที่ 4.5 ผลการอนุกรมโมดูลท่ี 1 และ 2 (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 34.33 22.96 14.78 14.89 10.26 10.08 9.82 แรงดนั (V) 1.06 0.98 1.14 1.16 1.78 1.11 1.17 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 36.39 22.50 16.85 17.27 18.26 11.19 11.49 61

ตารางที่ 4.6 ผลการอนุกรมโมดูลที่ 1,2 และ 3 (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 33.68 24.35 23.42 21.02 20.81 18.12 17.61 แรงดนั (V) 1.14 1.56 1.38 1.27 1.21 1.10 0.90 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 38.40 37.99 32.32 26.70 25.18 19.93 15.85 ตารางที่ 4.7 ผลการอนุกรมโมดูลท่ี 1,2,3 และ 4 (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 54.4 46.7 44.0 37.2 18.86 17.84 14.46 แรงดนั (V) 2.21 2.71 2.85 3.05 2.67 1.82 1.64 กาลงั ไฟฟ้ า (mW) 120.22 126.56 125.40 113.46 50.36 32.47 23.71 62

ภาพที่ 4.4 กราฟของคา่ กาลงั ไฟฟ้ าเทียบกบั โหลดในการเชื่อมต่อโมดูลแบบอนกุ รม 4.1.3 การขนานของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค เมื่อนาโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล มาต่อร่วมกนั แบบขนานโดยเพ่ิมจานวนโมดูล เชื่อมตอ่ ทีละโมดูล จากการทดลองตามตารางท่ี 4.8 – 4.10 ตามลาดบั คา่ แรงดนั ที่ไดค้ งท่ี กระแสไฟฟ้ า มีค่าเพิ่มข้ึนเป็นผลใหค้ า่ กาลงั ไฟฟ้ าที่จ่ายออกมาจะมีค่าเพิ่มข้ึน เม่ือปรับเปลี่ยนค่าโหลดเพ่ิมข้ึนทาให้ ค่ากระแสไฟฟ้ าคงที่ โดยท่ีคา่ แรงดนั ลดลง คา่ กาลงั ไฟฟ้ าท่ีจ่ายออกมาจะมีค่าลดลง เนื่องจากความไม่ สม่าเสมอของแต่ละโมดูลทาให้ประสิทธิภาพในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค โดยรวมลดลงตามที่ไดก้ ล่าวไวข้ า้ งตน้ ตารางที่ 4.8 ผลการขนานโมดูลท่ี 1 และ 2 (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 40.43 35.68 35.02 34.22 30.15 29.74 27.36 แรงดนั (V) 1.06 1.08 1.02 1.09 1.04 0.98 1.07 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 42.86 38.53 35.72 37.30 31.36 29.15 29.28 63

ตารางท่ี 4.9 ผลการขนานโมดูลที่ 1,2 และ 3 (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 67.69 65.34 65.01 62.32 60.19 58.76 56.65 แรงดนั (V) 1.14 1.12 1.08 1.05 0.98 1.12 1.09 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 77.17 73.18 70.21 65.44 58.99 65.81 61.75 ตารางที่ 4.10 ผลการขนานโมดูลที่ 1, 2, 3 และ4 (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 88.59 87.59 84.23 82.79 81.05 79.84 76.54 แรงดนั (V) 1.49 1.62 1.45 1.50 1.32 1.56 1.42 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 132.00 141.90 122.13 124.19 106.99 124.55 108.69 ภาพท่ี 4.5 กราฟของค่ากาลงั ไฟฟ้ าเทียบกบั โหลดในการเช่ือมต่อโมดูลแบบขนาน 64

4.1.4 การอนุกรมและขนานกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค เม่ือนาโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแต่ละโมดูล มาต่อร่วมกนั แบบขนานโดยเพ่ิมจานวนโมดูล เช่ือมต่อทีละโมดูล จากการทดลองตามตารางท่ี 4.11 ค่าแรงดนั ท่ีไดม้ ีค่าเพิ่มข้ึน กระแสไฟฟ้ ามีค่า เพิ่มข้ึนเป็ นผลให้ค่ากาลงั ไฟฟ้ าท่ีจ่ายออกมาจะมีค่าเพ่ิมข้ึน เม่ือปรับเปล่ียนค่าโหลดเพ่ิมข้ึนทาให้ค่า กระแสไฟฟ้ าคงท่ี โดยที่ค่าแรงดนั ลดลง ค่ากาลงั ไฟฟ้ าท่ีจ่ายออกมาจะมีค่าลดลง เน่ืองจากความไม่ สม่าเสมอของแต่ละโมดูลทาให้ประสิทธิภาพในการจ่ายกาลงั ไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค โดยรวมลดลงตามที่ไดก้ ล่าวไวข้ า้ งตน้ ตารางที่ 4.11 ผลการอนุกรมและขนานโมดูล (Th=190 ๐C, Tc= 10 ๐C) โหลด (Ω) 40 50 60 70 80 90 100 กระแส (mA) 40.43 35.68 35.02 34.22 30.15 29.74 27.36 แรงดนั (V) 1.06 1.08 1.02 1.09 1.04 0.98 1.07 กาลงั ไฟฟ้ า(mW) 42.86 38.53 35.72 37.30 31.36 29.15 29.28 ภาพท่ี 4.6 กราฟของคา่ กาลงั ไฟฟ้ าเทียบกบั โหลดในการเช่ือมตอ่ โมดูลแบบอนุกรมและขนาน 65

