Battery แบตเตอรี่ สำหรับพลังงานทดแทน
|
Battery แบตเตอรี่ เป็นอุปกรณ์เก็บประจุไฟฟ้า และจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ต่างๆ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ
แบตเตอรี่ปฐมภูมิ (Primary Battery)
แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จจนเต็มมาจากโรงงาน เช่น แบตเตอรี่นาฬิกา แบตเตอรี่ไฟฉาย ซึ่งเมื่อใช้ไฟในแบตเตอรี่จนหมด ก็ไม่สามารถกลับนำมาใช้ใหม่ได้
แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (Secondary Battery)
แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จใหม่ได้ เมื่อแบตเตอรี่มีไฟที่อ่อนลง เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่มือถือ หรือแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์
ระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ จะใช้แบตเตอรี่แบบทุติยภูมิ ซึ่งสามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้ใหม่ เมื่อแบตเตอรี่มีกำลังไฟที่อ่อนลง แบตเตอรี่จะเก็บพลังงานไฟฟ้า ที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์ เข้ามาเก็บไว้ แล้วปล่อยกำลังไฟฟ้าออกไปให้กับโหลด ในเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ ในช่วงเวลากลางคืน หรือเมฆครึ้มตลอดวัน
การชาร์จแบตเตอรี่ ในระบบการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ จะผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ โดยผ่าน เครื่องควบคุมการชาร์จ และแบตเตอรี่ที่ใช้ จะมีหลายชนิด เช่น ลีดเอซิด (Lead-Acid Battery), อัลคาไลน์ (Alkaline), นิคเกิลแคดเมียม (Nickel-cadmium) แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดก็คือ แบตเตอรี่ ลีดเอซิด เพราะมีอายุการใช้งานที่ยืนยาว และมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่สูง ส่วนโหลดอาจจะเป็นโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือถ้าต้องการใช้งานกับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ ก็ต้องต่อผ่านอินเวอร์เตอร์ เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้า
โครงสร้างของแบตเตอรี่ แบบลีดเอซิด (Lead-Acid Battery)
ภายในลีดเอซิดแบตเตอรี่ จะประกอบด้วยเซลล์อยู่ภายใน โดยต่อกันแบบอนุกรม จำนวนเซลล์ ขึ้นอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่นั้นๆ ว่าให้มีค่าแรงดันใช้งานที่เท่าไร โดยทั่วไปหนึ่งเซลล์มีแรงดันประมาณ 2 โวลท์ ดังนั้นถ้าให้จ่ายไฟ 12 โวลท์ จะมีแผงภายในจำนวน 6 เซลล์ ต่ออนุกรมกันอยู่
การปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ จะแบ่งออกเป็นสองแบบด้วยกัน ดังนี้
Shallow-Cycle Battery
