เควินจากฟิลิปปินส์ใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าไฮบริด PowMr ขนาด 6.2kW ร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาด 3.7kW เพื่อสร้างหนึ่งในระบบโซลาร์เซลล์ DIY สำหรับบ้านที่ใช้งานได้จริงมากที่สุด โดยยังคงจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านในแต่ละวัน พร้อมลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากโครงข่ายของครอบครัว
ระบบโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาด 3.7kW ของเขาใช้แผงขนาด 620W จำนวน 6 แผง ทำงานร่วมกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าไฮบริด PowMr ขนาด 6.2kW และชุดแบตเตอรี่ LiFePO4 ขนาด 48V 11.5kWh ระบบทำงานในโหมด SBU—ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ก่อน จากนั้นใช้แบตเตอรี่ และใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายเป็นแหล่งสำรอง—เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ในชีวิตประจำวัน เช่น ไฟส่องสว่าง ตู้เย็น และเครื่องซักผ้า อีกทั้งยังสามารถเปิดเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์ขนาด 1HP ต่อเนื่องข้ามคืนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้ได้
โหมด SBU ทำงานอย่างไรตั้งแต่เช้าจรดค่ำ?
เควินตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าไฮบริด PowMr ขนาด 6.2kW ไว้ที่โหมด SBU (Solar → Battery → Utility): ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ก่อน จากนั้นใช้แบตเตอรี่ และใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายเป็นลำดับสุดท้าย ในหนึ่งวันตามปกติ ระบบจะทำงานดังนี้:
ช่วงเช้า (เมื่อพระอาทิตย์ขึ้น): ทันทีที่ระบบโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาด 3.7kW (แผงขนาด 620W จำนวน 6 แผง) เริ่มผลิตไฟฟ้า เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะทำงานสองอย่างพร้อมกัน—จ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และชาร์จแบตเตอรี่ LiFePO4 ขนาด 48V ด้วยพลังงานส่วนเกิน ไฟส่องสว่าง เราเตอร์ ตู้เย็น และอุปกรณ์อื่น ๆ ในช่วงเช้าจะใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นหลัก และนี่คือช่วงเริ่มต้นของเวลาชาร์จในตอนกลางวัน
ช่วงเที่ยง (ช่วงผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด): นี่คือช่วงเวลาหลักสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อแสงแดดแรง เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถเพิ่มกระแสชาร์จได้สูงขึ้น—ในกรณีของเควินอยู่ที่ประมาณ 50A หรือเทียบเท่าพลังงานประมาณ 2.4kW ที่ส่งเข้าแบตเตอรี่ (48V × 50A) นั่นหมายความว่าแบตเตอรี่สามารถฟื้นพลังงานได้อย่างรวดเร็วภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง ขณะเดียวกันระบบยังรองรับการใช้ไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงกลางวัน เช่น การซักผ้า เควินยังเลื่อนงานที่ใช้พลังงานมากไปทำในช่วงเที่ยง เพื่อให้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงได้มากขึ้น
ช่วงเย็นและกลางคืน (หลังพระอาทิตย์ตก): การชาร์จด้วยพลังงานแสงอาทิตย์จะหยุดลงเป็นส่วนใหญ่ และบ้านจะใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ โหลดไฟฟ้าในช่วงกลางคืนโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 500–800W รวมถึงเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์ขนาด 1HP ที่เปิดตลอดคืนโดยใช้พลังงานที่เก็บไว้ เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ลดลงถึงค่ากำหนดสำหรับสลับกลับไปใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายที่เควินตั้งไว้บนเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า ระบบจะสลับไปใช้ไฟฟ้าสำรองจากโครงข่ายโดยอัตโนมัติ ดังนั้นไฟฟ้าจากโครงข่ายจึงเป็นเพียงแหล่งสำรองเพื่อความปลอดภัย ไม่ใช่แหล่งจ่ายหลัก