4.2 ผลการทดลองคุณสมบตั ิโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคเปรียบเทียบผลกบั การจาลองการทางานด้วย โปรแกรม Matlab simulik จากสมการท่ี 2.4 นามาเขียนสมการจาลองการทางานของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคในโปรแกรม Matlab Simulik เพื่อใชว้ ิเคราะห์การทางานเปรียบเทียบกบั ชุดตน้ แบบการผลิตไฟฟ้ าจากความร้อน สูญเปล่าของระบบปรับอากาศดว้ ยวิธีการเทอร์โมอิเล็คทริค สามารถเก็บขอ้ มูลเปรียบเทียบดงั แสดง ในตารางที่ 4.12 – 4.14 4.2.1 คุณสมบตั ิของโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริค จากขอ้ สมมุติฐานดงั ท่ีกล่าวขา้ งตน้ จาเป็นตอ้ งเกบ็ ขอ้ มลู รายละเอียดคุณสมบตั ิของแต่ละโมดูลไว้ เพ่ืออา้ งอิงในการวเิ คราะห์ ไดผ้ ลการทดสอบในตารางที่ 4.12 ตารางท่ี 4.12 คุณสมบตั ิของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค ขณะที่ Voc = 15.2 V,Isc = 30 A,ri = 0.35 ,Th=190 ๐C โหลด (w) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 กระแส (A) 2.97 2.78 2.54 2.16 1.87 1.54 1.42 1.22 1.05 0.94 0.67 แรงดนั (V) 2.78 2.97 3.01 3.12 3.17 3.20 3.57 3.81 4.07 4.24 4.78 กาลงั ไฟฟ้ า(W) 8.26 8.26 7.65 6.74 5.93 4.93 5.07 4.65 4.27 3.99 3.20 4.2.2 การอนุกรมกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริค เมื่อนาโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคมาต่อร่วมกนั แบบอนุกรม ค่ากาลงั ไฟฟ้ าที่จ่ายออกมาได้ผลดงั ตารางที่ 4.13 66

ตารางท่ี 4.13 ผลการอนุกรมโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริค ขณะท่ี Voc = 15.2 V,Isc = 30 A,ri = 0.35 ,Th=190 ๐C โหลด (w) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 กระแส (A) 8.91 8.04 7.29 6.72 6.36 5.31 4.77 4.32 3.63 3.33 2.76 แรงดนั (V) 8.34 8.91 9.03 9.36 9.51 9.6 10.71 11.43 12.21 12.72 14.34 กาลงั ไฟฟ้ า(W) 74.31 71.64 65.83 62.90 60.48 50.98 51.09 49.38 44.32 42.36 39.58 4.2.3 การขนานของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค เมื่อนาโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริคมาตอ่ ร่วมกนั แบบขนาน คา่ กาลงั ไฟฟ้ าท่ีจา่ ยออกมาไดผ้ ลดงั ตารางท่ี 4.14 ตารางท่ี 4.14 ผลการขนานโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค ขณะท่ี Voc = 15.2 V,Isc = 30 A,ri = 0.35 ,Th=190 ๐C โหลด (w) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 กระแส (A) 5.94 4.88 4.26 3.78 3.84 3.08 2.44 1.88 1.74 1.88 1.22 แรงดนั (V) 5.56 5.94 6.02 6.24 6.34 6.4 7.14 7.62 8.14 8.48 9.56 กาลงั ไฟฟ้ า(W) 33.03 28.99 25.65 23.59 24.35 19.71 17.42 14.33 14.16 15.94 11.66 4.2.4 การอนุกรมและขนานกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค เมื่อนาโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริคมาต่อร่วมกนั แบบอนุกรมแลว้ นามาขนานกนั คา่ กาลงั ไฟฟ้ าท่ี จ่ายออกมาไดผ้ ลดงั ตารางท่ี 4.15 67

Voltsตารางที่ 4.15 ผลการอนุกรมและขนานกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริค ขณะท่ี Voc = 15.2 V,Isc = 30 A,ri = 0.35 ,Th=190 ๐C Ampโหลด (w) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 กระแส (A) 9.15 9.14 9.11 9.04 8.98 8.96 8.56 8.42 8.10 7.95 7.52 Powerแรงดนั (V) 12.51 12.44 12.38 12.10 12.04 11.78 11.46 11.26 11.14 11.08 10.94 กาลงั ไฟฟ้ า(W) 114.47 113.70 112.78 109.38 108.12 105.55 98.10 94.81 90.23 88.09 82.27 4.3 ผลการทดสอบการจาลองการทางานด้วยโปรแกรม Matlab simulik 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] ภาพท่ี 4.7 กราฟแสดงผลการทดลองท่ีจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม Matlab simulik 68

20Power Amp Volts 10 Volts 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Amp R [ohm]Power 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] ภาพท่ี 4.8 กราฟแสดงผลการทดลองที่จาลองการทางานการต่ออนุกรมกนั ของเทอร์โมอิเลก็ ทริคดว้ ย โปรแกรม Matlab simulik 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] ภาพที่ 4.9 กราฟแสดงผลการทดลองที่จาลองการทางานการต่อขนานกนั ของเทอร์โมอิเล็กทริคดว้ ย โปรแกรม Matlab simulik 69

40Volts 20 Amp 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Power Volts R [ohm] Amp 30 20 Power 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 500 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] ภาพท่ี 4.10 กราฟแสดงผลการทดลองที่จาลองการทางานการตอ่ อนุกรมและขนานกนั ของ เทอร์โมอิเล็กทริคดว้ ยโปรแกรม Matlab simulik 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] (ก)ผลที่ไดจ้ ากการจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม (ข)ผลที่ไดจ้ ากการทดลอง Matlab simulik ภาพท่ี 4.11 กราฟแสดงคุณสมบตั ิเทอร์โมอิเลก็ ทริคเปรียบเทียบผลการทดลองท่ีจาลองการทางานดว้ ย โปรแกรม Matlab simulik (ก)และผลที่ไดจ้ ากการทดลอง(ข) 70

