ติดตั้งแผงโซลาร์เซลอย่างไร? ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด (ใจเกษตร EP22)
ติดตั้งแผงโซลาร์ ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) คือ พลังงานสะอาด ที่มีอย่างไม่จำกัด
ช่วยรักษาสิ่งแวดล้อม เพราะทดแทนการใช้พลังงานฟอสซิล ที่ปล่อยก๊าสคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ เกิดภาวะเรือนกระจก แล้วทำให้โลกร้อนขึ้น ส่งผลให้เกิดภัยธรรมชาติรุนแรง ยิ่งขึ้นๆทุกปี
การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ จะต้องมีแผงโซลาร์เซล (Solar Panel) ที่รับพลังงานแสงอาทิตย์ แล้วเปลี่ยนไปเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC: Direct Current)
สามารถนำไปประยุกต์ (ต่อแผงโซลาร์กับอุปกรณ์ต่างๆ) ได้หลากหลาย เช่น
- Inverter อินเวอร์เตอร์แปลงไฟเป็นไฟบ้าน 220 โวลท์ กระแสสลับ (AC)
- Solar Air Condition เครื่องปรับอากาศที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์
- ปั๊มน้ำ ซึ่งมีทั้งแบบหอยโข่ง และแบบซัมเมอร์ส
- เครื่องชาร์ตแบตเตอรี่ และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ
การติดตั้งแผงโซลาร์เซลให้มีประสิทธิภาพสูงสุดนั้น
จะใช้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งอาจดูยากสำหรับบางท่าน แต่ผมจะพยายามอธิบายง่ายๆ ให้ท่านผู้อ่านเข้าใจและสามารถนำไปปรับใช้ได้เอง
ที่จริงแล้ว เป็นวิทยาศาสตร์ของเด็กประถม หลายคนมักก่นด่าหลักสูตรการศึกษาว่า จะให้เรียนไปทำไมก็ไม่รู้ ไม่สามารถนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้
ความรู้วิทยาศาสตร์ ที่ช่วยการติดตั้งแผงโซลาร์เซลให้มีประสิทธิภาพ คือ
1. โลกหมุนรอบตัวเอง และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ไปพร้อมๆกัน
- หมุนรอบตัวเอง ครบ 1 รอบ เท่ากับ 1 วัน
- โคจรรอบดวงอาทิตย์ ครบ 1 รอบ เท่ากับ 1 ปี
2. โลกหมุนรอบตัวเอง จุดศูนย์กลางของการหมุนนี้ เรียกว่า "แกนโลก"
(คือ แกนที่ผ่านจุดศูนย์กลางขั้วโลกเหนือ และจุดศูนย์กลางขั้วโลกใต้)
3. โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นเส้นโค้ง(เป็นวงรี) ด้วยแกนหมุนรอบตัวเอง ที่เอียง 23.5° คงที่ ไปทิศทางเดิมตลอดปี
ทำให้ซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ สลับกันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์นี้ ส่งผลให้เกิดฤดูกาลต่างๆ ในรอบ 1 ปี
4. ประเทศไทย ตั้งอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร ค่อนไปทางขั้วโลกเหนือ
(กรุงเทพฯ ตั้งอยู่ที่ ละติจูด 13° เหนือ)
5. พื้นที่แผงโซลาร์มาก จะได้พลังงานไฟฟ้ามาก
พื้นที่แผงโซลาร์น้อย จะได้พลังงานไฟฟ้าน้อย
(ตามรูปข้างล่าง)
วางแผงโซลาร์ ให้ตั้งฉากกับแสงดวงอาทิตย์
การวางแผงโซลาร์ ให้ตั้งฉากกับแสงดวงอาทิตย์ (รูปซ้ายมือ) เราจะได้พลังงานไฟฟ้ามากกว่า วางแผงโซลาร์เอียงออก (รูปขวามือ)
การเอียงออก หรือไม่ตั้งฉากกับแสงดวงอาทิตย์
ทำให้พื้นที่รับแสงน้อยลง การรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ก็จะน้อยลงไปด้วย
ดังนั้น การติดตั้งแผงโซลาร์ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด คือ การติดตั้งแผงโซลาร์ให้ตั้งฉากกับแสงดวงอาทิตย์ ให้ได้นานที่สุด เพื่อจะได้พลังงานมากที่สุด
แต่ทว่า โลกและดวงอาทิตย์ ไม่ได้อยู่กับที่ เราจะต้องออกแบบอย่างไร?
