ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์
แนวทางการพัฒนา พลังงานแสงอาทิตย์
สำนักงาน Met ระบุว่าอาจเป็นเดือนเมษายนที่มีแสงแดดมากที่สุด ทำให้อุตสาหกรรม พลังงานแสงอาทิตย์ รายงานว่ามีการผลิตไฟฟ้าสูงสุด (9.68GW) ในสหราชอาณาจักรเมื่อเวลา 12:30 น. ของวันจันทร์ที่ 20 เมษายน ด้วยแผง เซลล์แสงอาทิตย์ บนเขา Brian McCallion จากไอร์แลนด์เหนือ
“เรามีมันมาประมาณห้าปีแล้วและเราประหยัดเงินได้ประมาณ 1,000 ปอนด์ต่อปี” นาย McCallion ซึ่งอาศัยอยู่ใน Strabane ใกล้ชายแดนกล่าว “ถ้ามีประสิทธิภาพมากกว่านี้เราก็ประหยัดได้มากกว่านี้ และอาจจะลงทุนซื้อแบตเตอรี่เพื่อจัดเก็บ”
ประสิทธิภาพมีการแข่งขันทั่วโลกตั้งแต่ซานฟรานซิสโกไปจนถึงเซินเจิ้นเพื่อสร้าง เซลล์แสงอาทิตย์ ที่ มีประสิทธิภาพมากขึ้น
แผง เซลล์แสงอาทิตย์ โดยเฉลี่ยในวันนี้จะแปลงพลังงานแสงได้ประมาณ 17-19% เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเพิ่มขึ้นจาก 12% เมื่อ 10 ปีที่แล้ว เซลล์แสงอาทิตย์ ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นหมายความว่าเราจะได้รับพลังงานไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์มากกว่า 2.4% ในปัจจุบัน
พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นเทคโนโลยีพลังงานที่เติบโตเร็วที่สุดในโลก เมื่อสิบปีที่ยังกำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งอยู่ทั่วโลกเพียง 20 กิกะวัตต์ – หนึ่งกิกะวัตต์เป็นผลผลิตจากสถานีไฟฟ้าขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียว
เมื่อปลายปีที่แล้ว พลังงานแสงอาทิตย์ ที่ติดตั้งทั่วโลกได้เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 600 กิกะวัตต์
แม้จะมีปัญหาจาก Covid-19 ทำให้การพัฒนาต่างๆ ช้าลง แต่เราคาดว่าจะสามารถเพิ่มกำลังการผลิต พลังงานแสงอาทิตย์ ทั่วโลกเป็น 105 กิกะวัตต์ในปีนี้ตามการคาดการณ์ของ IHS Markit ซึ่งเป็น บริษัท วิจัยในลอนดอน
เซลล์แสงอาทิตย์ ส่วนใหญ่ทำจากผลึกซิลิกอนบาง 70% ผลิตในประเทศจีนและไต้หวัน แต่ซิลิกอนผลึกที่ใช้ค่อนข้างใกล้เคียง กับประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎี
ตามทฤษฎี Shockley-Queisser ประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับ เซลล์แสงอาทิตย์ ที่ทำจากวัสดุเพียงชนิดเดียวและสำหรับซิลิกอนจะอยู่ที่ประมาณ 30%
อย่างไรก็ตามการรวมวัสดุที่แตกต่างกันหกชนิดเข้ากันสิ่งที่เรียกว่าเซลล์หลายจุดเชื่อมต่อได้มีประสิทธิภาพสูงถึง 47% ภายใต้แสงที่มีความเข้มข้นสูง
อีกวิธีในการเพิ่มประสิทธิภาพ คือการใช้เลนส์เพื่อโฟกัสแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ แต่นี่เป็นวิธีการผลิตไฟฟ้าที่มีราคาแพง และส่วนใหญ่มีประโยชน์กับดาวเทียม
“ไม่มีสิ่งใดที่คุณจะเห็นบนหลังคาของใครในทศวรรษหน้า” ดร. แนนซีแฮเกลผู้อำนวยการด้านวัสดุศาสตร์แห่งห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติในโบลเดอร์โคโลราโดหัวเราะ
เทคโนโลยี พลังงานแสงอาทิตย์ ที่ปรับปรุงได้เร็วที่สุดเรียกว่า perovskites ซึ่งตั้งชื่อตาม Count Lev Alekseevich von Perovski นักแร่วิทยาชาวรัสเซียในศตวรรษที่ 19
