โครงงานวศวกรรมชลประทาน

(02207499)

ท 3/2555

เรอง

เรอง การประดษฐโคมไฟสองถนนแบบผสมผสานพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

(The invention of street lamp using hybrid wind and solar energy.)

โดย

นายภมรชย อนทา รหสประจ าตวนสต 5220501780

นายธนากร หวานเสง รหสประจ าตวนสต 5220502522

เสนอ

ภาควชาวศวกรรมชลประทาน

คณะวศวกรรมศาสตร ก าแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน นครปฐม 73140

เพอความสมบรณแหงปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต(วศวกรรมโยธา-ชลประทาน)

พ.ศ.2555

ใบรบรองโครงงานวศวกรรมชลประทาน

ใบรบรองโครงงานวศวกรรมชลประทาน

ภาควชาวศวกรรมชลประทาน

คณะวศวกรรมศาสตรกาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

เรอง การประดษฐโคมไฟสองถนนแบบผสมผสานพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

(The invention of street lamp using hybrid wind and solar energy.)

นามผทาโครงการ นายภมรชย อนทา

นายธนากร หวานเสง

ไดพจารณาเหนชอบโดย

ประธานกรรมการ ............................................................................

(ผศ.บญมา ปานประดษฐ)

…............../…..................../.....................

หวหนาภาควชา .............................................................................

(ผศ.นมตร เฉดฉนทพพฒน)

................./......................../......................

I

บทคดยอ

เรอง : การประดษฐโคมไฟสองถนนแบบผสมผสานพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

โดย : นายภมรชย อนทา

นายธนากร หวานเสง

อาจารยทปรกษาโครงการ : .........................................................

(ผศ. บญมา ปานประดษฐ)

......../........../.........

โคมไฟสองถนนแบบผสมผสานพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย ทสรางขนในโครงงานวศวกรรม

มวตถประสงคเพอสรางตนแบบโคมไฟสองถนน เพอประยกตใชในบรเวณทขาดแคลนไฟฟาสองสวาง โดยได

สรางตนแบบโคมไฟสองถนนขนและตดตง ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอมมหาวทยาลยเกษตร -

ศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน มขนาดแผงโซลารเซลล กวาง 0.40 เมตร ยาว 0.80 เมตร ก าลงผลต 10 วตต/ชวโมง

กงหนลมแบบแกนตง 6 ใบพด ก าลงผลต 5 วตต/ชวโมง รวม 15 วตต/ชวโมง

จากนนท าการตรวจวดการผลตกระแสไฟฟาจากแผงโซลารเซลลและกงหนลม เปนเวลา 1 สปดาห การ

ตรวจวด พบวา โคมไฟสองสวางจากพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตยทสรางขนมา มพลงงานเพยงพอท าให

เกดแสงสวางใชในเวลากลางคนได โดยสวนใหญการผลตกระแสไฟฟามาจากแผงโซลารเซลลเปนจ านวน 8.08

วตต/ชวโมง แตในสวนของกงหนลมนนผลตกระแสไฟฟาออกมานอยมาก เนองจาก ณ บรเวณทตดตงม

ความเรวลมนอยมากและเกดจากความฝดของชดลกปน จงผลตกระแสไฟฟาได 0.144 วตต/ชวโมง แตปรมาณ

ไฟฟาทไดจากแผงโซลารเซลลสามารถน ามาใชงานกบโคมไฟไดเปนเวลา 20 ชวโมง ทก าลงไฟฟา 50 วตต ซง

สามารถใชงานไดตามวตถประสงคทวางไว และสามารถน าไปประยกตใชในพนททขาดแคลนไฟฟาสองสวาง

ได

II

ABSTRACT

Title : The invention of street lamp using hybrid wind and solar energy

By : Mr.Pamonchai Onta

Mr.Thanakorn Whangseng

Project Advisor :

.......................................................

(Asst. Boonma Panpradist)

......../............../.........

The invention of street lamp using hybrid wind and solar energy is engineering project. The aim

of engineering project is created a prototype for service lighting in the electrical power shortage area. The

prototype was installed at the Energy and Environmental Engineering center, Faculty of engineering at

Kampangsaen Campus, Kasetsart University. The designed of prototype consists of solar panel 0.40

meter wide , 0.80 meter length. The total capacity is 15 watts / hour and device from solar panel output

10 watts / hour and wind turbine output 5 watts / hour .

After testing the prototype shown that the total capacity output 8.22 watts / hour. The major

capacity output come from solar panel has 8.08 watts / hour and from wind turbine has 0.144 watts / hour.

The prototype power output less than design output, the main cause is come from the wind turbine has

the friction of bearing and the low speed of the wind . However , the prototype can service lighting at all

night, So that it is achieving of the aim of project. This prototype can be apply in the electrical power

shortage area.

III

ค านยม

การท าโครงงานวศวกรรมชลประทานฉบบนส าเรจลลวงไปไดอยางสมบรณ ผจดท าโครงงาน

ขอขอบพระคณ ผศ.บญมา ปานประดษฐ ประธานกรรมการทปรกษาโครงงาน ทกรณาใหค าแนะน า

ค าปรกษา ตลอดจนแนวทางในการจดท าโครงงาน จนกระทงโครงงานวศวกรรมส าเรจลลวงไปไดดวยด

ผจดท าไดรบความกรณาจากคณระว อยส าราญ และคณสรพล เจรญชพ ทไดใหขอมลและวธการใช

อปกรณตางๆในการจดเกบขอมลมาใชในการท าโครงงานและขอขอบคณผทใหความชวยเหลอในดานตางๆ

ทกทานทไมไดกลาวถงมาไว ณ โอกาสนดวย

ทายสดนความดหรอประโยชนทงหลายอนพงไดจากโครงงานวศวกรรมชลประทานฉบบนขอมอบ

ใหแก บดา มารดา และคร อาจารย ทไดใหการอบรมแกคณะผจดท า

คณะผจดท า

นายภมรชย อนทา

นายธนากร หวานเสง

มนาคม 2556

IV

สารบญ

หนา

บทคดยอภาษาไทย I

บทคดยอภาษาองกฤษ II

ค านยม III

สารบญ IV

สารบญ(ตอ) V

สารบญภาพ VI

สารบญตาราง VII

บทท 1 บทน า

1.1 ความเปนมา 1

1.2 วตถประสงค 1

1.3 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 1

1.4 ขอบเขตการศกษา 1

บทท 2 การตรวจเอกสาร

2.1 กงหนลม 2

- กงหนลมแนวแกนนอน 3

- กงหนลมแนวแกนตง 3

2.2 เครองก าเนดไฟฟา 6

2.3 เทคโนโลยพลงงานแสงอาทตย 6

2.4 แบตเตอร 7

V

สารบญ(ตอ)

