การต่อแผงโซล่าเซลล์

การต่อแผงโซล่าเซลล์

โดยปกติแล้วการต่อแผงโซล่าเซลล์หลาย ๆ แผงเข้าด้วยกันนั้น จะต้องรู้ก่อนว่าขนาดของระบบที่เราออกแบบมาจะใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าเท่าไรให้สอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าที่จะใช้งาน โดยทั่วไปแล้วจะใช้ที่แรงดัน 12 , 24, 48 และ 120 โวลท์ เป็นหลัก ดังนั้นการต่อแผงโซล่าเซลล์จะต้องเลือก เครื่องควบคุมการชาร์จ แบตเตอรี่ และโหลดให้มีความสอดคล้องร่วมกันด้วย

การต่อแผงโซล่าเซลล์มีอยู่สองแบบด้วยกัน

1.) การต่อแบบอนุกรม – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งมาต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่งไปเรื่อยๆ จนได้แรงดันตามระบบที่ออกแบบไว้ การต่อแบบอนุกรมนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่กระแสในระบบจะเท่าเดิม ตัวอย่าง ถ้ามีโซล่าเซลล์แรงดัน 12 โวลท์ กระแส 2.5 แอปม์ x 2 แผง มาต่ออนุกรมกันจะได้แรงดันรวมอยู่ที่ 24 โวลท์และกระแสรวม 2.5แอมป์

2.) การต่อแบบขนาน – คือนำขั้วบวกของโซล่าเซลล์แผงหนึ่งไปต่อกับขั้วบวกของโซล่าเซลล์อีกแผงหนึ่ง และนำขั้วลบแผงหนึ่งไปต่อกับขั้วลบอีกแผงหนึ่ง การต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแต่แรงดันเท่าเดิม ตัวอย่างถ้ามีแผงโซล่าเซลล์ตามสเปคข้างบน 2 แผงนำมาต่อแบบขนานจะได้แรงดันรวมของระบบ 12 โวลท์และกระแสไฟฟ้ารวม 5 แอมป์(2.5แอมป์ x 2)

         สังเกตุว่าการต่อแผงโซล่าเซลล์ทั้งสองแบบนี้ จะได้ค่าของกำลังไฟฟ้าออกมาเท่ากันคือ (24Vx2.5A) หรือ (12Vx5A) = 60 วัตต์(ตัวอย่างแผงที่ยกมา โซล่าเซลล์หนึ่งแผงจะมีกำลังไฟฟ้า 30 วัตต์)ตามสูตรพื้นฐานไฟฟ้าง่ายๆคือ P=V x I โดย P=กำลังไฟฟ้า(วัตต์), V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์)

          ถ้าระบบที่เราจะนำแผงโซล่าเซลล์ไปต่อเป็นแบบแยกเดี่ยวที่ต่อตรงเข้ากับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรงเลย เราจะต้องต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันรวมที่ผลิตออกมาจากแผงมากกว่าแรงดันของแบตเตอรี่ประมาณ1.4-1.5เท่า โซล่าเซลล์ถึงจะชาร์จประจุเข้า เช่นแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลท์ จะต้องมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์ประมาณ 16.8-18โวลท์(Vmp)

          แต่ถ้าระบบที่เราออกแบบเป็นแบบต่อร่วมกับเครื่องควบคุมการชาร์จ ให้เราต่อแผงโซล่าเซลล์ให้มีแรงดันใกล้เคียงกับสเปคของตัวเครื่องควบคุมการชาร์จได้เลย

ข้อควรระวัง

          การต่อแผงโซล่าเซลล์แบบอนุกรมควรระวังอย่าให้มีเงามาตกกระทบบดบังแสงที่จะส่งไปยังแผงโซล่าเซลล์ เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมทั้งหมดของระบบลดลงหรือถึงขั้นไฟฟ้าไม่สามารถผลิตขึ้นได้ เปรียบเหมือนกับท่อน้ำที่ถูกตัดระหว่างทางทำให้ไม่สามารถส่งน้ำไปยังปลายทางได้ ทั้งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการต่อบายพาสไดโอดขนานกับแผงหรือการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ให้หลีกเลี่ยงเงาที่จะตกกระทบลงบนแผง

