ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์

ระบบเพิ่มประสิทธิภาพของ เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์

Published

4 สัปดาห์ ago

4 ธันวาคม 2020

ระบบเพิ่มประสิทธิภาพของ เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์

เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์ มีราคาถูกกว่า และมีความยืดหยุ่นมากกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนแบบผลึก แต่ก็มีประสิทธิภาพ หรือเสถียรภาพที่ด้อยกว่าด้วย กลุ่มนักวิจัยที่นำโดยศ. คริสตอฟบราเบกผู้อำนวยการสถาบันวัสดุสำหรับเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และพลังงาน (i-MEET) ประธานสาขาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมที่ FAU ได้พยายามทำการปรับปรุงปัญหาเหล่านี้มาหลายปี ในระหว่างการทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก Andrej Classen ซึ่งเป็นนักวิจัยรุ่นใหม่ของ FAU ได้แสดงว่าการเพิ่มประสิทธิภาพสามารถทำได้โดยการใช้โมเลกุลตัวรับเรืองแสง

ดวงอาทิตย์สามารถจ่ายพลังงานรังสีได้ 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตรในวันที่อากาศแจ่มใสของยุโรป เซลล์แสงอาทิตย์ ซิลิคอนธรรมดาจะแปลงพลังงานประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์ คณะทำงานของศาสตราจารย์ Brabec ได้วิจัยพบว่าโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แบบออร์แกนิกจะมีประสิทธิภาพที่ 12.6% ตั้งแต่เดือนกันยายน 2019 ที่พัฒนาขึ้นโดย Energie Campus Nürnberg (EnCN) มีพื้นที่ผิว 26 ซม. ² “ ถ้าเราทำได้มากกว่า 20% ในการทดลอง หากนำมาใช้จริงอาจจะได้อยู่ที่ 15% และกลายเป็นการอีกตัวเลือกหนึ่งที่จะแข่งขันกับ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบซิลิกอน” ศ. Brabec กล่าว

การใช้งานที่ยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงในระหว่างการผลิต

ข้อดีของ เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์มีความบาง และยืดหยุ่นเหมือนกระดาษฟอยล์ ยังสามารถปรับให้เข้ากับพื้นผิวต่างๆ ได้ ความยาวคลื่นแสงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับสามารถ “ปรับเปลี่ยน” ได้ผ่านทาง macromodules เช่น หน้าต่างสำนักงานที่เคลือบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะไม่เพียงดูดซับสเปกตรัมสีแดงและอินฟราเรดเท่านั้น แต่จะคัดกรองรังสีความร้อนด้วย ทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นอีกปัจจัยในการพิจารณาการใช้ คือระยะเวลาการทำงานของ เซลล์แสงอาทิตย์ จะสร้างพลังงานมากกว่าที่จำเป็นในการผลิต เวลาคืนทุนด้านพลังงานนี้ก็ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้และตำแหน่งของระบบ เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) เป็นอย่างมาก จากการคำนวณล่าสุดของ Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) เวลาคืนทุนด้านพลังงานของโมดูล PV ที่ทำจากซิลิคอนในสวิตเซอร์แลนด์อยู่ที่ประมาณ 2.5 ถึง 2.8 ปี อย่างไรก็ตามเวลานี้ลดลงเหลือเพียงไม่กี่เดือนสำหรับเ ซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์ตามที่ Dr. Thomas Heumüller ผู้ร่วมวิจัยของ Prof. Brabec’s Chair กล่าว

การสูญเสียประสิทธิภาพในการแยกประจุ

เมื่อเปรียบเทียบกับ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบซิลิกอน กับ เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์ แล้วเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะมีข้อเสียที่เด่นชัดก็ คือไม่สามารถที่จะสร้างประจุไฟฟ้าได้ทันทีที่ปะทะกับแสงอาทิตย์ เพราะว่าประจุบวกและลบยังคงอยู่ในสารอินทรีย์ “จึงต้องมีการใช้ตัวรับที่มีความสามารถในการดึงดูดประจุลบเพื่อกระตุ้นการแยกประจุซึ่งจะก่อให้เกิดประจุไฟฟ้าในแผ่นแต่ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้” ดร. Heumüller ได้อธิบายไว้

จำเป็นต้องมีตัวกระตุ้นบางอย่างเพื่อแยกประจุ อย่างแรงผลักดันภายในแผ่นที่จะขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุลของโพลีเมอร์ที่ใช้ เพราะว่าโมเลกุลบางชนิดจากวัสดุมีแรงขับเคลื่อนสูงจึงเป็นตัวเลือกที่ดีในการเป็นตัวรับอิเล็กตรอนใน เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์ อย่างไรก็ตามในระหว่างนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าแรงผลักดันที่สูงมีผลเสียต่อแรงดันไฟฟ้า คือเอาต์พุตของ เซลล์แสงอาทิตย์ ลดลงตามสูตรที่ใช้กับกระแสตรง – กำลังไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าคูณกระแส

