Articles

เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์
        1. พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร
“แสงอาทิตย์” เป็นแหล่งพลังงานธรรมชาติที่มีขนาดใหญ่ที่สุด เป็นพลังงานสะอาดและมีอยู่ทั่วไป แต่การนำมาใช้ประโยชน์อาจยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง เนื่องจากแสงอาทิตย์มีเฉพาะในตอนกลางวัน ตลอดจนมีความเข้มของแสงที่ไม่แน่นอน เพราะขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและฤดูกาลที่เปลี่ยนไป
            พลังงานแสงอาทิตย์จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุดของโลก และเป็นพลังงานสะอาดไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ อันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ มนุษย์เราจึงได้มีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้อาจจำแนกเป็น 2 รูปแบบ โดยคำนึงถึงประโยชน์ที่ได้รับ  คือ  เทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ และเทคโนโลยีการผลิตพลังงานความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์

 

2. ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ของไทย

​​

        ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ของพื้นที่แห่งหนึ่งจะสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นที่นั้น บริเวณที่มีรังสีดวงอาทิตย์มากจะมีศักยภาพในการนำพลังงานมาใช้สูง   จากการคำนวณรังสีรวมของดวงอาทิตย์รายวันเฉลี่ยต่อปีของพื้นที่ทั่วประเทศพบว่า มีค่าเท่ากับ 18.2 เมกะจูล/ตารางเมตร-วัน แสดงให้เห็นว่าประเทศไทยมีศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง
       สำหรับประเทศไทย อัตราพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ยรายวันในหน่วนกิโลจูลต่อตารางเมตรต่อวัน ซึ่งยิ่งค่ามีค่าที่สูงจะหมายถึงมีแสงอาทิตย์เฉลี่ยได้พลังงานที่สูง ที่ภาคต่างๆ มีค่าตามที่แสดงในตาราง ในแต่ละช่วงเวลาในแต่ละปี

 

3. การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์
3.1 เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
                3.1.1.  หลักการและทฤษฏีการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์
การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์นั้นจะต้องมีอุปกรณ์ที่เป็นตัวกลางสำหรับเปลี่ยนรูปพลังงานทางแสงให้กลายเป็นพลังงานทางไฟฟ้า ซึ่งอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับกรณีนี้จะเรียกกันว่า “เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell)”
เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์กรรมทางอิเลคทรอนิกส์ ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน ซึ่งมีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลกมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ และทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โฟตอน (Proton) จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน (Electron) ในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น 

3.1.2 ระบบการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์
            การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็น 3 ระบบ คือ
1) ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system)
             ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้า โดยมีหลักการทำงานแบ่งได้เป็น 2 ช่วงเวลา กล่าวคือ ช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดพร้อมทั้งประจุพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่พร้อมๆ กัน ส่วนในช่วงกลางคืน เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ได้รับแสงแดดจึงไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ดังนั้น พลังงานจากแบตเตอรี่ที่เก็บประจุไว้ในช่วงกลางวันจะถูกจ่ายให้แก่โหลด

 

 

2) ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย  (PV Grid connected system)
            ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย เป็นระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่ระบบจำหน่ายไฟฟ้าโดยตรง มีหลักการทำงานแบ่งเป็น 2 ช่วง กล่าวคือ ในช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดได้โดยตรง โดยผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ และหากมีพลังงานไฟฟ้าส่วนที่เกินจะถูกจ่ายเข้าระบบจำหน่ายไฟฟ้า  ส่วนในช่วงกลางคืนเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ กระแสไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายไฟฟ้าจะจ่ายให้แก่โหลดโดยตรง

 

3) ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system)
            ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน เป็นระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกออกแบบสำหรับทำงานร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าอื่นๆ เช่น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลมและเครื่องยนต์ดีเซล ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลมและไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นต้น 

 

 

