การออกแบบระบบโซลาร์สำหรับใช้งานแบบออฟกริด

ระบบโซลาร์แบบออฟกริด (Off-Grid Solar System) คือระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่เชื่อมต่อกับสายส่งไฟฟ้าของการไฟฟ้า เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกลไม่มีไฟฟ้าเข้าถึง หรือผู้ที่ต้องการความเป็นอิสระทางพลังงานอย่างแท้จริง การออกแบบระบบประเภทนี้มีความซับซ้อนมากกว่าระบบแบบออนกริด (On-Grid) เนื่องจากต้องคำนวณการใช้ไฟทั้งกลางวันและกลางคืน รวมถึงต้องมีแบตเตอรี่สำรองเพื่อใช้ในยามที่ไม่มีแดด

1. ประเมินการใช้พลังงานในแต่ละวัน

ขั้นตอนแรกคือการรวบรวมข้อมูลการใช้พลังงานในแต่ละวัน โดยให้ระบุจำนวนอุปกรณ์ที่ใช้, เวลาที่ใช้งาน และกำลังวัตต์ของแต่ละอุปกรณ์ เช่น

• หลอดไฟ LED 10W × 5 หลอด × 5 ชม. = 250 Wh
• ตู้เย็น 150W × 24 ชม. = 3600 Wh
• พัดลม 60W × 8 ชม. = 480 Wh
• รวมทั้งวัน ≈ 4,500 Wh หรือ 4.5 kWh

2. คำนวณขนาดแผงโซลาร์เซลล์

เมื่อทราบการใช้พลังงานต่อวันแล้ว เราสามารถใช้สูตร:

ขนาดแผงรวม (W) = พลังงานที่ต้องการต่อวัน ÷ ชั่วโมงแดดเฉลี่ย ÷ ประสิทธิภาพระบบ

เช่น ต้องการ 4.5 kWh/วัน ÷ 5 ชม. ÷ 0.8 = 1125 W → ใช้แผงขนาดรวมประมาณ 1200–1500 W เพื่อเผื่อความสูญเสียและวันที่มีแดดน้อย

3. คำนวณขนาดแบตเตอรี่

การเลือกแบตเตอรี่ต้องพิจารณาการใช้งานตอนกลางคืนและจำนวนวันที่ต้องการสำรองพลังงาน (Autonomy Days)

สูตร:

ความจุแบตเตอรี่ (Ah) = (พลังงานที่ใช้ × จำนวนวันสำรอง) ÷ แรงดันแบต ÷ DoD

เช่น ต้องการสำรองไฟ 2 วัน = 4.5 × 2 = 9 kWh

ใช้แบตเตอรี่ 48V, DoD (Depth of Discharge) 80% → 9000 ÷ 48 ÷ 0.8 = 234 Ah

ดังนั้นควรเลือกแบตเตอรี่รวมประมาณ 48V 250Ah

4. เลือกชนิดของแบตเตอรี่

• แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (Deep Cycle Lead-Acid): ราคาถูก แต่มีอายุการใช้งานสั้น (2–5 ปี)
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LiFePO4): ราคาสูงกว่า แต่มีอายุยาว (10–15 ปี), มีน้ำหนักเบา และสามารถจ่ายไฟได้สม่ำเสมอ

5. เลือกอินเวอร์เตอร์สำหรับระบบออฟกริด

อินเวอร์เตอร์ต้องสามารถรองรับโหลดรวมสูงสุดในคราวเดียว เช่น เปิดตู้เย็น + ปั๊มน้ำพร้อมกัน

ควรเลือกอินเวอร์เตอร์ที่:

• เป็นชนิด Pure Sine Wave
• รองรับแรงดันตรงจากแบตเตอรี่
• มีระบบป้องกันโหลดเกิน, ไฟฟ้าลัดวงจร, และฟังก์ชันชาร์จแบตเตอรี่จากแผง

6. ใช้คอนโทรลเลอร์แบบ MPPT

ระบบออฟกริดควรใช้ตัวควบคุมการชาร์จแบบ MPPT เพื่อให้ดึงพลังงานจากแผงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด และสามารถจัดการกับแรงดันและกระแสได้แม่นยำ

7. การติดตั้งและความปลอดภัย

• ต้องมีเบรกเกอร์ DC/AC ในทุกจุด
• เดินสายด้วยสาย PV1-F หรือสายที่มีความทนต่อ UV และความร้อน
• ควรต่อระบบลงดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

8. การดูแลระบบออฟกริด

• ตรวจสอบแรงดันแบตทุกเดือน
• ล้างแผงทุก 2–3 เดือน
• ตรวจสอบสายไฟและเบรกเกอร์อย่างน้อยปีละ 1 ครั้ง

9. ข้อดีและข้อจำกัดของระบบออฟกริด

ข้อดี:

• ไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากการไฟฟ้า
• ใช้งานได้แม้ในพื้นที่ห่างไกล
• ไม่มีปัญหาไฟดับจากภายนอก

ข้อจำกัด:

• ต้นทุนสูง โดยเฉพาะค่าแบตเตอรี่
• ต้องดูแลแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง
• หากออกแบบไม่ดี อาจเกิดปัญหาไฟไม่พอใช้

สรุป: การออกแบบระบบออฟกริดต้องใช้ความเข้าใจในพฤติกรรมการใช้พลังงาน และการเลือกอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพ หากออกแบบอย่างเหมาะสม ระบบออฟกริดสามารถให้พลังงานที่มั่นคง ปลอดภัย และยั่งยืนได้ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ไฟฟ้าเข้าถึงยากหรือมีปัญหาความมั่นคงไฟฟ้า