โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ~ ครูตุ้งออนไลน์

พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานจากธรรมชาติ ที่มีความสะอาดปราศจากมลพิษ ซึ่งเวลานี้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลก เป็นพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพสูง สามารถนำมาใช้อย่างไม่หมดสิ้น โดยเฉพาะการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้า ซึ่งจะเข้ามาช่วยเสริมความมั่นคงให้ระบบไฟฟ้าของประเทศไทยและยังช่วยลดปัญหาโลกร้อนได้อีกทางหนึ่งด้วย

เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์กรรมทางอิเลคทรอนิกส์ ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน ซึ่งมีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลกมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ และทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีัอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โปตอน (Proton) จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน(Electron) ในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น เมื่อพิจารณาลักษณะการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์พบว่า เซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงที่สุดในช่วงเวลากลางวัน ซึ่งสอดคล้องและเหมาะสมในการนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้ผลิตไฟฟ้า เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวัน

รูปโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์

ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ ประกอบด้วย

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Module) ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter/Converter) ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นกระแสสลับเพื่อให้สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป

ระบบแบตเตอรี่ (Battery Storage) ทำหน้าที่เก็บสะสมพลังไฟฟ้าเพื่อนำไปใช้ต่อไป

ระบบควบคุมและเก็บข้อมูล (System Controller and Data Acquisition) ทำหน้าที่ควบคุมแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ปรับทิศทางรับแสงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุดตามวันเวลาในช่วงต่างๆและเก็บข้อมูลไปในตัว

ระบบจำหน่ายไฟฟ้า ทำหน้านำพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ไปยังบ้านเรือนต่างๆ

รูปโครงสร้างระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์

การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ปัจจุบันนิยมใช้กันอยู่ 2 ประเภท

1.เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอน จะแบ่งตามลักษณะของผลึกที่เกิดขึ้น แบบที่เป็นรูปผลึก (Crystalline) และแบบที่ไม่เป็นรูปผลึก (Amorphous)

แบบที่เป็นรูปผลึก จะแบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่

1.แบบผลึกเดี่ยว (Mono Crystalline) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแรกๆ ที่ได้รับการผลิต และจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ มีลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนหนาประมาณ 300 ไมครอน หรือที่เรียกว่าเวเฟอร์

รูปเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกเดี่ยว

2.แบบผลึกรวม (Poly Crystalline) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับการพัฒนาขึ้น เพื่อ ลดต้นทุนของโซลาร์เซลล์แบบผลึกเดี่ยว โดยยังคงคุณสมบัติและประสิทธิภาพการใช้งาน ใกล้เคียงกับแบบผลึกเดี่ยวมากที่สุด ซึ่งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ในประเทศไทยจะนิยมใช้เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้ เช่น โรงไฟฟ้า “เอสพีพี ทู” จ.สระบุรี โรงไฟฟ้า “ตาขีด” จ.นครสวรรค์ ของเอ็กโก กรุ๊ป เป็นต้น

รูปเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกรวม

แบบที่ไม่เป็นรูปผลึก ได้แก่ ชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอน ( Amorphous หรือ Thin Film) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ได้รับการคิดค้นและพัฒนาขึ้น เพื่อประหยัดต้นทุนและเวลาในการผลิต เนื่องจากเป็นฟิลม์บางเพียง 0.5 ไมครอน น้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นกว่าแบบผลึก เหมาะกับการใช้ในโครงการโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่

รูปเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบาง

2.เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารประกอบที่ไม่ใช่ซิลิคอน เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มประสิทธิภาพสูงถึง 25% ขึ้นไป มีราคาสูงมาก จึงไม่นิยมนำมาใช้บนพื้นโลก เหมาะนำไปใช้งานสำหรับดาวเทียมและระบบรวมแสงเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม การพัฒนากระบวนการผลิตสมัยใหม่จะทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้มีราคาถูกลง และสามารถนำมาใช้มากขึ้นในอนาคต โดยปัจจุบันนำมาใช้เพียง 7 % ของปริมาณที่มีใช้ทั้งหมด

ข้อดี-ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

เป็นพลังงานที่มีอย่างต่อเนื่อง

เป็นพลังงานสะอาดที่ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ

มีการบำรุงรักษาน้อยมากและใช้งานแบบอัตโนมัติได้ง่าย

สร้างไฟฟ้าได้ทุกขนาดตั้งแต่เล็กๆ เพื่อใช้กับเครื่องคิดเลข จนถึงโรงงานไฟฟ้าขนาดใหญ่ระดับ 100 kW ขึ้นไป ซึ่งไม่ว่าจะเล็กหรือใหญ่ ก็ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ลักษณะพื้นฐานได้เหมือนกัน

ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์มีอายุการใช้งานค่อนข้างน้อย

การสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ต้องใช้เงินลงทุนสูง

ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้จะไม่คงที่เนื่องจากสภาพอากาศที่ไม่แน่นอน

การผลิตไฟฟ้าทำได้เฉพาะตอนกลางวันเนื่องจากต้องใช้แสงจากดวงอาทิตย์ในการผลิตพลังงาน