ประเภทของระบบโซล่าเซลล์

 

Smart Hybrid ปฎิวัติวงการ Solar Roof ด้วยระบบที่รวม On-Grid Off-Grid และ UPS ไว้ในหนึ่งเดียว

นานๆจะหาเวลาว่างมาแบ่งปันความรู้ได้ซักที รบกวนแนะนำติชมกันดูนะครับ กระทู้นี้ผมจะพูดถึงระบบริหารพลังงานทดแทนจาก Solar Roof ที่เริ่มเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในบ้านเรา ล่าสุดเพิ่มเปิดรับข้อเสนอโครงการโดยให้อัตราการรับซื้อที่ราคา FiT 6.85 บาท ในระบบ On-Grid ผมจึงเห็นว่า ควรเขียนกระทู้นี้ เพื่อแบ่งปันข้อมูลที่ว่า สิ่งที่เรารู้กันมาว่า ระบบ On-Grid ไม่สามารถใช้ไฟเองในยามฉุกเฉินได้ และระบบ Off-Grid ที่ไม่สามารถขายไฟได้นั้น ณ ตอนนี้ ผมได้คิดระบบที่จะลบจุดอ่อนทั้งสองออกไปได้ และมันไม่ใช้ระบบ Hybrid ธรรมดาที่ตปท.ใช้กัน เพราะตัว Hybrid Inverter ที่ ตปท.ใช้ยังไม่ได้รับมาตรฐานจาก กฟผ.บ้านเรา แต่ระบบที่ผมจะนำเสนอต่อจากนี้จะสามารถทำทุกสิ่งได้เช่นเดียวกับ Hybrid Inverter เหล่านั้น โดยใช้อุปกรณ์จากระบบเดิมต่อยอดได้เลย นอกจากนี้ยังได้สรุปข้อมูล จุดเด่น จุดด้อยของระบบ Solar Roof เดิมๆ มาให้ทำความเข้าใจกันอีกด้วย ตามไปดูกัน ก่อนอื่นเรามาทบทวนรายละเอียดของระบบการติดตั้ง Solar Roof ในปัจจุบันกันก่อน มาดูข้อดี ข้อเสีย และขีดจำกัดของระบบ Solar Roof แต่ละแบบกันเป็นเนื้อหาของบทความหรือสินค้าโดยละเอียด

 

On-Grid

ในปัจจุบันนั้น การติดตั้ง Solar Roof ที่เป็นที่นิยมมากที่สุดได้แก่ ระบบ On-Grid หรือระบบการต่อไฟขนานกับสายส่งของการไฟฟ้านั้น มีรูปแบบการทำงานดังภาพหัวใจของระบบนี้ก็คือตัว Grid-Tie Inverter หรือ Grid-Connected Inverter (ขอเรียกสั้นๆว่า GCI)ตัว GCI นั้นจะทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงจากแผง Solar Cell บนหลังคาให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับแต่ความสามารถพิเศษของ GCI นั้นก็คือมันสามารถแปลงกระแสไฟที่ได้จาก Solar Roof ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความต่างศักย์ ความถี่และที่สำคัญคือเฟสของสัญญาณที่ตรงกันกับไฟฟ้าจากสายส่งดังนั้น กฟผ. จึงอนุมัติให้ผู้ใช้ระบบ On-Grid ที่มี GCI ที่ได้มาตรฐานสามารถต่อไฟเข้ามายังสายส่งกระแสหลักได้


ดังนั้นในช่วงเวลากลางวัน Solar Roof ของเราก็จะผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างเต็มประสิทธิภาพ และส่งผ่านมิเตอร์จำหน่ายไฟออกมาส่วนหนึ่งของไฟฟ้าที่ผลิตได้นั้นจะถูกมาใช้ภายในบ้านของเรา หากเหลือก็จะถูกส่งไปใช้ยังบ้านเรือนหลังอื่นๆเช่นเดียวกับไฟฟ้าที่ กฟผ.จ่ายออกมาแต่ถ้าหากไฟฟ้าที่ผลิตได้นั้นไม่พอใช้ หรือในช่วงเวลากลางคืน ระบบก็จะดึงไฟจากส่วนอื่นๆในสายส่งมาใช้ได้อยู่ดี ระบบแบบนี้ก็เท่ากับว่า เราไม่ต้องไปวุ่นวายอะไรกับตัวระบบเลย ผู้ติดตั้งมีความรู้เล็กน้อยก็สามารถติดตั้งได้ และไม่ว่าเราจะติดตั้งเพื่อใช้ไฟเองหรือส่งออก ไฟฟ้าทั้งหมดที่ผลิตได้ก็จะผ่านมิเตอร์จำหน่ายที่เราต้องติดตั้งเพิ่มเติมในตอนติดตั้งทั้งหมดนั่นก็คือเราจะสามารถขายไฟฟ้าออกไปได้อย่างเต็มเม็ดเต็มหน่วยอย่างแน่นอน

 