สิ่งเหล่านี้มีโครงสร้างผลึกโดยเฉพาะซึ่งเหมาะสำหรับการดูดซับแสงอาทิตย์ ฟิล์มบาง ๆ ประมาณ 300 นาโนเมตร สามารถทำจากสารละลายได้ในราคาไม่แพงทำให้สามารถใช้เคลือบอาคาร รถยนต์ หรือแม้แต่เสื้อผ้าได้ Perovskites ยังทำงานได้ดีกว่าซิลิคอนที่ความเข้มของแสงน้อยกว่าในวันที่มีเมฆมากหรือในร่ม
ด้วยวัสดุราคาถูก ยืดหยุ่น และมีประสิทธิภาพเช่นนี้คุณสามารถใช้การตกแต่งริมถนน เพื่อช่วยชาร์จสมาร์ทโฟนได้ฟรี รวมไปถึงไวไฟสาธารณะ และเซ็นเซอร์วัดอากาศ
Oxford PV ซึ่งเป็นหน่วยงานแยกของมหาวิทยาลัยกล่าวว่า เซลล์แสงอาทิตย์ มีประสิทธิภาพถึง 28% ด้วยการใช้ perovskite ในปลายปี 2018 และคาดว่าจะผลิตไฟฟ้าได้ถึง 250 เมกะวัตต์ต่อปี
ทั้ง Oxford PV และ Swift Solar สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ควบคู่กันไปเนื่องจากทำจากวัสดุสองชนิดจึงสามารถก้าวข้ามทฤษฏีของ Shockley-Queisser ได้
ซิลิกอนดูดซับสเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้ส่วน perovskite เป็นช่วยในการทำงานเพื่อเพื่มประสิทธิภาพในการดูดซับแสง
Insolight ซึ่งเป็น บริษัท สตาร์ทอัพสัญชาติสวิสได้ใช้วิธีที่แตกต่างออกไปโดยการฝังกริดของเลนส์หกเหลี่ยมไว้ในกระจกแผงโซลาร์เซลล์ทำให้แสงมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเป็น 200 เท่า
การปรับแผ่นเพื่อติดตามดวงอาทิตย์ เป็นวิธีการรวบรวมแสงที่ราคาถูก “สถาปัตยกรรมของเซลล์แสงอาทิตย์แบบเข้มข้นแบบเดิมเหล่านี้มีราคาแพงมาก สิ่งที่เราทำคือย่อกลไกการติดตามดวงอาทิตย์ และรวมเข้าไว้ในโมดูล” David Schuppisser หัวหน้าเจ้าหน้าที่ธุรกิจของ Insolight กล่าว
“เราทำด้วยวิธีที่ถูกกว่า คุณสามารถติดตั้งได้ทุกที่ที่คุณสามารถติดตั้งแผง เซลล์แสงอาทิตย์ แบบเดิมได้” เขากล่าว สถาบันพลังงานแสงอาทิตย์ของ Universidad Politécnica de Madrid ได้วัดโมเดลปัจจุบันของ Insolight ว่ามีประสิทธิภาพ 29% ตอนนี้กำลังทำงานกับโมดูลที่หวังว่าจะได้ประสิทธิภาพ 32%
เทคโนโลยีซิลิกอนในปัจจุบันยังไม่คงที่ และยังมีวิธีการที่จะทำให้มีประสิทธิภาพแตกต่างกัน แม้เพียงเล็กน้อย และรวดเร็ว หนึ่งคือการเพิ่มชั้นพิเศษเพื่อสะท้อนแสงที่ไม่ถูกดูดซึมกลับมาให้ดูดซับอีกเป็นครั้งที่สอง ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ 1-2%
อีกประการหนึ่งคือการเพิ่มชั้นนอกซึ่งช่วยลดการสูญเสียที่เกิดขึ้นเมื่อซิลิกอนสัมผัสโลหะ Xiaojing Sun นักวิเคราะห์ พลังงานแสงอาทิตย์ ของ Wood Mackenzie นักวิเคราะห์ พลังงานแสงอาทิตย์ กล่าวว่าเป็นเพียง “การปรับเปลี่ยนเล็กน้อย” เพียง 0.5-1% แต่ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้หมายความว่าผู้ผลิตจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนสายการผลิตเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
จากผลกำไรเพียงเล็กน้อยเช่นการใช้ พลังงานแสงอาทิตย์ และ perovskites แบบเข้มข้น – เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังแข่งขันกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุน
“ประสิทธิภาพที่จะสูงถึง 30% นี่คือจุดที่อุตสาหกรรม เซลล์แสงอาทิตย์ สามารถสร้างความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ได้” Max Hoerantner จาก Swift Solar กล่าว
มีการประเมินผลของใช้พลังงานแสงอาทิตย์บ้างไหม?
ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ในปัจจุบันเป็อย่างไง?
พลังงานแสงอาทิตย์นั้นในอนาคตจะผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากมายแค่ไหน?
ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ที่คาดหวังเป็นเท่าไร?
การใช้งานแผงโซล่าเซลล์ ระบบออนกริด เพื่อใช้ลดค่าไฟจากการไฟฟ้า
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
หลักการคำนวณ การใช้งาน ระบบโซล่าเซลล์ สำหรับบ้านที่อยู่อาศัยทั่วไปนั้น เราจะต้องคำนวณจาก ค่าไฟที่ใช้อยู่เป็นหลัก เช่น ปัจจุบัน ท่านมีคนอาศัยในบ้าน อาจจะเป็นคนแก่ เด็กเล็ก ที่ต้องมีการใช้ไฟฟ้าทั้งวันทั้งคืน และมีการเปิดแอร์ตลอดเวลา ระบบโซล่าเซลล์ ตอบโจทย์ กับผู้ใช้งานตรงนี้ ได้อย่างตรงตัวค่ะ
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?
อะไรเป็นจุดเด่นของระบบออนกริด?
ข้อจำกัดในการทำงานของอินเวอร์เตอร์ออนกริดคืออะไร?
เราจะคำนวณหากำลังที่เหมาะสมกับระบบออนกริดได้อย่างไง?
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?
ชนิดของแบตเตอรี่ที่ชาร์จได้มีอะไรบ้าง?
ระบบในการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอย่างไง?
ในการชาร์จแบตเตอรี่ต้องทำงานในอุณหภูมิเท่าไร?
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
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?
เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ในระบบโซล่าเซลล์คืออะไร?
เราใช้อะไรในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า?
ทำไมต้องควบคุมแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่?
-
การเลือกติดตั้งแผงโซล่าเซลล์2 เดือน agoวิธีการคำนวณ และ ออกแบบระบบโซล่าเซลล์
-
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์1 เดือน agoนวัตกรรม เซลล์แสงอาทิตย์ ทั้งปัจจุบันและกำลังพัฒนา
-
การเลือกติดตั้งแผงโซล่าเซลล์1 เดือน agoผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ของแผง เซลล์แสงอาทิตย์
-
การเลือกติดตั้งแผงโซล่าเซลล์1 เดือน agoพลังงานแสงอาทิตย์ ย้ายจากหลังคาไปสู่รถพ่วงและรถบรรทุก
-
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์1 เดือน ago6 สุดยอดนวัตกรรมด้าน พลังงานแสงอาทิตย์
-
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์1 เดือน ago9 นวัตกรรมในเทคโนโลยี เซลล์แสงอาทิตย์
-
ข้อควรระวังเกี่ยวกับโซล่าเซลล์1 เดือน ago5 แนวคิดสำหรับการผลิต พลังงานแสงอาทิตย์
-
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับโซล่าเซลล์1 เดือน ago7 วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานเพื่อลด ค่าไฟฟ้า