ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์

นวัตกรรม เซลล์แสงอาทิตย์ ทั้งปัจจุบันและกำลังพัฒนา

Published

1 เดือน ago

27 พฤศจิกายน 2020

พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่ใหญ่เป็นอันดับสามรองมาจากพลังงานน้ำและลม จึงได้กลายเป็นทางเลือกที่สะอาด ยั่งยืน และทรงพลังเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล แสงอาทิตย์ที่ส่องกระทบโลกนั้นให้พลังงานได้มากกว่าการใช้พลังงานทั้งหมดของโลกถึง 10,000 เท่า และเทคโนโลยีในการผลิต พลังงานแสงอาทิตย์ ให้ได้มากที่สุดนั้นกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว นับตั้งแต่แผงโซลาร์เซลล์ซิลิกอน (Si) ชุดแรกที่สร้างโดย Bell Laboratories ในปี พ.ศ. 2497 เทคโนโลยีที่มีการใช้งานมากที่สุดในปัจจุบันคือ เซลล์แสงอาทิตย์ ที่ใช้ Si ในรูปแบบต่างๆ และเปลี่ยนแสงอาทิตย์ได้ถึง 20% เป็นไฟฟ้า จากการวิเคราะห์ตลาดของ IEA พบว่าการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์โดย เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ซึ่งเป็นกระบวนการแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้านั้นสามารถทำได้ถึง 720 TWh ในปี 2019 จาก 585 TWh ในปี 2018 และคาดว่าจะเติบโตขึ้นเป็น 1,940 TWh ภายในปี 2025 ทำให้กำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์อยู่ที่ 592 GW ซึ่งคิดเป็น 2.2% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก

นวัตกรรมในปัจจุบันและที่กำลังจะเกิดขึ้นคืออะไร?

เซลล์แสงอาทิตย์ ทั่วไปประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่นซิลิคอนชนิด p- และ n ที่มีทางแยก p-n เป็นชั้นๆ ที่เชื่อมต่อกับวงจรภายนอก การกระทบของแสงอาทิตย์บนแผงทำให้เกิดการขับอิเล็กตรอนออกจากซิลิคอน อิเล็กตรอนที่ถูกขับออกมาภายใต้สนามไฟฟ้าทำให้เกิดการไหลผ่านทางแยก p-n และวงจรภายนอกทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ด้วยความต้องการที่เติบโตอย่างรวดเร็วและการพัฒนาแอพพลิเคชั่น การวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับวัสดุในแผงพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นนวัตกรรมซึ่งเป็นจุดสำตัญเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ พลังงานแสงอาทิตย์ สูงสุดในต้นทุนที่ต่ำ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดสามประเภทในปัจจุบัน ได้แก่ ผลึก Si ฟิล์มบาง และ เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite (PSC)

ผลึกซิลิคอน

Crystalline silicon (c-Si) เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้มากที่สุดในแผง เซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งครองตลาดทั่วโลกมากกว่า 90% แม้ว่าประสิทธิภาพจะจำกัด ทางทฤษฎีอยู่ที่ประมาณ 30% ซึ่งในปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุราคาประหยัดและประสิทธิภาพสูงกำลังเกิดขึ้นใหม่ The National Renewable Energy Laboratory (NREL) กำลังผลักดันการพัฒนา เซลล์แสงอาทิตย์ แบบผลึกประสิทธิภาพสูงซึ่งรวมถึงวัสดุมัลติฟังก์ชั่น III-V ที่มีประสิทธิภาพเป้าหมาย> 30% และ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบไฮบริดระหว่าง III-V / Si เซลล์แสงอาทิตย์ III-V แบบหกเหลี่ยมที่กำลังพัฒนานั้นคาดว่าจะมีประสิทธิภาพถึง 47.1% ภายใต้แสงที่เข้มข้น ยิ่งไปกว่านั้นเทคโนโลยี TWO-Face ที่ใช้ Si สามารถเก็บเกี่ยว พลังงานแสงอาทิตย์ จากทั้งสองด้านของแผงโดยมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 11% เมื่อเทียบกับแผงมาตรฐาน

