สร้างบ้านประหยัดพลังงานด้วย “หลังคาโซล่าร์เซลล์”

0
12

Product of the week x Product Innovation ยังคงอบอวนอยู่ในบรรยากาศแห่งความรักของวันวาเลนไทน์ วันนี้พวกเราและทีมงาน HomeDeeDee กลับมาอีกครั้งพร้อมกับวัสดุอุปกรณ์สำหรับคนรักบ้านสำหรับการเลือกใช้วัสดุอุปกรณ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่าง “โซล่าร์เซลล์”

โซล่าร์เซลล์เป็นอีกหนึ่งวัสดุที่ถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ทั้งในส่วนของบ้านพักอาศัยขนาดเล็ก จนถึงโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ตัววัสดุชนิดนี้จะมีคุณสมบัติรวมถึงความน่าสนใจมากน้อยแค่ไหน เราเข้าไปหาคำำตอบพร้อมๆกันกับการ “สร้างบ้านประหยัดพลังงานด้วยหลังคาโซล่าร์เซลล์กันครับ”


สร้างบ้านประหยัดพลังงาน


 

ถ้าเปรียบบ้านเป็นมนุษย์ที่ต้องมีอากาศหายใจในการขับเคลื่อนชีวิต บ้านก็ต้องการพลังงานไฟฟ้าเช่นกันที่จะช่วยผลักดันให้เกิดการหมุนเวียนของระบบภายในตัวอาคาร ดังนั้นไฟฟ้าจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่บ้านทุกหลังต้องมี และจะดีกว่าไหมถ้าพลังงานไฟฟ้าเหล่านั้นได้มาจากธรรมชาติที่คุณไม่ต้องเสียเงินแม้แต่บาทเดียวการสร้างบ้านประหยัดพลังงานมีด้วยกันหลากหลายวิธี และหนึ่งในวิธีเหล่านั้นคือการสร้างบ้านด้วยหลังคาโซล่าร์เซลล์ที่จะช่วยสร้างพลังงานไฟฟ้าจาแสงแดดตามธรรมชาติ ช่วยให้คุณประหยัดค่าใช้จ่ายได้เป็นเท่าตัว และนอกจากนั้นยังเป็นการอยู่รวมกับธรรมชาติแบบบูรณาการอีกด้วย ซึ่งรูปแบบหลักๆของโซล่าเซลล์แบ่งออกเป็น 4 ระบบ

  •  Off grid (Stand-Alone)

ระบบที่ใช้พลังงานจากโซล่าร์เซลล์เพียงอย่างเดียวไม่ต่อกับแหล่งจ่ายไฟอื่นๆ เป็นระบบที่มักจะทำงานควบคู่กับแบตเตอรี่ เพื่อให้เกิดการจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ถือเป็นระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานมากที่สุดทั่วโลก เหมาะสำหรับสถานที่ ที่มีโหลดคงที่ เช่นตู้หยอดเหรียญ ไฟถนน ไฟสวน ปั้มสูบน้ำ หรือหลังคาบ้านบ้าน ข้อเสียคือไม่สามารถต่อโดยตรงเข้ากับไฟเมนของบ้าน ต้องออกแบบระบบให้แน่นอนก่อน เปลี่ยนแปลงโหลดได้ยากในอนาคต

  • On grid (Grid-tie)

ระบบที่ต่อกับการไฟฟ้าเพื่อขายไฟให้กับการไฟฟ้า เป็นระบบที่ลงทุนน้อยที่สุดและคุ้มค่ามากที่สุด แต่ระบบนี้มีข้อจำกัดคือ ฟฟ้าไม่สามารถรับไฟได้แบบไม่อั้นเพราะข้อจำกัดเรื่องขนาดหม้อแปลงของการไฟฟ้า ดังนั้นในอนาคตระบบนี้จะต้องหมดโควต้าอย่างแน่นอน ในประเทศไทย ตอนนี้มีนโยบายรับซื้อไฟ ซึ่งจะหมดเขตในเดือนมิถุนายน 2558 รีบๆ

  • Grid-tie with power backup

Grid interactive system เหมือนระบบ On grid เพียงแต่มีแบตเตอรี่ เพื่อสามารถจ่ายไฟในช่วงเวลาไฟดับได้ด้วย หรือสามารถเซ็ตระบบ ให้สามารถจ่ายไฟได้ในกรณีที่มีไฟตก ไฟกระพริบ ระบบนี้จะแพงกว่า On grid ประมาณ 12-20%

  • Grid fallback

ระบบที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ไฟในบ้านไม่ได้ทำการขายไฟให้กับการไฟฟ้า แต่ต่อเข้าโดยตรงกับไฟบ้านผ่านสวิตช์ตัดต่อสวิตช์ตัดต่อดังกล่าวเรียกว่า Automatic transfer switch มีหลักการทำงานคือ เมื่อมีแสงแดดส่องผ่านมาสวิตช์ตัวนี้จะโหลดส่วนหนึ่งมารับไฟจากโซล่าร์เซลล์ จนเมื่อแสงแดดหมดแบตเตอรี่จะจ่ายไฟต่อจนแบตหมด หลังจากนั้นสวิตช์จะเปลี่ยนไปใช้ไฟจากการไฟฟ้าให้อัตโนมัติ ระบบนี้จะเป็นระบบหลักของโลกในอนาคต เมื่อการไฟฟ้าไม่รับซื้อไฟอีกต่อไป


ถ่ายเทอากาศจากภายในสู่ภายนอก


 