หนา

บทท 3อปกรณและวธการด าเนนงาน

3.1อปกรณตางๆทใช 9

3.2 ขนตอนการด าเนนงาน 11

บทท 4 ผลการศกษาทดลอง 18

- วจารณผลการทดลอง 19

บทท 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ 20

เอกสารอางอง 21

ภาคผนวก 22

VI

สารบญภาพ

หนา

ภาพท 2.1 ผงการท างานของชดโคมไฟสองถนน 8

ภาพท 3.1 ชดฐานราก 11

ภาพท 3.2 โครงกงหนลม 11

ภาพท 3.3 แขนยดชดตลบปน 12

ภาพท 3.4 ชดลกปน 12

ภาพท 3.5 ใบพดกงหนลม 13

ภาพท 3.6 ชดตลบลกปนประกอบเขากบโครงกงหน 13

ภาพท 3.7 การตดตงมอเตอร DC และชดเฟองทดรอบ 14

ภาพท 3.8 เสาโคมไฟ 14

ภาพท 3.9เสาชวงทตดตงโคมไฟ และแผงโซลารเซลล 15

ภาพท 3.10โคมไฟทตดตงอปกรณเสรจสมบรณ 15

ภาพท 3.11แบบโคมไฟสองถนน(FRONT VIEW) 15

ภาพท 3.12แบบโคมไฟสองถนน(TOP VIEW) 16

ภาพท 3.13แบบชดกงหน 17

ภาพท3.14 แบบใบกงหน 17

ภาพท 6.1 การตอโหลดแบบอนกรม 19

ภาพท 6.2 การตอโหลดแบบขนาน 19

ภาพท 6.3 การตอโหลดแบบผสม 20

VII

สารบญตาราง

หนา

ตารางท 2.1 สถตขอมลลมและความยาวนานของแสงเฉลยใน 4

แตละเดอนจากสถานอตนยมวทยานครปฐม

ตารางท 2.2 ตารางการค านวณก าลงไฟฟาทไดจากทฤษฏของกงหนลม 5

ตารางท 4.1 ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยพลงงาน มหาวทยาลย 18

เกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน

ตารางท 4.2 ตารางบนทกคากระแสไฟฟาทไดจากแผงโซลารเซลล 18

ตารางท 4.3 ตารางบนทกคากระแสไฟฟาทไดจากกงหนลม 18

1

บทท 1

บทน า

1.1 ความเปนมาและทมาของปญหา

ปจจบนมนษยไดใหความส าคญในการน าพลงงานจากลมและพลงงานจากแสงอาทตยมาใช

ประโยชนมากขน เนองจากพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตยมอยโดยทวไป ไมตองซอหา เปนพลงงานท

สะอาด (Green Energy) ไมกอใหเกดอนตรายตอสภาพแวดลอม และสามารถน ามาใชประโยชนไดอยางไม

รจกหมดสน

การน าพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตยมาผลตกระแสไฟฟาถอเปนการผลตกระแสไฟฟาจาก

พลงงานทสะอาด ( Green Energy ) และสงผลกระตอสงแวดลอมนอยทสดโดยเฉพาะผลกระทบทางดาน

คณภาพอากาศซงพลงงานเหลานเปนพลงงานทมอยางไมสนสด การน าพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

มาใชกบโคมไฟสองถนนโดยอาศยการท างานผสมผสานระหวางแผงโซลารเซลล และการหมนของกงหน

ลมเพอผลตกระแสไฟฟาจะเปนการสงเสรมการใชพลงงานทดแทนและการอนรกษสงแวดลอม ชวยลดการ

ใชพลงงานและเชอเพลง ลดปรมาณการเพมของกาซเรอนกระจกและขอดของโคมไฟสองถนนแบบนคอ

ในชวงทมแสงแดดโซลารเซลล จะเปนตวผลตกระแสไฟฟาและในชวงฤดฝนมแสงนอย แตมกระแสลมก

จะใชกงหนลมเปนตวผลตกระแสไฟฟาแทนโคมไฟจะท างานไดในทกสภาพอากาศ อกทงยงเหมาะส าหรบ

การน ามาใชในชมชนและบานเรอนทขาดแคลนไฟฟาสองสวาง จงท าการประดษฐโคมไฟสองถนนแบบ

ผสมผสานพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตยขน

1.2 วตถประสงค

เพอสรางตนแบบโคมไฟสองถนนจากพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

1.3 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

ไดตนแบบในการน าพลงงานแบบผสมผสานระหวางพลงงานลมกบพลงงานแสงอาทตยไปใชกบ

อปกรณไฟฟาทตองการใชพลงงานไมเกน 51.38 วตต/ วน

1.4 ขอบเขตการศกษา

สรางโคมไฟสองถนนโดยใชไฟฟาจากแผง โซลารเซลลขนาด 10วตตและกงหนลมแกนตงเจนเนอเร-

เตอรDC และใชหลอดไฟ LED 30 ดวง (2.5 วตต) ในการใหแสงสวาง

2

บทท 2

การตรวจเอกสาร

2.1 กงหนลมผลตไฟฟา

หลกการท างานของกงหนลมผลตไฟฟาคอ เมอมลมพดผานใบกงหน พลงงานจลนทเกดจากลมจะ

ท าใหใบพดของกงหนเกดการหมน และไดเปนพลงงานกลออกมา พลงงานกลจากแกนหมนของกงหนลม

จะถกเปลยนรปไปเปนพลงงานไฟฟา โดยเครองก าเนดไฟฟาทเชอมตออยกบแกนหมนของกงหนลม จาย

กระแสไฟฟาผานระบบควบคมไฟฟา และจายกระแสไฟฟาเขาสระบบ โดยปรมาณไฟฟาทผลตไดจะขนอย

กบความเรวของลม ความยาวของใบพด และสถานทตดตงกงหนลม

พลงงานทไดรบจากกงหนลมจะมเปลยนแปลงขนอยกบความเรวลม แตความสมพนธน ไมเปนสดสวนโดยตรง ทความเรวลมต าในชวง 1–2 เมตรตอวนาท กงหนลมจะยงไมท างานจงยงไมสามารถผลตไฟฟาออกมาได ทความเรวลมระหวาง 2.5–5 เมตรตอวนาท กงหนลมจะเรมท างานเรยกชวงนวาชวงเรมความเรวลม (cut in wind speed) และทความเรวลมชวงประมาณ 12–15 เมตรตอวนาท เปนชวงทเรยกวาชวงความเรวลม (nominal หรอ rate wind speed) ซงเปนชวงทกงหนลมท างานอยบนพกดก าลงสงสดของตวมนเอง ในชวงทความเรวลมไตระดบไปสชวงความเรวลม เปนการท างานของกงหนลมดวยประสทธภาพสงสด (maximum rotor efficiency)

การหาก าลงของลมทเคลอนทดวยความเรว V ผานพนทหนาตด A หาไดจาก

เมอPw คอ ก าลงของลม (W) คอ ความหนาแนนของอากาศ มคาเทากบ 1.225 kg/m3 คอ พนทหนาตด (m2) คอ ความเรวลม (m/s)

การหาความเรวรอบของกงหนลมสามรถค านวณไดจากสมการ

RPM =

เมอ RPM คอรอบกงหนลม (รอบ/นาท)

คอ ความเรวลม (m/s)

R คอ รศมของใบกงหนลม ( m)

3

กงหนลมโดยทวไปจะมรปแบบพนฐานคลายๆกน แตอาจแตกตางกนบางในสวนของรายละเอยด ดงนนการแบงประเภทของกงหนลมมกจะยดเอาลกษณะการวางตวของแกนเพลาของกงหนลมเปนหลก ซงประเภทหลกๆของกงหนลมสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภทคอ

1. กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน

2. กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวตง

2.1.1 กงหนลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)

กงหนลมทมแกนหมนขนานกบทศทางของลมโดยมใบพดเปนตวต งฉากรบแรงลมมอปกรณควบคมกงหนใหหนไปตามทศทางของกระแสลม เรยกวา หางเสอ และมอปกรณปองกนกงหนช ารดเสยหายขณะเกดลมพดแรง เชน ลมพายและตงอยบนเสาทแขงแรง ใหพลงงานมากกวาแบบแกนตง แตตองใชความเรวลมทมากกวาแบบแกนตงกงหนลมแบบแกนนอน ไดแก กงหนลมวนดมลล ( Windmills) กงหนลมใบเสอล าแพน นยมใชกบเครองฉดน า กงหนลมแบบกงลอจกรยาน กงหนลมส าหรบผลตไฟฟาแบบ พรอบเพลเลอร (Propeller)