20Volts 10 Amp 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Power R [ohm]Volts 15Amp 10 Power 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] (ก)ผลที่ไดจ้ ากการจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม (ข)ผลที่ไดจ้ ากการทดลอง Matlab simulik ภาพท่ี 4.12 กราฟแสดงการเปรียบเทียบผลการทดลองท่ีจาลองการทางานการต่ออนุกรมกนั ของเทอร์ โมอิเลก็ ทริคดว้ ยโปรแกรม Matlab simulik (ก)และผลท่ีไดจ้ ากการทดลอง(ข) 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] (ก) ผลท่ีไดจ้ ากการจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม (ข)ผลที่ไดจ้ ากการทดลอง Matlab simulik ภาพท่ี 4.13 กราฟแสดงการเปรียบเทียบผลการทดลองท่ีจาลองการทางานการต่อขนานกนั ของเทอร์ โมอิเลก็ ทริคดว้ ยโปรแกรม Matlab simulik (ก)และผลท่ีไดจ้ ากการทดลอง(ข) 71

Volts 40 20 Amp 0 Power 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 500 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] (ก) ผลท่ีไดจ้ ากการจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม (ข)ผลที่ไดจ้ ากการทดลอง Matlab simulik ภาพที่ 4.14 กราฟแสดงการเปรียบเทียบผลการทดลองที่จาลองการทางานการต่ออนุกรมและขนานกนั ของเทอร์โมอิเล็กทริคดว้ ยโปรแกรม Matlab simulik (ก)และผลที่ไดจ้ ากการทดลอง(ข) 4.4 การผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนด้วยวิธีการ เทอร์โมอิเล็คทริค เพื่อประจุแบตเตอร่ีไฟฟ้ าฉุกเฉิน การทดลองผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนดว้ ยเทอร์ โมอิเล็กทริคเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ไฟสารอง ในการทดสอบแรงดนั ที่ผลิตไดม้ ีค่าต่า ดงั น้นั จึงมีความ จาเป็นท่ีจะตอ้ งยกระดบั แรงดนั ไฟฟ้ าดว้ ยวงจรบูสทค์ อนเวอร์เตอร์เพ่ือใหม้ ีค่าแรงดนั สูงข้ึนโดยต้งั ค่า แรงดนั ขาออกไวท้ ี่ 20 โวลตแ์ ละแรงดนั อดั ประจุอยทู่ ่ี 15 โวลตซ์ ่ึงปริมาณกระแสไฟฟ้ าจะแปรผนั ตาม ผลต่างแรงดันวงจรอดั ประจุกบั แรงดันแบตเตอร่ี ขณะเร่ิมตน้ แรงดนั ในแบตเตอร่ีน้อย กระแสอดั ประจุจะมีปริมาณมากและจะลดลงตามลาดบั ในขณะท่ีแรงดนั อดั ประจุยงั คงท่ีอยู่ โดยวงจรในการอดั ประจุแบตเตอรี่ประกอบดว้ ย ชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริค วงจรรักษาระดบั แรงดนั วงจรบูสท์ คอนเวอร์เตอร์ และวงจรอดั ประจุแบตเตอร่ี เมื่อไดร้ ับพลงั งานไฟฟ้ าจากเทอร์โมอิเล็กทริคและมีการ นาไปตอ่ กบั โหลดจะทาใหแ้ รงดนั ตกลงดงั น้นั จึงใชว้ งจรรักษาระดบั แรงดนั เพ่ือรักษาระดบั แรงดนั ให้ คงท่ี และใช้วงจรบูสท์คอนเวอร์เตอร์เพื่อยกระดบั แรงดันที่ไดจ้ ากวงจรให้มีค่าสูงข้ึน โดยทว่ั ไป สามารถยกระดบั แรงดนั ไดป้ ระมาณ 1 – 4 เท่าของแรงดนั อินพุทและนาไปชาร์จแบตเตอรีดว้ ยวงจร ประจุแบตเตอร่ีตอ่ ไป 72

ตารางท่ี 4.16 ผลการทดสอบระบบผลิตไฟฟ้ ากบั คอนเดนเซอร์ α=(3.5  10-2 )(V/K),R=(6.508  10-3)(โอห์ม), Kt=(2.8  10-3)(Watt/cm-K),n=(127) เวลา Th Tc ΔT Vteg Iteg P V I P V I Pteg boost boost boost battary battary battary Qh  ชม. °C °C °C V A WVAW V AW W % 0.5 45 10 35 5.23 1.23 6.44 20.00 1.25 25.00 15.65 0.41 5.48 257.85 2.50 1.0 46 12 34 5.21 1.21 6.30 20.02 1.22 24.42 15.57 0.40 5.29 258.89 2.43 1.5 49 12 37 5.27 1.18 6.24 20.05 1.22 24.46 15.50 0.40 4.34 269.59 2.31 2.0 50 14 36 5.24 1.15 6.05 20.07 1.20 24.08 15.42 0.39 4.16 267.84 2.26 2.5 52 14 38 5.29 1.10 5.82 20.08 1.15 23.09 15.34 0.37 3.84 267.27 2.18 3.0 52 15 37 5.27 1.06 5.57 20.03 1.10 22.03 15.17 0.36 3.64 257.70 2.16 3.5 53 17 36 5.24 0.99 5.20 20.04 1.05 21.04 14.97 0.34 3.29 245.63 2.12 คานวณค่าที่เวลา 0.5 ชม. Qh = n(α ITh− 0.5I2 R+ Kt ΔT) = 127[((3.5 10-2 ) 1.2345) – (0.51.232 (6.508 10-3))+((2.8  10-3)  (45-10))] = 257.85 W คานวณประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเทอร์โมอิเลค็ ทริคหาจากสมการ = (P/Qh) 100 73