ภาพถัดมานี้แสดงให้เห็นว่า การติดตั้ง Solar Roof แบบ On-Grid จะยังคงมีไฟฟ้าใช้ได้อย่างปรกติในตอนกลางคืนเพราะระบบซื้อและระบบขายไฟของเราแยกอิสระจากกันโดยมีมิเตอร์ขายและมิเตอร์ซื้อเป็นตัวจำแนกปริมาณการใช้และผลิตของเราแต่เมื่อมีข้อดีก็จะต้องมีข้อเสียเป็นธรรมดา ข้อเสียของระบบ On-Grid นั้นอาจดูธรรมดามากสำหรับท่านที่อยู่ในเมืองหลวงเพราะนานๆท่านถึงจะมีโอกาสได้พบกับภาวะไฟดับ และอย่างมากก็ดับแค่ไม่นานแต่ในบางพื้นที่โดยเฉพาะตามชานเมือง ชนบท และโดยเฉพาะจังหวัดต่างๆในภาคใต้นั้นภาวะไฟดับเป็นอะไรที่เกิดให้เห็นอยู่เสมอทั้งจากอุบัติภัยของเครื่องมืออุปกรณ์ที่เกิดจากภัยพิบัติเล็กน้อยอย่างตอนที่ไฟดับทั่วทั้งภาคในปีก่อนๆ หรือเหตุการณ์หม้อแปลงระเบิดบ่อยๆและอีกทั้งยังมีช่วงอุทกภัย วาตะภัยต่างๆที่จะเข้ามาปีละครั้งสองครั้งให้ไฟดับติดเกาะกันอยู่หลายวัน ที่เกริ่นเช่นนี้ก็เพราะว่า แม้ระบบ Solar Roof จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้เองนั้น แต่เมื่อใดที่ไม่มีไฟฟ้าจากสายส่ง(ไฟดับ)ไปสร้างสัญญาณอ้างอิงให้แก่ GCIเจ้า GCI ของท่านก็จะตัดระบบตัวเองอัตโนมัติ แม้แดดจะร้อนเปรี้ยงๆปางใดก็ตาม ท่านจะไม่สามารถใช้ไฟฟ้าที่อัดแน่นอยู่ภายใต้แผงโซล่าเซลล์ได้เลยแม้แต่นิดเดียว


แต่สาเหตุที่เจ้า GCI ต้องทำเช่นนี้ก็เพื่อความปลอดภัยของเจ้าหน้าที่ผู้ปฏิบัติงานกับสายส่งทุกคนที่ต้องทำงานกับสายส่งที่ควรจะไม่มีแรงดันไฟฟ้าจากปลายสายเช่นบ้านท่านเช่นนั้นแล้วเราคงไม่มีทางแก้ไขเรื่องนี้แน่ๆ ถึงแม้ว่าความมั่นคงทางพลังงานจะเป็นปัจจัยใหญ่ๆอีกปัจจัยหนึ่งที่ทำให้การติดตั้ง Solar Roof ดูน่าสนใจและมีความคุ้มค่ามากขึ้นก็ตามแต่ท่านจะไม่สามารถนำพลังงานที่ผลิตได้มาใช้ในยามคับขันได้แม้แต่หลอดเดียวถ้าติดตั้งระบบ On-Grid สรุปแล้วการติดตั้ง Solar Roof แบบ On-Grid นั้น มีข้อดี ข้อเสีย อุปกรณ์ที่ใช้ งบประมาณติดตั้งและระยะเวลาคืนทุนคร่าวๆดังนี้

ข้อดี

มีระบบง่ายๆ ไม่ซับซ้อน ไม่ต้องดูแลรักษามาก ไม่ต้องมีความรู้ ความเชี่ยวชาญอะไรมากมายก็สามารถติดตั้งได้

ขายไฟได้เรื่อยๆ อย่างเต็มประสิทธิภาพของแผง รอรับเงินอย่างเดียวได้เลย ไม่ต้องไปวุ่นวายอะไรกับระบบ

ใช้อุปกรณ์แค่ไม่กี่ชิ้น ทำให้ใช้เงินลงทุนไม่สูงมาก

มีนโยบายรัฐส่งเสริมโดยการรับซื้อไฟฟ้าในราคาพิเศษ ทำให้คืนทุนได้เร็ว และมีระยะเวลาฟันกำไรเป็นสิบปี

ข้อเสีย

ไม่ช่วยในเรื่องการรักษาเสถียรภาพของแหล่งพลังงาน

ต้องทำเรื่องขออนุมัติและรับการสนับสนุนยุ่งยากมาก(ถ้าทำเอง)

อุปกรณ์ที่ใช้

Solar Panels

Mounting Kits

Grid-Tie Inverter, Grid-Connected Inverter (ที่ผ่านการรับรองของ กฟน. และ กฟภ.)

EGAT Watt meter

Accessory, wire, monitor unit etc.

งบประมาณติดตั้ง

ราวๆ 70,000 บาท ต่อ 1 kw (ราคาขึ้นอยู่กับหลายๆอย่างนะครับ ต้องให้ผู้รับเหมาแต่ละเจ้าไปประเมินหน้างานอีกที ส่วนใหญ่จะประเมินให้ฟรีครับ)ระยะเวลาคืนทุนประมาณ 7-8 ปี ตามรายงานของกระทรวงพลังงานนะครับ ซึ่งจริงๆผมก็คิดว่าประมาณนี้แหละ อายุของแผง 25 ปี(ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจะตกลงเรื่อยๆ แต่มีประกันที่ 80% ตลอดอายุการใช้งานเกือบทุกเจ้า)GCI ตีว่า 20 ปี(แบรนด์ดีหน่อย) ก็ฟันกำไรได้แน่ๆ 11-12 ปีแล้วครับ ถ้าไม่ซวยเจอฟ้าผ่าหรือกระสุนปืนใครตกใส่ก็คงไม่ต้องเสียค่าซ่อมบำรุงอะไรในระยะนี้

