เทคนิคและมุมองศาในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบมืออาชีพ โดย ดร.นิพนธ์ เจ็ดศิริ

18 เม.ย. 2561

             ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับกันแล้วว่าการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ผลิตไฟฟ้าเป็นทางออกที่เหมาะสมที่สุดของประเทศไทยเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานหมุนเวียนประเภทอื่น ๆ และท่ามกลางกระแสความต้องการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องในกลุ่มผู้ใช้ไฟฟ้าในปริมาณมากๆ อย่างเช่น โรงงานอุตสาหกรรม ห้างสรรพสินค้า โรงแรม รีสอร์ท ฯลฯ การเลือกใช้แผงโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูงอย่างเดียวยังไม่พอ แต่ต้องมองหาบริษัทรับติดตั้งแผงที่มีคุณภาพระดับมืออาชีพอีกด้วย

            นอกจากโปรไฟล์การทำงานดีๆของผู้ติดตั้งแล้ว สิ่งที่ผู้สนใจติดตั้งโซลาร์เซลล์ต้องรู้ก็คือเทคนิคและมุมองศาในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อใช้พิจารณาผู้ติดตั้งว่าเป็น “มืออาชีพ” หรือไม่? เพราะมุมองศาที่เปลี่ยนไปเพียงองศาเดียวก็ส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟมากมายกว่าที่คุณคิด

ทีมงาน iNTREND ENERGY ได้รวบรวมความรู้เหล่านี้จากการสัมภาษณ์ ดร.นิพนธ์ เจ็ดศิริ มาสรุปไว้ในหลาย ๆ ประเด็น ดังนี้

แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบไหนที่เหมาะสมกับการใช้งานในประเทศไทย

            เซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันมีหลากหลายชนิด หากจะเลือกใช้ให้เหมาะกับการใช้งานในบ้านเราด้วย อย่างแรกต้องดูว่าพื้นที่ที่จะทำการติดตั้งมีสภาพอากาศเป็นอย่างไร มีเมฆหมอกไหม มีละอองน้ำในอากาศมากหรือไม่ ตรงนี้เป็นสิ่งที่มีคำถามอยู่เสมอ เราได้มีการทดสอบเรื่องนี้ด้วยการนำแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประมาณ 7 ยี่ห้อ 4 ชนิด มาทำการทดสอบ ปรากฏว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Amorphous Silicon ที่มีประสิทธิภาพเพียง 7-8 เปอร์เซ็นต์ เหมาะที่สุดกับสภาพอากาศของเมืองไทย มันให้ค่ายิลด์ (kWh/kWp) สูงสุด  ขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดไมโครคริสตอลไลน์อะมอร์ฟัสซิลิคอน (Micro Crystalline Amorphous Silicon) ที่พัฒนามาจาก Amorphous Silicon โดยการเพิ่มชั้น Micro crystalline ทับลงไปจนทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นประมาณ  30-40 เปอร์เซ็นต์นั้น ปรากฏว่ามีค่าวัตต์สูงขึ้นจริง แต่ยิลด์กลับไม่ได้เพิ่มขึ้นเลย

หากต้องการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ต้องคำนึงถึงเรื่องอะไรบ้าง

           เวลาทำโรงไฟฟ้าแสงอาทิตย์จะมีองค์ประกอบสำคัญๆ คือต้องมีแผงและอินเวอร์เตอร์ ต้องคำนึงถึงสถานที่ที่จะติดตั้ง ควรมีมุมกี่องศา ซึ่งขึ้นอยู่กับว่าเราติดตั้งที่กรุงเทพฯ หรือเชียงใหม่ หรือยะลา แต่ละพื้นที่จะมีองศาไม่เท่ากัน ต้องดูว่าสถานที่ติดตั้งนั้นมีลมพัดดีไหม ถ้าลมพัดดีแผงจะไม่ร้อนมาก ประสิทธิภาพการทำงานก็ดีกว่า เหมือนกับเราเอารถไปจอดกลางแดดสักพัก ประมาณหนึ่งชั่วโมง ลองเอามือไปแตะกระจกหรือหลังคารถจะรู้สึกว่าร้อนมาก เพราะอุณหภูมิอาจสูงถึง 50-60 องศาเซลเซียส