3.1.3  ระบบการผลิตไฟฟ้าด้วยระบบความร้อนแสงอาทิตย์
       ระบบการผลิตไฟฟ้าด้วยระบบความร้อนแสงอาทิตย์  คือ การใช้ความร้อน โดยการรวมแสงไว้ที่วัตถุรับแสงโดยใช้กระจกหรือวัสดุสะท้อนแสงและหมุนตามดวงอาทิตย์เพื่อสะท้อนแสงและส่งไปยังตัวรับแสงซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานที่มีอุณหภูมิสูง และนำความร้อนที่ได้ไปต้มน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า โดยไอน้ำจะขับกังหันเพื่อทำการผลิตกระแสไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 3 แบบตามลักษณะการรับแสงอาทิตย์ คือ แบบพาราโบลิคสะท้อน (Parabolic Troughs) แบบระบบรับความร้อนที่รวมศูนย์กลาง (Central Receivers) และแบบจานพาราโบลิค (Parabolic Dishes)

 

 

3.2 เทคโนโลยีการผลิตพลังงานความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์       3.2.1 เทคโนโลยีการผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย 2 ส่วนสำคัญ คือ ตัวรับแสงอาทิตย์และถังกักเก็บ ตัวรับแสงอาทิตย์จะทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่น้ำจากนั้นก็ส่งน้ำไปยังถังกักเก็บ มักจะติดตั้งไว้บนหลังคา       ตัวรับแสงมีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า มีฝาครอบโปร่งแสงหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ ในกล่องนี้จะเต็มไปด้วยหลอดเล็กๆ ซึ่งบรรจุน้ำหรือของเหลวชนิดอื่น หลอดเหล่านี้ติดตั้งอยู่บนแผ่นโลหะดูดซับแสงที่ทาด้วยสีดำเพื่อเอาไว้ดูดซับความร้อนจากดวงอาทิตย์ ด้านหลังและด้านข้างของกล่องจะหุ้มด้วยฉนวนเพื่อกักเก็บความร้อนไว้ ความร้อนจะเกิดขึ้นในตัวรับแสงและเมื่อของเหลวไหลผ่านหลอดเล็กๆก็จะร้อนขึ้น

 

 ถังกักเก็บทำหน้าที่สะสมความร้อน เป็นถังซึ่งหุ้มฉนวนอย่างดี สามารถเก็บน้ำร้อนได้นาน 4 -6 ชั่วโมง น้ำร้อนจะถูกเก็บไว้ในถังจนกว่าจะมีการนำไปใช้งาน
 
1. การผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

      1.1 การผลิตน้ำร้อนชนิดไหลเวียนตามธรรมชาติ (Thermo siphon system)
เป็นการผลิตน้ำร้อนชนิดที่มีถังเก็บอยู่สูงกว่าแผงรับแสงอาทิตย์ อาศัยแรงดึงดูดและแรงโน้มถ่วงของโลกให้น้ำไหลเวียนตามธรรมชาติ น้ำที่ได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์จะมีความหนาแน่นน้อยลงจึงไหลขึ้นสู่ด้านบนของถัง น้ำเย็นจึงไหลเข้ามาแทนที่

 

 

1.2 การผลิตน้ำร้อนชนิดใช้ปั๊มน้ำหมุนเวียน (Force circulation)

การผลิตน้ำร้อนชนิดใช้ปั๊มน้ำหมุนเวียน เหมาะสำหรับการใช้ผลิตน้ำร้อนจำนวนมาก และมีการใช้อย่างต่อเนื่อง เช่น โรงแรม โรงพยาบาล และอุตสาหกรรมบางประเภท เป็นต้น

1.3 การผลิตน้ำร้อนชนิดผสมผสาน
            เป็นการนำเทคโนโลยีการผลิตน้ำร้อนจากแสงอาทิตย์มาผสมผสานกับความร้อนเหลือทิ้งจากการระบายความร้อนของเครื่องทำความเย็น หรือเครื่องปรับอากาศ โดยผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) เพื่อลดขนาดพื้นที่แผงรับรังสีความร้อน และใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างคุ้มค่า ทั้งยังเป็นการลดปริมาณพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานเชิงพาณิชย์ในการผลิตน้ำร้อนได้อีกด้วย