2.1.2 กงหนลมแนวแกนตง (Vertical Axis Wind Turbine)

เปนกงหนลมทมแกนหมนและใบพดตงฉากกบการเคลอนทของลมในแนวราบ ซงท าใหสามารถรบลมในแนวราบไดทกทศทางออกแบบส าหรบใชกบความเรวลมต า-ต ามาก 1-2 เมตร/วนาทกงหนลมแบบแนวแกนนอนเปนแบบทนยมใชกนอยางแพรหลาย สวนมากออกแบบใหเปนชนดทขบใบกงหนดวยแรงยก แตอยางไรกตาม กงหนลมแบบแนวแกนตง ซงไดรบการพฒนามากในระยะหลงกไดรบความสนใจมากขนเชนกน ทงนเนองจากขอดกวาแบบแนวแกนนอนคอ ในแบบแนวแกนตงนนไมวาลมจะเขามาทศไหนกยงหมนได โดยไมตองมอปกรณควบคมใหกงหนหนหนาเขาหาลม นอกจากนแลวแบบแนวแกนตงนน เครองก าเนดไฟฟาและระบบการสงก าลงวางไวใกลพนดนมากกวาแบบแกนนอน เวลาเกดปญหาแกไขงายกวาแบบแกนนอนทตดอยบนหอคอยสง

4

ตาราง 2.1 สถตขอมลลมและความยาวนานของแสงเฉลยในแตละเดอนจากสถานอตนยมวทยานครปฐม ทอยใกลกบศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม

AGROMETEOROLOGICAL DATA FOR JANUARY 2011- September 2012 NAKHONPATHOM METEOROLOGICAL STATION

Month Wind(2m)

Sun (hrs) Mark m./s.

January 2.8 7.6 2011 February 3.2 8.2 March 5.6 4.3 April 2.7 7.9 May 3.5 7.1 June 3.8 3.9 July 5 5.5 August 4.4 5 September 4.4 4.6 October 3.1 6.2 November 4 8.7 December 4.1 7.4 January 2.1 6.2 2012 February 1.8 8.4 March 1.9 7.8 April 2.9 9.2 May 3.5 7.4 June 2.9 4.5 July 2.6 4.5 August 3.1 4.5 September 2.3 4.7 average 3.32 6.36

5

ลมประเทศไทยโดยเฉลยตอวนสวนมากอยในระดบ1-5 เมตรตอวนาท และจากสถตความเรวลมของจงหวดนครปฐม ตามตารางท 2.1 ซงมคาเฉลยอยท3.32เมตรตอวนาทมความเรวทสามรถท าใหกงหนลมผลตกระแสไฟฟาได โดยการการสรางกงหนลมจะสรางในรปแบบแกนตง6ใบพด เพราะมความเหมาะสมตอพนททมความเรวต า โดยใบพดจะมลกษณะบดเพอเพมแรงบดและทดจ านวนรอบใหกบกงหนลม และจากการค านวณสามารถผลตกระแสไฟฟา และเลอกเจนเนอเรเตอร ดงน

จากตารางท 2.1 ก าหนดความเรวลมเฉลยท 3 m/s รศมกงหน = 0.3 m พนทปะทะลม = 0.45 m2 จะได

ก าลงของลม = 0.5×1.225×0.45×33

= 7.44 Watt ความเรวรอบของกงหนลม

RPM =

=

= 764.33 rpm.

จากการค านวณสามารถเลอก เครองก าเนดไฟฟาไดท 5 Watt โดยมความเรวรอบในการหมนอยางต า 800 rpm ลกษณะและขนาดของใบพดมขนาดตามทก าหนดขางตนและจากการตดตงกงหนและตรวจวดความเรวลมเฉลยในตารางท 4.1 สามารถหาก าลงการผลตกระแสไฟฟาไดดงตารางท 2.2

จากสมการ

จะได

ความเรวลม(ม/วนาท) ก าลงไฟฟาทไดทฤษฏ(วตต) 1.08 0.35

ตารางท 2.2ตารางการค านวณก าลงไฟฟาทไดจากทฤษฏของกงหนลม

6

2.2 เครองก าเนดไฟฟา(Generator)

หลกการของเครองก าเนดไฟฟา เมอสนามแมเหลกหมนผานขดลวดบนสเตเตอรจะเหนยวน าใหเกด

กระแสและแรงดนขนทขดลวด สนามแมเหลกเกดขนไดจากการปอนไฟ DC เขาขดลวดของโรเตอรกระแส

ไฟ DC จะท าใหเกดสนามแมเหลกขนทโรเตอรและเมอโรเตอรหมนจะเหนยวน าแรงดน AC และกระแส

ขนทขดลวดสเตเตอร

2.3 เทคโนโลยพลงงานแสงอาทตย

พลงงานแสงอาทตย เปนพลงงานทดแทนประเภทหมนเวยนทใชแลวเกดขนใหมไดตาม ธรรมชาต

เปนพลงงานทสะอาด ปราศจากมลพษ และเปนพลงงานทมศกยภาพสง ในการใชพลงงานแสงอาทตย

สามารถจ าแนกออกเปน 2 รปแบบคอ การใชพลงงานแสงอาทตยเพอผลตกระแสไฟฟา และการใชพลงงาน

แสงอาทตยเพอผลตความรอน

จากขอมลในประเทศไทยเมอท าการเฉลยคาความเขมรงสดวงอาทตยทวประเทศไทยจากทกพนท

เปนคารายวนเฉลยตอปจะไดเทากบ 18.0 MJ/m2-day เมอท าการเปรยบเทยบกบขอมลจากประเทศอนๆ จะ

เหนวาประเทศไทยมคาศกยภาพพลงงานแสงอาทตยคอนขางสง

- โซลาเซลล

การท างานของเซลลแสงอาทตย เปนขบวนการเปลยนพลงงานแสงเปนกระแสไฟฟาไดโดยตรง

โดยเมอแสงซงเปนคลนแมเหลกไฟฟาและมพลงงานกระทบกบสารกงตวน า จะเกดการถายทอดพลงงาน

ระหวางกน พลงงานจากแสงจะท าใหเกดการเคลอนทของกระแสไฟฟา (อเลคตรอน) ขนในสารกงตวน า จง

สามารถตอกระแสไฟฟาดงกลาวไปใชงานได คณสมบตและตวแปรทส าคญของเซลลแสงอาทตย ตวแปรท

ส าคญทมสวนท าใหเซลลแสงอาทตยมประสทธภาพ ดงน 1. ความเขมของแสง กระแสไฟ (Current) จะเปน

สดสวนโดยตรงกบความเขมของแสง หมายความวาเมอความเขมของแสงสง กระแสทไดจากเซลล

แสงอาทตยกจะสงขน ในขณะทแรงดนไฟฟาหรอโวลตแทบจะไมแปรไปตามความเขมของแสงมากนก 2.