อย่างไรก็ตามการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์มีข้อควรพิจารณาอยู่อย่างหนึ่ง เวลาเซลล์หรือแผงร้อนขึ้นจะทำให้ความสามารถในการผลิตไฟลดลง ถ้ามีลมพัดผ่านดีก็จะช่วยระบายความร้อน ทำให้ผลิตไฟได้ดีขึ้น ที่เป็นเช่นนี้เพราะแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีค่าสัมประสิทธิ์เชิงอุณหภูมิเป็นลบ พอแผงร้อนเกิน 25 องศาเซลเซียสความสามารถในการผลิตพลังงานจะลดลง อาจจะลดลงได้ถึง 15-20 เปอร์เซ็นต์ บางทีเราซื้อแผง 100 วัตต์ พอเอามาใช้ในบ้านเราอาจจะเหลือกำลังไฟฟ้าแค่ประมาณ 80-85 วัตต์เท่านั้น

            ทั้งนี้การติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์เราต้องการติดตั้งเพื่อให้ใช้ผลิตไฟได้ทั้งปี ช่วงหน้าหนาวและหน้าฝนมักมีปัญหาเรื่องความเข้มของแสงที่มักจะน้อยลง ดังนั้นช่วงที่ดีที่สุดคือหน้าร้อน ซึ่งฟ้าใส ฟ้าโปร่ง จะมีพลังงานแสงอาทิตย์เยอะ แต่ปัญหาคืออากาศก็มักจะร้อน

การติดตั้งโซลาร์เซลล์ในไทยควรติดตั้งโดยการหันแผงไปทางทิศไหน

            การติดตั้งโซลาร์เซลล์ต้องพิจารณาจากตำแหน่งที่ตั้งของพื้นที่เป็นหลัก แต่ละโซนในโลกจะมีมุมติดตั้งแตกต่างกันออกไป ประเทศไทยเราอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร ตำแหน่งที่เหมาะสมของแผงโซลาร์ฯต้องหันไปทางทิศใต้ ขณะที่ประเทศที่อยู่ใต้เส้นศูนย์สูตร อย่างเช่นออสเตรเลีย และ นิวซีแลนด์ ต้องหันแผงไปทางทิศเหนือ เพื่อให้ได้มุมตกกระทบของแสงแดดดีที่สุด คือ 90 องศา ดังนั้นตำแหน่งที่ตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในแต่ละพื้นที่ในประเทศไทยย่อมไม่เหมือนกัน ถ้าอยู่ทางใต้อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมากกว่าทางเหนือ มุมตกกระทบจะค่อนข้างน้อย ประเทศที่อยู่ตรงเส้นศูนย์สูตร อย่าง บรูไน การวางแผงต้องเป็นแนวนอนขนานกับพื้นไปเลย

            ขณะเดียวกัน หากพื้นที่ที่ติดตั้งอยู่ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตร ถ้าขึ้นมาแถวกรุงเทพฯ การวางแผงโซลาร์ฯต้องเฉียงมากกว่าทางใต้หลายองศา แต่ถ้าเหนือขึ้นไปถึงเชียงใหม่ แม่ฮ่องสอน หรือเชียงราย ตำแหน่งที่ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์จะทำมุมประมาณ 18 องศาขึ้นไป ดังนั้นมุมองศาที่เหมาะสมของแผงโซลาร์ฯจะเหมาว่าเป็น 15 องศาอย่างเดียวไม่ได้ แต่ 15 องศาเหมาะสำหรับเป็นค่ากลางที่ใช้อ้างอิง ดังนั้นถ้าจะติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จริงๆ ต้องมาพิจารณาดูว่าติดตั้งที่จังหวัดไหน อยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรเท่าไหร่ ช่างติดตั้งควรจะคำนวณให้ละเอียด เพราะมุมองศาเหล่านี้มีผลต่อการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