เป็นแบตเตอรี่แบบรถยนต์ จะแบตเตอรี่ที่ออกแบบมา ให้สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้น้อย ประมาณ 10-20 เปอร์เซนต์ ของประจุไฟฟ้าทั้งหมด ก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ การปล่อยประจุไฟฟ้า จะมีหน่วยเป็นแอมอาวด์ (Ahr) หมายถึง ปริมาณการปล่อยประจุกระแสไฟฟ้าใน 1 ชั่วโมง แต่ในความเป็นจริง จะไม่สามารถปล่อยประจุจากแบตเตอรี่จนหมดได้ เช่น หากมีแบตเตอรี่ ขนาด 100 แอมอาวด์ แบตเตอรี่นี้จะปล่อยประจุไฟฟ้า ได้เพียง 10-20 แอมอาวด์ หลังจากนั้นจะต้องทำการชาร์จประจุให้เต็ม ก่อนการคลายประจุครั้งต่อไป ถ้าการปล่อยประจุมากเกินกว่าที่กำหนดไว้ จะทำให้แบตเตอรี่ มีอายุการที่ใช้งานที่สั้นลง เสื่อมเร็วอย่างมาก จำนวนครั้งในการชาร์จจะลดลง
Deep-Cycle Battery
แบตเตอรี่ที่ออกแบบมา ให้สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มาก ประมาณ 60-80 เปอร์เซนต์ ของประจุไฟฟ้าทั้งหมด ก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ ส่วนใหญ่จะนำมาใช้กับ ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าในบ้านพักอาศัย แบตเตอรี่ชนิดนี้ จะมีราคาที่สูงกว่าแบบแรกมาก แต่ใช้เพียงไม่กี่ตัว ก็สามารถทดแทนประจุไฟฟ้ารวม จากแบตเตอรี่แบบแรกได้ แบตเตอรี่แบบนี้ จะมีความคุ้มค่าในระยะยาว
การใช้แบตเตอรี่รถยนต์ แทนแบตเตอรี่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ แบบ Deep-Cycle สามารถใช้ได้ ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าใช้กระแสไฟไม่มาก แต่ต้องคำนวนให้ดีว่า ไม่ควรที่จะปล่อยกระแสไฟ ออกจากแบตเตอรี่ให้มากเกินไป เกินกว่าสเปคที่กำหนดไว้ เพราะถ้าปล่อยกระแสไฟ ออกจากแบตมากเกินไป จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง จนไม่สามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้อีกต่อไป
อีกอย่าง แบตเตอรี่รถยนต์ มีอายุการใช้งานประมาณ 2 ปี แต่ถ้าเป็นแบตเตอรี่ ดีพไซเคิล ที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มาก จะมีอายุการใช้งาน 4-5 ปี ถ้าใช้งานกับระบบโซลาร์เซลล์แล้ว แบตเตอรี่แบบดีพไซเคิล มีความคุ้มค่ามากกว่า และราคา ณ ปัจจุบัน(2556) ถือว่าลดลงมาจากที่ผ่านมามาก อีกทั้ง ยังจ่ายกระแสไฟให้กับโหลดได้มากกว่า ก่อนที่จะต้องทำการชาร์จประจุใหม่
ข้อควรระวัง!
ไม่ควรปล่อยให้แบตเตอรี่ ปล่อยประจุไฟฟ้าจนหมด เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพในการเก็บประจุ ของแบตเตอรี่ลดลงไปอย่างมาก และบางครั้งจะไม่สามารถนำกลับมาชาร์จประจุได้อีกต่อไป ดังนั้น การชาร์จประจุเข้าแบตเตอรี่ ควรมีเครื่องควบคุมการชาร์จที่เหมาะสม ปรับแรงดันให้คงที่ ไม่ให้สูงไป เพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ หรือถ้าแบตเตอรี่มีแรงดันที่ต่ำ น้อยกว่าค่าที่ตั้งไว้ในเครื่องควบคุมการชาร์จ ระบบการชาร์จ ก็จะปลดโหลดในการใช้งานออกไปทันที ไม่ให้แบตเตอรี่มีการจ่ายไฟออก เพราะถ้าแบตเตอรี่จ่ายไฟออกไปจนหมด จะทำให้เซลล์ที่อยู่ข้างใน ไม่สามารถกลับมาชาร์จประจุได้อีก