งั้น... เราไปกันต่อ
โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์
โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ด้วยแกนโลกเอียง 23.5° คงที่ (ตามรูปข้างบน แกนสีแดง)
ช่วงเดือนมีนาคม(กพ.-มย.) ซีกโลกเหนือ และซีกโลกใต้ ได้รับแสงอาทิตย์เท่ากัน
ผิวโลกที่อยู่ตามแนวเส้นศูนย์สูตร ณ เที่ยงวัน จะตั้งฉากกับดวงอาทิตย์พอดี
เนื่องจากประเทศไทย อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร (ที่ ละติจูด 6° ถึง 20° เหนือ)
ที่กรุงเทพฯ ณ เที่ยงวัน ดวงอาทิตย์จะเอียงมาทางทิศใต้ประมาณ 14 °
ดังนั้น แผงโซลาร์ จะต้องทำมุมกับเสา 76° (เอียงแผงเล็กน้อยไปทางทิศใต้)
เด็กประถม จะถูกสอนว่า
- ช่วงนี้กลางวัน กลางคืน จะยาวนานเท่ากัน
- ซีกโลกเหนือ จะได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น เมื่อเทียบกับ 3 เดือนก่อน ทำให้ต้นไม้ผลิใบ (ซีกโลกใต้จะเป็นตรงกันข้าม)
ช่วงเดือนมิถุนายน (พค.-กค.) ขั้วโลกเหนือ เอียงเข้าหาดวงอาทิตย์
ซีกโลกเหนือรับแสงอาทิตย์ มากกว่าซีกโลกใต้
ประเทศไทย ณ เที่ยงวัน เกือบจะตั้งฉากกับดวงอาทิตย์
ดังนั้น แผงโซลาร์ จะต้องทำมุมกับเสา 90 - 100°
(แอ่นแผงเล็กน้อยมากๆ ไปทางทิศเหนือ หรือตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ เลยก็ได้)
เด็กประถม จะถูกสอนว่า
- ช่วงนี้กลางวัน จะยาวนานมากกว่า กลางคืน สำหรับซีกโลกเหนือ
- ซีกโลกเหนือ จะได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์มากที่สุด จะกลายเป็นฤดูร้อน (ซีกโลกใต้จะเป็นตรงกันข้าม คือเป็นฤดูหนาว)
- ภูมิภาคของประเทศไทย เป็นช่วงมรสุม จะมีฝนตกมาก จึงเป็นต้นฤดูฝน
ช่วงเดือนกันยายน (สค.-ตค.) ซีกโลกเหนือ และซีกโลกใต้ ได้รับแสงอาทิตย์เท่ากัน
ผิวโลกที่อยู่ตามแนวเส้นศูนย์สูตร ณ เที่ยงวัน จะตั้งฉากกับดวงอาทิตย์พอดี
ประเทศไทย ณ เที่ยงวัน ดวงอาทิตย์จะเอียงมาทางทิศใต้ประมาณ 14 °
ดังนั้น แผงโซลาร์ จะต้องทำมุมกับเสา 76° (เอียงแผงเล็กน้อยไปทางทิศใต้)
เด็กประถม จะถูกสอนว่า
- ช่วงนี้กลางวัน กลางคืน จะยาวนานเท่ากัน (เหมือนกับ ช่วงมีนาคม)
- ซีกโลกเหนือ จะได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ลดลง เมื่อเทียบกับ 3 เดือนก่อน ทำให้ต้นไม้ผลัดใบทิ้ง (ซีกโลกใต้จะเป็นตรงกันข้าม)
ช่วงเดือนธันวาคม (พย.-มค.) ขั้วโลกใต้ เอียงเข้าหาดวงอาทิตย์
ซีกโลกใต้ ได้รับแสงอาทิตย์ มากกว่าซีกโลกเหนือ
ประเทศไทยอยู่ซีกโลกเหนือ ณ เที่ยงวัน จะเอียงออกจากดวงอาทิตย์มากที่สุดเมื่อเทียบกับช่วงเดือนอื่นๆ ข้างต้น
ดังนั้น แผงโซลาร์ จะต้องทำมุมกับเสา 52° (เอียงแผงไปทางทิศใต้ อย่างมาก)
เด็กประถม จะถูกสอนว่า
- ช่วงนี้กลางคืน จะยาวนานมากกว่า กลางวัน สำหรับซีกโลกเหนือ