            ดังนั้นแผงโซลาร์เซลล์บางโปรเจคที่ติดตั้งบนหลังคาทั้งทางด้านทิศใต้และทิศเหนือ คือติดแผงบนหลังคาทั้งสองฝั่ง แล้วเหมาว่าผลิตพลังงานได้เท่ากันนั้นไม่น่าจะเป็นไปได้  เนื่องจากประเทศไทยเราอยู่ทางซีกโลกเหนือ ฝั่งที่อยู่ทางทิศใต้จะผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าทิศเหนือ ซึ่งเป็นด้านที่ไม่ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ ย่อมทำให้มีลำแสงบางส่วนสะท้อนออกไป เหลือลำแสงเพียงบางส่วนที่สามารถดูดซับเข้าไปผลิตพลังงาน

            ยกตัวอย่างกรณีที่ศูนย์องศาคือตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ หากเลือกใช้แผง 130 วัตต์ ถ้าวางตั้งฉากจะผลิตไฟได้ 130 วัตต์ แต่พอมุมเปลี่ยนไป 15 องศา ทำให้ตำแหน่งศูนย์องศาไม่ตั้งฉาก  ถ้าเฉียงประมาณนั้นประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจะหายไปเกือบ 30 วัตต์ รายละเอียดตรงนี้คนส่วนใหญ่ไม่ค่อยสังเกต ส่วนหนึ่งเป็นเพราะช่างไทยยังไม่ค่อยมีความรู้ตรงนี้ ผู้ติดตั้งแผงโซลาร์ฯบางรายก็อปปี้ของฝรั่งมาทั้งหมด โดยไม่เปลี่ยนแผง ไม่เปลี่ยนอินเวอร์เตอร์ และไม่เปลี่ยนองศาที่ติดตั้งแผงให้เหมาะสม ซึ่งจริงๆ ถ้าเอาของเขามาใช้ทั้งหมดจะทำให้ไม่ได้ประสิทธิภาพสูงสุด เพราะไม่ได้อยู่โซนเดียวกัน องศาที่แสงอาทิตย์ตั้งฉากไม่เท่ากัน

เรื่องการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ยังมีเทคนิคอย่างไรอีกบ้าง

             การติดตั้งไม่ใช่มีแต่แผงเซลล์แสงอาทิตย์กับอินเวอร์เตอร์แล้วจับมาชนกันได้เลย นี่คือสิ่งที่หลายคนทำผิดพลาดกันเยอะ เหมือนกับรถยนต์ ถ้าเราซื้อเครื่องยนต์ดีเซลมาจะใช้น้ำมันเบนซินไม่ได้ หรือซื้อซูเปอร์คาร์ก็ต้องใช้น้ำมันเกรด 95 หรือ 98 ถ้าเติม 91 รถก็วิ่งไม่ออก การติดตั้งโซลาร์เซลล์ก็เหมือนกัน อินเวอร์เตอร์ต้องการ input จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยแรงดันที่เหมาะสมจึงจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด อีกส่วนก็เกี่ยวกับมุมองศาในการติดตั้งแผง ต้องตั้งแผงให้ลำแสงอาทิตย์ตั้งฉากกับแผง จึงจะได้พลังงานสูงสุด ถ้าตั้งเอียงมากไปแสงจะสะท้อนออกไปบางส่วน ดังนั้นก่อนติดตั้งต้องดูว่ามุมที่แสงอาทิตย์ตกกระทบตั้งฉากกับแผงไหม ซึ่งในแต่ละพื้นที่ของประเทศหรือของโลกจะไม่เหมือนกัน