  6.44 100  2.50% 257.85 โดยท่ี Qc / Qh คือ ปริมาณความเยน็ หรือความร้อนท่ีใหก้ บั เทอร์โมอิเลค็ ทริค (W) α คือ สัมประสิทธ์ิของซีเบค (3.5  10-2 )(V/K) ΔT คือ ผลตา่ งระหวา่ งอุณหภมู ิดา้ นร้อนและอุณหภมู ิดา้ นเยน็ (K) R คือ ความตา้ นทานไฟฟ้ าของเทอร์โมอิเลก็ ทริค(6.508 10-3)(โอห์ม) I คือ กระแสไฟฟ้ า (A) Tc / Th คือ อุณหภูมิดา้ นเยน็ หรือดา้ นร้อนของเทอร์โมอิเลก็ ทริค (K) Kt คือ คา่ สภาพนาความร้อนของเทอร์โมอิเล็กทริค (2.8  10-3)(Watt/cm-K) n คือ จานวนเทอร์โมอิเล็คทริคใน 1 โมดูล(127) จากตารางที่ 4.16 อุณหภูมิดา้ นร้อนจากคอนเดนเซอร์มีค่าประมาณ 52 องศาเซลเซียส ท่ีสภาวะคงตวั เม่ืออุณหภูมิผลต่างระหวา่ งดา้ นร้อนและดา้ นเยน็ คงท่ี สามารถคานวณกาลงั วตั ตข์ องเทอร์โมอิเล็กทริค ไดท้ ่ี 5.95 วตั ต์ ค่าแรงดนั 20.04 โวลต์ กระแส 30 มิลลิแอมแปร์ สามารถนาพลงั งานท่ีไดไ้ ปอดั ประจุ แบตเตอร่ีไฟฟ้ าสารองขนาด 12 โวลตด์ ว้ ยแรงดนั คงท่ี 15 โวลต์ ขณะทาการประจุแรงดนั กระแสจะ ค่อยๆลดลงจาก 0.41 แอมแปร์เหลือ 0.34 แอมแปร์เม่ือแบตเตอร่ีมีความจุเพิ่มข้ึน ปัจจยั ที่มีผลต่อการ ผลิตไฟฟ้ าคือแหล่งพลังงานความร้อนที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้ าและการควบคุมความแตกต่างของ อุณหภูมิใหม้ ีค่าสูงสุดจะทาใหร้ ะบบผลิตไฟฟ้ ามีประสิทธิภาพสูง ภาพท่ี 4.15 กราฟของค่ากาลงั ไฟฟ้ าเทียบกบั โหลดในการเชื่อมต่อโมดูลแบบอนุกรมและขนานท่ี อุณหภมู ิของคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศ 74

Volts 10 5 Amp 0 Power 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R [ohm] (ก) ผลท่ีไดจ้ ากการจาลองการทางานดว้ ยโปรแกรม (ข)ผลท่ีไดจ้ ากการทดลอง Matlab simulik ภาพที่ 4.16 กราฟแสดงการเปรียบเทียบผลการทดลองที่จาลองการทางานการต่ออนุกรมและขนานกนั ของเทอร์โมอิเลก็ ทริคท่ีอุณหภูมิของคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศดว้ ยโปรแกรม Matlab simulik (ก)และผลท่ีไดจ้ ากการทดลอง(ข) ภาพท่ี 4.17 คลื่นสญั ญาณแรงดนั ขาออกของเทอร์โมอิเล็กทริคโมดูที่ต่ออนุกรมและขนานกนั 75

จากภาพที่ 4.17 แสดงการวดั รูปคล่ืนสัญญาณแรงดนั ขาออกของเทอร์โมอิเล็กทริคโมดูที่ต่ออนุกรม และขนานกนั ของเทอร์โมอิเลก็ ทริคท่ีอุณหภูมิของคอนเดนเซอร์เคร่ืองปรับอากาศไดแ้ รงดนั ออกมาที่ 5.20 โวลต์ รูปคลื่นที่ไดจ้ ะมีลกั ษณะเป็ นเส้นตรง จากน้นั จึงนาแรงดนั ท่ีไดไ้ ปเขา้ กบั วงจรยกระดบั แรงดนั ตอ่ ไป ภาพที่ 4.18 คล่ืนสญั ญาณแรงดนั ท่ีออกจากชุดยกระดบั แรงดนั ไฟฟ้ าก่อนทาการวดั จากภาพที่ 4.18 แสดงรูปคล่ืนสัญญาณแรงดันก่อนทาการวดั คลื่นสัญญาณที่ออกจากชุดยกระดับ แรงดนั ไฟฟ้ าที่อุณหภมู ิของคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศ 76

ภาพท่ี 4.19 คลื่นสัญญาณแรงดนั ท่ีออกจากชุดยกระดบั แรงดนั ไฟฟ้ า จากภาพท่ี 4.19 แสดงการวดั รูปคล่ืนสัญญาณแรงดนั ท่ีออกจากชุดยกระดบั แรงดนั ไฟฟ้ าท่ีอุณหภูมิ ของคอนเดนเซอร์เครื่องปรับอากาศไดแ้ รงดนั ออกมาที่ 20.40 โวลต์ รูปคล่ืนท่ีได้จะมีลกั ษณะเป็ น เส้นตรง เม่ือได้แรงดนั ท่ีออกจากวงจรยกระดบั แลว้ จึงนาไปต่อเขา้ กบั วงจรชาร์จประจุและทาการ ชาร์จประจุใหก้ บั แบตเตอร่ีตอ่ ไป 4.5. สรุปผลการวจิ ยั จากการทดลองโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริ คจะเห็นว่าเมื่อเราทาการเพ่ิมโหลดจะทาให้ กระแสไฟฟ้ าท่ีผลิตไดม้ ีปริมาณลดลงส่งผลให้กาลงั ไฟฟ้ าที่ผลิตไดม้ ีปริมาณท่ีลดลงตามไปดว้ ยและ เมื่อทาการทดสอบวดั ค่ากาลงั ไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคจากการเช่ือมต่อกนั ของโมดูลเทอร์ โมอิเล็กทริคท้งั การเช่ือมต่ออนุกรมกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคและการเช่ือมต่อขนานกนั ของ โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค จะเห็นวา่ การเปลี่ยนแปลงของกาลงั ไฟฟ้ าเม่ือโหลดเปล่ียนสาหรับการต่อ แบบอนุกรมน้นั มีค่าต่ากวา่ การต่อแบบขนาน ถา้ พิจารณาในสภาพเลวร้ายท่ีเป็ นไปได้ เช่นมีปัจจยั ทา ใหค้ ุณสมบตั ิของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแตกต่างกนั การต่อแบบขนานจะให้ค่าการจ่ายแรงดนั ไฟฟ้ า ไดด้ ีกวา่ แบบอนุกรม ความจริงขอ้ น้ีสามารถนาไปใชพ้ ิจารณาการใชง้ านโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคได้ โดยยึดหลกั ว่าหากใช้งานโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคโดยปราศจากวงจรแปลงผนั ไฟฟ้ า การต่อแบบ 77

