ระบบ Off Grid Hybrid

4.

OFF-GRID HYBRID SYSTEM

สามารถเลือกใช้การไฟฟ้าร่วมกับแบตเตอรี่  จะไม่สามารถผลิตไฟคืนได้

                                                                                                                         หลักการทำงาน

ระบบกึ่งผสมผสาน รับพลังงานจากแผงโซล่าเซลส์เป็นหลัก เครื่องปั่นไฟ การไฟฟ้าเป็นหน่วยรอง ตั้งค่าเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่หรือไม่เก็บก็ได้  ระบบจะใช้ตัวแปลงไฟ(Inverter) จะมีหน้าที่ผลิตไฟ220V 50Hz ขึ้นมาใหม่ ส่งกระแสไฟฟ้าไปในโครงข่ายสายเลี้ยงเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยตรง ฉะนั้นโหลดทั้งหมดInverterจะเป็นตัวแบกรับ ข้อสำคัญกำลังงานที่ใช้จะต้องไม่เกินกำลังของInverter  เราสามารถใช้แบตเตอรี่ร่วมด้วย หลังจากที่แสงแดดหมด ระบบจะดึงไฟจากแบตเตอรี่มาใช้ หากแบตเตอรี่หมด ก็จะดึงพลังงานจากไฟการไฟฟ้ามาใช้ต่อ และสามารถออกแบบให้ชาร์จลงแบตเตอรี่ร่วมด้วย หากต้องการใช้แบตเตอรี่เป็นพลังงานสำรองback up  ก็สามารถตั้งค่าได้  

   การใช้งานระบบโซล่าเซลส์ระบบนี้ สามารถออกแบบใช้งานได้ ทุกที่ ทั้งมีไฟฟ้าและที่ไม่มีไฟฟ้า  เช่นสำนักงาน ที่มีแอร์ คอมพิวเตอร์ ปริ้นเตอร์ หรือ โรงงานที่ผลิตงาน แต่ต้องการใช้ไฟจากแผงโซล่าเซลส์และต้องการแบตเตอรี่ไว้สำรองไฟด้วยโรงพยาบาล บ้านที่มี ผู้ป่วยเครื่องช่วยหายใจ บ่อปลาคาฟ บางบ้านที่อยู่ปลายสายไฟตก190-210Vใช้ระบบนี้ไฟจะนิ่ง220V

หรือสถานที่ที่ไม่มีไฟฟ้า เช่น บ้านสวน โรงงานชั่วคราว ไซด์งาน แคมป์ โรงเรียนบนเขา วัดป่า บนเรือ รถบัส รถบ้าน

 เริ่มจากไฟฟ้าหลักจะมาจากแผงโซล่าเซลส์ กำหนดการเก็บไฟลงแบตเตอรี่30%(สำรองใช้กลางคืน) ที่เหลือ70%แปลงเป็นไฟ220V เอาไปใช้เลย   ส่วนการไฟฟ้าจะถูกดึงมาใช้งานต่อเมื่อ ไม่มีแดด,แบตเตอรี่หมด  หรือมีความต้องการไฟฟ้าจำนวนมาก เกินกำลังที่Inverter จะผลิตได้ จะมีวงจรATSตัดต่อ  ยกตัวอย่างเช่น Inverter 5.5kW แต่ในการใช้งานต้องการพลังงาน8kW วงจรATS จะดึงพลังงานจากการไฟฟ้ามาจ่ายให้แทน 

*หากไฟฟ้าที่ชาร์จแบตเตอรี่เต็ม ระบบจะหยุดชาร์จอัตโนมัติ ไฟฟ้าที่เหลือหรือผลิตเกิน กำลังไฟจะเพิ่มขึ้นผลิตเท่าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าต้องการ เช่นแอร์ ตู้เย็น เครื่องซักผ้า หลอดหลอดไฟ และอื่นๆ หากไม่เปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าใดใด ระบบจะไม่ผลิตส่งออกให้การไฟฟ้า  (ระบบนี้ไม่มีอุปกรณ์ กันย้อนเกี่ยวข้อง)

ขั้นตอนการออกแบบระบบ

1. พิจารณาเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดที่เอามาใช้และให้ดูเครื่องใช้ไฟฟ้าที่กินไฟมากสุด และโอกาสที่เปิดใช้พร้อมกันเพื่อเลือกตัวแปลงไฟและพื้นที่ติดตั้งแผงโซล่าเซลส์ ให้สอดคล้องการผลิตไฟและการใช้ไฟ 

   โดยมีตัวแปลงไฟเป็นตัวชี้วัดจำนวนแผง เพราะหากมีความต้องการไฟมาก พื้นที่ติดตั้งแผงมีน้อยกว่าสัดส่วนการใช้ไฟจากการไฟฟ้าก็จะมากกว่าแผง

2.เลือกตัวแปลงไฟ INVERTER

   ดูอุปกรณ์ เครื่องใช้ไฟฟ้าพิจารณาว่าตัวไหนที่มีโอกาสที่จะเปิดใช้งานพร้อมกันสูงสุดกี่ชิ้น ลงรายการดังนี้

   เช่น        มีแอร์12,000BTUธรรมดา        1,100W        3ตัว  (เปิดทีละเครื่องในเวลาไม่ห่างกัน)

                   หม้อหุงข้าว                    605W         1ตัว

                   กาต้มน้ำร้อน                   610W         1ตัว

                   หลอดไฟ                        10W          30ตัว

                   กำลังไฟฟ้ารวม 3300+605+610+300= 4,815 W    เผื่ออีก25%  เลือกInverter ขนาด5kW 

3.คำนวนแบตเตอรี่  เก็บไฟใช้กลางคืน ในแต่ละคืนเราใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าอะไรบ้าง นานกี่ชั่วโมง เราเองกำหนดได้

หรือจะไม่เก็บก็ได้ ก็ไม่จำเป็นต้องคำนวน  ข้ามข้อนี้ไป

     นอนแอร์12,611BTU ธรรมดา ค่าSEER=13.2  1,014W ดูข้อมูลตามป้ายมี 1 ตัว  นาน(10ชั่วโมง/คืน) >> ((12,611/13.2)x1x10)=9,553Wh

                                                ตู้เย็น(15.6Q Inverter)       100W    1 ตัว  นาน(24ชั่วโมง/วัน) >> (100x1x24)=2,400Wh

                                                     หลอดไฟ                  10W     1 ตัว  นาน(10ชั่วโมง/วัน)>> (10x1x10)=1,000Wh

                                                                                                                   รวมหลังงานที่ใช้ 12,957Wh

   3.1 คำนวนชดเชยพลังงาน

     3.11 ประสิทธิภาพของINVERTER แบบหม้อแปลง93% ส่วนแบบสวิตชิ่ง98% ในที่นี้เราเลือกสวิตชิ่ง    (12957/(98/100))=13,222 Wh

     3.12 การใช้งานแบตเตอรี่ ลิเทียมฟอตเฟต จะใช้พลังงานได้เต็มที่90%                                  (13222/(90/100))=14,691 Wh

     (แบตเตอรี่แต่ละชนิด แต่ละรุ่น แต่ละยี่ห้อ จะแตกต่างกันไป ให้อ้างอิงข้อมูลตามDATA SHEET)    

การเลือกแรงดันไฟแบตเตอรี่  (ข้อมูลนี้สอดคล้องกับผู้ผลิตส่วนใหญ่ ต้องเพิ่มแรงดันเพราะลดขนาดสายไฟที่กินกระแสมากขึ้น

ระบบไฟ24V  เหมาะกับInverter กำลังวัตต์ไม่เกิน3,000W       

ระบบไฟ48V  เหมาะกับInverter กำลังวัตต์ไม่เกิน5,000W   เลือก แบตเตอรี่Lifepo  3.2V/S  ทั้งหมด16S =51.2V

ระบบไฟ96V  เหมาะกับInverter กำลังวัตต์5,000Wขึ้นไป

เลือกกระแสแบตเตอรี่  14,691/51.2 =286.9A   ประมาณ280A (หารุ่นที่ใกล้เคียง) 

 สรุป เลือกแบตเตอรี่ ลิเธียมฟอตเฟต16 cell อนุกรม  48V  280A   

  4. คำนวนแผงโซล่าเซลส์  สามารถเลือกขนาด ที่อินเวอเตอร์ รองกับดูสเปค ที่ลาเบล   

 เช่น Inverter 5.5kW   แรงดันจากแผงสูงสุดรับได้550V  ต่อได้2สตริง พลังงานที่ผลิตได้จริงจากแผงต้องคูณ0.76

        เช่นแผง450W*0.78=351W พลังงานที่ได้จริง

        เพราะฉะนั้นต้องการพลังงาน 5kWh/351=14.2 แผ่น  14แผ่น แบ่งอนุกรม7แผ่น 2สตริง    

        แนะนำแผง 450W จำนวน16แผง  แบ่ง ต่ออนุกรม 8แผง  แรงดันต่อแผง50V*8 = 450V ไม่เกินแรงดันที่รับได้ 

       ลูกค้าสามารถเพิ่มได้ถึง20แผง  ยิ่งใส่มากจะได้ไฟเต็มพิกัดตั้งแต่ตอนเช้าๆเลย แต่ไม่เกินแรงดันที่Inverterรับได้ 

  5. คำนวนเวลาการชาร์จแบตเตอรี่

        ในกรณีนี้ต้องการไฟชาร์จลงแบตเตอรี่15kWh  แต่Inverter สามารถชาร์จไฟได้5kW จะใช้เวลาชาร์จ3ชั่งโมง

          15kW/5kW=3h ชั่วโมง  (10.00-14.00 )   แต่ความเป็นจริงอาจจะมีการใช้ไฟฟ้าบ้างเช่น เปิดแอร์กลางวัน

        เปิดแอร์9000BTU กลางวัน พลังงาน750W  1ตัว 

        คอมพิวเตอร์100W  2ตัว                                           

        คำนวน เวลาในการชาร์จ 15kW/(5,000w-750W-(100W*2)=3.7 ชั่วโมง     

        (หากใช้ไฟเยอะขึ้นก็จะชาร์จนานขึ้น โดยฤดูกาลจะมีผลต่อแสงแดด โดยใช้ค่าเฉลี่ย ทั้งปี 4ชั่วโมง/วัน)

   หากคำนวนแล้วเวลาในการชาร์จ เกิน4ชั่วโมง  ต้องทำการเพิ่มแผงและอินเวอเตอร์ไปอีกและแบ่งแบตเตอรี่เป็น2ชุด

  แนะนำให้ใช้อินเวอเตอร์ที่ลิ้งกันได้ 2ตัวจะทำงานซิ้งกัน ช่วยกันชาร์จ (การต่อควรให้ช่างผู้ชำนาญแนะนำ)