Andrej Classen ต้องการทราบว่าต้องมีแรงผลักดันขั้นต่ำเท่าไร เพื่อให้สามารถแยกประจุออกจาก exciton ได้อย่างสมบูรณ์ โดยเขาได้เปรียบเทียบการรวมกันของโพลีเมอร์ตัวรับ 5 ตัว ซึ่งศักยภาพในการใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ โดยทำการทดลองด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ 20 เซลล์ภายใต้สภาวะเดียวกันโดยมีแรงผลักดันเกือบเป็นศูนย์ที่ 0.6 อิเล็กตรอนก็สามารถทำงานได้อย่างปกติ

เพิ่มประสิทธิภาพกับโมเลกุลบางชนิด

ผลการวัดเป็นข้อพิสูจน์สำหรับทฤษฎีในการวิจัยนั่นคือ “สมดุลของ Boltzmann” ระหว่าง excitons และประจุที่แยกออกซึ่งเรียกว่าสถานะการถ่ายเทประจุ (CT) “ยิ่งแรงผลักดันเข้าใกล้ศูนย์มากเท่าไหร่ความสมดุลก็จะเปลี่ยนไปสู่ excitons มากขึ้นเท่านั้น” Dr.Larry Lüerซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านโฟโตฟิสิกส์ในคณะทำงานของ Brabec กล่าว ซึ่งหมายความว่าการวิจัยในอนาคตควรมุ่งเน้นไปที่การป้องกันไม่ให้สารกระตุ้นเกิดการสลายตัวซึ่งจะเป็นการเพิ่ม “อายุการใช้งาน” ของการกระตุ้น

ปัจจุบันการวิจัยมุ่งเน้นเรื่องอายุการใช้งานเท่านั้น Excitons สามารถสลายตัวได้โดยการเปล่งแสง หรือความร้อน ด้วยการปรับเปลี่ยนโพลีเมอร์ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถลดการผลิตความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด โดยยังคงการเรืองแสงไว้ให้มากที่สุด “ประสิทธิภาพของ เซลล์แสงอาทิตย์ จึงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้โมเลกุลตัวรับแสงที่เรืองแสงได้” Andrej Classen คาดการณ์ไว้

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ แตกกับเซลล์แสงอาทิตย์อื่นอย่างไง?

เซลล์แสงอาทิตย์ อินทรีย์ มีราคาถูกกว่า และมีความยืดหยุ่นมากกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนแบบผลึก แต่ก็มีประสิทธิภาพ หรือเสถียรภาพที่ด้อยกว่าด้วย

อะไรเป็นข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์?

ข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์มีความบาง และยืดหยุ่นเหมือนกระดาษฟอยล์ ยังสามารถปรับให้เข้ากับพื้นผิวต่างๆ ได้ ความยาวคลื่นแสงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับสามารถ “ปรับเปลี่ยน” ได้ผ่านทาง macromodules เช่น หน้าต่างสำนักงานที่เคลือบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะไม่เพียงดูดซับสเปกตรัมสีแดงและอินฟราเรดเท่านั้น แต่จะคัดกรองรังสีความร้อนด้วย ทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์มีข้อเสียอะไรบ้าง?

เมื่อเปรียบเทียบกับ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบซิลิกอน กับ เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ แล้วเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะมีข้อเสียที่เด่นชัดก็ คือไม่สามารถที่จะสร้างประจุไฟฟ้าได้ทันทีที่ปะทะกับแสงอาทิตย์ เพราะว่าประจุบวกและลบยังคงอยู่ในสารอินทรีย์ “จึงต้องมีการใช้ตัวรับที่มีความสามารถในการดึงดูดประจุลบเพื่อกระตุ้นการแยกประจุซึ่งจะก่อให้เกิดประจุไฟฟ้าในแผ่นแต่ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้

หลักการใดที่กำลังถูกใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์?