ฟิล์มบาง

เซลล์แสงอาทิตย์ ชนิดฟิล์มบางรุ่นที่สองปรากฏเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มในการพัฒนามากที่สุดเนื่องจากมีรูปแบบที่เล็กลง จากแผ่นดูดซับแสงที่เล็กกว่า 350 เท่าเมื่อเทียบกับแผง Si มาตรฐาน น้ำหนักเบา ความยืดหยุ่น และความสะดวกในการติดตั้ง โดยทั่วไปจะใช้วัสดุสี่ประเภทในการผลิต : แคดเมียม – เทลลูไรด์ (CdTe), ซิลิกอนอสัณฐาน, คอปเปอร์ – อินเดียม – แกลเลียม – ซีลีเนียม (CIGS) และแกลเลียม – อาร์เซไนด์ (GaAs) ในขณะที่ CdTe มีความกังวลเรื่องความเป็นพิษเนื่องจากผลิตมาจากแคดเมียม แต่ เซลล์แสงอาทิตย์ ของ CIGS ก็กลายเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงและมีแนวโน้มที่จะมีความต้องการมากขึ้นสำหรับการติดตั้งที่อยู่อาศัย และเพื่อการค้าโดยมีประสิทธิภาพสูงถึง 21%

Perovskite SolarCells

ในบรรดา เซลล์แสงอาทิตย์ รุ่นต่อไป hybrid metal halide perovskite solarcells (PSCs) ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากราคาที่ต่ำ ด้วยรูปแบบที่บางลงการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ และคุณสมบัติการดูดซับแสงที่ยอดเยี่ยม PSC มียืดหยุ่น น้ำหนักเบา และโปร่งใสได้ นอกจากนี้ยังสามารถพิมพ์ฟิล์มบาง perovskite ได้ซึ่งนำไปสู่การผลิตปริมาณมากที่ปรับขนาดได้และ PSC ที่พิมพ์แบบ roll-to-roll ล่าสุดมีประสิทธิภาพถึง 12.2% ซึ่งสูงที่สุดในบรรดา PSC ที่มีการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุ perovskite และ Si-PV ที่ใช้รวมกันได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่มีมากถึง 28% ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติของ Oxford PV ในขณะที่ความเสถียร และความทนทานยังคงเป็นปัญหาหลัก แต่ด้วยระบบห่อหุ้มโพลีเมอร์ราคาประหยัดล่าสุดช่วยให้ PSCs สามารถทนต่อสภาวะการทำงานได้ แม้ว่า PSCs จะยังไม่ได้เป็นที่นิยม แต่ก็มีข้อได้เปรียบทางเรื่องราคาและประสิทธิภาพนั้นจะช่วยในการขับเคลื่อนตลาด พลังงานแสงอาทิตย์

อะไรคือความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการ?

นอกเหนือจากวัสดุที่เป็นนวัตกรรมแล้วยังมีวิธีในผลิต พลังงานแสงอาทิตย์ สูงสุดอีกด้วย ตัวอย่างเช่น Swiss start-up Insolight ใช้เลนส์เป็นตัวเร่งออปติคอลในแผงควบคุมเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของแสงได้ถึง 200 เท่าในขณะที่มันจะทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นถึง 30% การพัฒนาล่าสุดอีกอย่างหนึ่ง คือต้นแบบของอุปกรณ์ PV แบบ thermoradiative PV หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบย้อนกลับซึ่งสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลากลางคืนโดยใช้ความร้อนที่ฉายรังสีจากแผงไปยังห้วงอวกาศที่เชื่อมต่อด้วยออปติกซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน

รูปภาพแสดงให้เห็นว่าแนวคิดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบย้อนกลับทำงานอย่างไร