อณหภม กระแสไฟ (Current) จะไมแปรตามอณหภมทเปลยนแปลงไป ในขณะทแรงดนไฟฟา (โวลท) จะ

ลดลงเมออณหภมสงขน ซงโดยเฉลยแลวทกๆ 1 องศาทเพมขน จะท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 0.5% สรปไดวา

เมออณหภมสงขน แรงดนไฟฟากจะลดลง ซงมผลท าใหก าลงไฟฟาสงสดของแผงแสงอาทตยลดลงดวย

7

จากขอก าหนดดงกลาวขางตน กอนทผใชจะเลอกใชแผงแสงอาทตย จะตองค านงถงคณสมบตของแผงท

ระบไวในแผงแตละชนดดวยวา ใชมาตรฐานอะไร หรอมาตรฐานทใชวดแตกตางกนหรอไม

ประสทธภาพของแผงโซลารเซลล =ก าลงไฟทผลตไดจรงใน ชม

ก าลงไฟสงสดทสามารถผลตไดใน ชม ×

จากคณสมบตของแผงโซลารเซลลก าหนดใหสามารถผลตกระแสไฟฟาได 10 วตต/ชวโมงท อณหภม 25 องศาเซลเซยส

2.4 แบตเตอร (Battery)

เครองก าเนดไฟฟาท าหนาทประจ (ชารจ) พลงงานไฟฟาเกบไวในแบตเตอร ขนาดของแบตเตอร ควร

มความจมากกวาพลงงานทผลตไดในรอบวน 2 หรอ 3 เทาขนาดความจของแบตเตอร จะบอกเปน

แอมแปรชวโมง (Ampare-hour หรอ Ah)

8

ผงการท างานของชดโคมไฟสองถนนแบบผสมผสานพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

ภาพท2.1ผงการท างานของชดโคมไฟสองถนน

Solar Cells 10 Watt

Wind Turbine 5 Watt

LED 2.5 Watt

Charge Controller Battery

12 V 7.2

A

Swish

DC Output DC Input

DC Input

9

บทท 3

อปกรณและวธการ

วสดอปกรณ

1.ชดฐานราก

- ยางรถยนต 1 ลอ

- ปนซเมนต 1 ถง

- หน + ทราย 4 ถง

- เหลกเพลตสเหลยม 15 ×15 ซม. 1 แผน

- นอต4 หน 3 นว 4 ตว

2.ชดเสาไฟและโคมไฟ

- โคมไฟสนาม 1 ตว

- หลอด LED 30 หลอด

- สายไฟ

- ทอแปป3 นว 3 เมตร

- ทอแปป2 นว 3 เมตร

- เหลกเพลตสเหลยม 15 ×15 ซม. 1 แผน

- เหลกเพลตวงกลม Ø= 5 นว 4 แผน

10

3.ชดกงหนลม

- สงกะสแผนเรยบ 4 ตว

- เหลกแบน 1 นว 1 เสน (6เมตร)

- ตลบลกปน 2 นว 1 ตว

-เหลกเพลากลง 2 นว 30 เซนตเมตร

- ลอรถจกรยาน 3 ลอ

- เหลกแปป 4 หน 1 เสน

- ชดเฟอง 1 ชด

-มอเตอร DC 1 ตว

- นอต 2 หน 1 ตว

4.ชดโซลารเซลล

- แผงโซลารเซลล 1 แผง

5.ชดคอนโทรลเลอร

- แบตเตอร 12 โวลต 1 ตว

- คอนโทรลเลอร 1 ชด

6.อปกรณตดตงและเกบผลการทดลอง

- เครองเชอมไฟฟา -ระดบน า

- ไฟเบอรตดเหลก -มลตมเตอร

- หนเจยร

- สวานไฟฟา

- ประแจ + ไขควง

11

ขนตอนการด าเนนงาน

1. ชดฐานราก

1.1 น ายางรถยนต1ลอ มาวางไวในต าแหนงทจะตดตงเสาโคมไฟ จากนนน าคอนกรตเทใสลงไปใน

ลอยาง แลวน าเหลกเพลตขนาด 15x15 เซนตเมตร ทเจาะรใสนอตทงสมมลงไปตรงกลางดงภาพ 3.1 ใช

ระดบน าวดเพอใหแผนเพลตไดระดบ

ภาพท 3.1 ชดฐานราก

2. ชดกงหนลม

2.1 น าลอรถจกรยานทตดกานลอออกจ านวน 3 ลอ มาเชอมตดกบเหลกแปปกลมขนาด 2 หน ยาว

90 เซนตเมตร โดยใหแตละลอหางกน 30 เซนตเมตร เชอมตดกนจะไดโครงกงหนลมดงภาพ 3.2

ภาพท 3.2 โครงกงหนลม

12

2.2 ตดเหลกแบนขนาด 1 นว ยาว เซนตเมตร จ านวน 3 ชน เชอมตดกบลอรถจกรยานลอกลางเพอท าเปน

แขนยดชดตลบลกปนดงภาพ 3.3

ภาพท 3.3 แขนยดชดตลบลกปน

2.3 ท าชดลกปนโดยกลงเหลกเพลาใหมขาดพอดกบตลบลกปนน าเหลกเพลตกลมขนาด Ø = 5 นวมายดตด

กบตลบลกปนดงภาพ 3.4

ภาพท 3.4 ชดลกปน

13

2.4 น าสงกะสแผนเรยบมาตดดงภาพ 3.5 จ านวน 6 ชน เพอน ามาท าใบพดกงหน โดยใชเหลกแบนขนาด

1 นว ท าเปนโครงปก

ภาพท 3.5 ใบพดกงหนลม

2.5 น าใบพดกงหนทงหมด และชดตลบลกปนประกอบเขากบโครงกงหนดงภาพ 3.6

ภาพท 3.6 ชดตลบลกปนประกอบเขากบโครงกงหน

14

2.6 ตดตงมอเตอร DC และชดเฟองทดรอบเขากบกงหนเพอผลตกระแสไฟฟาดงภาพ 3.7

ภาพท 3.7 การตดตงมอเตอร DC และชดเฟองทดรอบ

3. ชดเสาโคมไฟ

3.1 น าเหลกเพลตสเหลยมขนาด15x15เซนตเมตร เจาะรใหตรงกบนอตทฐานรากเชอมตดเขากบ

เสาขนาด 3 นว ยาว 3 เมตร สวนอกดานน าเหลกเพลตกลมขนาด Ø=5 นว เชอมตดเขาไปเพอท าเปนฐาน

รบกงหนดงภาพ 3.6

ภาพท 3.8 เสาโคมไฟ

15

3.2 น าเหลกแปปกลมขนาด2นว มาตดและเชอมใหมลกษณะคลายตว Y ดงภาพ 3.7 เพอตดตงโคมไฟและ

แผงโซลารเซลล

ภาพท 3.7 เสาชวงทตดตงโคมไฟ และแผงโซลารเซลล

4. การประกอบและตดตงอปกรณทงหมด

4.1 น าชดกงหน และชดโคมไฟมาตดเขากบเสา จากนนตดตงเขากบฐานราก พรอมกบตอ

วงจรการจายกระแสไฟฟาและชดคอนโทรลเลอกบแบตเตอรดงภาพท 3.8

ภาพท 3.8 โคมไฟทตดตงอปกรณเสรจเรยบรอย

16

ภาพท 3.11 แบบโคมไฟสองถนน(FRONT VIEW)

ภาพท 3.12 แบบโคมไฟสองถนน(TOP VIEW)

17

ภาพท 3.13 แบบชดกงหน

ภาพท 3.14 แบบใบกงหน

18

บทท 4

ผลการศกษาทดลอง

ตาราง 4.1 ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสนโดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4288.2 4289.2 1 1.28 30 4289.2 4291.2 2 1.10 45 4291.2 4293.7 2.5 0.97 60 4293.7 4296.4 2.7 0.95 เฉลย 1.08