อนุกรมจะใชง้ านกบั โหลดไดย้ า่ นกวา้ งกวา่ การต่อแบบขนาน ในทางตรงขา้ มหากใช้งานโมดูลเทอร์ โมอิเล็กทริคร่วมกบั วงจรแปลงผนั ไฟฟ้ าท่ีสามารถโปรแกรมติดตามกาลงั ไฟฟ้ าสูงสุดได้ [4] การต่อ โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคในรูปแบบขนานจะให้ประสิทธิภาพกาลังสูงกว่า ผลที่ได้น้ีเกิดจากการ ทดสอบคุณสมบตั ิโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคค่ากาลงั ไฟฟ้ าจริงท่ีวดั ได้มีแนวโน้มลดลงไปตามการ เปล่ียนแปลงของโหลดท่ีเพ่ิมข้ึน เม่ือทาการเพิ่มโมดูลมากข้ึนผลการทดลองกาลงั ไฟฟ้ าจริงที่ไดจ้ าก การเช่ือมตอ่ แบบขนานจะมีคา่ แรงดนั ที่มีประสิทธิภาพสูงกวา่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรม นาผลที่ไดจ้ าก การทดลองเปรี ยบเทียบกับผลการทดลองท่ีได้จากการจาลองระบบโดยใช้โปรแกรมปรากฎว่ามี คุณสมบัติที่ใกล้เคียงกัน เม่ือทาการทดลองในสภาพอุณหภูมิท่ีใช้ในการผลิตไฟฟ้ าของ เคร่ืองปรับอากาศแบบแยกส่วนน้ันมีความแตกต่างอุณหภูมิที่น้อยมากเม่ือเทียบกบั การจาลองการ ทดสอบขา้ งตน้ ในการทดสอบแรงดนั ท่ีผลิตได้มีค่าต่า ดังน้ันจึงมีความจาเป็ นที่จะต้องยกระดับ แรงดนั ไฟฟ้ าดว้ ยวงจรบูสทค์ อนเวอร์เตอร์เพื่อใหม้ ีค่าแรงดนั สูงข้ึนโดยต้งั ค่าแรงดนั ขาออกไวท้ ่ี 20 โวลตแ์ ละแรงดนั อดั ประจุอยทู่ ี่ 15 โวลตซ์ ่ึงปริมาณกระแสไฟฟ้ าจะแปรผนั ตามผลต่างแรงดนั วงจรอดั ประจุกบั แรงดนั แบตเตอรี่ 78

บทท่ี 5 สรุปผลการวจิ ยั และข้อเสนอแนะ 5.1 สรุปผลการวจิ ัย ในสภาวะปัจจุบนั แหล่งพลงั งานต่าง ๆ เป็ นสิ่งท่ีมีความจาเป็ นในการดาเนินชีวิตประจาวนั พลงั งานไฟฟ้ าเป็นพลงั งานท่ีมีความสาคญั ตอ่ การดาเนินชีวติ ประจาวนั และภาคอุตสาหกรรมเป็ นอยา่ ง มาก พลงั งานท้งั หมดท่ีผลิตไดม้ าจากเช้ือเพลิงฟอสซิล คือ ก๊าซธรรมชาติ ลิกไนต์และน้ามนั ดีเซล พลงั งานทดแทนท่ีผลิตได้ เช่น พลงั งานน้า พลงั งานแสงอาทิตย์ หรือพลงั งานจากชีวมวล ยงั มีกาลงั การผลิตที่น้อยมาก เป็ นผลให้การผลิตไฟฟ้ ามีราคาตน้ ทุนท่ีแพงข้ึนอย่างต่อเนื่องตามความตอ้ งการ ของตลาดโลก งานวิจัยน้ีจึงได้นาเสนอการนาเทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็คทริ คเข้ามาใช้ในการผลิต กระแสไฟฟ้ าซ่ึงเป็นการสร้างกระแสไฟฟ้ าเพอื่ นาไปใชป้ ระโยชนแ์ ละยงั เป็ นการประหยดั พลงั งานอีก ทางหน่ึง ไมท่ าลายสิ่งแวดลอ้ ม มีอายกุ ารใชง้ านที่ยาวนาน และมีขนาดเล็กกะทดั รัด โครงการวจิ ยั น้ีจะ ศึกษาการผลิตกระแสไฟฟ้ าด้วยเทอร์โมอิเล็คทริ คโดยใช้พลังงานความร้อนเหลือทิ้งจาก เครื่องปรับอากาศ ซ่ึงสามารถนามาผลิตเป็ นกระแสไฟฟ้ าไดม้ าผลิตไฟฟ้ า โดยอาศยั หลกั การแปลง พลงั งานจากความร้อนเป็นพลงั งานไฟฟ้ าโดยตรง ซ่ึงผลการศึกษาและทดลองพบวา่ ในการทดสอบคุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าความร้อนเม่ือเราทา การเพิม่ โหลดจะทาใหก้ ระแสไฟฟ้ าที่ผลิตไดม้ ีปริมาณลดลงส่งผลใหก้ าลงั ไฟฟ้ าที่ผลิตไดม้ ีปริมาณที่ ลดลงตามไปดว้ ยและเมื่อทาการทดสอบวดั ค่ากาลงั ไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคจากการเชื่อมต่อ กันของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคท้งั การเช่ือมต่ออนุกรมกันของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคและการ เชื่อมต่อขนานกนั ของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค จะเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของกาลงั ไฟฟ้ าเมื่อโหลด เปลี่ยนสาหรับการต่อแบบอนุกรมน้นั มีค่าต่ากว่าการต่อแบบขนาน ถ้าพิจารณาในสภาพเลวร้ายที่ เป็ นไปได้ เช่นมีปัจจยั ทาใหค้ ุณสมบตั ิของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคแตกต่างกนั การต่อแบบขนานจะ ให้ค่าการจ่ายแรงดนั ไฟฟ้ าไดด้ ีกวา่ แบบอนุกรม ความจริงขอ้ น้ีสามารถนาไปใช้พิจารณาการใช้งาน โมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริคได้ โดยยดึ หลกั วา่ หากใชง้ านโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคโดยปราศจากวงจรแปลง ผนั ไฟฟ้ า การต่อแบบอนุกรมจะใช้งานกบั โหลดไดย้ ่านกวา้ งกว่าการต่อแบบขนาน ในทางตรงขา้ ม หากใชง้ านโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ทริคร่วมกบั วงจรแปลงผนั ไฟฟ้ าที่สามารถโปรแกรมติดตามกาลงั ไฟฟ้ า สูงสุดได้ การต่อโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริคในรูปแบบขนานจะให้ประสิทธิภาพกาลงั สูงกวา่ ผลท่ีไดน้ ้ี