​​ 

 

3.2.2 เทคโนโลยีการ การอบแห้งด้วยพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์(Solar drying)
            การอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นการอบแห้งผลผลิตโดยใช้ความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อระเหยน้ำจากผลิตผลซึ่งจะอาศัยการพาความร้อน โดยทั่วไปสามารถแบ่งการอบแห้งจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาความร้อน ได้เป็น 3 แบบ คือ

      1. การพาความร้อนตามธรรมชาติ(Natural Convection Drying)หรือการอบแห้งระบบ Passive
การอบแห้งระบบ Passive คือระบบที่เครื่องอบแห้งทำงานโดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์และกระแสลมที่พัดผ่าน ได้แก่
      1. เครื่องตากแห้งโดยธรรมชาติ เป็นการวางวัสดุไว้ที่กลางแจ้ง อาศัยความร้อนจากแสงอาทิตย์และกระแสลมในบรรยากาศในการระเหยความชื้นออกจากวัสดุ
      2. ตู้อบแห้งแบบได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง (Direct Mode) วัสดุที่อบจะอยู่ในเครื่องอบแห้งที่ประกอบด้วยวัสดุที่โปร่งใส ความร้อนที่ใช้อบแห้งได้มาจากการดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์ และอาศัยหลักการขยายตัวเอง อากาศร้อนภายในเครื่องอบแห้งทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศเพื่อช่วยถ่ายเทอากาศชื้น

     3. ตู้อบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสม (Indirect Mode) เครื่องอบแห้งชนิดนี้วัสดุที่อยู่ภายในจะได้รับความร้อน 2 ทาง คือ ทางตรงจากดวงอาทิตย์และทางอ้อมจากแผงรับรังสีดวงอาทิตย์ ทำให้อากาศร้อนก่อนที่จะผ่านวัสดุอบแห้ง

2.  การพาความร้อนแบบบังคับอากาศ(Forced Convection Drying)หรือการอบแห้งระบบ Active
     การอบแห้งระบบ Active คือระบบอบแห้งที่มีเครื่องช่วยให้อากาศไหลเวียนในทิศทางที่ต้องการ เช่น จะมีพัดลมติดตั้งในระบบเพื่อบังคับให้มีการไหลของอากาศผ่านระบบ พัดลมจะดูดอากาศจากภายนอกให้ไหลผ่านแผงรับแสงอาทิตย์เพื่อรับความร้อนจากแผงรับแสงอาทิตย์ อากาศร้อนที่ไหลผ่านพัดลมและห้องอบแห้งจะมีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่าความชื้นของพืชผล จึงพาความชื้นจากพืชผลออกสู่ภายนอกทำให้พืชผลที่อบไว้แห้งได้

 

 

3.  การอบแห้งแบบผสมผสานหรือการอบแห้งระบบ Hybrid
     การอบแห้งระบบ Hybrid คือระบบอบแห้งที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และยังต้องอาศัยพลังงานในรูปแบบอื่นๆ ช่วยในเวลาที่มีแสงอาทิตย์ไม่สม่ำเสมอหรือต้องการให้ผลิตผลทางการเกษตรแห้งเร็วขึ้น เช่น ใช้ร่วมกับพลังงานเชื้อเพลิงจากชีวมวล หรือการใช้ร่วมกับพลังงานไฟฟ้า วัสดุอบแห้งจะได้รับความร้อนจากอากาศร้อนที่ผ่านเข้าแผงรับแสงอาทิตย์ และการหมุนเวียนของอากาศจะอาศัยพัดลมหรือเครื่องดูดอากาศช่วย


 

Copyrights © 2014 & All Rights Reserved by ENCOS Co.,Ltd.