การคำนวณการใช้แบตเตอรี่ในช่วงกลางคืน
สำหรับระบบโซลาร์เซลล์ DIY สำหรับบ้าน ระยะเวลาการใช้งานข้ามคืนขึ้นอยู่กับชุดแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ของคุณ และสามารถประเมินได้ง่าย ๆ ดังนี้:
ระยะเวลาการใช้งานแบตเตอรี่ (ชั่วโมง) ≈ ความจุแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ (kWh) ÷ โหลดเฉลี่ยในช่วงกลางคืน (kW)
ชุดกักเก็บพลังงานของเควินมีความจุประมาณ 11.5kWh จากแบตเตอรี่ LiFePO4 ขนาด 48V เมื่อคิดความจุที่ใช้งานได้ประมาณ 90% จะเหลือพลังงานสำหรับใช้ในช่วงกลางคืนประมาณ 10.3kWh
โหลดไฟฟ้าในช่วงกลางคืนโดยทั่วไปของเขาอยู่ที่ประมาณ 500–800W (0.5–0.8kW) โดยมีเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์ขนาด 1HP เป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานมากที่สุด ขณะที่เครื่องปรับอากาศทำงาน เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าไฮบริด PowMr ขนาด 6.2kW มักดึงกระแสจากแบตเตอรี่อยู่ที่ประมาณ 12–19A การตรวจสอบกำลังไฟฟ้าให้ผลสอดคล้องกันดังนี้:
กำลังไฟฟ้า (W) ≈ แรงดันแบตเตอรี่ × กระแสคายประจุ
48V × 12A ≈ 576W
48V × 19A ≈ 912W
เมื่อใช้สูตรคำนวณระยะเวลาการใช้งาน:
- ที่ 0.5kW 10.3 ÷ 0.5 ≈ 20.6 ชั่วโมง
- ที่ 0.7kW:10.3 ÷ 0.7 ≈ 14.7 ชั่วโมง
- ที่ 0.8kW 10.3 ÷ 0.8 ≈ 12.9 ชั่วโมง
ดังนั้น หากระบบได้รับการชาร์จอย่างเพียงพอในช่วงกลางวันจากระบบโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาด 3.7kW ระบบนี้มักสามารถรองรับการใช้งานตลอดทั้งคืนสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าพื้นฐานภายในบ้าน รวมถึงเครื่องปรับอากาศได้ หากแบตเตอรี่ชาร์จไม่เต็ม หรือเครื่องปรับอากาศทำงานหนักขึ้น ระยะเวลาการใช้งานก็จะลดลง เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงค่ากำหนดสำหรับสลับกลับไปใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายที่ตั้งไว้บนเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า ระบบจะสลับไปใช้ไฟฟ้าสำรองจากโครงข่ายโดยอัตโนมัติ ทำให้บ้านยังคงมีไฟฟ้าใช้งาน
การคำนวณระยะเวลาชาร์จแบตเตอรี่
ในระบบโซลาร์เซลล์ DIY สำหรับบ้านของเควิน ระยะเวลาชาร์จแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถส่งเข้าสู่ชุดแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ได้ และสามารถประเมินได้ง่าย ๆ ดังนี้:
ระยะเวลาชาร์จแบตเตอรี่ (ชั่วโมง) ≈ ความจุแบตเตอรี่ที่ต้องชาร์จ (kWh) ÷ กำลังชาร์จ (kW)
เมื่อมีแสงแดดแรง เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าไฮบริด PowMr ขนาด 6.2kW ของเควินสามารถชาร์จชุดแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ LiFePO4 ขนาด 48V ได้ที่ประมาณ 50A กำลังชาร์จคือ:
กำลังชาร์จ (kW) ≈ แรงดันแบตเตอรี่ × กระแสชาร์จ ÷ 1000
48V × 50A ÷ 1000 = 2.4kW
แบตเตอรี่ของเขามีความจุประมาณ 11.5kWh จากเกือบหมดจนเต็ม (ก่อนหักการสูญเสีย):
11.5 ÷ 2.4 ≈ 4.8 ชั่วโมง
เมื่อใช้ความจุที่ใช้งานได้ประมาณ 90% (ประมาณ 10.3kWh):
10.3 ÷ 2.4 ≈ 4.3 ชั่วโมง
ในการใช้งานจริงมักใช้เวลาน้อยกว่านี้ เพราะแบตเตอรี่แทบไม่เคยถูกใช้จนหมดในช่วงกลางคืน และยังมีพลังงานเหลืออยู่ในตอนเช้า ในช่วงเที่ยง ระบบโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาด 3.7kW จะจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านก่อน จากนั้นจึงส่งพลังงานส่วนเกินไปชาร์จแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ ดังนั้นในวันที่มีแดดจัด ชุดแบตเตอรี่จึงสามารถฟื้นพลังงานได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง ส่วนในวันที่มีเมฆมาก หรือเมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านสูงขึ้น พลังงานที่ส่งไปชาร์จจะลดลง และระยะเวลาชาร์จแบตเตอรี่จะนานขึ้น