Off-Grid

คราวนี้มาดูระบบแบบ Off-Grid กันบ้างครับระบบนี้ขอพูดแบบสั้นๆก็คือ การต่อระบบ Solar Roof เข้ากับไฟบ้าน โดยแยกวงจรกับสายส่งเลยโดยอาจจะเดินสายไฟแยกกันแล้วเลือกใช้งานกันคนละแบบ หรือใช้สายไฟร่วมกันแต่ตัดระบบหนึ่งระบบใดออกไปในขณะใช้งานอีกระบบอยู่ เพราะระบบ Off-Grid นั้น จะใช้ Inverter แบบธรรมดาในการแปลงกระแสตรงจากแผงโซล่ามาเป็นกระแสสลับที่มีแรงดันและความถี่เดียวกับสายส่ง เพียงแต่ว่ามันจะไม่มีการ Syn. เฟสของกระแสไฟฟ้าให้ตรงกัน เหมือนกัน Inverter แบบ Grid-Connected ที่จะมีราคาแพงกว่าหลายเท่านั่นหมายความว่า Inverter ของท่านอาจจะกลายเป็นอาหารเช้าซีเรียลทันทีที่ต่อไฟจากทั้งสองแหล่งเข้าด้วยกันและอาจมีอุปกรณ์อื่นๆในระบบพังพ่วงไปด้วยอุปกรณ์อีกตัวหนึ่งที่ส่วนใหญ่จะติดมาให้กับ Off-Grid Inverter ก็คือ Battery Controller มีไว้เพื่อแปลงกระแสไฟสำหรับชาร์จแบตเตอรี่และนำไฟจากแบตมาใช้ในภายหลังการทำงานของระบบ Off-Grid นั้น ในช่วงเวลากลางวัน พลังงานที่ผลิตได้จากแผงโซล่าจะถูกส่งไปใช้งานในบ้านตามความต้องการโดยถ้าหากกำลังการผลิตสูงกว่าการใช้งาน ระบบก็จะแบ่งพลังงานส่วนเหลือไปชาร์จแบตเตอรี่สำรองแต่ถ้าหากกำลังการผลิตต่ำกว่า ก็อาจส่งผลให้ไฟฟ้าไม่พอ ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ และเสี่ยงต่อการพังได้

ข้อดีของระบบ Off-Grid อย่างมาก็คือ ในช่วงเวลากลางคืนหรือในยามฉุกเฉินที่เราไม่มีไฟฟ้าใช้นั้นInverter ชนิด Off-Grid จะดึงกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ แปลงเป็นไฟบ้านและส่งมาใช้งานในบ้านได้อย่างต่อเนื่องระยะเวลาใช้งานก็ขึ้นอยู่กับปริมาณแบตเตอรี่และปริมาณไฟฟ้าที่ชาร์จเข้าไปในตอนกลางวัน


 

ด้วยเหตุนี้ระบบ Solar Rooftop แบบ Off-Grid จึงนิยมติดตั้งในพื้นที่ที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึงหรือติดตั้งเป็นระบบสำรองในบ้านเรือน ที่พัก ที่อยู่ในพื้นที่เสี่ยงทั้งจากไฟฟ้าดับและภัยธรรมชาติสรุปแล้วการติดตั้ง Solar Roof แบบ Off-Grid นั้น มีข้อดีและข้อเสีย อุปกรณ์ที่ใช้ งบประมาณติดตั้งและระยะเวลาคืนทุนคร่าวๆดังนี้

ข้อดี

นำไฟฟ้าใช้งานได้ในยามไฟดับ ฉุกเฉิน คับขัน

อุปกรณ์เกรดต่ำ ราคาไม่แพง หาได้ง่าย ติดตั้งเองได้ไม่ต้องทำเรื่องขออนุญาต

ข้อเสีย

การติดตั้งมีรายละเอียดสูง ซับซ้อน ไม่เหมาะกับผู้ไม่มีทักษะทางช่าง

ไม่สามารถขายไฟได้

หากแบตเต็มและไม่ใช้ไฟในตอนกลางวัน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จะสูญเปล่า

ไม่มีจุดคุ้มทุน (ถ้าคิดในแง่การเงิน)

อุปกรณ์ที่ใช้

 Solar Panels

 Mounting Kits

 DC2AC + Battery Controller (Off-Grid Inverter)

 Batterys

 Accessory, wire, monitor unit etc.

 งบประมาณติดตั้ง

 ประมาณโดยคร่าวๆ 40,000 บาท ต่อ 1 kw ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบเลยครับ

 ระยะเวลาคืนทุนประมาณ ไม่มีครับ ทั้งที่จริงก็สามารถจะพอประมาณจากค่าไฟที่เราผลิตเองแทนซื้อจากการไฟฟ้า แต่ตัวแปรเยอะมาก คำนวณยังไงก็คงไม่ตรงหรอกครับ

 

