ระบบ On/Off Grid Hybrid

 ON/OFF-GRID HYBRID SYSTEM

•  ระบบนี้ใช้การไฟฟ้าร่วมกับแบตเตอรี่ ผลิตไฟคืนให้การไฟฟ้าได้

หลักการทำงาน

ระบบผสมผสานแบบสมบูรณ์ รับพลังงานจากแผงโซล่าเซลส์และการไฟฟ้า ตั้งค่าเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่หรือไม่เก็บก็ได้  ระบบจะใช้ตัวแปลงไฟ(Inverter) จะมีหน้าที่ผลิตไฟ220V 50Hz ขึ้นมาใหม่ ส่งกระแสไฟฟ้าไปในโครงข่ายสายเลี้ยงเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยตรง ฉะนั้นโหลดทั้งหมดInverterจะเป็นตัวแบกรับ ข้อสำคัญกำลังงานที่ใช้จะต้องไม่เกินกำลังของInverter เช่นกัน แต่จะเพิ่มฟังก์ชั่นการผลิตไฟไหลย้อนออกการไฟฟ้าได้ ในกรณีที่พลังงานเหลือจากการใช้งานและเหลือจากการชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มแล้ว หลังจากที่แสงแดดหุบระบบจะดึงพลังงานจากแบตเตอรี่มาเสริมชั่วขณะ  หากแสงหมดค่ำแล้วระบบจะดึงไฟจากแบตเตอรี่มาใช้ก่อนหรือจะตั้งให้แบตเตอรี่เป็นระบบสำรองไฟก็ได้อยู่ที่การตั้งค่า หากแบตเตอรี่หมด ก็จะดึงพลังงานจากไฟการไฟฟ้ามาใช้ต่อ และสามารถออกแบบให้ชาร์จลงแบตเตอรี่ร่วมด้วยก็ได้ ระบบนี้เป็นระบบผสมผสานที่สมบูณ์แบบ หากเราไม่อยู่บ้านไม่มีการใช้พลังงาน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จะไม่สูญปล่าว จะถูกผลิตส่งคืนให้การไฟฟ้า แต่หากเราจะไม่ผลิตคืนก็ได้อยู่ที่การตั้งค่าเช่นกัน ทั้งนั้นทั้งนี้ พฤติกรรมการใช้ไฟและจำนวนแผงโซล่าเซลส์เราจะเป็นตัวบ่งชี้การตั้งค่าต่างๆ ตามความต้องการของผู้ใช้งาน

      ระบบนี้จะยืดหยุ่นมาก ในเรื่องใช้แบตเตอรี่ จะใช้ขนาดเท่าไหร่ก็ได้หรือไม่ใช้ก็ได้ ส่วนแผงโซล่าเซลส์ ก็ไม่ต้องห่วงว่าจะผลิตไฟพอไหม หากใส่แผงจำนวนน้อยใช้ไฟฟ้ามากก็จะเอาไฟการไฟฟ้าเข้ามาเสริม  สัดส่วนที่เราจะซื้อไฟก็มาก ในทางกลับกันหากเรามีแผงมากใช้ไฟน้อยก็เก็บพลังงานลงแบตเตอรี่และผลิตไฟคืนการไฟฟ้าได้ ในกลางคืนแบตเตอรี่เราความจุน้อยก็จะใช้ไฟการไฟฟ้าที่เราดันกลางวันมาใช้ได้เหมือนเดิม (เว้นบ้านที่โดนเปลี่ยนหม้อมิเตอร์แล้วจะดันไม่ได้ มิเตอร์จะไม่ตีกลับแต่ไฟเราออกไปให้การไฟฟ้าฟรีๆ)

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

     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)