เกิดจากการทดสอบคุณสมบตั ิโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริค ค่ากาลงั ไฟฟ้ าจริงที่วดั ไดม้ ีแนวโนม้ ลดลงไป ตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดที่เพิ่มข้ึน เม่ือทาการเพิ่มโมดูลมากข้ึนผลการทดลองกาลงั ไฟฟ้ าจริงท่ี ไดจ้ ากการเช่ือมต่อแบบขนานจะมีค่าแรงดนั ท่ีมีประสิทธิภาพสูงกวา่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรม นาผลที่ ไดจ้ ากการทดลองเปรียบเทียบกบั ผลการทดลองท่ีไดจ้ ากการจาลองระบบโดยใชโ้ ปรแกรมปรากฎวา่ มี คุณสมบตั ิท่ีใกลเ้ คียงกนั เมื่อทาการทดลองผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนสูญเปล่าของเครื่องปรับอากาศ แบบแยกส่วนดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริคเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ไฟฉุกเฉิน ในการทดสอบแรงดนั ท่ีผลิตไดม้ ีค่า ต่า ดงั น้นั จึงมีความจาเป็ นท่ีจะตอ้ งยกระดบั แรงดนั ไฟฟ้ าดว้ ยวงจรบูสท์คอนเวอร์เตอร์เพื่อให้มีค่า แรงดนั สูงข้ึนโดยต้งั ค่าแรงดนั ขาออกไวท้ ่ี 20 โวลต์และแรงดนั อดั ประจุอย่ทู ี่ 15 โวลต์ ซ่ึงปริมาณ กระแสไฟฟ้ าจะแปรผนั ตามผลต่างแรงดนั วงจรอดั ประจุกบั แรงดนั แบตเตอรี่ ขณะเร่ิมตน้ แรงดนั ใน แบตเตอรี่น้อย กระแสอดั ประจุจะมีปริมาณมากและจะลดลงตามลาดบั ในขณะท่ีแรงดนั อดั ประจุ ยงั คงที่อยู่ โดยวงจรในการอดั ประจุแบตเตอร่ีประกอบดว้ ย ชุดผลิตไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริค วงจร รักษาระดบั แรงดนั วงจรบูสท์คอนเวอร์เตอร์ และวงจรอดั ประจุแบตเตอรี่ เมื่อไดร้ ับพลงั งานไฟฟ้ า จากเทอร์โมอิเล็กทริคและมีการนาไปต่อกบั โหลดจะทาให้แรงดนั ตกลงดงั น้นั จึงใชว้ งจรรักษาระดบั แรงดนั เพ่ือรักษาระดบั แรงดนั ให้คงที่ และใชว้ งจรบูสท์คอนเวอร์เตอร์เพ่ือยกระดบั แรงดนั ที่ไดจ้ าก วงจรให้มีค่าสูงข้ึน โดยทว่ั ไปสามารถยกระดบั แรงดนั ไดป้ ระมาณ 1 – 4 เท่าของแรงดนั อินพุทและ นาไปชาร์จแบตเตอรีด้วยวงจรประจุแบตเตอร่ีต่อไป ท่ีอุณหภูมิด้านร้อนจากคอนเดนเซอร์มี ค่าประมาณ 52 องศาเซลเซียส ที่สภาวะคงตวั เมื่ออุณหภูมิผลต่างระหว่างดา้ นร้อนและดา้ นเยน็ คงที่ สามารถคานวณกาลงั วตั ต์ของเทอร์โมอิเล็กทริคไดท้ ่ี 5.95 วตั ต์ ค่าแรงดนั 20.04 โวลต์ กระแส 30 มิลลิแอมแปร์ สามารถนาพลงั งานท่ีไดไ้ ปอดั ประจุแบตเตอรี่ไฟฟ้ าสารองขนาด 12 โวลต์ดว้ ยแรงดนั คงท่ี 15 โวลต์ ขณะทาการประจุแรงดนั กระแสจะค่อยๆลดลงจาก 0.41 แอมแปร์เหลือ 0.34 แอมแปร์ เม่ือแบตเตอร่ีมีความจุเพ่ิมข้ึน ปัจจยั ท่ีมีผลต่อการผลิตไฟฟ้ าคือแหล่งพลงั งานความร้อนที่ใชใ้ นการ ผลิตไฟฟ้ าและการควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิให้มีค่าสูงสุดจะทาให้ระบบผลิตไฟฟ้ ามี ประสิทธิภาพสูง จากการทดลองแสดงใหเ้ ห็นวา่ การวจิ ยั คร้ังน้ีสามารถผลิตไฟฟ้ าเพ่ือประจุแบตเตอร่ี ไฟฟ้ าฉุกเฉินขนาด 6 โวลตไ์ ดจ้ ริง 5.2 ข้อเสนอแนะและแนวทางการพฒั นา วทิ ยานิพนธ์น้ี เป็ นแนวทางในการศึกษาและวิเคราะห์แบบจาลองการทดลองผลิตไฟฟ้ าจาก ความร้อนสูญเปล่าของเคร่ืองปรับอากาศแบบแยกส่วนดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริคเพ่ือชาร์จแบตเตอรี่ไฟ ฉุกเฉิน หากตอ้ งการนาพลังงานจากระบบมาใช้ให้เกิดประโยชน์มากย่ิงข้ึนจะตอ้ งเพิ่มจานวนของ 80

เทอร์โมอิเล็กทริคใหม้ ากข้ึนเพอ่ื ท่ีจะทาใหไ้ ดก้ าลงั ไฟฟ้ าท่ีสูงข้ึนเพียงพอต่อการใชง้ านกบั โหลดที่เป็ น เครื่องใช้ไฟฟ้ าทวั่ ไป และเพ่ือใช้เป็ นขอ้ มูลในการพฒั นาสร้างวงจรควบคุมการทางานของชุดผลิต ไฟฟ้ าดว้ ยเทอร์โมอิเล็กทริค ควรศึกษาวเิ คราะห์หาตาแหน่งในการติดต้งั การติดต้งั ชุดผลิตไฟฟ้ าเพ่ือ ลดการสูญเสียพลงั งานและเพ่ิมประสิทธิภาพการทางานให้สูงข้ึน วิเคราะห์หาแหล่งความร้อนและ การควบคุมผลต่างอุณหภูมิทาให้เกิดการใชง้ านท่ีมีประสิทธิภาพสูงสุด พฒั นาระบบให้สามารถผลิต ไฟฟ้ าดว้ ยความร้อนจากพลงั งานแสงอาทิตย์หรือพลงั งานทางเลือกความร้อนประเภทอ่ืนๆไดเ้ พ่ือใช้ เป็ นแนวทางสาหรับผทู้ ่ีมีความสนใจงานทางดา้ นเทคโนโลยีของเทอร์โมอิเล็กทริค การประยุกตใ์ ช้ งานของเทอร์โมอิเลก็ ทริคหรือกกั เก็บในระบบสารองพลงั งาน ต่อไป 81

รายการอ้างองิ [1] ณฐั จนั ทค์ รบ ฉตั รชยั เอ่ียมพรสิน อมร สมเจตนเ์ ลิศเจริญ และเจนศกั ด์ิ เอกบรู ณะวฒั น์, “การ ผลิตไฟฟ้ าจากความร้อนเหลือทิ้งของเตาหุงตม้ ในครัวเรือนดว้ ยเทอร์โมอิเล็กตริก”, การ ประชุมวิชาการทางวิศวกรรมไฟฟ้ า คร้ังท่ี 29, มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี, 9-10 พฤศจิกายน 2549.หนา้ 1194-1196. [2] Lertsatthanakorn, C., K. Wongsim, N. Jariyanoravisse and N. Suwannata, 2003, “Experinental Study of a Lamp Thermoelectric Generator”,The 2nd Regional Conference on Energy Technology towards a Clean Environment, Phuket, Thailand,pp.544 – 547. [3] นพพร พชั รประกิติ*, ยทุ ธสิทธ์ิ แสนเรือน และพนั ธ์ชยั กาวิชยั , “ระบบอดั ประจุแบตเตอร่ี ด้วยพลงั งานเทอร์โมอเิ ลค็ ทริค”,การประชมุ วชิ าการ ด้านพลงั งานสิง่ แวดล้อมและวสั ดุ ครัง้ ที่ 1,คณะพลงั งานสิ่งแวดล้อมและวสั ดุ 31 สงิ หาคม 2550 [4] ณฐั จนั ท์ครบ,เสรี ช่ืนอารมณ์,เจนศกั ด์ิ เอกบรู ณะวฒั น์, “การวเิ คราะห์รูปแบบการต่อเชื่อมกนั ทางไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์โมอิเลก็ ตริกเพอ่ื ให้ได้ค่ากาลงั ไฟฟ้ าสูงสุด”,การประชมุ วชิ าการ ทางวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลยั สงขลานครินทร์ ครัง้ ท่ี 5,10-11 พฤษภาคม 2550 [5] Eakburanawat, J. and Boonyaroonate, I., 2005, \"Development of a thermoelectric battery charger with microcontroller-based maximum power point tracking technique\", Applied Energy, Vol. 83, issue. 7, pp. 687-704. [6] B.L.WORSNOP, B.Sc., Ph.D.APPLICATIONS OF THERMOELECTRICITY Methuen’s Monographs On Physical Subjects, pp 3-109 [7] Rowe, D.M., “CRC Handbook of Thermoelec-tric” , New York, CRC Press,1995. [8] Anders Killander, John C. Bass, 1996,“A Stove-Top Generator For Cold Areas” IEEE 15th International Conference on Thermoelectric, pp.390-393 [9] Yuri Gurevich, Georgiy Logvinov and Igor Volovichev, “ Nonequilibrium Carriers of Charge in Thery of Thermoelectric Phenomena”, Proceedings of the 22nd International Conference on Thermoelectrics, pp.464-467. 82