             ดังนั้นเวลาเลือกแผงโซลาร์เซลล์ผู้จำหน่ายสินค้ามักจะบอกว่ากี่วัตต์ๆ ตรงนี้ได้มาจากการวัดค่าที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส กับความเข้ม 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตร ถ้าหากความเข้มแสงเปลี่ยนไป กำลังไฟฟ้าก็ย่อมเปลี่ยนไป  ไม่ใช่ว่าแดดเข้มหรือไม่เข้มจะผลิตไฟฟ้าได้เท่ากันหมด สมมติอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส จะได้ค่ากำลังไฟฟ้า 220 วัตต์ พออุณหภูมิสูงขึ้นมาเป็น 40 หรือ 45 องศาเซลเซียส กำลังไฟฟ้าจะลดลง เพราะแรงดันของแผงจะลดลง

แสดงว่าอุณหภูมิสูงมากๆ ไม่ได้ทำให้ผลิตไฟฟ้าได้มาก

             อินเวอร์เตอร์จะมีเส้น curve แสดงค่าประสิทธิภาพอยู่หลายเส้น เราอยากจะได้เส้นสีแดงเพราะให้ประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งต้องป้อนแรงดันที่เหมาะสม หลายคนเอาแรงดันที่ 25 องศาเซลเซียสมาใช้ สมมติต้องการไฟฟ้า 620 โวลต์ ถึงจะได้ประสิทธิภาพสูงสุด มีหลายคนนำเอาแผง 30 โวลต์มาต่อกัน 20 แผง คำนวณแล้วได้ 600 โวลต์ ใกล้เคียงมาก แต่เขาลืมไปว่าพอแผงเจอแดดร้อนๆแรงดันจะลดลงเหลือแค่ประมาณ 500 โวลต์ ผู้ออกแบบต้องรู้ว่าสถานที่ติดตั้งโรงไฟฟ้าไม่ว่าจะเป็นบนพื้นดินหรือหลังคา ควรคำนวณค่าแรงดันขณะแผงร้อน ถ้าเลือกแรงดันผิด ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จะหายไป 0.5 ถึง 1 เปอร์เซ็นต์  ซึ่งถือว่าเยอะ เพราะแผงผลิตไฟทุกวันต่อเนื่องกันนาน ๆ 10 ถึง 25 ปี ที่ว่าหายไปแค่ 0.5 ถึง 1% แต่ถ้าเป็นระยะเวลานาน ๆ นี่รายได้หายไปเยอะ

                ที่ผ่านมาเวลาที่ “ดร.นิพนธ์” ไปตรวจแบบหลายๆ แห่งต้องเรียกผู้ออกแบบมาถามว่าใช้แนวคิดอย่างไรในการออกแบบ มีหลายครั้งที่พบว่าใช้ข้อมูลที่ 25 องศาเซลเซียสมาคำนวณทั้งหมด ซึ่งไม่น่าจะเพียงพอ ก็เลยต้องอธิบายว่าพฤติกรรมของเซลล์แสงอาทิตย์เป็นอย่างไร พฤติกรรมของอินเวอร์เตอร์เป็นอย่างไร และเอามาชนกันแล้วให้แมตซ์และสามารถทำงานได้มีประสิทธิภาพสูงสุดได้อย่างไร ตรงนี้สำคัญมาก เพราะจะมีผลทำให้คนที่ลงทุนได้โรงไฟฟ้าที่สามารถผลิตพลังงานได้มากที่สุด และคืนทุนได้ตามเวลาที่ต้องการ

Tilt Angles for Thailand


                  ทั้งนี้ การติดตั้งแผงโซลาร์แบบ Fix จะทำให้ได้พลังงานแสงอาทิตย์จำกัด ณ ปริมาณหนึ่ง (พื้นที่สีส้มในภาพ) แต่ถ้าทำให้เป็นแบบหมุน Tracking ด้วยจะทำให้ได้พลังงานส่วนเพิ่ม (พื้นที่สีเหลืองในภาพ) ซึ่งจะทำให้ผลิตพลังงานได้มากขึ้นประมาณ 20-30 เปอร์เซ็นต์ แต่ต้องลงทุนเพิ่มขึ้น ทำให้มีต้นทุนที่สูงกว่า

           ภาพโซลาร์ฟาร์มที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบต่างๆ