เพื่อเป็นการอธิบายหลักการทำงานง่ายๆ ของ Solar Off Grid ดร.ณํฐพงศ์ จึงได้แบ่งปันความรู้เกี่ยวกับระบบโซลาร์เซลล์ โดยได้เดินบ้านหมอหาซื้อของที่สำหรับประกอบ Portable Solar Off Grid เพื่อใช้ง่านท้ั้งระบบแสงสว่าง ปั๊มน้ำ และแปลงเป็นไฟฟ้า 220V เพื่อใช้งานอื่นได้ โดยของที่หาซื้อ สามารถหาซ์้อได้จริงในตลาดเมืองไทย ไม่ต้องสั่งมาจากนอก   
สามารถทำงานได้จริง อุปกรณ์เบื้องต้นดังนี้

1. แผงโซลาร์เซลล์ ขนาด 6 W 12 V ราคา 350 บาท
2. ชุดควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ ราคา 550 บาท
3. แบตเตอรีขนาด 12V 5Ah 1.5A output ราคา 380 บาท
4. ชุดแสงสว่าง (Lighting) 12v 3W ราคา 120 บาท
5. ปั๊มแช่ 12V 2A 500 Gallon / ชม. (ประมาณ 1800 ลิตร/ชั่วโมง) 400 บาท
6. ตัวแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ (Inverter) 12V Dc-220V AC 150W ราคา 450 บาท
7. สายไฟฟ้า DC 1.5 sq.mm. 1 Set 30 บาท
8. เต้ารับหัวจุดบุหรี 12V  45 บาท
9. เต้าเสียบหัวจุดบุรี พร้อมสาย 85 บาท



สำหรับวงจร การต่อสามารถ


หรือ Download ได้ที่ Link

https://www.dropbox.com/s/eo9lwhlsfqaeg4c/Block%20Diagram%20Solar.pdf?dl=0

Manual Solar Charger Controller



หลักการทำงาน

แผงโซลาร์เซลล์ จะมีแรงดันที่ Output สูงสุด ประมาณ 18 Volt มีกระแสประมาณ 0.34 A ต่อสายมายัง ชุดควบคุมการชาร์จแบตเตอรีที่ จะทำหน้าที่ลดแรงดันมาที่ประมาณ 12 Volt เพื่อให้สามารถ ชาร์จแบตเตอรี่ได้  และ มีปุ่ม เพื่อเลือกจ่ายไฟ ไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าที่รับไฟฟ้าได้ 12 Volt โดยตรง

อุปกรณ์ที่ไม่ต้องการแบตเตอร์ Backup
สามารถต่อเข้ากับชุดควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ ได้โดยตรง

อุปกรณ์ที่ต้องการแบตเตอรี Backup

อุปกรณ์ที่ต้องการทำงานเมื่อไม่มีแสงแดด หรืออุปกรณ์ Electronic ที่มีความซับซ้อน ควรต่อผ่านแบตเตอรี

อุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้า 12 DC

สามารถต่อตรงเข้ากับขั้วแบอร์ได้เลย โดยต่อคร่อมขั้วบวกและขั้วลบ
1. ระบบแสงสว่าง
2. ระบบป็มน้ำ

อุปกรณ์ที่ใช้ไฟ้า 220V AC
ต้องต่อผ่าน ตัวแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ Inveter  โดยรุ่นที่นำมาประกอบจะต่อผ่านเต้ารับหัวจุดบุหรี่ มายังตัว Inverter
ที่ตัว Inverter จะมีปุ่มปิดเปิด USB Outlet ขนาด 5V 1A  สำหรับชาร์จมือถือและ Outlet 220V AC 150W ซึ่งสามารถต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า 220 V ได้ที่นี้


ประสิทธิภาพของระบบ

วิศวกรไฟฟ้า จะศึกษาเกี่ยวกับการออกแบบเพื่อหาขนาดและเวลาที่อุปกรณ์สามารถใช้งานได้ เต็ประสิทธิภาพ เพื่อให้ผู้นำไปใช้ได้เข้าใจถึงประสิทธิภาพ ของชุด solar off gird นี้ จะได้แสดงรายการคำนวณให้เห็นดังนี้

เวลาในการชารจ์แบตเตอรี

เวลา= ขนาดของ Battery (Ah) / กระแส Output ของแผง x  เวลาที่เพิ่มขึ้นจาก Loss
      = 5 A (h)/ 0.34 A x 140%
      = 20 h

เฉลี่ยใน 1 วัน มีแสงแดด 5 h

วัน = 20 / 5 =4 วัน

เวลาในการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า

1. แสงสว่าง 12DV 3 Watt

เวลา = ขนาดของ Battery (Ah) / กระแสที่อุปกรณฺ์ใช้
       = 5 / 0.25
       =20 h

2. ปั๊มแช่ 12V 2A

เวลา = ขนาดของ Battery (Ah) / กระแสที่อุปกรณฺ์ใช้
        = 5 / 2 แตเนื่องจาก Battery จ่ายได้มากสุดแค่ 1.5 A จึงเปลี่ยนเป็น = 5 /1.5
        =3.3 h


ประสิทธิ์ภาพของอุปกรณ์ที่ใช้กับระบบ

1. แสงสว่าง 12DV 3 Watt

เนื่องจากระบบแสงสว่างกินไฟฟ้าน้อยกว่าที่แบตเตอรี่ป้อนได้ จึงมีประสิทธิภาพได้ เกือบ 100%
2. ปั๊มแช่ 12V 2A

เนื่องจาก Battery จ่ายไฟฟ้าได้เพียง 1.5 A จึงมีประสิทธิภาพประมาณ =1.5/2 = 75%

กรณีที่ตาม Spec ระบบว่าสามามรถสูบน้ำได้ 500 GPh เมื่อคำนวณประสิทธิภาพ จะลดลงหรือ =500x 0.75 = 375 Gallon Per Hour = 370*3.78 = 1417.5 ลิตรต่อชั่วโมง


การปรับปรุงระบบในอนาคต

1. ลดเวลาการ charge battery โดยลงทุนซิ้อแผงเพิ่ม โดยอัตราส่วนที่เพิ่มคือ แผง 6 Watt เพิ่มขึ้นหนึ่งแผง สามารถลดลงได้ประมาณ 1 วัน( แต่ถ้าซื้อเกิน 40 Watt ต้องมีการปรับปรุง Solar Charger เนื่องจากข้อจำกัดของตัวอุปกรณ์)
2. คำนวณประสิทธิ์ภาพของตัว Inverter ที่ไม่สามารถคำนวณได้จัดเจน เนื่องจากไม่มีรายละเอียดทางเทคนิคของอุปกรณ์  (โดยต้องทดลอง จ่าย Load จริง เพื่อจัดเวลา หรือ รื่อวงจร เพื่อดู Circuit ภายใน)

สามารถติดตามบทความใหม่ได้ที่
Facebook Page
https://www.facebook.com/roofmakemoney
Youtube Channel
https://www.youtube.com/watch?v=7IMBNJ3KKjE

อ้างอิงเพิ่มเติม
1. วงจร Solar Charger
http://sandysplash.blogspot.com/2013/07/pwm-solar-charge-controller-circuit.html
2. การแปลงหน่วย
http://www.traditionaloven.com/tutorials/flow-rate/convert-gal-us-per-hour-to-l-liter-per-hour.html
3. การคำนวณเวลา Charge Battery
http://lifehacker.com/charge-your-phone-in-half-the-time-quick-chargers-expl-1682276989