ประสิทธิภาพของ เซลล์แสงอาทิตย์ จึงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้โมเลกุลตัวรับแสงที่เรืองแสงได้

Up Next

แนวทางการพัฒนา พลังงานแสงอาทิตย์

Don't Miss

การปรับปรุงประสิทธิภาพ เซลล์แสงอาทิตย์ ด้วย Nanowire Arrays

Click to comment

การเลือกติดตั้งแผงโซล่าเซลล์

ระบบโซล่าเซลล์ ระบบออนกริด เพื่อใช้ลดค่าไฟจากการไฟฟ้า

Published

1 สัปดาห์ ago

26 ธันวาคม 2020

SolarDoi

การใช้งานแผงโซล่าเซลล์ ระบบออนกริด เพื่อใช้ลดค่าไฟจากการไฟฟ้า

การใช้งานแผงโซล่าเซลล์ ระบบออนกริด เพื่อใช้ลดค่าไฟจากการไฟฟ้า ในบ้านพักอาศัย หลายท่านคงทราบดีว่าระบบนั้นเป็น ระบบแบบต่อเข้ากับระบบสายส่งจากการไฟฟ้า การผลิตไฟฟ้าระบบนี้ จะมี แผงโซลาร์เซลล์ สำหรับกำเนิดไฟฟ้า จ่ายไฟให้กับ กริดไทอินเวอร์เตอร์ แปลงจากไฟกระแสตรง เป็นไฟกระแสสลับ ต่อกับระบบไฟฟ้าภายในบ้าน ร่วมกับระบบไฟจากการไฟฟ้า

จุดเด่นของระบบออนกริด บ้านพักอาศัยที่ติดตั้ง ระบบออนกริด คือ จะมีแหล่งจ่ายไฟจากทั้ง 2 ทาง ทางหนึ่งจากการไฟฟ้า และอีกทางหนึ่งจาก แผงโซลาร์เซลล์ ที่หลังคาบ้านเรา ระบบไฟที่ผลิตได้จะแปลงไฟโดย อินเวอร์เตอร์ และสามารถต่อไฟร่วมกับ ระบบไฟจากการไฟฟ้าได้ ไม่ต้องทำระบบสลับไฟใดๆทั้งสิ้น สามารถใช้กับ อุปกรณ์ไฟฟ้า ได้ทุกชนิด โดยไม่ใช้ แบตเตอรี่ (ไม่ใช้แบตเตอรี่นะคะ ซึ่งหลายคนเข้าใจผิดว่า จะต่อใช้แบตเตอรี่ได้ภายหน้า)

ระบบนี้ไม่ต้องคำนึงว่า ในบ้านเราต้องใช้ไฟฟ้ามากเท่าไหร่ใช้กี่ชั่วโมง ระบบไฟโซลาร์เซลล์ ออนกริด จะช่วยลดค่าไฟลงบางส่วนเท่านั้น ตามกำลังที่ แผงจะผลิตได้ หากใช้ไฟมากกว่า ระบบที่ผลิตได้ จะไปดึงไฟจาก การไฟฟ้า นำมาใช้ ระบบนี้สามารถติดชุดใหญ่ หรือชุดเล็ก ตามงบประมาณที่เรามีได้เลยคะ

อินเวอร์เตอร์ แบบออนกริด จะทำงานเมื่อมีไฟจาก แผงโซลาร์เซลล์ และมีไฟจากการไฟฟ้าเท่านั้น (ดังนั้นจะต้องทำการเชื่อมกับระบบไฟหลวงด้วย) เมื่อเกิดเหตุการณ์ ไฟดับ ไฟตก อินเวอร์เตอร์ จะหยุดทำงานทันที หรือขึ้น waiting เนื่องจากเป็นการป้องกันเจ้าหน้าที่จากการไฟฟ้าเวลาไฟดับแล้วเจ้าหน้าที่การไฟฟ้ามาซ่อมไฟ อาจได้รับอันตรายได้ ไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก

ระบบโซลาร์เซลล์ เป็นไฟฟ้าที่ได้มาใช้ฟรี ตอนเย็นใกล้ค่ำโวลท์ของ แผงโซลาร์เซลล์ จะลดลงเรื่อยๆ เมื่อต่ำถึงเกณฑ์ที่กำหนด อินเวอร์เตอร์ จะปิดตัวลงอัตโนมัติ พอรุ่งเช้าของวันใหม่ เมื่อมีแสงอาทิตย์ โวลท์ของ แผงโซลาร์เซลล์ จะค่อยๆสูงขึ้น ทำให้อินเวอร์เตอร์กลับมาทำงานอีกครั้งนึงค่ะ

สำหรับการคำนวณ การใช้งาน แผงโซล่าเซลล์นั้น แผงโซล่าเซลล์ ขนาด 300 วัตต์ สามารถลดค่าไฟได้ ประมาณ 150 บาท ต่อแผ่น ดังนั้น ดังนั้นยกตัวอย่างการใช้งาน ระบบโซล่าเซลล์ ภายในบ้าน กรณีที่ท่านจ่ายค่าไฟฟ้าเดือนละ 3,000 บาท ท่านต้องการลดค่าไฟ จำนวน 1,500 บาทต่อเดือน ท่านจะต้องใช้แผงโซล่าเซลล์จำนวน 10 แผ่น หรือ เป็นระบบขนาด 3 กิโลวัตต์ หรือ ลงทุนประมาณ 120,000 บาท ต่อ 1 ระบบ ซึ่งราคาตลาด สำหรับการลงทุนทั้งระบบนั้น อยู่ที่ประมาณ 40,000 บาท โดยประมาณ อัพเดท 15/5/2562