Hybrid

ระบบ Hybrid พระเอกหรือแค่ลิเก?ระบบลูกผสมไฮบริดนั้น อันที่จริงเพิ่งเกิดขึ้นมาไม่นาน เชื่อว่าหลายๆคนอาจจะยังไม่รู้จัก หรือ ไม่เคยได้ยินว่ามีระบบแบบนี้อยู่หลายๆคนที่คลุกคลีมามากหน่อยอาจคุ้นหู และรู้จักกับ Hybrid Inverter มาบ้างระบบ Hybrid นั้นถ้าดูตามหลักการทำงานแล้วละก็ มันเป็นอะไรที่สุดแสนจะ “เพอร์เฟค” ระบบ Hybrid เป็นได้ทั้งระบบ “ประหยัดพลังงาน” และ “สำรองพลังงาน” ซึ่งเป็นข้อดีของทั้ง On, Off-Gridระบบนี้รวมเอาข้อดีของทั้งคู่เอาไว้ด้วยกันแล้ว แต่มันยังไม่สุดและที่มันไม่สุดนี่แหละเป็นปัญหา

หัวใจของระบบ Solar Roof แบบ Hybrid System นั้นอยู่ที่ตัว Hybrid Inverter ซึ่งเริ่มมีออกมาให้เห็นมากขึ้นจากผู้ผลิต Inverter รายใหญ่ๆ Hybrid Inverter นั้นมีคุณสมบัติในการเป็นทั้ง HVDC to True Sine-Wave Phase Lock AC เช่นเดียวกับ Grid-Connected Inverter ทำให้มันส่งไฟจากแผงโซล่าไปตามสายไฟหลักร่วมกับสายเมนได้ และ HVDC (and AC) to LVDC Battery Controller เช่นเดียวกับ Off-Grid Inverter ทำให้มันแปลงไฟจากแผงโซล่ามาชาร์จแบตเตอรี่ได้ นอกจากนั้นยังนำไฟบ้านมาชาร์จได้ด้วย ส่วน Automatic Switching Source เป็นความสามารถพิเศษที่จะสามารถเลือกแหล่งพลังงานให้เหมาะสมกับการใช้งานได้โดยอัตโนมัติ ทำงานเช่นเดียวกับ UPS ตอนไฟดับมาดูไฮบริดทำงานตอนกลางวันและตอนกลางคืน หรือตอนไฟดับกันครับ

ฟังดูดีนะครับแต่บนความสามารถหลากหลายนั้น หลายสิ่งยังเป็นปัญหา เช่นHybrid Inverter ยังไม่มีรุ่นไหนได้รับการรับรองมาตรฐานที่การไฟฟ้ากำหนด คุณจึงใช้มันอย่างถูกกฎหมายไม่ได้ Hybrid Inverter มีให้เลือกน้อยมากๆ และยังไม่มีข้อมูล Proved โดยการใช้งานเป็นเวลานานๆ จากลูกค้าระบบ Hybrid ไม่สามารถแยกติดตั้งมิเตอร์ซื้อกับจำหน่ายได้ ผลที่ได้คือคุณขายไฟไม่ได้ ทำได้แค่ลดค่าไฟฟ้าจากการซื้อเดิม (กรณีมิเตอร์อนาล็อก) ผมกำลังจะแนะนำระบบ Smart Hybrid ซึ่งมันจะดีกว่านี้มากและมันไม่มีข้อจำกัดดังเช่นระบบนี้รายละเอียดส่วนอื่นๆของระบบ Hybrid จึงขอยกไปพูดต่อในหัวข้อการแนะนำระบบ Smart Hybrid เราจะนับข้อ 1 2 แล้วข้ามไปข้อ 4 กันเลยเรารู้จักระบบ Solar Roof ที่มีอยู่ในปัจจุบันไปแล้ว ลองมาเปรียบเทียบ ข้อดี ข้อเสีย ของแต่ละระบบกันดูครับ

Smart Hybrid

On-Grid, Off-Grid, Hybrid ทั้งหมดที่ผมกล่าวมา คือระบบ Solar Rooftop ที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ทั้งในไทยและต่างประเทศ แต่ระบบที่ผมจะนำเสนอต่อไปนี้ น่าจะมีรู้จักอยู่น้อยมากๆ เพราะผมก็คิดขึ้นมาเอง แต่คิดว่าคงมีคนคิดได้เหมือนกันดังนั้น ผมขออนุญาตตั้งชื่อระบบที่จะนำเสนอนี้ว่า Smart Hybridและนี่คือจุดเด่นของมัน

- ระบบ Smart Hybrid สามารถขายไฟได้ตามสัญญา เป็นไปตามข้อกำหนดของ กฟผ. เช่นเดียวกับระบบ On-Grid

- ระบบ Smart Hybrid สามารถผลิตไฟฟ้าใช้เองได้ในช่วงที่ไฟดับ ไม่มีไฟใช้ เช่นเดียวกับระบบ Off-Grid

- ระบบ Smart Hybrid สามารถเป็น Backup ที่ตัดต่อแหล่งพลังงานได้เองในระดับมิลลิวินาที เช่นเดียวกับ UPS และระบบ Hybrid

ที่สำคัญคือถ้าคุณมีระบบ On-Grid อยู่แล้ว สามารถ Upgrade ระบบเป็น Smart Hybrid โดยไม่ต้องทิ้งอุปกรณ์เดิมแม้แต่ชิ้นเดียว และเพิ่มอุปกรณ์ที่ถูกกว่า Grid-Tie Inverter ครึ่งหนึ่งหรือถ้าคุณมีระบบ Off-Grid ก็สามารถ Upgrade ระบบเป็น Smart Hybrid ได้เช่นกัน โดยยังคงใช้ Solar Cell และ Battery ชุดเดิมได้ทั้งหมด (Inverter ถูกๆ อย่าไปเสียดายเลยครับ)การ Upgrade ก็ไม่ยุ่งยาก ไม่ต้องเดินสายไฟใหม่เลยด้วยซ้ำ !!!และนี่คือจุดเด่นและด้อย Smart Hybrid ครับ