ตาราง 4.2 ตารางบนทกคากระแสไฟฟาทไดจากแผงโซลารเซลล

ชวงเวลา แผงโซลารเซลล ความตางศกย วตต/ชวโมง

7.00 น. 6.43 6.30 12.00 น. 9.45 9.26 17.00 น. 8.86 8.68 เฉลย 8.25 8.08

ตาราง 4.3 ตารางบนทกคากระแสไฟฟาทไดจากกงหนลม โดยการจ าลองความเรวลมจากพดลมไฟฟา และ

ความเรวลมเฉลยทวดได ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขต

ก าแพงแสน

ความเรวลม(ม/วนาท) ความตางศกย ก าลงไฟฟาทไดจรง(วตต/ชวโมง) 1.08 0.02 0.144

19

วจารณผลการทดลอง

1. กงหนลม

จากตารางท 4.1ทความเรวลมเฉลย 1.08 ม./วนาท และตารางท 4.3 สามารถผลตกระแสไฟฟาได 0.144วตต/ชวโมง เมอพจารณาก าลงการผลตกระแสไฟฟาทางทฤษฏตามตารางท 2.1 กงหนลมจะผลตกระแสไฟฟาได 0.35 วตต/ชวโมง ท าประสทธภาพของกงหนลมจงมเพยง 41.14 % ซงสาเหตทท าใหกงหนลมผลตกระแสไฟฟาไดประสทธภาพต านน สาเหตสวนใหญมาจากความฝดของชดลกปน และจ านวนรอบการหมนของเจนเนอเรเตอรไมเพยงพอทจะผลตกระแสไฟฟา

2. โซลารเซลลขนาด 10 วตต

จากการตรวจวดตามตารางท 4.2 แผงโซลารเซลลสามารถผลตกระแสไฟฟาไดเฉลย 8.08 วตต/ชวโมง

และจากตารางท 2.1 มจ านวนชวโมงแสงอาทตยเฉลย 6.36 ชวโมง/วน สามารถหาก าลงไฟฟาจากแผง

โซลารเซลลได 51.38 วตต/ วน เมอพจารณาทางทฤษฏโซลารเซลล ผลตกระแสไฟฟาได 10 วตต/ชวโมง

หรอ 63.6 วตต/วน ประสทธภาพของแผงโซลารเซลลเทากบ 80.8% สาเหตทท าใหแผงโซลารเซลลม

ประสทธภาพลดลงนน เกดจากความเขมของแสงในแตละชวงเวลามความเขมตางกน ซงประสทธภาพทได

ถอวาเปนทนาพอใจและสามารถน าไปใชกบโคมไฟสองถนนไดจรงและเพยงพอ

โดยเมอน ากระแสไฟฟาจากแผงโซลารเซลล 8.08 วตต/ชวโมง มารวมกบกระแสไฟฟาทไดจากกงหน

ลม 0.144 วตต/ชวโมง ไดกระแสไฟฟารวม 8.22 วตต/ชวโมง โคมไฟมประสทธภาพ 54.8%

20

บทท 5

สรปผลการทดลอง

สรปผลการด าเนนงาน

โคมไฟสองสวางจากพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตยทสรางขนมา มพลงงานเพยงพอท าใหเกดแสง

สวางใชในเวลากลางคนไดโดย

กงหนลม สามารถผลตไฟฟาได0.144 วตต/ชวโมง ทความเรวลม 1.08 ม./วนาท

โซลารเซลล สามารถผลตไฟฟาได 8.08วตต/ชวโมง หรอ 51.38 วตต/ วน

สามารถผลตกระแสไฟฟาไดรวม 8.22 วตต/ชวโมง หรอ 52.27 วตต/วน

จะเหนไดวาสวนใหญการผลตกระแสไฟฟาจะมาจากแผงโซลารเซลล แตในสวนของกงหนลมนนผลต

กระแสไฟฟาออกมานอยมาก หรอไมสามารถผลตกระแสไฟฟาไดเลย เนองจาก ณ บรเวณทตดตงมความเรวลม

นอยมาก ในภาพรวมแลวจงไมสามารถผลตกระแสไฟฟาจากกงหนลมได แตปรมาณไฟฟาทไดจากแผงโซลาร-

เซลลสามารถน ามาใชงานกบโคมไฟไดเปนเวลา 20 ชวโมง ทก าลงไฟฟา 50 วตต

ขอเสนอแนะ

1. ควรหาพนททมความเรวลมมากกวา 1.5 เมตร/วนาท หรอตดตงบรเวณเกาะกลางถนนทมรถยนต

วงผานเพออาศยแรงลมจากการวงผานของรถ

2. ควรหามอเตอร DC ชนดรอบต ามาท าเปนเจนเนอเรเตอรก าเนดไฟของกงหนลม

3. ในกรณทความเรวลมไมเพยงพอควรออกแบบใหมชดโซลารเซลลเพยงอยางเดยว เนองจากให

ประสทธภาพสงถง 80.8 %และไมสนเปลองคาใชจายในสวนของกงหนลมทไมสามารถใชงานได

21

เอกสารอางอง

1.กระทรวงพลงงาน. พลงงานลมhttp://d.energy.go.th/moen/upload/File/AlternativeEnergy/พลงงานลม/

6_2_2.pdf

2.กระทรวงพลงงาน. พลงงานแสงอาทตย: http://old.energy.go.th/moen/upload/File/AlternativeEnergy/

พลงงานแสงอาทตย/6_2_1.pdf

3.ณฐชมย ลกษณอ านวยพร.2549.พลงงานทดแทน. กรงเทพฯ : มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร

วทยาเขตพระนครเหนอ, 146 หนา

4. ยนยง มาด. 2537. พลงงานธรรมชาตจากกงหนน า-ลม. ว.ท.เอส.บกเซนเตอร

5.ไกรพฒน จนขจร. 2550. พลงงานหมนเวยน. กรงเทพฯ:สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน) 168 หนา

6. http://www.kanhasolar.com

7.http://www.nakhonpathom.tmd.go.th/

8. http://www.rmutphysics.com/charud/scibook/electric4/topweek7.htm

22

ภาคผนวก

23

แผนทศกยภาพพลงงานลม จ.นครปฐม รวมชวงลมสงบ เฉลยรายป

No. / AMPHOE(อ าเภอ) LONG LAT CLASS

1.Kamphaeng Saen (อ.ก าแพงแสน) 99.95 14 1.1

2.Don Tum (อ.ดอนตม) 100.06 13.94 1.1

3.Nakhon Chai Sri (อ.นครชยศร) 100.19 13.8 1.1

4.Bang Len (อ.บางเลน) 100.15 14.02 1.1

5.Buddha Monthon (อ.พทธมณฑล) 100.25 13.74 1.1

6.Muang NakhonPathom (อ.เมอง นครปฐม) 100.06 13.82 1.1

7.Sam Phran (อ.สามพราน) 100.19 13.73 1.1

24

แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย

อางอง:กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน

ศกยภาพพลงงานแสงอาทตย ทมา: กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน (กระทรวงพลงงาน)