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับกริดหรือระบบ PV ที่เชื่อมต่อกับกริดคือระบบพลังงานแสงอาทิตย์ PV ที่ผลิตไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับกริดสาธารณูปโภค ระบบ PV ที่เชื่อมต่อแบบกริดประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์อินเวอร์เตอร์หนึ่งตัวหรือหลายตัวชุดปรับสภาพไฟฟ้าและอุปกรณ์เชื่อมต่อกริด มีตั้งแต่ระบบหลังคาที่อยู่อาศัยขนาดเล็กและเชิงพาณิชย์ไปจนถึงสถานีไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ ซึ่งแตกต่างจากระบบไฟฟ้าแบบสแตนด์อะโลนระบบที่เชื่อมต่อแบบกริดแทบจะไม่มีโซลูชันแบตเตอรี่ในตัวเนื่องจากยังมีราคาแพงมาก เมื่อเงื่อนไขถูกต้องระบบ PV ที่เชื่อมต่อแบบกริดจะจ่ายพลังงานส่วนเกินเกินกว่าที่จะใช้โดยโหลดที่เชื่อมต่อไปยังกริดยูทิลิตี้

ระบบโซล่าเซลล์ที่ใช้งานร่วมกับการไฟฟ้าคือระบบอะไร?

ระบบออนกริด โดยการผลิตไฟฟ้าระบบนี้ จะมี แผงโซลาร์เซลล์ สำหรับกำเนิดไฟฟ้า จ่ายไฟให้กับ กริดไทอินเวอร์เตอร์ แปลงจากไฟกระแสตรง เป็นไฟกระแสสลับ ต่อกับระบบไฟฟ้าภายในบ้าน ร่วมกับระบบไฟจากการไฟฟ้า

อะไรเป็นจุดเด่นของระบบออนกริด?

จุดเด่นของระบบออนกริด คือเราจะมีแหล่งจ่ายไฟจากทั้ง 2 ทาง ประกอบด้วยจากการไฟฟ้า และอีกทางหนึ่งจาก แผงโซลาร์เซลล์ ที่หลังคาบ้านเรา ระบบไฟที่ผลิตได้จะแปลงไฟโดย อินเวอร์เตอร์ และสามารถต่อไฟร่วมกับ ระบบไฟจากการไฟฟ้าได้ ไม่ต้องทำระบบสลับไฟใดๆทั้งสิ้น สามารถใช้กับ อุปกรณ์ไฟฟ้า ได้ทุกชนิด โดยไม่ใช้ แบตเตอรี่

ข้อจำกัดในการทำงานของอินเวอร์เตอร์ออนกริดคืออะไร?

เราจะคำนวณหากำลังที่เหมาะสมกับระบบออนกริดได้อย่างไง?

หลักการคำนวณ การใช้งาน ระบบโซล่าเซลล์ สำหรับบ้านที่อยู่อาศัยทั่วไปนั้น เราจะต้องคำนวณจาก ค่าไฟที่ใช้อยู่เป็นหลัก เช่น ปัจจุบัน ท่านมีคนอาศัยในบ้าน อาจจะเป็นคนแก่ เด็กเล็ก ที่ต้องมีการใช้ไฟฟ้าทั้งวันทั้งคืน และมีการเปิดแอร์ตลอดเวลา ระบบโซล่าเซลล์ เช่น สำหรับการคำนวณ การใช้งาน แผงโซล่าเซลล์นั้น แผงโซล่าเซลล์ ขนาด 300 วัตต์ สามารถลดค่าไฟได้ ประมาณ 150 บาท ต่อแผ่น ดังนั้น ดังนั้นยกตัวอย่างการใช้งาน ระบบโซล่าเซลล์ ภายในบ้าน กรณีที่ท่านจ่ายค่าไฟฟ้าเดือนละ 3,000 บาท ท่านต้องการลดค่าไฟ จำนวน 1,500 บาทต่อเดือน ท่านจะต้องใช้แผงโซล่าเซลล์จำนวน 10 แผ่น หรือ เป็นระบบขนาด 3 กิโลวัตต์ หรือ ลงทุนประมาณ 120,000 บาท ต่อ 1 ระบบ ซึ่งราคาตลาด สำหรับการลงทุนทั้งระบบนั้น อยู่ที่ประมาณ 40,000 บาท โดยประมาณ