เอาละ มาดูทฤษฎีและหลักการของระบบ Smart Hybrid กันเลย ผังไดอะแกรมนี้ แสดงอุปกรณ์และการเดินระบบสายไฟของการติดตั้ง Solar Roof แบบ Smart Hybrid 

อุปกรณ์ที่ต้องใช้ก็มี (อุปกรณ์แบบ On-Grid แบบทั่วไป) อย่าง Grid-Tie Inverter, Solar Panel, Selling Meter

(อุปกรณ์ติดตั้งที่ต้องเพิ่มเข้าไป) ATS (Automatic Transfer Switch) หรือ MTS (Manual Transfer Switch)

ATS เป็นชื่ออุปกรณ์ที่ชาวบ้านทั่วๆไปจะไม่คุ้นหูเท่าไหร่ แต่ถ้าเป็นช่างเทคนิคด้านไฟฟ้าก็คงจะพอรู้จัก ATS เป็นเหมือนสวิทช์ไฟฟ้ารูปแบบหนึ่งที่จะคอยสลับสะพานไฟฟ้าไปมาระหว่างขั้วไฟฟ้า 3 4 หรือ 5 จุด แล้วแต่ชนิดของ ATS โดยสามารถใส่โปรแกรมเพื่อให้ ATS สลับการเชื่อมต่อระหว่างขั้ว AB AC หรือ BC ได้โดยอัตโนมัติในกรณี 3 ขั้ว ส่วน MTS นั้นก็คือสวิทช์ที่ใช้สลับการเชื่อมต่อระหว่างขั้วไฟฟ้าเช่นกัน แต่จะเป็นการตัดต่อโดยใช้มนุษย์เป็นผู้ดำเนินการ แน่นอนว่าจะถูกกว่า ATS สำหรับ ATS, MTS ที่เราจะใช้กับระบบ Smart Hybrid จะเป็นแบบ 3 ขั้ว กำลังไฟฟ้าที่รองรับขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ Backup Inverter คิดอยู่นานทีเดียวว่าจะใช้คำเรียก Inverter ที่ทำงานแบบพิเศษชนิดหนึ่งว่าอะไรดี แต่สรุปแล้วขอเรียกว่า Backup Inverter ก็แล้วกัน เนื่องด้วยเจ้า Backup Inverter นั้นมีการทำงานที่พิเศษมาก มันก็เลยเปรียบเสมือนหัวใจของระบบ Smart Hybrid เลยทีเดียว เจ้า Backup Inverter นั้นมีการทำงานที่ตรงกับชื่อของมัน คือเป็นตัวแปลงกระแสไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ตัดสลับแหล่งพลังงานในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงของแหล่งพลังงานหลัก นั้นก็คือสายเมนจากการไฟฟ้า 

ถ้าจะให้นึกภาพง่ายๆ ก็ขอให้ดูเอาจากอุปกรณ์ที่เราคุ้นหูกันอย่าง UPS ใน UPS นั้นจะประกอบด้วยแบตเตอรี่และวงจรไฟฟ้าแบบพิเศษที่เป็นเหมือน Source Switching, Battery Controller and Dc to Ac Inverter คือใน Stage ปกตินั้น UPS จะรับไฟฟ้าจากกริดเข้ามาชาร์จแบตเก็บไว้และปล่อยผ่านไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า แต่เมื่อไหร่ที่ไฟฟ้าจากสายกริดขาดตอน ไม่เสถียร หรือหายไป UPS ก็จะเปลี่ยนโหมดเป็น Inverter ที่จะแปลงไฟฟ้าจากแบตเตอรี่มาจ่ายให้เครื่องใช้ไฟฟ้าแบทันที กระบวนการนั้นเป็นไปอย่างรวดเร็วชนิดว่าคอมยังไม่ทันดับเลยทีเดียว Backup Inverter ก็ทำหน้าที่เช่นเดียวกับ UPS ในส่วนที่เป็นวงจรไฟฟ้า แต่ BI บางตัวสามารถรองรับแหล่งพลังงานได้มากถึง 3 แหล่ง เช่นจายสายเมน จากแบตเตอรี่ และจากเครื่องปั่นไฟโดยสามารถสั่งสตาร์ทเครื่องปั่นไฟได้ด้วย Stage การทำงานของ BI ก็จะเป็นเหมือนกับ UPS และบางตัวจะพิเศษกว่าตรงที่สามารถจ่ายไฟย้อนกลับไปทางกริดได้ด้วยในบางคอนดิชั่น Battery เนื่องจากเจ้า Backup Inverter นั้นเป็นเพียงวงจรไฟฟ้าไม่เหมือนกับ UPS เราจึงต้องเพิ่มแบตเตอรี่เข้าไปให้มันด้วย แต่นั่นจะทำให้เกิดข้อดีอีกอย่างที่จะพูดในหัวข้อถัดไป ทีนี้เรามาดูแผนผังการทำงานของระบบ Smart Hybrid ในสถานการณ์ต่างๆกัน