- ซีกโลกเหนือ จะได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์น้อยที่สุด จะกลายเป็นฤดูหนาว (ซีกโลกใต้จะเป็นตรงกันข้าม คือเป็นฤดูร้อน)
และเพื่อให้ได้รับแสงช่วงเช้าและช่วงบ่าย มากใกล้เคียงกัน ควรติดตั้งแผงโซลาร์ขวางตามแนวทิศตะวันออก ไปทิศตะวันตกพอดี (หมุนแผงให้ตรงทิศออก-ตก)
ตั้งแผงตามแนวทิศออก-ตก
การตั้งเสา เพื่อยึดแผงโซลาร์ ควรใช้เข็มทิศจริงๆ ตั้งทิศทางของเสา หรือจะใช้เข็มทิศใน Smart Phone ก็ได้ (มีแอพเข็มทิศฟรีอยู่มากมาย)
หรือใช้เงาแสงอาทิตย์ โดยให้ตั้ง 2 เสาทางทิศใต้ก่อน
(หรือตั้ง 2 เสาทางทิศเหนือก่อนก็ได้) โดยที่
- ให้เงาของเสาด้านตะวันออก ทับเสาด้านตะวันตก ขณะดวงอาทิตย์ขึ้น
- และให้เงาของเสาด้านตะวันตก ทับเสาด้านตะวันออก ขณะดวงอาทิตย์ตก
การออกแบบโครงสร้างเหล็กยึดแผงโซล่าเซล ต้องให้มีความแข็งแรง ต้านทานแรงลมในช่วงที่มีกระแสลมแรงๆได้
โครงสร้างเหล็กยึดแผงโซล่าเซล
แถมยังสามารถปรัมมุมเงย โดยเอียงทำมุมกับเสา ตั้งแต่ 52° - 100° ได้อีกด้วย อาจต้องปรึกษาช่างเหล็ก หากเราไม่ชำนาญงานเหล็ก
เปลี่ยนช่องยึดน๊อต เพื่อเปลี่ยนมุมเงย
สำหรับการคำนวนมุมเงยของแผงโซลาร์ ในแต่ละสถานที่/จังหวัดในประเทศไทย
มีสูตรสำเร็จให้เราใช้ฟรี อยู่หลาย Web ให้พิมพ์ที่ Google Search คำว่า
" how to calculate elevation angles of solar panel " หรือคำใกล้เคียง ก็ได้
ตัวอย่าง Web คำนวนมุมเงย
สำหรับ การติดตั้งแผงโซลาร์เซล บนหลังคาบ้าน หรือดาดฟ้า (Solar Rooftop)
อาจปรับใช้ความรู้นี้ได้ไม่เต็มที่ เนื่องจากมีข้อจำกัดของ มุมและลักษณะของหลังคาบ้าน แต่ถ้าบ้านหรืออาคารเป็นดาดฟ้ากว้างๆ สามารถปรับใช้ได้อย่างเต็มที่เลย
อย่างน้อย ถ้าเป็นบ้านหลังคาจั่วจตุรัส ควรเลือกด้านหลังคาที่ดีทีสุดได้ นั้นคือ
ควรติดแผงโซลาร์ที่หลังคา "ด้านทิศใต้" จะดีที่สุด
หากออกแบบให้แผงโซลาร์ปรับเอียงได้ สามารถขึ้นไปบนหลังคาหรือดาดฟ้า เพื่อปรับมุมทุกๆ 3 เดือนได้อย่างสะดวก
จะเป็นการใช้งานแผงโซลาร์ที่คุ้มค่ามากๆ เพราะแผงโซลาร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดนี้
จะทำงานทุกวัน และทั้งวันที่มีแสงแดด เป็นเวลายาวนานหลายสิบปี
สำหรับ การติดตั้งแผงโซลาร์เซลเพื่อการเกษตร
สามารถเลือกพื้นที่ติดตั้งได้ จึงมีประโยชน์มาก ถ้านำความรู้นี้ ใช้ออกแบบโครงสร้างเหล็กยึดแผงโซล่าเซลให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด จะส่งผลดีต่อไปในระยะยาว
หวังว่าจะเป็นประโยชน์แก่ท่านผู้อ่านระดับหนึ่ง
หรือจุดประกายเรื่องอื่นๆ ที่รู้จักนำความรู้วิทยาศาสตร์ไปใช้ในชีวิตประจำวัน
- 32
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