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์

เครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ พลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับแบตเตอรี่ Ni-MH

Published

4 สัปดาห์ ago

9 ธันวาคม 2020

SolarDoi

เครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ พลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับแบตเตอรี่ Ni-MH

คุณสามารถซื้อเครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ พลังงานแสงอาทิตย์ แต่เราน่าจะได้เครื่องชาร์จที่ราคาถูกกว่า และสนุกกว่าหากเราทำด้วยตัวเอง

หากคุณคิดเหมือนกัน และคุณชอบใช้เวลาส่วนใหญ่พื้นที่ที่ไม่มีทางชาร์จอุปกรณ์ได้ คุณสามารถไปดูเครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ พลังงานแสงอาทิตย์ แต่สำหรับแบรนด์ยอดนิยมสิ่งเหล่านี้อาจมีราคา 100 เหรียญขึ้นไป แล้วทำไมไม่สร้างด้วยตัวเองล่ะ?

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ปกติแล้วจะให้แรงดันไฟฟ้า หรือกระแสไฟฟ้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ เพื่อชาร์จ แบตเตอรี่ และทำให้แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น เราจึงสามารถชาร์จแบตเตอรี่ด้วยระบบง่ายๆ เพียงแค่ให้แรงดันไฟฟ้ากับแบตเตอรี่ แต่ไม่มีระบบป้องกัน แบตเตอรี่ รวมไปถึงสารเคมีของ แบตเตอรี่ ทุกชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุด อัตราการปลดปล่อยตัวเอง ความต้านทานภายใน และวงจรแตกต่างกันออกไป

การเลือกแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ เคมีแบบชาร์จได้ทั่วไป 3 ชนิด เรามี ลิเธียมไอออน นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (Ni-MH) และนิกเกิลแคดเมียม (NiCd) โดยแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยสำหรับลิเธียมไอออน แตกต่างกันไปตั้งแต่ 3.2 V ถึง 3.7 V, Ni-MH คือ 1.2 V และ NiCd ยังเป็น 1.2 V เนื่องจากอุปกรณ์ใช้แบตเตอรี่ภายอย่าง AA หรือแบตเตอรี่ AAA ถูกแทนที่ด้วยลิเธียมไอออนกันที่ดีกว่าเพราะแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าสองเท่าของแรงดันแบตเตอรี่ AA หรือ AAA ถ้าเราเปรียบเทียบพลังงานของ Ni-MH และ NiCd เราจะพบว่า Ni-MH มีพลังงาน 140-1,000 Wh / L และ NiCd มีพลังงาน 50 – 150 Wh / L ในที่นี้เราจะใช้ Ni-MH เพราะพลังงานที่ดีขึ้น

วิธีการชาร์จ แบตเตอรี่

ในการชาร์จ แบตเตอรี่ อย่างรวดเร็ว โดยปกติไมโครคอนโทรลเลอร์จะใช้เพื่อตรวจสอบทั้งแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิของแบตเตอรี่ หากแรงดันไฟฟ้าเริ่มลดลงแสดงว่าแบตเตอรี่อยู่ในสถานะเกิน แล้วเครื่องชาร์จจะปิดลง หากอุณหภูมิเริ่มสูงขึ้นอาจจะทำความเสียหายต่อ แบตเตอรี่ หรือสถานะของการชาร์จไฟเกินแล้วที่ชาร์จจะปิดลง

การชาร์จ แบตเตอรี่ อย่างช้าๆ โดยใช้ตัวจับเวลาเพื่อปิดเครื่องหลังจาก 12 ถึง 14 ชั่วโมง เพื่อหลีกเลี่ยงการชาร์จไฟมากเกินไปเครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ ต้องการให้ แบตเตอรี่ มีความจุขั้นต่ำ แต่ถ้า แบตเตอรี่ มีความจุมากกว่าค่าต่ำสุดที่เครื่องชาร์จได้รับการออกแบบมาก็จะชาร์จไม่เต็ม วิธีแก้ปัญหาง่ายๆ คือใช้ความจุแบตเตอรี่ตามที่เครื่องชาร์จระบุ

การชาร์จ แบตเตอรี่ แบบหยด ในการชาร์จแบตเตอรี่เปล่าให้เต็มตามคำแนะนำของ Energizer จะใช้เวลา 60 ชั่วโมง ไม่ค่อยเป็นประโยชน์สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็ม แต่มักใช้เพื่อเป็นการชาร์จสำรอง เมื่อแบตเตอรี่เต็มแล้วจะเริ่มมีการชาร์จแบบหยดเพื่อให้แบตเตอรี่ “ปิดไฟ”

อะไรเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับเครื่องชาร์จ พลังงานแสงอาทิตย์ ของเรา หยดจะใช้เวลานานเกินไป เครื่องชาร์จตามเวลายังประสบปัญหาเรื่องพลังงาน และเวลา เนื่องจากเครื่องชาร์จ พลังงานแสงอาทิตย์ จะสูญเสียพลังงานตัวจับเวลาจะรีเซ็ตส่งผลให้เกิดการชาร์จไฟเกิน สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มแบตเตอรี่สำหรับตัวจับเวลา อย่างไรก็ตามหากพลังงานของตัวจับเวลาจะยังคงทำงานต่อไป แต่ไม่ได้ชาร์จแบตเตอรี่ส่งผลให้แบตเตอรี่ไม่ได้ชาร์จ เนื่องจากใช้เวลาชาร์จนานของวิธีจับเวลาจึงแทบจะทำให้สูญเสียพลังงาน ดังนั้นวิธีจับเวลาจึงไม่ดีนัก การใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ดูเหมือนจะเป็นทางเลือกที่ดี แต่เป็นระบบที่ซับซ้อนกว่ามาก จะต้องมีเทอร์มิสเตอร์สำหรับแต่ละช่อง แบตเตอรี่ และอีกอันหนึ่งเพื่อวัดอุณหภูมิโดยรอบ จากนั้นเราต้องวัดแรงดันไฟฟ้าของ แบตเตอรี่ ทุกก้อนและอาจไม่สามารถทำการชาร์จอย่างรวดเร็วได้เนื่องจากข้อ จำกัด ด้านพลังงานจากแผง โซล่าร์เซลล์

ทุกวิธีมีข้อจำกัด ดังนั้นแทนที่จะใช้วิธีใดวิธีหนึ่งเหล่านี้เราขอเสนอวิธีที่ใช้ส่วนประกอบของตัวจับเวลา และวิธีไมโครคอนโทรลเลอร์ เราใช้เครื่องเปรียบเทียบเพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและป้องกันการชาร์จไฟเกิน แต่ใช้อัตราการชาร์จที่ต่ำของตัวจับเวลาเพื่อป้องกันแบตเตอรี่

ออกแบบ

เนื่องจากเราไม่สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมได้ เราจึงขอแนะนำให้ใช้ระบบที่สามารถทำงานได้ในอุณหภูมิ 70C และ -25C แม้ว่า 70C จะสูงกว่าอุณหภูมิอากาศที่คาดไว้ แต่เครื่องชาร์จอยู่กลางแดดทำให้อุณหภูมิของอุปกรณ์สูงขึ้น และอาจถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า 50C ได้อย่างง่ายดาย

อย่างแรกเราต้องเลือกแผง โซล่าร์เซลล์ เราเลือกแผง 5 W มีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) 22 V และกระแสลัดวงจร (Isc) 300 mA แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแผง โซล่าร์เซลล์ นี้ช่วยให้สามารถใช้ชาร์จ แบตเตอรี่ รถยนต์ 12 V นอกจากนี้ยังมีราคาไม่แพงอีกด้วย กระแส 300 mA จำกัด จำนวน แบตเตอรี่ ที่เราสามารถชาร์จพร้อมกันกับ แบตเตอรี่ ขนาดเล็กสองสามก้อน หรือ แบตเตอรี่ ขนาดใหญ่หนึ่งก้อน

ความจุหรือฟอร์มแฟคเตอร์ คุณอาจมีฟอร์มแฟคเตอร์ (AA, AAA ฯลฯ ) อยู่ในใจเนื่องจากคุณอาจมีอุปกรณ์เฉพาะที่คุณต้องการชาร์จแบตเตอรี่ ฉันจะออกแบบของฉันสำหรับ 1100 mAh AAA Ni-MH แต่เคมีและความจุเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าจริงๆ ตามหลักทั่วไปแบตเตอรี่ยิ่งมีขนาดใหญ่ความจุก็จะมากขึ้น อย่างไรก็ตามความแตกต่างเล็กน้อยในบรรจุภัณฑ์และเทคโนโลยีหมายความว่า AAA หนึ่งก้อนอาจมีความจุต่างจาก AAA อื่น

ตอนนี้เรามีแหล่งพลังงานและแบตเตอรี่สำหรับชาร์จ ดังนั้นเรามาออกแบบที่เหลือกันดีกว่า เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่าฉันจะใช้เครื่องเปรียบเทียบหมายความว่า ต้องการแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟของเรามีความแปรปรวนสูง จึงเลือกใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM317 เป็นเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าทั่วไปใช้งานง่ายราคาไม่แพง และมีอุณหภูมิในการทำงานสูง แรงดันขาออกถูกควบคุมโดยตัวต้านทาน 2 ตัว ใช้ LM317 เพื่อสร้างสาย 12 V ที่ฉันจะใช้เป็น VCC สำหรับวงจรที่เหลือ

