แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 300 วัตต์ ที่มีการฉายรังสีเต็มที่จะสามารถจ่ายโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) คงที่ที่ 270 วัตต์ โดยคำนึงถึงการสูญเสียจากอินเวอร์เตอร์ประมาณ 10% ซึ่งรวมถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าอย่างเครื่องปั่น, คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ, เครื่องดูดฝุ่น และลู่วิ่งไฟฟ้า แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ยังสามารถจ่ายไฟให้กับตู้เย็นขนาดเล็กที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียม 120 Ah ได้ด้วย
แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ผลิตพลังงานได้เท่าไหร่?
ก่อนที่จะคำนวณว่าอะไรจะทำงานได้กับแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ เราจำเป็นต้องเข้าใจพลังงานในหน่วยวัตต์-ชั่วโมงที่แผงสามารถผลิตได้และภายใต้เงื่อนไขใด
ผมจะเน้นที่พลังงานในหน่วยวัตต์-ชั่วโมงที่แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์สามารถสร้างได้ มากกว่าพลังงานทันทีในหน่วยวัตต์ ซึ่งเป็นค่าที่มีประโยชน์มากกว่าในการจับคู่กำลังไฟของแผงกับโหลด
สเปคแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์
สเปคไฟฟ้าที่สำคัญของแผงโซลาร์เซลล์มีดังนี้:
- แรงดันไฟฟ้าเปิดวงจร (Voc): วัดด้วยมัลติมิเตอร์ที่ขั้ว + และ -
- กระแสลัดวงจร (Isc): วัดด้วยมัลติมิเตอร์ออนไลน์โดยการลัดสาย
- แรงดันไฟฟ้าที่จุดพลังงานสูงสุด (Vmp) – แรงดันที่ผลิตพลังงานสูงสุด
- กระแสที่จุดพลังงานสูงสุด (Imp): กระแสที่ไหลเมื่อผลิตพลังงานสูงสุด
แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ผลิตกี่กิโลวัตต์-ชั่วโมง?
โดยมีค่ารังสีเฉลี่ย 4 ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ จะผลิตพลังงานไฟฟ้า 1.2 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ต่อวัน หรือ 438 kWh ต่อปี จำนวนที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปตามตำแหน่งที่มีการฉายรังสี หากคุณจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ให้หักการสูญเสียจากอินเวอร์เตอร์อย่างน้อย 10% ขึ้นอยู่กับขนาดและประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์
คุณจะเจอคำว่า จุดพลังงานสูงสุด (Maximum Power Point) ซ้ำๆ ขณะศึกษาการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งหมายถึงจุดที่แรงดันและกระแสของแผงอยู่ในค่าที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้พลังงานสูงสุด
พลังงาน (วัตต์) = แรงดัน (โวลต์) x กระแส (แอมป์)
สิ่งนี้จะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางอย่างเท่านั้น:
- เมื่อมีการฉายรังสีเพียงพอ (พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่)
- เมื่อคุณสมบัติของโหลดตรงกับความต้องการของแผง
การฉายรังสีแสงอาทิตย์และการผลิตพลังงาน
การผลิตพลังงานของแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นอยู่กับการฉายรังสีอย่างมากและเปลี่ยนแปลงอย่างมากในแต่ละวัน: สูงสุดในช่วงไม่กี่ชั่วโมงรอบเที่ยงวัน และต่ำมากในช่วงเช้าตรู่หรือเย็น
ด้วยเหตุนี้ ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานแสงอาทิตย์จึงใช้คำว่า ชั่วโมงแสงแดดสูงสุดเฉลี่ยต่อวัน เพื่อคำนวณพลังงานเฉลี่ยที่แผงผลิตได้ในช่วงเวลาหนึ่ง
แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์จะผลิตพลังงานได้เท่าไหร่?
ในแง่ของพลังงาน สามารถคำนวณได้ดังนี้:
กำลังไฟสูงสุดของแผง x ชั่วโมงแสงแดดสูงสุดต่อวัน = วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน
ถ้าเรายกตัวอย่างเมืองฮูสตัน แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์จะผลิตได้:
300 วัตต์ x 4.254 = 1,276 kWh/วัน = 465.7 kWh/ปี
แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์มีกระแสกี่แอมป์?
กระแสสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์เรียกว่า Imp (กระแสที่จุดพลังงานสูงสุด) ซึ่งผู้ผลิตจะระบุไว้ในแผ่นสเปค ค่าเฉลี่ยของกระแสคือ 9.5 แอมป์ DC สำหรับแผง 300 วัตต์ที่มี Voc 42 โวลต์ กระแสเทียบเท่าของเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ในสหรัฐฯ ประมาณ 3 แอมป์
วิธีที่ง่ายที่สุดในการทราบว่าแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์จ่ายกระแสได้กี่แอมป์คือการอ่านแผ่นสเปค ค่าเฉลี่ยประมาณ 9.5 แอมป์ DC
ในแง่ของกระแส AC ต้องหักการสูญเสียจากอินเวอร์เตอร์อย่างน้อย 10% และสมมติว่าแผงจ่ายพลังงานเต็มที่
ถ้า Vmp คือ 36 โวลต์ สำหรับโหลด AC ในสหรัฐฯ เราต้องลดกระแส DC ตามอัตราส่วนแรงดัน DC/AC สมการง่ายๆ คือ:
กระแส AC = กระแส DC x 36/120 = 9.5 x 0.3 = 2.85 แอมป์ AC
จำไว้ว่าประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จะแตกต่างกันตามโหลด และผมคาดว่าประสิทธิภาพอยู่ที่ 90% เมื่อโหลดเต็ม อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับขนาดของอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ด้วย
กระแสชาร์จ AC สูงสุดสุดท้าย = 2.85 – (2.85*10/100) = 2.56 แอมป์ AC
อินเวอร์เตอร์ขนาดเท่าไหร่สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์?
ในเบื้องต้น คุณอาจคิดว่าคำตอบคือ 300 วัตต์ แต่ควรเผื่อขนาดไว้มากกว่านี้ด้วยเหตุผลสองสามประการ
สมมติว่าคุณใช้ตู้เย็นหรือตู้แช่แข็ง ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างสบายในแสงแดดเต็มที่ เพราะตู้เย็นทั่วไปใช้พลังงานต่อเนื่องประมาณ 40 ถึง 100 วัตต์
แต่เมื่อคอมเพรสเซอร์ทำงานและมอเตอร์เริ่มทำงาน จะใช้พลังงานมากขึ้นถึง 3 เท่าเนื่องจากกระแสเกิน
กำลังไฟจากแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์อาจไม่เพียงพอที่จะจ่ายโหลดนี้ โดยเฉพาะถ้าแผงไม่ได้ทำงานเต็มกำลัง ซึ่งมักเป็นกรณีปกติ ยกเว้นช่วง 4-5 ชั่วโมงรอบเที่ยงวัน
ในกรณีนี้ แบตเตอรี่จึงจำเป็นและจะเชื่อมต่อกับแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ผ่านตัวควบคุมการชาร์จโซลาร์เซลล์
ตัวควบคุมการชาร์จขนาดเท่าไหร่สำหรับแผง 300 วัตต์?
กระแสเฉลี่ยที่แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ผลิตได้อยู่ระหว่าง 9 ถึง 9.5 แอมป์ ดังนั้น ตัวควบคุมการชาร์จโซลาร์เซลล์ ขนาด 10 แอมป์จึงเหมาะสม
อย่างไรก็ตาม ควรเลือกขนาด 30 หรือแม้แต่ 60 แอมป์เผื่อไว้ในกรณีที่ต้องการเพิ่มกำลังการผลิตโซลาร์เซลล์ในอนาคต
ตัวควบคุม MPPT ส่วนใหญ่มีแรงดันขาเข้าระดับ 60 โวลต์ ดังนั้นแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ที่มี Voc ระหว่าง 40 ถึง 44 โวลต์จะใช้งานได้
แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์ชาร์จแบตเตอรี่ 12 โวลต์ได้ไหม?
แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์สามารถชาร์จแบตเตอรี่ 12 โวลต์ได้ โดยเวลาที่ใช้ขึ้นอยู่กับสถานะการคายประจุของแบตเตอรี่และระดับการฉายรังสีที่ตำแหน่งของแผง
ด้วยแสงแดดสูงสุด 5 ชั่วโมงต่อวัน แผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์จะผลิตพลังงาน 1,500 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน
แบตเตอรี่ 100 Ah 12 โวลต์ เทียบเท่ากับ 1,200 วัตต์-ชั่วโมง ดังนั้นแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์พร้อมตัวควบคุม MPPT จะชาร์จแบตเตอรี่ 100 Ah 12 โวลต์ที่คายประจุเต็มได้ในเวลาน้อยกว่า 5 ชั่วโมง
อย่างไรก็ตาม แทบจะไม่มีแบตเตอรี่ที่คายประจุหมดจริงๆ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบลึกมักจะคายประจุถึง 50% ของความจุเต็ม ดังนั้นชุดแผงโซลาร์เซลล์ 300 วัตต์จะชาร์จได้ในเวลาน้อยกว่า 2.5 ชั่วโมง