ที่น่าสนใจเช่นเดียวนวัตกรรมการใช้งานแบบบูรณาการนอกเหนือจากการติดตั้งบนชั้นดาดฟ้าก็ยังมีการเพิ่มขึ้นเช่นกัน และกำลังอยู่ช่วงเริ่มต้น ตัวอย่างเช่นการกลั่นโดย พลังงานแสงอาทิตย์ สามารถผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ในขณะที่ใช้ความร้อนที่กระจายจากแผงเพื่อทำให้น้ำบริสุทธิ์หากมีสิ่งที่รวมเข้ามากับการกลั่นแบบเมมเบรน เทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ในอนาคตอาจเป็นเรื่องสีของแสงอาทิตย์ ซึ่งรวมถึงไฮโดรเจนแสงอาทิตย์ หรือการสร้างพลังงานจากการแยกน้ำด้วย เซลล์แสงอาทิตย์ จุดควอนตัม และเพอรอฟสไคท์ นอกจากนี้หน้าต่างโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสยังเป็นนวัฒกรรมที่ล้ำสมัยและ Ubiquitous Energy ได้รับประกันว่าประสิทธิภาพการแปลง พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นไฟฟ้าได้ถึง 10% ด้วยวัสดุโปร่งใส การสาธิตจาก Michigan State University ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีนี้สามารถดูได้จากวิดีโอนี้

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีต้นทุนต่ำ และมีประสิทธิภาพสูง อย่างฟิล์มบางที่ประหยัดพื้นที่และเทคโนโลยีที่ติดตั้งได้ง่ายคาดว่า พลังงานแสงอาทิตย์ จะเติบโตอย่างรวดเร็วในอีกห้าปีข้างหน้า แม้จะความกังวลเรื่องราคา แต่การคาดการณ์ว่าต้นทุนจะสามารถลดลงได้จาก 15% เป็น 35% ภายในปี 2567 สำหรับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่น่าสนับสนุนและอาจทำให้พลังงานหมุนเวียนนี้มีราคาถูกมากขึ้น

แหล่งพลังงานทดแทนที่มีการใช้งานมีอะไรบ้าง?

พลังงานทดแทนที่มีการนำมาใช้งานในปัจจุบันมีอยู่ด้วยกันดังนี้ พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์

เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ใน โซล่าเซลล์ ปัจจุบันผลิตมาจากอะไร?

เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ พลังงานแสงอาทิตย์ สูงสุดในต้นทุนที่ต่ำ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดสามประเภทในปัจจุบัน ได้แก่ ผลึก Si ฟิล์มบาง และ เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite (PSC)

เป็นไปได้ไหมที่เราจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าในเวลากลางคืนด้วย โซล่าเซลล์?

เริ่มมีการพัฒนาต้นแบบของอุปกรณ์ PV แบบ thermoradiative PV หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบย้อนกลับซึ่งสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลากลางคืนโดยใช้ความร้อนที่ฉายรังสีจากแผงไปยังห้วงอวกาศที่เชื่อมต่อด้วยออปติกซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน

ไม่อยากจะติด โซล่าเซลล์ ที่หลังจะเอามาติดที่อื่นๆ ได้ไหม?

การสาธิตจาก Michigan State University ว่าโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสยังเป็นนวัฒกรรมที่ล้ำสมัยและ Ubiquitous Energy ได้รับประกันว่าประสิทธิภาพการแปลง พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นไฟฟ้าได้ถึง 10% ด้วยวัสดุโปร่งใส ทำให้ในอนาคตจะสามารทำให้หน้าต่าง หรือกระจกตามตึกต่างๆ ผลิตไฟฟ้าให้เราได้

Up Next

ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ของแผง เซลล์แสงอาทิตย์

Don't Miss

วิธีการคำนวณ และ ออกแบบระบบโซล่าเซลล์

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