ควรออกแบบวงจร ให้การชาร์จแบตเตอรี่เต็มทุกวัน เพราะถ้าแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด ไม่เคยชาร์จเต็มเลย จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง
ควรติดตั้งแบตเตอรี่ ที่อุณภูมิที่กำหนดไว้ในสเปค โดยส่วนใหญ่แล้ว แบตเตอรี่จะทำงานได้ดีที่อุณภูมิ 25 องศาเซลเซียส ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลง ถ้าอุณหภูมิต่ำลง จะทำให้ประสิทธิภาพในการเก็บประจุลดลง
การคำนวณหาแบตเตอรี่ที่ใช้ในระบบ
- เราควรรู้ว่า อุปกรณ์ไฟฟ้าของเรา ใช้ปริมาณไฟฟ้าเท่าไร ปริมาณกี่วัตต์ เป็นระยะเวลากี่ชั่วโมง เพื่อนำมาใช้คำนวนหาจำนวน และขนาดของแบตเตอรี่ (หน่วยแอมป์อาวด์ Ah - เช่นใช้ไฟฟ้า 1 แอมป์อาวด์ หมายถึงการใช้กระแสไฟฟ้า 1 แอมป์ต่อ1ชั่วโมงนั่นเอง) เป็นหน่วยเดียวกับสเปคของแบตเตอรี่
- ควรเผื่อวันที่ไม่มีแสงแดด เนื่องจากว่า ถ้าไม่มีไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ มาชาร์จแบตเตอรี่ที่ใช้กระแสไปแล้ว จะทำให้แบตเตอรี่ปล่อยกระแสมากเกินไป จนแบตเตอรี่เสื่อมและมีอายุการใช้งานที่สั้นลง
- ควรเผื่อกระแสที่จะจ่ายให้กับโหลด ในวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์ด้วย และคำนึงถึงสเปคของแบตเตอรี่ เป็นอย่างไร กราฟในการปล่อยประจุ ได้ถึงกี่เปอร์เซนต์ต่อวัน (DDOD-Daily Depth of Discharge) รวมถึงการปล่อยประจุสูงสุดที่ทำได้ (Maximum Depth of Discharge) เป็นเท่าไร
- คำนวณแบตเตอรี่ ในการต่อแบบขนาน คือการหาจำนวนชุดของแบตเตอรี่ ที่จะนำมาต่อขนานกันว่าจะต้องต่อกี่ชุด
- คำนวณจำนวนชุดแบตเตอรี่ ที่ต่ออนุกรม และการต่อแบบขนาน เท่ากับกระแสไฟฟ้าทั้งหมด ที่เราต้องการใช้ในระบบ
DL=Daily Load(Ah) => กระแสที่ใช้ต่อวัน
N=no sun days =>เผื่อจำนวนวันที่ไม่มีแสงอาทิตย์
C=battery Capacity => ขนาดของแบตเตอรี่ที่สามารถจุได้ ดูจากสเปค Ah (ส่วนใหญ่จะคิดที่อัตราการชาร์จ 20 ชั่วโมง)
คำนวณแบตเตอรี่ในภาคอนุกรม
Bp= Vsystem/ Vbn => จำนวนแบตเตอรี่ ที่จะต้องต่ออุนกรมกัน เพื่อจะทำให้ได้แรงดัน ตามที่ออกแบบในระบบไว้
Vbn= Nominal Battery Voltage => แรงดันของแบตเตอรี่ ดูในสเปค
แนะนำการเลือกแรงดันระบบที่ออกแบบให้เหมาะสม
| แรงดันกระแสตรงของระบบ (V) |
โหลดรวมใช้งาน (kWh) |
โหลด DC ที่อินเวอร์เตอร์ (kW) |
แผงโซลาร์เซลล์ (kWp) |
| ระบบไฟ 12 V |
น้อยกว่า 1,500 Wh |
น้อยกว่า 1,000 W |
น้อยกว่า 400 Wp |
| ระบบไฟ 24 V |
น้อยกว่า 5,000 Wh |
2,500 W หรือน้อยกว่า |
400 - 1,000 Wp |
| ระบบไฟ 48 V |
5,000 - 12,000 Wh |
5,000 W หรือน้อยกว่า |
1,000 - 2,500 Wp |
| ระบบไฟ 120 V |
12,000 - 25,000 Wh |
มากกว่า 5,000 W |
มากกว่า 2,500 Wp |
ตัวอย่าง
- เราสามารถรวม วัตต์ของเครื่องใช้ไฟฟ้า (ดูจากฉลากที่ติดมากับเครื่องไฟฟ้า) ที่จำเป็นต้องเปิดพร้อมกัน เพื่อหาอัตราการใช้ไฟ สมมุติรวมได้ 3,000 วัตต์ เป็นการใช้ไฟ 1 ชั่วโมง
- เราจะเลือกระบบไฟ 24V เป็นหลัก ทั้งนี้ ควรดูสเปคของอินเวอร์เตอร์ หรือระบบการชาร์จประจุ ว่ารองรับระบบไฟกี่โวลท์
- หากใช้แบตเตอรี่ขนาด 12V ต้องต่ออนุกรมกัน จำนวน 24/12 = 2 ลูก
- หากใช้แบตเตอรี่ขนาด 100Ah น้ำหนักประมาณ 28kg ซึ่งพอยกไหว ไม่หนักเกินไป และไม่เล็กเกินไฟ เพื่อให้อายุแบตเตอรี่ยาวนาน ควรใช้ไฟไม่เกิน 25% ของ Ah ที่ใช้ได้
ดังนั้น เราใช้ไฟจากแบตเตอรี่ได้ 100Ah x 25% = 25Ah ในเวลา 1 ชัวโมง (รวมการสูญเสียจากการแปลงไฟ)
จากสูตรกำลังไฟฟ้า P (วัตต์) = I (แอมป์) x V (โวลท์)
การใช้แบตเตอรี่ 2 ลูก ต่ออนุกรมกัน 2 ลูก
- เราสามารถใช้ไฟได้เต็มที่ P (วัตต์) = 25Ah X 220V = 5,500 วัตต์
หากการใช้ไฟ เราใช้ 3,000 วัตต์ เราจะใช้ไฟได้ประมาณ 5,500/3,000 = 1.83 ชั่วโมง คิดเป็น 1 ชม 49 นาที
การใช้แบตเตอรี่ 4 ลูก ต่ออนุกรมกันทุกๆ 2 ลูก แล้วนำแต่ละชุดมาต่อขนานกัน ได้ 2 ชุด
- จะได้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 25Ah x 2 ชุด = 50Ah ใช้ไฟได้เต็มที่ P (วัตต์) = 50Ah X 220V = 11,000 วัตต์
หากการใช้ไฟ เราใช้ 3,000 วัตต์ เราจะใช้ไฟได้ประมาณ 11,000/3,000 = 3.66 ชั่วโมง คิดเป็น 3 ชม 39 นาที
การใช้แบตเตอรี่ 6 ลูก ต่ออนุกรมกันทุกๆ 2 ลูก แล้วนำแต่ละชุดมาต่อขนานกัน ได้ 3 ชุด
- จะได้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 25Ah x 3 ชุด = 75Ah ใช้ไฟได้เต็มที่ P (วัตต์) = 75Ah X 220V = 16,500 วัตต์
หากการใช้ไฟ เราใช้ 3,000 วัตต์ เราจะใช้ไฟได้ประมาณ 16,500/3,000 = 5.5 ชั่วโมง คิดเป็น 5 ชม 30 นาที
การใช้แบตเตอรี่ 10 ลูก ต่ออนุกรมกันทุกๆ 2 ลูก แล้วนำแต่ละชุดมาต่อขนานกัน ได้ 5 ชุด
- จะได้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 25Ah x 5 ชุด = 125Ah ใช้ไฟได้เต็มที่ P (วัตต์) = 125Ah X 220V = 27,500 วัตต์
หากการใช้ไฟ เราใช้ 3,000 วัตต์ เราจะใช้ไฟได้ประมาณ 27,500/3,000 = 9.16 ชั่วโมง คิดเป็น 9 ชม 10 นาที
ข้อมูลทั้งหมด เป็นการคำนวณเบื้องต้น ว่าคุณต้องการใช้ไฟจากแบตเตอรี่ ยาวนานกี่ชั่วโมง ต้องใช้จำนวนกี่ลูก ตามงบประมาณตามที่คุณต้องการ
| 
097-965-9456 (รณชัย)
nctron
nctron1
Online :
© Copyright 2017 All rights reserved.