ความสัมพันธ์ระหว่างแผงโซล่าเซลล์และแบตเตอรี่ | คู่มือผู้เชี่ยวชาญ Quenenglighting

ทำความเข้าใจความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกัน: แผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ในระบบไฟโซลาร์เซลล์

การบริหารจัดการที่ซับซ้อนในการจัดซื้อระบบไฟส่องสว่างพลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับการทำงานร่วมกันของแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ บทความที่ครอบคลุมนี้จะตอบคำถามสำคัญสำหรับผู้เชี่ยวชาญและผู้ซื้อ ครอบคลุมถึงขนาดระบบ การเลือกชนิดของแบตเตอรี่ การเพิ่มประสิทธิภาพอายุการใช้งาน และบทบาทสำคัญของตัวควบคุมการชาร์จ เตรียมความพร้อมให้ตนเองด้วยความรู้ในการออกแบบและจัดซื้อโซลูชันระบบไฟส่องสว่างพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทนทานและมีประสิทธิภาพ ซึ่งเหมาะกับความต้องการของโครงการของคุณ เพื่อให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือและความคุ้มค่าในระยะยาว

แผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ทำงานร่วมกันในระบบแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร

ในระบบแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์ แผงโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่ และตัวควบคุมการชาร์จ ประกอบกันเป็นระบบที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งออกแบบมาเพื่อดักจับ กักเก็บ และนำพลังงานไปใช้ แผงโซลาร์เซลล์ (โมดูลโฟโตโวลตาอิก) ทำหน้าที่แปลงแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากนั้นไฟฟ้าจะไหลไปยังตัวควบคุมการชาร์จ ซึ่งทำหน้าที่เป็น “สมอง” ของระบบ ควบคุมแรงดันและกระแสไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ แบตเตอรี่ทำหน้าที่เป็นหน่วยกักเก็บพลังงาน สะสมพลังงานไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตขึ้นในระหว่างวัน เมื่อไม่มีแสงแดด เช่น ในเวลากลางคืนหรือในช่วงที่มีเมฆมาก พลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้กับหลอดไฟ LED วงจรการทำงานต่อเนื่องนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแสงสว่างจะคงที่โดยไม่ต้องพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า

การปรับขนาดระบบของคุณ: จะจับคู่แผงโซลาร์เซลล์กับแบตเตอรี่อย่างไรเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด

การกำหนดขนาดที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของระบบไฟโซลาร์เซลล์ โดยต้องจับคู่ความสามารถในการผลิตพลังงานของแผงโซลาร์เซลล์กับความสามารถในการจัดเก็บของแบตเตอรี่เพื่อให้สอดคล้องกับการใช้พลังงานที่จำเป็นของโคมไฟ ขั้นตอนสำคัญ ได้แก่:

1. กำหนดการใช้โหลด:คำนวณวัตต์-ชั่วโมงรวม (Wh) ที่ต้องการโดยโคมไฟในแต่ละคืน (เช่น วัตต์ LED × ชั่วโมงการทำงาน)
2. ระบุชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุด (PSH):ค้นหาชั่วโมงแสงแดดสูงสุดเฉลี่ยต่อวันสำหรับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของคุณ ข้อมูลนี้มีความสำคัญเนื่องจากแสดงจำนวนชั่วโมงแสงแดดเต็มที่เทียบเท่ากัน
3. คำนวณความจุแบตเตอรี่:คำนวณความจุแบตเตอรี่ที่ต้องการโดยอิงจากการใช้โหลดและจำนวนวันทำงานที่ต้องการ (จำนวนวันที่ระบบสามารถทำงานได้โดยไม่มีแสงแดด) โดยพิจารณาจากความลึกของการคายประจุ (DoD) ของแบตเตอรี่ สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด โดยทั่วไปอยู่ที่ 50% สำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4 อยู่ที่ 80-100% การคำนวณทั่วไปมีดังนี้ความจุแบตเตอรี่ (Wh) = (โหลดต่อวัน (Wh) × วันทำงานต่อเนื่อง) / DoD สูงสุด-
4. คำนวณขนาดแผงโซล่าเซลล์:แผงจะต้องสร้างพลังงานเพียงพอเพื่อเติมแบตเตอรี่ทุกวันและครอบคลุมการสูญเสีย สูตรทั่วไปคือ:กำลังไฟฟ้าแผง (Wp) = (โหลดรายวัน (Wh) × ปัจจัยการสูญเสียของระบบ) / PSHโดยทั่วไปแล้วขอแนะนำให้ขยายขนาดแผงให้ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย (15-30%) เพื่อรองรับวันที่มีเมฆมาก การเสื่อมสภาพของแผง และผลกระทบจากอุณหภูมิ

ตัวอย่างเช่น ไฟถนนที่ต้องการ 50 วัตต์ชั่วโมงต่อคืนในพื้นที่ที่มี 4 PSH และต้องการอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 3 วันโดยใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 (80% DoD) จะต้องใช้แบตเตอรี่ประมาณ (50 วัตต์ชั่วโมง/วัน * 3 วัน) / 0.8 = 187.5 วัตต์ชั่วโมง เมื่อรวมการสูญเสียพลังงานของระบบ (ประมาณ 20-30%) แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 50 วัตต์พีเอชน่าจะเพียงพอ: (50 วัตต์ชั่วโมง/วัน * ปัจจัยการสูญเสียพลังงาน 1.25) / 4 PSH ≈ 15.6 วัตต์พีเอช แต่โดยทั่วไปแล้ว ควรเลือกแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 50 วัตต์พีเอช ถึง 80 วัตต์พีเอช เพื่อให้มั่นใจว่าการชาร์จจะสม่ำเสมอและรองรับการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล

แบตเตอรี่ชนิดใดดีที่สุด? คำแนะนำในการจัดหาระบบไฟโซลาร์เซลล์

การเลือกแบตเตอรี่มีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพ ต้นทุน และอายุการใช้งานของระบบไฟโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่หลัก 2 ประเภท ได้แก่ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและลิเธียมไอออน โดยลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) เป็นลิเธียมเคมีที่พบมากที่สุดในระบบไฟโซลาร์เซลล์เนื่องจากความปลอดภัยและความเสถียร

• แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (GEL, AGM, แบตเตอรี่แบบน้ำท่วม):โดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่ประเภทนี้จะมีราคาถูกกว่าเมื่อใช้งานครั้งแรก อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ประเภทนี้จะมีอายุการใช้งานสั้นกว่า (300-1,000 รอบที่ 50% DoD) มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า มีน้ำหนักมากกว่า และไวต่อการปล่อยประจุลึกและความผันผวนของอุณหภูมิ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเติมน้ำยังต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำ (เติมน้ำให้เต็ม) โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพจะอยู่ที่ 70-85%
• แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4):แม้จะมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่า แต่แบตเตอรี่ LiFePO4 ก็ยังมีข้อได้เปรียบในระยะยาวที่สำคัญ เนื่องจากมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามาก (2,000-6,000 รอบที่ DoD 80-100%) มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า น้ำหนักเบากว่า ชาร์จได้เร็วกว่า มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม และแทบไม่ต้องบำรุงรักษา ประสิทธิภาพจะสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่ 90-99% สำหรับโครงการไฟส่องสว่างพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่ โดยเฉพาะที่ความน่าเชื่อถือในระยะยาวและต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ที่ต่ำลงเป็นลำดับความสำคัญ LiFePO4 ถือเป็นตัวเลือกที่ต้องการ

การเพิ่มอายุการใช้งานสูงสุด: ปัจจัยที่มีผลต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่แผงโซลาร์เซลล์

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับวิธีการใช้งานและการบำรุงรักษาด้วย ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ได้แก่:

• ความลึกของการระบาย (DoD):การคายประจุที่ลึกขึ้น (ทำให้แบตเตอรี่หมดเร็วขึ้น) จะทำให้มีอายุการใช้งานสั้นลง แบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นเมื่อคายประจุที่ระดับ DoD น้อยลง
• อุณหภูมิ:อุณหภูมิที่สูงเกินไป (ทั้งร้อนและเย็นเกินไป) อาจทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลงอย่างมากและอายุการใช้งานสั้นลง สำหรับ LiFePO4 อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะทำให้ความจุลดลงเร็วขึ้น ในขณะที่ความเย็นจัดอาจทำให้ความจุที่ใช้ได้ลดลงและส่งผลกระทบต่ออัตราการชาร์จ
• อัตราการชาร์จ/ปล่อยประจุ:การชาร์จหรือปล่อยประจุแบตเตอรี่เร็วเกินไปอาจทำให้ส่วนประกอบภายในเกิดความเครียดและลดประสิทธิภาพ
• การชาร์จไฟที่เหมาะสม:การชาร์จไฟมากเกินไปหรือชาร์จไฟน้อยเกินไปอาจทำให้เกิดความเสียหายที่ไม่อาจย้อนคืนได้ การชาร์จไฟมากเกินไปอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและอิเล็กโทรไลต์สลายตัว (ในกรดตะกั่ว) ในขณะที่การชาร์จไฟน้อยเกินไป (โดยเฉพาะในกรดตะกั่ว) อาจทำให้เกิดซัลเฟต ทำให้ความจุลดลง
• การบำรุงรักษา (สำหรับตะกั่วกรด):การตรวจสอบระดับอิเล็กโทรไลต์และความถ่วงจำเพาะเป็นประจำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบน้ำท่วม
• คุณภาพของส่วนประกอบ:ระบบการจัดการแบตเตอรี่คุณภาพสูง (BMS) สำหรับแบตเตอรี่ LiFePO4 ถือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปรับสมดุลเซลล์ การป้องกันการชาร์จเกิน/การคายประจุ และการจัดการอุณหภูมิ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่

บทบาทของตัวควบคุมการชาร์จ: การเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของพลังงานและสุขภาพแบตเตอรี่

ตัวควบคุมการชาร์จเป็นตัวกลางที่สำคัญระหว่างแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ โดยมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานและปกป้องแบตเตอรี่ ประเภทหลักๆ มีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) และการติดตามจุดพลังงานสูงสุด (MPPT)

• ตัวควบคุมการชาร์จ PWM:สิ่งเหล่านี้ง่ายกว่าและโดยทั่วไปจะมีราคาถูกกว่า โดยทำงานโดยลดแรงดันไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในระหว่างขั้นตอนการชาร์จจำนวนมาก จากนั้น