25

จากแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย(พ.ศ. 2542) โดยกรมพฒนาและสงเสรมพลงงานและคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากรพบวาการกระจายของความเขมรงสดวงอาทตยตามบรเวณตาง ๆ ในแตละเดอนของประเทศ ไดรบอทธพลส าคญจากลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ และลมมรสมตะวนตกเฉยงใต และพนทสวนใหญของประเทศไดรบรงสดวงอาทตยสงสดระหวางเดอนเมษายน และพฤษภาคม โดยมคาอยในชวง 20 ถง 24 MJ/m2 - day เมอพจารณาแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยรายวนเฉลยตอป พบวาบรเวณทไดรบรงสดวงอาทตยสงสดเฉลยทงปอยทภาคตะวนออกเฉยงเหนอ โดยครอบคลมบางสวนของจงหวดนครราชสมา บรรมย สรนทร ศรษะเกษ รอยเอด ยโสธร อบลราชธาน และอดรธาน และบางสวนของภาคกลางทจงหวดสพรรณบร ชยนาท อยธยา และลพบร โดยไดรบรงสดวงอาทตยเลยนทงป 19 ถง 20 MJ/m2 - day พนทดงกลาวคดเปน 14.3% ของพนททงหมดของประเทศ นอกจากนยงพบวา 50.2% ของพนททงหมดไดรบรงสดวงอาทตยเฉลยทงป ในชวง 18-19 MJ/m2 - day จากการค านวณรงสรวมของดวงอาทตยรายวนเฉลยตอปของพนททวประเทศพบวามคาเทากบ 18.2MJ/m2 - day จากผลทไดนแสดงใหเหนวาประเทศไทยมศกยภาพพลงงานแสงอาทตยคอนขางสง ตารางสรปขอมลความเขมรงสดวงอาทตยรายวนเฉลยตอเดอน (MJ/m2-day) นครปฐมสถานอตนยมวทยานครปฐมกรมอตนยมวทยา

อางองจาก:แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย (พ.ศ.2542) โดยกรมพฒนาและสงเสรมพลงงานและคณะ

วทยาศาสตรมหาวทยาลบศลปากร

คาเฉลยความเขมรงสดวงอาทตยรายเดอน (หนวย : MJ/m2 – Day)

ป เดอน

ม.ค. ก.พ. ม.ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค.

2550 16.52 18.47 19.91 21.36 17.96 19.90 17.48 16.09 18.23 15.22 15.00 16.06

2551 16.15 16.79 21.16 21.49 18.98 19.58 17.74 18.19 17.32 15.69 15.81 17.05 2552 17.73 18.32 20.17 22.53 18.70 16.81 16.43 19.18 18.88 17.20 18.14 16.69

2553 15.59 19.59 20.17 23.47 22.51 21.64 20.33 17.26 20.40 15.63 15.21 15.57

26

ชนดของเซลลแสงอาทตย

เทคโนโลยเซลลแสงอาทตยสามารถแบงออกไดเปน 3 ชนดหลก คอ

1. Mono crystalline หรอ เซลลแสงอาทตยแบบผลกเดยว เซลลแสงอาทตยชนดนสรางโดยการน าเอาซลคอนซงผานการท าใหเปนกอนทมความบรสทธสงมากถง 99.999% ไปหลอมละลายทอณหภมสงถง 1500 องศาเซลเซยส เพอท าการสรางแทงผลกเดยวขนาดใหญ (เสนผานศนยกลาง 6-8 นว) จากผลกตงตน (Seed crystal) ดวยเทคโนโลยการดงผลก คณภาพของผลกเดยวจะส าคญมากตอคณสมบตของเซลลแสงอาทตย ตอไปกจะน าแทงผลกเดยวนไปตดเปนแผน ๆ เรยกวา เวเฟอร หนาประมาณ 300 ไมโครเมตร และขดความเรยบของผว จากนนกจะน าไปเจอสารทจ าเปนในการท าใหเกดเปน p-n junction ขนบนแผนเวเฟอร ดวยวธการ diffusion ทอณหภมระดบ 1000 องศาเซลเซยส หลงจากนนกจะเปนขนตอนการท าขวไฟฟาเพอน ากระแสไฟออกใช และขนสดทายกจะเปนการเคลอบฟลมผวหนาเพอปองกนการสะทอนแสงใหนอยทสด ดงรปท 1 เปนตวอยางของการผลตเซลลแสงอาทตยแบบผลกเดยว

ภาพท 1 ขนตอนการผลตเซลลแสงอาทตยแบบผลกเดยว

27

ภาพท 2 แผงเซลลแสงอาทตยชนด Mono crystalline

2. Poly crystalline หรอ เซลลแสงอาทตยแบบหลายผลก

เซลลแสงอาทตยแบบหลายผลกไดถกพฒนาขนเพอแกปญหาตนทนสงของเซลลแสงอาทตยแบบผลกเดยว ซลคอนแบบหลายผลกกคอกอนซลคอนทเกดจากการรวมตวกนของชนเลก ๆ (ขนาดระดบไมโครเมตร-มลลเมตร) ของผลกเดยวของซลคอน รปท 3 เปนการแสดงขนตอนการผลตของโพลซลคอน ดานบนของรปแสดงการผลตแบบ cast โดยจะเทซลคอนทหลอมละลายเขาไปใน crucible แลวปลอยใหเยนลงอยางชา ๆ ซงกจะไดกอน ingot ของซลคอนหลายผลกทมรปรางตาม crucible ทใช หลงจากนการน าไปท าเปนเซลลแสงอาทตยกจะคลายกบกรณของแบบผลกเดยว คอน าไปตดเปนเวเฟอรหนาขนาด 300-400 ไมโครเมตร แลวกท า p-n junction ตอไป ดานลางของรปเปนการสรางแผนซลคอนหลายผลกทจะใชในการสรางเซลลแสงอาทตยโดยตรงจากสารหลอมเหลวของซลคอน เรยกวธนวา ribbon โดยวธนจะชวยลดขนตอนทจะตองหนเปนแผนเวเฟอรในกรณทใช ingot

28

ภาพท 3 ขนตอนของการผลตเซลลแสงอาทตยแบบหลายผลก

ภาพท 4 แผงเซลลแสงอาทตยชนด Poly crystalline

29

3. Amorphous silicon หรอ เซลลแสงอาทตยแบบอะมอรฟส

เซลลแสงอาทตยแบบอะมอรฟสมวธการผลตทตางจากแบบผลกโดยสนเชง โดยจะเปนลกษณะของแผนฟลมบางไมใชเวเฟอร ดงรปท 5 แสดงใหเหนขนตอนการผลต เราจะสรางแผนฟลมบางของซลคอนบนแผนฐานรองโดยใชเทคนคทเรยกวา CVD (Chemical Vapor Deposition) ซงจะมระบบน ากาซทมซลคอนตดอย เชน กาซไซเลน (SiH4) ผานเขาไปในทอสญญากาศ และตรงบรเวณทวางแผนฐานรองกจะมการกระตน เชน โดยพลาสมาเพอสงพลงงานใหซลคอนแยกตวออกจากกาซเขาไปจบตวกนบนแผนฐานรอง ซงโดยสวนใหญจะเปนแกว สเตนเลส หรอพลาสตก ทไดท าการเคลอบชนตวน าโปรงแสงไวกอน โดยมอณหภมบนแผนฐานรองประมาณ 200-300 องศาเซลเซยส ซลคอนจะทบถมสะสมบนแผนเกดเปนอะมอรฟสซลคอน ในขนตอนนหากเราใสกาซทมโบรอน เชน B2H6 เขาไปดวย เรากจะไดแผนฟลมทเปนอะมอรฟสซลคอนชนด p และถาหากใสกาซทมฟอสเฟต เชน PH3 เรากจะไดแผนฟลมทเปนอะมอรฟสซลคอนชนด n ซงจะเหนไดวา ดวยวธนเราสามารถควบคมการไหลของกาซเพอสรางใหเกดชนของ pin อะมอรฟสซลคอนขนไดอยางคอนขางงายดาย หลงจากได pin แลว เรากจะสรางสวนของขวไฟฟาใหเสรจเปนเซลลแสงอาทตย

ภาพท 5 ขบวนการผลตเซลลแสงอาทตยแบบ Amorphous Silicon

30

ภาพท 6 ขบวนการผลตเซลลแสงอาทตยแบบ Amorphous Si Solar Cell (Glass Substrate)

ภาพท 7 ขบวนการผลตเซลลแสงอาทตยแบบ Amorphous Si Solar Cell (Film Substrate)