รายการอ้างองิ (ต่อ) [10] คณติ พมิ พค์ าไหล,บญุ ยงั ปลงั่ กลาง, “การวเิ คราะห์รูปแบบการเช่ือมต่อกนั ทางไฟฟ้ าของโมดูล เทอร์โมอเิ ลก็ ทริค TEG12750D” การประชมุ วชิ าการเครอื ขา่ ยพลงั งานแหง่ ประเทศไทยครงั้ ท่ี 8,2-4 พฤษภาคม 2555 [11] คณิต พมิ พค์ าไหล,บุญยงั ปลงั่ กลาง, “การวเิ คราะห์การเชื่อมต่อกนั ทางไฟฟ้ าของโมดูลเทอร์ โมอเิ ลก็ ทริค TEG12750D ด้วยการทดลองเปรียบเทยี บกบั การจาลองการทางานด้วย โปรแกรม Matlab Simulik”การประชุมสมั มนาเชิงวชิ าการรูปแบบพลงั งานทดแทนสู่ ชุมชนแห่งประเทศไทย คร้ังที่ 6,13 – 15 พฤศจิกายน 2556 [12] Rida Y.Nuwayhid, Alan Shinhadeh, Nesreen Ghaddar. “Develelopment and testing of a domestics woodstove thermoelectric Generator with natural convection cooling”, Energy Conversion & Management, Vol. xx, No. x, pp. xxx-xxx., 2004. [13] Jorge Vázquez, Miguel A. Sanz-Bobi, Rafael Palacios, *Antonio Arenas, “State of the Art of Thermoelectric Generators Based on Heat Recovered from the Exhaust Gases of Automobiles” Proceedings of the 7th European Workshop on Thermoelectrics, Paper #17, Oct 2002, Pamplona, SPAIN. [14] วนิดา เอกบรู ณะวฒั น์ เจนศกั ด์ิ เอกบูรณะวฒั น์ และอิษฎา บุญญาอรุณเนตร “ระบบประจุแบตเตอรี่ แบบใช้พลงั งานจากเทอร์โมอเิ ลก็ ตริก” การประชุมวชิ าการทางวศิ วกรรมไฟฟ้ า คร้ังท่ี 27 (EECON 27) – 30 ตุลาคม 2547 [15] แสงดาว สงั ขแ์ กว้ ,ปิ่ นอนงค์ แกว้ มณีและสมภพ จิรเจษฎา(2546), “การศึกษาพฤติกรรมและการ ประยกุ ต์ใช้ งานเทอร์โมอเิ ลก็ ทริกเจนเนอร์เรเตอร์” ปริญญานิพนธ์ ภาควชิ าวศิ วกรรมไฟฟ้ า คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เทคโนโลยพี ระจอมเกลา้ ธนบุรี. [16] Lersatitthanakom C., J.Hirunlabh,J. Khedari and M.Daguenet (2002) “Experimental Performance of a Celling – Type Free Convected Air Conditioner”Inter.J.Ambient Energy,23,pp.59-68 [17] Mahudur R,Roger S. “Thermoelectric power-generation for battery charging” In:Proceeding of the IEEE conference on energy management and power delivery,vol.1;1995.p.186-91 83

รายการอ้างองิ (ต่อ) [18] Roth W,et al. “Grid-independent power-supply for repeaters in mobile radio networks using photovoltaic/ thermoelectric hybrid systems”In:Proceeding of the 16th international conference on thermoelectrics;1977.p.582-5. [19] Min G,Rowe DM. “Peltier devices as generators.CRC handbook of thermoelectric” London:CRC Press;1995[Chapter 38]. [20] Rowe DM,Min G. “Design theory of thermoelectric modules for electrical power generation” IEE Proc-Sci Meas Technol 1996;143(6):351-6 [21] Eakburanawat J,Khedari J,Hirunlabh J,Daguenet M,Maneewan S,Teekasap S. “Solar-biomass thermoelectric power generation simulation”In:Proceeding of 22nd international conference on thermoelectrics,La Grande Motte,Montpellier,France;2003. [22] Chung Henry Shu-Hung,Tse KK,Ron Hui SY,Mok CM,Ho MT“A novel maximum power point trackingtechnique for solar panels using SEPIC or Cuk converter”IEEE Trans Power Electron 2003;18(3):717-24. [23] Koutroulis Eftichios,Kalaitzakis Kostas,Voulgaris NC“Development of a microcontroller- based,photovoltaic maximum power point tracking control system”IEEE Trans Power Electron 2003;16(1):717-24.46-54. [24] เจริญพร เลิศสถิตธนกร,ณฐั วุฒิ สุวรรณทา“การผลติ ไฟฟ้ าจากความร้อนทงิ้ ของตะเกยี งโดยใช้เทอร์ โมอเิ ลคตริค”, มหาวทิ ยาลัยมหาสารคาม;2545 [25] วนั ชยั ทรัพยส์ ิงห์, เอกสารประกอบการสอน,“อเิ ลก็ ทรอนิกส์กาลงั และการควบคุม”, ภาควชิ าวศิ วกรรมไฟฟ้ า คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี, ปทุมธานี;2553 [26] ภาณุพงศ์ ศิริกลุ ,วทิ ยานิพนธ์, “การทดสอบวเิ คราะห์ระบบระบายความร้อนเพอื่ เพม่ิ ประสิทธิภาพ ในการผลติ ไฟฟ้ าด้วยแผ่นเพลเทยี ร์”,มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี, ปทุมธานี;2553 [27] \" Thermoelectric module.\".[ออนไลน์].เขา้ ถึงได้ จาก: http://www.novatecproducts.com/ 84