การเลือกขนาดสายไฟที่จะมาต่อกับระบบ

          ขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟจะมีผลกับการนำไฟฟ้าว่ามากน้อยเพียงใด ถ้าขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟมีขนาดเล็ก(หน่วยเป็นตารางมิลลิเมตร – mm2) สายไฟก็จะมีความต้านทานมากและนำไฟฟ้าได้น้อย ถ้าขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟมีขนาดใหญ่ สายไฟจะมีความต้านทานน้อยจึงทำให้นำไฟฟ้าได้ดี

          การที่สายไฟมีขนาดเล็กนั้นจะส่งผลทำให้มีแรงดันตกคร่อมอยู่ในสายด้วย ถ้าแผงโซล่าเซลล์ที่ต่อไว้บนหลังคาต่อสายไฟโยงลงมาถึงตัวแบตเตอรี่หรือเครื่องควบคุมการชาร์จมีระยะที่ไกลมากแรงดันที่ตกคร่อมในสายไฟระหว่างทางจะมีมาก ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการสำหรับระบบจริงไม่ได้ตามที่ออกแบบไว้ตั้งแต่ต้น ตัวอย่าง ถ้าเราใช้สายขนาดพื้นที่หน้าตัดเท่ากับ1.5ตารางมิลลิเมตร จะมีค่าความต้านทานอยู่ที่ 12 มิลลิโอมต่อเมตร(หรือ0.012 โอมต่อเมตร) ใช้สูตรพื้นฐานทางไฟฟ้าคำนวนค่าความต้านทานของสาย คือ V=I*R ,โดย V=แรงดันไฟฟ้า(โวลท์) , I=กระแสไฟฟ้า(แอมป์), R=ความต้านทาน(โอม) สมมติถ้าระบบมีแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์เท่ากับ 18 โวลท์และกระแสไฟ 5แอมป์ สายไฟยาว 20 เมตร จะมีแรงดันที่ตกคร่อมในสายไฟคือ 5*(20*0.012)=1.2โวลท์ เมื่อเทียบเป็นเปอร์เซนต์แล้ว แรงดันจากแผงต้นทางไปถึงปลายทาง (1.2/18*100)=6.67 เปอร์เซนต์ เพราะฉะนั้นแรงดันที่ปลายสายไฟเท่ากับ 18-1.2=16.8โวลท์ ดังนั้นจึงต้องคำนวนดูด้วยว่าถ้าใช้สายไฟขนาดนี้แรงดันปลายทางจะได้เพียงพอที่จะไปจ่ายให้กับแบตเตอรี่หรือตัวควบคุมการชาร์จได้หรือไม่ จากตัวอย่างข้างต้นการใช้สายไฟพื้นที่หน้าตัด 1.5 ตร.มม.ยาว 20 เมตร ก็พอที่จะนำไปต่อกับแบตเตอรี่ 12 โวลท์หรือเครื่องควบคุมการชาร์จสเปคแรงดันที่16.8โวลท์ได้ แต่ถ้าต้องการลากสายให้ยาวกว่านี้ก็ควรจะเพิ่มขนาดพื้นที่หน้าตัดของสายไฟขึ้นเพื่อว่าจะมีค่าความต้านทานในสายลดลงและแรงดันที่ตกคร่อมสายก็จะลดลงตามไปด้วยหรือเลือกที่จะเพิ่มแรงดันของระบบขึ้นจากเดิมก็จะทำแรงดันปลายทางยังสูงอยู่เมื่อหักลบแรงดันตกคร่อมในสายออกไปแล้ว แต่ทั้งนี้ต้องอย่างลืมเรื่องสเปคของแรงดันแบตเตอรี่และเครื่องควบคุมการชาร์จด้วย

ตารางความต้านทานของสายไฟตัวนำทองแดงขนาดพื้นที่หน้าตัดต่างๆ

พื้นที่หน้าตัด (ตารางมิลลิเมตร)	ความต้านทาน (มิลลิโอมต่อเมตร)	ทนกระแสไฟฟ้า (แอมป์)
1.0	18.0	15.0
1.5	12.0	19.5
2.5	7.4	27.0
4.0	4.6	36.0
6.0	3.0	46.0
10.0	1.83	63.0
16.0	1.15	85.0

การทนกระแสของสายไฟฟ้าขนาดต่างๆแบบเต็ม คลิก

หัวต่อแผงโซล่าเซลล์ คลิก

หมายเหตุ

การคำนวนความต้านทานและแรงดันตกคร่อมในสายไฟจะต้องคำนวนแบบเดียวกันในฝั่งของโหลดด้วย

(ข้อมูลดีๆนี้จาก solarsmileknowledge)