สำหรับทรานซิสเตอร์สำหรับ LED เราใช้ 2N3904 ตัวปล่อยเชื่อมต่อ กับตัวต้านทาน จำกัด กระแสและ LED เป็นอนุกรม สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่า แบตเตอรี่ กำลังชาร์จและเมื่อแบตเตอรี่ของเราเต็ม

สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ควบคุมกระแส แบตเตอรี่ ใช้ทรานซิสเตอร์กำลัง IRF840 เนื่องด้วยข้อกำหนดและราคาไม่แพง แต่สามารถแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์ที่คุณเลือกได้ ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมโดยมีตัวต้านทาน จำกัด กระแสและแบตเตอรี่

ตอนนี้จะเป็นการชาร์จแบตเตอรี่ของคุณ แต่ฉันตัดสินใจที่จะไปต่ออีกเล็กน้อยและเพิ่มระบบอื่นเพื่อ จำกัด กระแส ฉันเพิ่มทรานซิสเตอร์กำลังอีกตัวและเชื่อมต่อประตูเข้ากับตัวจับเวลา 555 ตัวจับเวลา 555 ได้รับการกำหนดค่าให้มีรอบการทำงาน 80% โดยมีความถี่ 1KHz สิ่งนี้จะ จำกัด กระแสไฟฟ้าโดยเฉลี่ย แต่ยังรับประกันได้ว่า LED ตัวบ่งชี้จะมีช่วงเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะทำงานสว่างเพียงพอที่จะมองเห็นภายใต้ดวงอาทิตย์ที่สว่างจ้า

ฉันสร้างต้นแบบของวงจรบนเขียงหั่นขนมที่มีพื้นที่สำหรับชาร์จแบตเตอรี่ AAA ก้อนเดียว การไหลของกระแสไฟฟ้าเฉลี่ยตามเวลาไปยังแบตเตอรี่วัดได้ที่ 90 mA ในวันฤดูหนาวที่มีแดดจัด ฉันปลดแบตเตอรี่ออกแล้วชาร์จแบตเตอรี่สี่ก้อนด้วยเครื่องชาร์จ พลังงานแสงอาทิตย์ จากนั้นชาร์จสี่ก้อนด้วยเครื่องชาร์จเชิงพาณิชย์ที่ผลิตโดย Duracell วัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แต่ละก้อนเพื่อทำการเปรียบเทียบที่ จำกัด

แรงดันไฟฟ้าของ แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ Solar Charger มีแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย 1274mV และแบตเตอรี่ Duracell Charger มีแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย 1295mV แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเล็กน้อยไม่น่าแปลกใจเพราะเครื่องชาร์จ พลังงานแสงอาทิตย์ ได้รับการออกแบบมาเพื่อสิ้นสุดรอบการชาร์จ 30mV ภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูงสุด ตอนนี้คุณมีการออกแบบที่สมบูรณ์สำหรับเครื่องชาร์จ พลังงานแสงอาทิตย์ ของคุณเองแล้ว

ชาร์จแบตเตอรี่ทำอย่างไง?

การทำงานของเครื่องชาร์จแบตเตอรี่โดยปกติแล้วจะให้แรงดันไฟฟ้า หรือกระแสไฟฟ้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ เพื่อชาร์จ แบตเตอรี่ และทำให้แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น เราจึงสามารถชาร์จแบตเตอรี่ด้วยระบบง่ายๆ เพียงแค่ให้แรงดันไฟฟ้ากับแบตเตอรี่

ชนิดของแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้มีอะไรบ้าง?

แบตเตอรี่ เคมีแบบชาร์จได้ทั่วไป 3 ชนิด เรามี ลิเธียมไอออน นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (Ni-MH) และนิกเกิลแคดเมียม (NiCd)

ระบบในการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอย่างไง?

ระบบในการชาร์จด้วยพลังงานอาทิตย์นั้นมีการ ประกอบของตัวจับเวลา และวิธีไมโครคอนโทรลเลอร์ เพื่อใช้เครื่องเปรียบเทียบเพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและป้องกันการชาร์จไฟเกิน แต่ใช้อัตราการชาร์จที่ต่ำของตัวจับเวลาเพื่อป้องกันแบตเตอรี่

ในการชาร์จแบตเตอรี่ต้องทำงานในอุณหภูมิเท่าไร?