31

ภาพท 8 แผงเซลลแสงอาทตยชนด Amorphous silicon

รปแบบการตดตงเซลลแสงอาทตย

การใชงานเซลลแสงอาทตยนนมรปแบบทหลากหลายตางกน แตทงหมดจะมรปแบบการใชงานหลก ๆ อย 3 รปแบบ ดงน

1. ระบบตดตงแบบอสระ (Stand alone system)

เปนระบบทเหมาะสมส าหรบการใชงานในพนทหางไกลทไมมระบบสายสงไฟฟาเขาถง หลกการท างานของระบบตดตงแบบอสระ แบงไดเปน 2 ชวงเวลา คอ ชวงเวลากลางวนและชวงเวลากลางคน โดยในชวงเวลากลางวน เซลลแสงอาทตยซงไดรบแสงแดดจะ สามารถผลตไฟฟาจายใหแกโหลดพรอมทงประจพลงงานไฟฟาสวนเกนไวในแบตเตอรพรอม ๆ กน สวนในชวงเวลากลางคน เซลลแสงอาทตยไมไดรบแสงแดดจงไมสามารถผลตไฟฟาได ดงนนพลงงานจากแบตเตอรทเกบประจไวในชวงกลางวนจะถกจาย ใหแกโหลด จงกลาวไดวา เซลลแสงอาทตยระบบตดตงแบบอสระน สามารถจายกระแสไฟฟาใหโหลดไดทงกลางวนและกลางคน

32

ภาพท 9 รปแบบเซลลแสงอาทตยระบบตดตงแบบอสระ

รายละเอยดของระบบตดตงอสระประกอบดวย

แผงเซลลแสงอาทตย ท าหนาทในการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา เครองควบคมการประจแบตเตอร ท าหนาทในการปรบระดบแรงดนไฟฟาใหเหมาะสมกบการ

ประจไฟฟาเขาแบตเตอร แบตเตอร เปนอปกรณเกบพลงงานไฟฟาทไดจากแผงเซลลแสงอาทตยเพอไวใชในตอนทไมม

แสงอาทตย เชน กรณทฟา ครม หรอตอนกลางคน

เครองแปลงไฟฟาจากกระแสตรงเปนกระแสสลบ เปนอปกรณทท าหนาทในการแปลงกระแสไฟฟาใหเหมาะสมกบเครองใช ไฟฟา เชน หากเครองใชไฟฟาตองการไฟฟาทแรงดน 220Vac 50Hz เครองแปลงไฟฟาจะเปลยนแรงดนไฟฟากระแสตรง จากแบตเตอรเปนไฟฟากระแสสลบ 220Vac 50Hz เพอใหสามารถใชงานได เปนตน สวนในกรณทเครองใชไฟฟาตองการ แรงดนกระแสตรง กสามารถใชงานโดยตรงจากแบตเตอรไดเลย

33

2. ระบบตดตงแบบเชอมตอระบบจ าหนาย (Grid connected system) เปนระบบทไดรบความนยมมากในปจจบน เนองจากเปนระบบทไมซบซอน การลงทนไมสงมากเทาแบบตดตงอสระ แตตองตดตงใน พนททมระบบสายสงไฟฟาอยแลว ระบบนจะไมมการเกบพลงงานลงแบตเตอร ผลตไฟฟาจากแสงอาทตยแลวกจายเขาระบบได เลย ท าใหชวยลดตนทนคาใชจายในสวนของการดแลรกษาแบตเตอร แตหากระบบไฟฟาหลกขดของ ระบบนกจะหยดจายกระแส ไฟฟาเขาระบบดวย เนองจากเปนมาตรฐานความปลอดภยส าหรบชางไฟฟาทจะซอมบ ารงระบบ ซงเปนมาตรฐานทบงคบใชทวโลก

ภาพท 10 รปแบบเซลลแสงอาทตยระบบตดตงแบบเชอมตอระบบจ าหนาย

รายละเอยดของระบบตดตงแบบเชอมตอระบบจ าหนาย ประกอบดวย

แผงเซลลแสงอาทตย ท าหนาทในการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา เครองแปลงกระแสสลบชนดเชอมตอกบระบบจ าหนาย เปนอปกรณทท าหนาทในการแปลง

กระแสไฟฟาทไดจากชดแผงเซลลแสงอาทตยซงเปนไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบทมขนาดและแรงดนเทากบระบบไฟฟาหลก เชน ระบบไฟฟาหลกมแรงดน 220Vac 50Hz กจะตองใชเครองแปลงไฟฟาเปนรนทสามารถจายกระแสไฟฟาทแรงดน 220Vac 50Hz ดวย ซงระบบแบบตอรวมระบบจ าหนายนมการตดตงใชงานกนมากในปจจบนเนองจากมการสงเสรมจากทางภาครฐ ท าใหในปจจบนจะเหนโรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตยในพนทตาง ๆ กนมาก

34

3. ระบบตดตงแบบผสมผสาน (Hybrid system)

เปนระบบซงเปนทนยมใชกนมากในพนทหางไกลหรอพนทตามเกาะตาง ๆ และเหมาะส าหรบออกแบบใหเปนแหลงไฟฟาหลกไดเลย เนองจากจะใชแหลงจายกระแสไฟฟาจากหลาย ๆ แหลงมาชวยจายกระแสไฟฟา ท าใหระบบไฟฟามเสถยรภาพมากขน เชน มแหลง จายจากชดแผงเซลลแสงอาทตย จากชดกงหนลมผลตไฟฟา จากชดเครองยนตก าเนดไฟฟา เปนตน

ภาพท11 รปแบบเซลลแสงอาทตยระบบตดตงแบบผสมผสาน

รายละเอยดของระบบตดตงแบบผสมผสาน ประกอบดวย

แผงเซลลแสงอาทตย ท าหนาทในการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา เครองควบคมการประจแบตเตอร ท าหนาทในการปรบระดบแรงดนไฟฟาใหเหมาะสมกบการ

ประจไฟฟาเขาแบตเตอร แบตเตอร เปนอปกรณเกบพลงงานไฟฟาทไดจากแผงเซลลแสงอาทตย เพอไวใชในตอนทไมม

แสงอาทตย เชน กรณทฟา ครม หรอตอนกลางคน

เครองแปลงกระแสไฟฟาชนด 2 ทศทาง จะท าหนาทในการแปลงกระแสไฟฟาใหเปนกระแสสลบเพอจายไฟฟาใหกบเครอง ใชไฟฟา และในขณะเดยวกนหากแรงดนชดแบตเตอรต าลง หรอไมมแสงอาทตยส าหรบประจลง

35

แบตเตอร เครองแปลงกจะท าหนาทในการเปนเครองประจแบตเตอรโดยอตโนมต เมอมแหลงจายไฟฟาจากเครองยนตทจายกระแสเขามาและเมอเครองยนตทมเครองก าเนดไฟฟาจายกระแสไฟฟาใหกบเครองใชไฟฟา และอปกรณเครองแปลงไฟฟาท าการประจไฟฟาจนแบตเตอรเตมแลว เครองยนตก าเนดไฟฟากจะหยดจายกระแสไฟฟา อปกรณเครองแปลงไฟฟากจะกลบมาท าหนาทในการจายกระแสไฟฟาโดยอตโนมตทนท ท าใหระบบสามารถจายกระแสไฟฟาใหกบเครองใชไฟฟาไดอยางตอเนอง