ภาพแรกเลย ในกรณีกลางวัน ระบบการผลิตไฟฟ้าจากแผง Solar Roof ของเราจะเหมือนกับระบบ On-Grid ทุกประการATS จะเชื่อมสะพานไฟจาก Grid-Tie Inverter ไปยังสายเมนของการไฟฟ้าผ่านมิเตอร์ขายที่ได้ติดตั้งเพิ่มเติมไฟที่เราผลิตได้ก็จะถูกขายในราคา FiT ที่สูงกว่าราคาซื้อขายไฟฟ้าปรกติทั่วไปมากเลย ไฟบางส่วนหลังจากที่ขายก็จะถูกดึงกลับ มาใช้ในบ้านเราด้วยนะในอีกด้านหนึ่ง ระบบไฟฟ้าในบ้านของเราจะต้องไหลผ่าน Backup Inverter ซึ่งจะคอยรักษาเสถียรภาพของไฟฟ้าก่อนจะนำมาใช้ในบ้านของเราไฟฟ้าบางส่วนที่ผ่าน Backup Inverter จะถูกนำไปชาร์จแบตเตอรี่ที่ใช้สำรองไฟ เก็บไว้ในยามฉุกเฉิน


ดังนั้น ในกรณีที่อยู่ๆไฟฟ้าเกิดดับ ไฟตก หม้อแปลงระเบิด หรือจะเกิดจาก Accident ใดๆก็ตามBackup Inverter จะทำหน้าที่ตามชื่อเรียกของมันทันที มันจะตัดต่อระบบไฟฟ้าในบ้านของคุณโดยแปลงไฟจากแบตเตอรี่มาใช้ที่นี้จะ Backup ได้นานแค่ไหนก็ขึ้นอยู่กับการ Mix and Match ระบบของคุณ ซึ่งผมจะพูดถึงต่อไปว่าระบบ Smart Hybrid ที่ผมคิดนั้น มันสามารถ Mix and Match ได้อย่างเสรีมากๆ คุณอาจจะมีแบตแค่ลูกเดียวก็ได้เพื่อลดคอสหรือจะเน้นแบตเยอะๆเพราะเจอไฟดับบ่อยๆBackup Inverter บางชนิดนั้น มีความสามารถในการตัดสลับไฟฟ้าได้เร็วมาก เช่นเดียวกับ UPS ด้วยระบบนี้คุณสามารถใช้แทน UPS ได้เลย เป็น UPS ของบ้านทั้งหลัง หรือคุณจะนำไปใช้กับระบบใดระบบหนึ่งเป็นพิเศษก็ได้ เช่น Server ระบบไฟฟ้าส่องสว่าง หรือระบบ IT เป็นต้นอย่าเพิ่งคิดว่า ด้วยความสามารถของ Backup Inverter เช่นนี้ มันคงจะแพงแน่ๆ แต่เท่าที่ผมสืบราคามา มันก็จะถูกกว่า Grid-Tie Inverter มากมายนัก(ขึ้นกับคุณภาพด้วย) คุณสามารถเพิ่ม Budget ในการติดตั้งระบบ Grid-Tie Inverter อีกประมาณ 20% เท่านั้น ก็จะสามารถ Upgrade ระบบ เป็น Smart Hybrid ได้ ซึ่งคุ่มค่ากว่ามากทีนี้เราก็ข้ามมาดูการทำงานของระบบในยามค่ำคืน 

ในช่วงเวลาที่เราไม่มีพลังงานจากแผ่นโซล่าเซลล์นี้ ระบบก็ยังสามารถรับไฟฟ้าจากสายกริดของ กฟผ. มาใช้ภายในบ้านได้ เช่นเดียวกับระบบ On-Grid โดยทั่วไป โดยที่ระบบ ATS นั้นจะ ต้องไม่มีฟังก์ชั่นเชื่อมสะพานไฟจากฝั่งบ้านมายังฝั่งมิเตอร์โดยเด็ดขาด เพื่อแยกอิสระระบบจำหน่ายไฟออกไปจึงเป็นไปได้ว่าในอนาคต หากใครจะติดตั้งระบบนี้แจต้องมีการพูดคุยกับทาง กฟผ. เพื่อกำหนดมาตรฐานและข้อจำกัดของ ATS ที่จะนำมาใช้ ในส่วนของไฟบ้านนั้น ไฟฟ้าจากสายกริดจะเข้ามายังบ้านโดยผ่านตัว Backup Inverter ซึ่งระบบการทำงานก็จะเหมือนกับในตอนกลางวันนั่นเองเราได้เกริ่นไปแล้วว่า ถ้าหากไฟฟ้าจากสายเมนดับลงไปนั้น Backup Inverter จะแปลงกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่มาใช้ในบ้านโดยทันทีโดยระยะเวลาในการจ่ายไฟนั้นก็ขึ้นอยู่กับความจุของแบตที่เราเลือกใช้  เพราะฉะนั้น ถ้าแบตก้อนเดียว มันก็คง Backup ได้แค่ไม่กี่นาที แต่ในกรณีที่เป็นช่วงกลางวันนั้น เราสามารถผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าที่ได้ติดตั้งเอาไว้ได้ แต่ในกรณีระบบแบบ On-Grid ไฟฟ้าจากแผงโซล่าจะถูกกักเอาไว้ที่ Grid-Tie Inverter เพราะไม่มีไฟฟ้าจากสายกริดเข้ามาเราจึงไม่สามารถใช้ไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์เหล่านั้นได้เลย แม้อยากจะเอามาใช้ในบ้านก็ตามที 