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์

เครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ Solar Inverter 12V

Published

4 สัปดาห์ ago

9 ธันวาคม 2020

SolarDoi

เครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ Solar Inverter 12V

เครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ พลังงานแสงอาทิตย์ แบบประหยัดพลังงาน คืออุปกรณ์ที่แปลง พลังงานแสงอาทิตย์ ไปเติม แบตเตอรี่ 12 โวลต์ มีระบบตัดไฟอัตโนมัติเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็ม โดยทำงานกับแผงโซลาร์เซลล์ 24 โวลต์เป็นอินพุต

วงจรใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผัน IC LM 317 เพื่อตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ประมาณ 16 โวลต์ ตัวต้านทานตัวแปร VR ควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก เมื่อแผง โซล่าร์เซลล์ สร้างกระแส D1 ไปข้างหน้าอคติและ Regulator IC กระแสอินพุต แรงดันขาออกขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของ VR และกระแสไฟขาออกจะถูกควบคุมโดย R1 กระแสนี้ผ่าน D2 และ R3 เมื่อแรงดันเอาต์พุตสูงกว่า (ตามที่กำหนดโดย VR) 16 โวลต์ซีเนอร์ไดโอด ZD2 จะดำเนินการและให้แรงดันไฟฟ้า 15 โวลต์ที่เสถียรสำหรับการชาร์จ

กระแสไฟชาร์จขึ้นอยู่กับ R1 และ R3 จะมีกระแสไฟฟ้าประมาณ 250 ถึง 300 mA สำหรับการชาร์จ ไฟ LED สีเขียวแสดงสถานะการชาร์จ เมื่อ แบตเตอรี่ มีแรงดันไฟฟ้าเต็มที่ประมาณ 13 โวลต์ซีเนอร์ไดโอด ZD1 จะดำเนินการและอคติไปข้างหน้า T1

สิ่งนี้จะระบายกระแสไฟฟ้าขาออกจาก IC ควบคุมผ่าน T1 และ กระบวนการชาร์จจะหยุดลง เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 12 โวลต์ ZD1 จะปิดและการชาร์จ แบตเตอรี่ จะเริ่มขึ้นอีกครั้ง

แผนผังวงจรเครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ โซลาร์อินเวอร์เตอร์

Solar Inverter Battery Charger Circuit Schematic

ตัวอย่างเครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ LM317 เอกสารข้อมูลสินค้า

เชื่อมต่อวงจรกับแผง โซล่าร์เซลล์ และวัดแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสูงกว่า 18 โวลต์ เชื่อมต่อวงจรกับ แบตเตอรี่ ด้วยขั้วที่ถูกต้องและปรับ VR จนถึงไฟ LED การนำของ ZD2 และแรงดันขาออก ใช้ฮีตซิงก์สำหรับ LM317 และ TIP 122 เพื่อกระจายความร้อน

หมายเหตุ: วงจรเดียวกันสามารถแก้ไขได้สำหรับการชาร์จ แบตเตอรี่ ประเภทต่างๆ การปรับเปลี่ยนของ ZD1 และ ZD2 เลือกค่า ZD2 สำหรับแรงดันไฟฟ้าเอาพุต และ ZD1 สำหรับตัดระดับแรงดันไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 6 โวลต์ ZD1 ควรเป็น 6.1 โวลต์และ ZD2 6.8 โวลต์ สำหรับ แบตเตอรี่ มือถือ ZD1 ควรเป็น 4.7 โวลต์และ ZD2 5.1 โวลต์ ส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดยังคงเหมือนเดิม

เราใช้อะไรในการชาร์จแบตเตอรี่ในระบบโซล่าเซลล์?

อุปกรณ์ที่ใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่นั้นก็คือ อินเวอร์เตอร์ หลายครั้งเราก็เรียกรวมๆ ว่าระบบที่นำอินเวอร์เตอร์มาใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่ว่าเครื่องชาร์จแบตเตอรี่

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ในระบบโซล่าเซลล์คืออะไร?

เครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ ก็คือการนำ อินเวอร์เตอร์ พลังงานแสงอาทิตย์ แบบประหยัดพลังงาน ที่เป็นอุปกรณ์ที่แปลง พลังงานแสงอาทิตย์ ส่งไปเติม แบตเตอรี่ 12 โวลต์ และต่อเข้าระบบตัดไฟอัตโนมัติเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็ม โดยทำงานกับแผงโซลาร์เซลล์ 24 โวลต์เป็นอินพุต

เราใช้อะไรในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า?

เราประกอบอินเวอร์เตอร์เข้ากับวงจรตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผัน IC LM 317 เพื่อตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ประมาณ 16 โวลต์ ตัวต้านทานตัวแปร VR ควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก