คลังความรู้ ศทอ.

Solar Roof and Solar Farms

ปัจจุบันระบบไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ถูกมองว่าเป็นโอกาสของพลังงานสะอาดในอนาคต และมีแนวโน้มว่าบ้านเรือนที่อยู่อาศัยและสำนักงานจะติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าดังกล่าว เพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าภายใน เช่น เครื่องรับโทรทัศน์ พัดลม หลอดไฟฟ้า ฯ โดยพลังงานส่วนที่เหลือจากที่ใช้ในบ้าน ยังสามารถส่งเข้าสู่สายส่งของการไฟฟ้าและได้รับค่าไฟฟ้าเป็นการตอบแทนอีกด้วย จากรูปแบบดังกล่าวจึงเสมือนว่าบ้านเรือนที่อยู่อาศัยจะกลายเป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก VSPP(very small power plant) ที่เชื่อมต่อเข้ากับสายส่งของการไฟฟ้าด้วย   อย่างไรก็ตามผู้ลงทุน นอกจากจะพิจารณาเพียงจุดคุ้มทุนในการติดตั้งระบบแล้ว ยังควรให้ความสำคัญกับปัจจัยประกอบต่างๆ อีกหลายอย่างมี่ส่งผลด้วย อาทิ เช่น

• ควรเลือกทำเลที่จะติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยควรพิจารณาเลือกทำเลในการติดตั้งแผง โดยใช้แผนที่ความเข้มแสงอาทิตย์ โดยเลือกทำเลในการติดตั้งแผงที่มีความเข้มของแสงคงที่ตลอดปี
• การเลือกชนิดแผงเซลล์ ที่เหมาะสมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยพิจารณาจากขนาดของพื้นที่และราคาของแผง (แผงแบบฟิลม์ มีราคาถูกกว่า แต่ให้พลังงานไฟฟ้าต่ำกว่า แผงแบบผลึก ซึ่งมีราคาแพงกว่า แต่ให้พลังงานไฟฟ้าสูงกว่า ภายใต้พื้นที่ๆ เท่ากัน) นอกจากนี้บางบริษัทใช้เทคโนโลยีที่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมมาทำเป็นแผง จึงมีความเสี่ยงว่าเมื่อใช้งานแผงไประยะหนึ่งอาจจะเกิดสารพิษลงสู่สิ่งแวดล้อม ซึ่งในอนาคตอาจมีมาตรฐานควบคุมของภาครัฐตามมา และอาจส่งผลต่อการขายไฟฟ้าในระยะยาวได้
• ด้านความปลอดภัยในการผลิตไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์ เนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แตกต่างจากโรงไฟฟ้าแบบอื่นๆ กล่าวคือ มันผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาตราบเท่าที่ยังมีแสงแดดอยู่  ดังนั้นจะมีไฟฟ้ากระแสตรง(DC)จำนวนมากจะไหลเข้าสู่ระบบตลอดเวลาและเนื่องจากเป็นไฟฟ้ากระแสตรง จึงเป็นอันตรายต่อเจ้าหน้าที่ซึ่งทำการซ่อมบำรุงรักษาแผง ผู้ซ่อมบำรุงจะต้องมีความรู้ความเข้าใจเป็นอย่างดีจึงจะทำให้เกิดความปลอดภัย
• นอกจากนี้เมื่อใช้งานไประยะเวลาหนึ่งประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าของแผงจะลดลงเนื่องจากมีฝุ่นเกาะ ดังนั้นพนักงานจะใช้น้ำฉีดล้างทำความสะอาดแผงตามเวลา  ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงต่อกระแสไฟฟ้ารั่วลงสู่พื้นและเป็นอันตรายได้  
• การบริหารจัดการเวลาในการซ่อมบำรุงแผงจะต้องทำตามระยะเวลาที่เหมาะสม เนื่องจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบพื้นที่ติดตั้งแผง ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วย อาทิเช่น เงาของต้นไม้ในบริเวณที่ติดตั้งแผงซึ่งเมื่อโตขึ้นจะทอดแนวพาดผ่านแผง และทำให้แผงที่ถูกพาดผ่านจะประพฤติตนเป็นเสมือนโหลดของวงจร และจะทำให้ประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าลดลง ทำให้เกิดความสูญเสียทางไฟฟ้าขึ้น และส่งผลต่อเวลาในการคืนทุน
• การเลือกอุปกรณ์ประกอบที่ได้มาตรฐาน ที่จะทำให้คุณภาพทางไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตออกมาเป็นไปตามข้อกำหนดของการไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ได้รับอนุญาตให้ต่อเข้ากับสายส่งไฟฟ้าได้ ฯลฯ เพื่อขายไฟฟ้าได้

• ปัจจุบันมีมาตรฐานการทดสอบด้านความปลอดภัยต่อการลามไฟของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกนำมาใช้ทดสอบแผงเซลล์ได้แก่มาตรฐาน ANSI/UL 1703 มาตรฐาน IEC 61730 และมาตรฐานการทดสอบระบบเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งระบบสำหรับติดตั้งบนหลังคาบ้านคือมาตรฐาน ASTM E108  

   โดยมาตรฐาน ASTM นี้ได้ถูกหน่วยงาน Firm Management(FM)  และ  Department of Energy (DE) นำไปบังคับใช้แล้ว   โดยมาตรฐานนี้ได้กำหนดให้การทดสอบแบ่งเป็น 3 class คือ Class A เปลวไฟที่แพร่ออกมาขณะเผาไหม้แผงเซลล์จะต้องสูงไม่เกิน 72 นิ้ว  Class B เปลวไฟที่แพร่ออกมาจะต้องไม่เกิน 96 นิ้ว Class C เปลวไฟที่แพร่ออกมาจะต้องไม่เกิน 156 นิ้ว   นอกจากนี้สารต่างๆ ที่หยดออกจากชิ้นส่วนของแผงเซลล์ขณะที่ทำการเผาไหม้ จะต้องไม่ทำให้เกิดการลุกติดไฟที่บริเวณพื้นด้านล่าง และทำให้เกิดการลามไฟต่อไปได้อีก

ความปลอดภัยในระบบผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

ปัญหาด้านความปลอดภัยในการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ส่วนใหญ่ที่พบมาจากโครงการที่มีขนาดเล็ก(VSPP) หรือเป็นระบบผลิตไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์ชนิดติดอยู่ตามหลังคาบ้านเรือนหรืออาคารพาณิชย์ เนื่องจากผู้รับเหมาในการติดตั้งยังไม่มีความรู้ในเรื่องของความปลอดภัยทางไฟฟ้าอย่างเพียงพอ และเจ้าของบ้านเรือนที่ติดตั้งแผงนั้น ไม่มีงบประมาณเพียงพอที่จะว่าจ้างที่ปรึกษาในการติดตั้งได้  ดังนั้นจึงมีรายงาน ว่าเกิดไฟไหม้แผงเซลล์ที่ติดตั้งบนหลังคาบ้านทั้งในประเทศสหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรปอยู่หลายครั้ง  

ไฟไหม้บนหลังคาบ้าน

• จุดอ่อนของแผงเซลล์แสงอาทิตย์คือ กล่องเชื่อมต่อ(junction box) ซึ่งถูกติดตั้งไว้ด้านหลังแผงเซลล์ และปัญหาของการเชื่อมต่อสายไฟฟ้าและไดโอดด้านในกล่อง ซึ่งสามารถทำให้เกิดการสปาร์ก(spark)และเกิดหลอมละลายจนลามไฟ  สำหรับอุตสาหกรรมนั้นได้มีการพัฒนาสวิตช์อัตโนมัติแบบต่างๆเพื่อแยกแผงเซลล์ต่าง ๆ ออกจากกันเมื่อเกิดเพลิงไหม้เพื่อทำให้ระบบมีความปลอดภัยต่อกระแสไฟฟ้ารั่วมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การใช้ตัวเซรามิกแบบสปริงและการยึดด้วยกาว ซึ่งจะสามารถแทรกตัวลงในอุดช่องปลั๊กต่างๆ เมื่อเกิดเพลิงไหม้ทำให้วงจรไฟฟ้าถูกตัดออกจากกัน และทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลเป็นอันตรายต่อนักดับเพลิง ตัวเซรามิแบบนี้ ยังสามารถทำให้แตกอย่างง่ายดาย โดยใช้ค้อนหรือขวานของนักดับเพลิงทุบลงไปบริเวณที่ต่อพ่วง อุปกรณ์ช่วยเหล่านี้มีโครงสร้างง่ายและอายุการใช้งานยาวนานอีกด้วย  

อุปกรณ์ประกอบของระบบผลิตไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์

เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) เพื่อใช้กับผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านได้  และยังไม่สามารถเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้า(power transmission line) เพื่อขายไฟฟ้าให้กับการไฟฟ้าได้   ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ประกอบของระบบทำงานร่วมด้วย โดยอุปกรณ์ดังกล่าวนี้จะถูกนำมาใช้ต่อเข้ากับแผงเซลล์เพื่อทำหน้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง(DC) จากแผงเซลล์ไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) ตัวอุปกรณ์ชนิดนี้เรียกว่า ตัวอินเวอร์เตอร์(solar inverter)

ปัจจุบันผู้ผลิตหลายรายทั้งในประเทศและต่างประเทศ แข่งขันกันผลิตอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและให้ค่าเพาว์เวอร์ แฟกเตอร์(power factor) ที่เข้าใกล้ 1 หรือมีการสูญเสียพลังงานน้อยออกมาจำหน่ายในตลาดมากขึ้น  อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานไฟฟ้า หรือค่าความสูญเสียทางไฟฟ้ามักจะขึ้นกับราคาของผลิตภัณฑ์นั้นๆด้วย กรอปกับแหล่งที่ผลิตอินเวอร์เตอร์ยังมีความสำคัญมากกับคุณภาพและความปลอดภัยเนื่องจากเกี่ยวพันธ์กับการบังคับใช้มาตรฐานของผลิตภัณฑ์ เช่น ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีและมีเครื่องหมายรับรอง เช่น CE mark มักจะมีราคาแพงกว่าผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีเครื่องหมายรับรอง  

ดังนั้นในการลงทุนติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์นี้ ผู้ลงทุนจึงต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆของอุปกรณ์ประกอบต่างๆ ร่วมด้วย อาทิเช่น ต้นทุน ค่าซ่อมบำรุง ค่าอะไหล่ ระยะเวลาในการรับรองผลิตภัณฑ์ การรับประกันหลังการขาย และความปลอดภัยในการนำไปใช้งาน เป็นต้น  

 

เขียนโดย ดร.ไกรสร อัญชลีวรพันธุ์