แต่ในกรณีของระบบ Hybrid Inverter นั้น เราสามารถสับสะพานไฟให้สายไฟจากในตัวบ้านเชื่อมต่อกับสายไฟจาก Grid-Tie Inverter ได้เมื่อทำเช่นนี้ ไฟฟ้าที่ตัว Backup Inverter ผลิตออกมา จะถูกนำไปเป็นสัญญาณ Referance ให้กับ Grid-Tie Inverter ให้สามารถส่งไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์มาใช้ในระบบภายในได้ โดยที่ Grid-Tie Inverter จะอ้างอิงเฟสของกระแสจาก Backup Inverter เป็นหลัก จึงไม่มีปัญหาเรื่องคุณภาพไฟตามภาพ

 

 

ดังนั้น เมื่อ ATS สลับสะพานไฟ เราก็จะมีไฟฟ้าใช้ในตอนกลางวัน และใช้ได้นานเพียงพอแม้จะมีแบตเตอรี่แค่ลูกเดียว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอัตราการผลิตของ Solar Roof ด้วยนอกจากนี้ Backup Inverter บางชนิดยังสามารถนำพลังงานส่วนเกินของแผงโซล่าเซลล์กลับมาชาร์จแบตเตอรี่ได้อีกด้วยและเมื่อไฟฟ้ากลับมาสู้ภาวะปรกติ ATS ก็จะสับสะพานไฟกลับไปสู่ระบบปรกติโดยอัตโนมัติ เราก็จะขายไฟจากแดด และใช้ไฟจากกริด โดยการตัดต่อเช่นนี้สามารถเขียนโปรแกรมลงไปใน ATS ได้เลยในส่วนกลางคืนนั้น ถ้ามีกรณีไฟดับเกิดขึ้นเนื่องจากเราไม่สามารถผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ได้ การที่ ATS ตัดสะพานไฟของบ้านเข้ากับแผงก็คงไม่มีผลใดๆ

ในกรณีนี้ Backup Inverter จะดึงกระแสไฟจากแบตเตอรี่มาใช้เป็นหลัก และหากไม่พอ Backup battery บางชนิดสามารถต่อเข้ากับ Generator และสามารถสั่ง Generator เหล่านั้นให้ปั่นไฟมาใช้ได้ทันที โดยหากเจนปั่นไฟมามากเกินไป ก็จะนำไฟส่วนหนึ่งไปชาร์จแบตเก็บไว้เช่นเคยดังนั้น จะเห็นว่า โรงแรม รีสอร์ท หรือบ้านพักตากอากาศที่มีระบบสำรองไฟโดยใช้พวก Generator, Diesel Generator ต่างๆอยู่แล้ว สามารถนำอุปกรณ์ เครื่องมือที่มีมา Integrate เข้ากับระบบ Smart Hybrid นี้ได้หมดเลยซึ่งการพัฒนาระบบให้หลายหลาย สามารถให้ความสำคัญของระบบต่างๆ โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานเดียวกันได้นี้เอง ผมว่าเป็นจุดเด่นที่ดีมากของระบบนี้ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีที่มีรีสอร์ทแห่งหนึ่ง อยู่ในพื้นที่มีความมั่นคงทางพลังงานต่ำ ไฟดับ ไฟตก ไฟกระตุกบ่อยๆ เพราะทั้งภัยพิบัติและปัจจัยต่างๆ นานาแต่ผู้บริหารซึ่งให้ความสำคัญกับความสะดวกสบายของลูกค้า และอยากติดตั้งแหล่งพลังงานทดแทน ก็สามารถติดตั้งระบบ Hybrid Inverter ได้ โดย Integrate เข้ากับระบบสำรองไฟเดิม โดยถ้าอยู่ในพื้นที่เสี่ยงไฟดับ ก็อาจเทงบไปเน้นที่ระบบสำรองไฟ ติดตั้งแบตเตอรี่มากๆ เพื่อรองรับกับใช้งานนานๆ ในกรณีที่ไฟดับนานๆ และลดจำนวนแผงโซล่าลงแทน ดังแผนภาพ

และในกรณีที่ต้องการเพิ่ม กำลังไฟฟ้าที่ใช้ ในกรณีบ้านหลังใหญ่ ต่อเติมบ้าน อาคาร หรือมีอุปกรณ์ไฟฟ้ามากขึ้น ก็สามารถทำได้โดยการเพิ่ม Backup Inverter เข้าไปได้เลย ไม่ต้องเดินสายไฟใหม่ แกะของเก่าออกให้วุ่นวาย และเสียงบประมาณ ยกตัวอย่างต่อเนื่องกันเช่น Resort จากข้อก่อนหน้านี้ ได้ติดตั้งระบบ Smart Hybrid ไปแล้ว แต่ต้องการขยายพื้นที่การให้บริการ สร้างรีสอร์ทหลังใหม่ๆขึ้นมา และต้องการเพิ่มปริมาณการใช้ไฟฟ้ามากขึ้น และปริมาณการสำรองไฟด้วยก็สามารถติดตั้ง Backup Inverter ควบคู่กับแบตเตอรี่เพิ่มเติมจากระบบเดิมได้เลยภายในระยะเวลาอันรวดเร็วและไม่ต้องใช้งบเยอะเลยเพราะสามารถใช้งานร่วมกับระบบเดิมได้ทันที

 