การบ ารงรกษาเซลลแสงอาทตยและอายการใชงาน

อายการใชงานเซลลแสงอาทตยโดยทวไปยาวนานกวา 20 ป และเนองจากเปนอปกรณทตดตงอยกบทไมมสวนใดทเคลอนไหว เปนผลใหลดการดแลและบ ารงรกษาระบบดงกลาว โดยจะมเพยงในสวนของการท าความสะอาดแผงเซลลแสงอาทตยทเกดจากฝ นละอองเทานน

ภาพท 12 เทคโนโลยของเซลลแสงอาทตยในปจจบนมการพฒนาใหมประสทธภาพสงขน ประกอบกบการน าระบบควบคมทดมาใชในการผลต ท าใหเซลลแสงอาทตยสามารถทจะผลตพลงงานไฟฟาไดประมาณ 1,600-1,800 กโลวตตชวโมงตอกโลวตตสงสดตอป พลงงานไฟฟาทผลตไดจากบาน 1 หลง ประมาณ 3,750-4,500 หนวย/ป สามารถลดการใชน ามนในการผลตไฟฟาลงได 1,250-1,500 ลตร/ป และเนองจากการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตยไมใชเชอเพลง จงมสวนชวยลด CO2SOxและ NOxทเกดจากโรงไฟฟาทผลตอยในปจจบน และชวยลดคาใชจายทใชในการก าจดสารตาง ๆ ดงกลาวนนดวย

36

การตอความตานทานแบบอนดบ หรอแบบอนกรม

. เปนการตอความตานทานเรยงกนไปตามล าดบ โดยทปลายสายของความตานทานหรออปกรณไฟฟา

(หลอด) ของตวทหนงตอกบตนสายของความตานทานหรออปกรณไฟฟา (หลอด) ของตวทสอง และอกปลาย

หนงของความตานทานหรออปกรณไฟฟาตวทสองตอกบตนสายของความตานทาน หรออปกรณตวทสาม

เรยงตอกนไปอยางนจนครบวงจร

ภาพท 13การตอโหลดแบบอนกรม

คณสมบตของวงจรแบบอนดบหรออนกรม

1. กระแสไฟฟาไหลผานความตานทานแตละตวมคาเทากน

2. แรงดนกระแสไฟฟาของวงจรทงหมดเทากน แรงดนกระแสไฟฟาตกครอมของแตละความตานทานรวมกน

การตอความตานทานแบบขนาน

การตอความตานทานแบบขนาน เปนการตอสายของความตานทานแตละตวไวทเดยวกน และปลาย

สายอกดานหนงตอรวมกนไวทเดยวกน

ภาพท 14 การตอโหลดแบบขนาน

37

คณสมบตของการตอวงจรแบบขนาน

1. ความตานทานแตละตวไดรบแรงดนกระแสไฟฟาเทากน

2. กระแสไฟฟาทไหลผานความตานทานแตละตวมคาไมเทากน ทงนขนอยกบความตานทานนน ๆ คอ ถาม

ความตานทานมากกระแสไฟฟาจะไหลไดนอย ถามความตานทานนอยกระแสไฟฟาจะไหลไดมาก

3. ผลรวมของกระแสไฟฟาทแยกไหลผานแตละความตาน เมอรวมกนแลวจะเทากบกระแสไฟฟาของวงจร

4. ความตางศกยไฟฟาบนความตานทานแตละเสน จะมคาเทากน และเทากบความตางศกยไฟฟารวมทง

วงจร

การตอความตานทานแบบผสม .........เปนการตอความตานทานทมทง 2 แบบในวงจรเดยวกน

ภาพท 15การตอโหลดแบบผสม

วงจรไฟฟาภายในบานนยมแบบขนาน เนองจากถามอปกรณไฟฟาตวใดตวหนงขาด อปกรณไฟฟาทเหลอก

จะใชงานได

38

การค านวณหาคาก าลงไฟฟา

ก าลงไฟฟา หมายถง พลงงานไฟฟาทเครองใชไฟฟา ใชในเวลา 1 วนาท

เครองใชไฟฟาแตละชนด เชน หมอหงขาว เตารด หลอดไฟฟา พดลม ฯลฯ จะมตวเลขก ากบไวท

เครองใชไฟฟา เชน เตารดไฟฟา มตวเลขก ากบวา 220V 1000W มความหมายดงน 220V แสดงวาเตารดน

ใชกบไฟฟาทมความตางศกย 220โวลต 1000W แสดงวาเตารดน ใชก าลงไฟฟา 1000 วตต ซงหมายถง เตา

รดนจะใชพลงงานไฟฟา1000จล ในเวลา1วนาท

การค านวณหาคาก าลงไฟฟา

ก าลงไฟฟาของเครองใชไฟฟา ค านวณไดจาก พลงงานไฟฟาทเครองใชไฟฟาใชไปในเวลา1วนาท

สตร ก าลงไฟฟา x เวลา = พลงงานไฟฟา

ก าลงไฟฟาของเครองใชไฟฟา ค านวณไดจากปรมาณกระแสไฟฟาทไหลผานเครองใชไฟฟา ถาม

กระแสไฟฟาไหลผานมาก แสดงวา เครองใชไฟฟานนใชพลงงานไฟฟามาก แสดงวา ใชก าลงไฟฟามาก

สตร P = VI

พลงงานไฟฟา

พลงงานไฟฟา (Electrical Energy) คอพลงงานทใชไปหรอสรางขนมาใหมจากก าลงไฟฟาทสงเขา

มาหรอสงออกไป โดยมความสมพนธกบเวล มหนวยใชแสดงพลงงานเปนจล (J) พลงงานไฟฟาใช

สญลกษณตว "W" สามารถเขยนสมการไดดงน

สตร W = Pt

เมอ W = พลงงานไฟฟา หนวยจล (J)

P = ก าลงไฟฟา หนวยวตต (W)

I = เวลาหนวยวนาท (s)

39

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4297.0 4298.2 1.2 1.33 30 4298.2 4300.2 2 1.11 45 4300.2 4302.9 2.7 1 60 4302.9 4306.2 3.3 0.92 เฉลย 1.09

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4306.2 4307.7 1.5 1.67 30 4307.7 4309.6 1.9 1.05 45 4309.6 4312.1 2.5 0.93 60 4312.1 4315.6 3.5 0.97 เฉลย 1.15

40

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4316.0 4317.0 1 1.11 30 4317.0 4319.2 2.2 1.22 45 4319.2 4322.0 2.8 1.03 60 4322.0 4325.7 3.7 1.03 เฉลย 1.09

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4326.0 4327.3 1.3 1.44 30 4327.3 4329.3 2 1.11 45 4329.3 4332.2 2.9 1.07 60 4332.2 4335.8 3.6 1.00 เฉลย 1.15

41

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4336.0 4337.0 1 1.11 30 4337.0 4338.9 1.9 1.06 45 4338.9 4341.4 2.5 0.93 60 4341.4 4344.6 3.2 0.89 เฉลย 0.99

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4345.0 4345.9 0.9 1 30 4345.9 4347.7 1.8 1 45 4347.7 4350.4 2.7 1 60 4350.4 4353.5 3.1 0.86 เฉลย 0.96

42

ตารางบนทกความเรวลม ณ ศนยวศวกรรมพลงงานและสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาเขตก าแพงแสน โดยเครองวดความเรวลมแบบถวย

ชวงเวลา (นาท)

ระยะกอนวด(กโลเมตร)

ระยะหลงวด (กโลเมตร)

ระยะจรง (กโลเมตร)

ความเรวลม (เมตร/วนาท)

15 4353.0 4354.2 1.2 1.33 30 4354.2 4356.3 2.1 1.17 45 4356.3 4358.6 2.3 0.85 60 4358.6 4362.1 3.5 0.97 เฉลย 1.08