นอกจากนี้ Backup Inverter บางรุ่นยังสามารถรองรับเทคโนโลยีการเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ๆในอนาคตอย่างเช่น Flywheel Energy Storage ที่สามารถใช้งานได้ยาวนานถึง 25-30 ปี โดยไม่ต้องซ่อมบำรุงมากมายหรือเปลี่ยนใหม่ยกแผงเหมือนแบตเตอรี่ ซึ่งจะคุ้มค่ากว่าหลายเท่าในระยะยาวเมื่อเทียบกับแบต เป็นต้นแล้วถ้าบ้านคุณอยู่ในกรุงเทพ พื้นที่ที่มีความมั่นคงทางพลังงานสูง และคุณอยากเน้นไปที่การผลิตไฟฟ้าขายละก็ระบบ Smart Hybrid ก็รองรับความต้องการนั้น โดยคุณสามารถเพิ่มแผงโซล่าและกริดไทร์สำหรับขายไฟได้มากเท่าที่คุณต้องการ(บนพื้นฐานของสัญญาขายไฟ)โดยใช้โครงสร้างเดิมและไม่ต้องเปลี่ยนแปลงอะไรเลย ยกตัวอย่างเช่นถ้าคุณติดตั้ง On-Grid ไปหนึ่งระบบแล้ว โดยทำสัญญา A1 กับรัฐคุณสามารถขอสัญญาเพิ่มเติมและติดตั้งระบบ On-Grid เพิ่มเข้าไปได้เลยโดยไม่ต้องดัดแปลงระบบเดิมที่มีโดยที่ด้านของตัว Backup Inverter และ แบตเตอรี่อาจจะมีแค่ชุดเดียวก็ได้เผื่อกรณีฉุกเฉินและต้องการใช้ไฟจากแผงโซล่าของตัวเองอย่างในรูปนี้

ดังที่กล่าวไปแล้ว คุณอาจเริ่มต้นโดยมีแค่ระบบ Smart Hybrid พื้นฐานแค่ชุดเดียวและสามารถต่อขยายระบบจนเป็น Full Function อย่างที่ฝันไว้ได้เหมือนกับต่อเลโก้ เมื่องบและโอกาสมาถึงโดยไม่ต้องพะวงว่าจะต้องเปลี่ยนแปลงระบบที่มีอยู่เดิมเลย

 

พร้อมสำหรับการปฏิวัติวงการพลังงานทดแทนแล้วหรือยัง ? ณ ตอนนี้ต้องยอมรับว่าประเทศไทยยังไม่มีระบบ Smart Hybrid ให้เป็นกรณีศึกษา ต่างประเทศเองก็คงหาได้ยากมาก(ผมยังหาไม่เจอนะ)เพราะตอนผมนำระบบนี้ไปเสนอลูกค้า เขาก็ตื่นเต้นกันใหญ่ แต่เรื่องก็เงียบหายไป เลยอดทำ T^Tถ้าจะมีใครนำไปทำเป็นแห่งแรก ให้เป็นวิทยาธารของประเทศก็จะขอบคุณเป็นอย่างมากหรือถ้าใครมีข้อมูลอะไรเกี่ยวกับระบบแนวนี้ก็สามารถเข้ามาคุยมาถกกันได้เต็มที่และต้องยอมรับด้วยว่า สิ่งที่ผมเอามาเขียนนี้เป็นทฤษฎี (อ้างอิง Function จริงๆจากเมนนวลของอุปกรณ์ที่มีอยู่จริงทั้งหมด) แต่เป็นทฤษฎีที่วิศวกรไฟฟ้าส่วนใหญ่และผู้ที่ทำงานกับระบบ Solar Roof จริงๆที่ผมเคยคุยด้วย และนำงานไปเสนอไม่มีใครโต้แย้ง เพราะตอนผมนำระบบไปพรีเซนต์วิศวกรที่คุมโครงการด้านพลังงานทดแทนของบริษัทก่อสร้างรายใหญ่เจ้านึงก็ดูเขาตื่นเต้นกันดี ละคุยกันยาวเชียวท่านที่สนใจสามารถเอาบทความนี้ไปให้วิศวกรไฟฟ้าเก่งๆอ่าน เขาน่าจะออกแบบระบบให้คุณได้ ส่วนตัวผมไม่ได้เป็นผู้รับเหมาหรือทำระบบ Solar Roof แต่อย่างใด แต่ก็สามารถรับเป็นที่ปรึกษาโครงการ เขียนโครงการ เขียนผังและทำงานร่วมกับช่างที่ท่านไว้วางใจได้ เพราะผมก็อยากจะรู้เหมือนกันว่าทำจริงๆแล้วมันจะเป็นอย่างไร ? สุดท้ายเป็น Single Line ส่วนหนึ่งที่ผมนำไปเสนอ

 

ปล.มีหลายเรื่องที่ยังต้องหาข้อยุติกันในอนาคต เช่นการนำ ATS มาใช้ในระบบ Solar Roof ได้หรือไม่ ก็ต้องรอใครซักคนไปถาม กฟผ.แล้วละครับ ผมยังไม่เคยได้คุย แต่ผมเชื่อว่าถ้าเราสามารถ Fix Condition ต่างๆ ลงไปบน ATS ชนิด Programmable ได้ ก็คงสามารถให้ กฟผ.ตรวจสอบและรับรองได้นะครับ เพราะเขากลัวเราขายไฟย้อนระบบ

ที่มาของบทความนี้ https://pantip.com/topic/33243984

 

 

Visitors: 11,429