นอกจากการใช้แผ่นโซลาร์เซลล์ยึดติดกับหลังคาแล้ว สิ่งที่ช่วยให้บ้านของคุณประหยัดพลังงานมากยิ่งขึ้นคือเทคนิคการออกแบบที่สอดคล้องกับทิศทางของลม เพื่อให้เกิดการถ่ายเทอากาศจากภายในสู่ภายนอก เป็นการสร้างความเชื่อมโยงระหว่างพื้นที่ทั้งสองส่วนเข้าด้วยกัน

ปัจจัยที่จะช่วยลดค่าพลังงานไฟฟ้าที่ได้ผลดีต้องประกอบด้วยหลากหลายส่วน เช่น ทิศทางของการหันหน้าบ้านไปยังทิศต่างๆ, การเลือกใช้วัสดุที่รักษาอุณหภูมิได้ดี รวมไปถึงอุปกรณ์เสริมเช่น ฉนวนกันความร้อนที่จะช่วยรองรับการใช้งานของผู้พักอาศัยภายในบ้าน อีกทั้งยังเป็นการทำงานให้สอดคล้องกับรูปของแผ่นโซล่าเซลล์

  • ภายนอกบ้าน

การกำหนดทิศทางของบ้านเป็นเรื่องสำคัญ ซึ่งทำให้มีผลต่ออุณหภูมิภายในตัวบ้าน เช่น ทิศเหนือ เป็นทิศที่ดีที่สุดเพราะค่าความสว่างของแสงแดดเหมาะสมกว่าทิศอื่นๆ และนอกจากนั้นยังมีลมพัดตลอดทั้งวัน หรือ การหันหน้าบ้านไปทางทิศตะวันตกไม่เหมาะสำหรับผู้พักอาศัยในช่วงเวลากลางคืน เนื่องจากผนังของตัวอาคารจะกักเก็บอุณหภูมิความร้อนในช่วงกลางวัน และระบายออกในช่วงกลางคืน

  • ภายในบ้าน

สำหรับการถ่ายเทอากาศภายใน หลักๆคือการเว้นบานหน้าต่างอย่างเหมาะสมในแต่ละพื้นที่ เพื่อให้เกิดการถ่ายเทอากาศได้อย่างสะดวก บวกกับการเลือกใช้วัสดุในการออกแบบโครงสร้างภายในอย่างเช่น ผนังควรเลือกใช้อิฐมวลเบาเพราะช่วยระบายอากาศได้ดี หรือเลือกใช้สีทาภายในและภายนอกสำหรับการกักเก็บอุณหภูมิป้องกันความร้อนจากแสงแดด


ประหยัดเงิน…ด้วยหลังคา “โซล่าร์เซลล์”


 

หลังคาโซล่าร์เซลล์มีชื่อเรียกทางเทคนิคว่า : Solar Roof ซึ่งเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในต่างประเภท รวมถึงประเภทไทยเอง เนื่องจากเหมาะกับภูมิประเทศที่อยู่ในเขตโซนร้อนจึงทำให้ค่าแสงสว่างจากธรรมชาติสูง ช่วยก่อกำเนิดกระบวนการผลิตไฟฟ้าที่ได้คุณภาพ สำหรับการเลือกติดหลังคาโซล่าร์เซลล์นั้นขึ้นอยู่ที่การประเมินพื้นที่ในการติดตั้งและศักยภาพในการใช้แสงอาทิตย์แบ่งย่อยได้ดังนี้

ตำแหน่งการติดตั้ง : โดยทั่วไปตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์นี้คือบริเวณหลังคาของที่อยู่อาศัย แต่บางพื้นที่อาจจะมีการติดตั้งบริเวณพื้นที่ว่าง บริเวณผนังหรือแม้แต่บริเวณที่เป็นแผงกั้นแดด

ทิศทางในการตั้ง  : ควรหันหน้าของแผงไปทางทิศใต้ โดยดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปทางทิศตะวันตกโดยเคลื่อนที่อ้อมทิศใต้ นอกจากนี้ความลาดเอียงของแผงควรมีความลาดชันประมาณ 15- 20 องศากับพื้นดินเพื่อทำให้แสงอาทิตย์กระทบตั้งฉากกับแผงพลังงานแสงอาทิตย์

พื้นที่สำหรับติดตั้ง  : ขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการและประสิทธิภาพของแผงพลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับบ้านเรือนจะมีพื้นที่จำกัดนั้น ถ้าต้องการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีควรเผื่อพื้นที่ว่างไว้ในพื้นที่ที่ติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 20 %

พื้นที่อับในการติดตั้ง  : การติดตั้งควรเป็นบริเวณที่โล่ง ปราศจากเงาของต้นไม้หรือเงาของวัตถุใด ๆ ก็ตามที่สามารถบังแสงอาทิตย์ได้ ซึ่งการบังแสงแดดจะส่งผลกระทบให้ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าของ PV ลดลง

นอกจากการเลือกติดตั้งแผงโซล่าร์เซลล์ในตำแหน่งที่ถูกต้อง เหมาะสำหรับการรับแสงแดดได้อย่างถูกวิธีแล้ว สิ่งที่ควรคำนึงไม่แพ้กันคือปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าของระบบโซล่าร์เซลล์ ซึ่งจะส่งผลกระทบในระยะยาว โดยแบ่งออกเป็น

อุณหภูมิ  : ปัจจัยหนึ่งที่สำหรับกับประสิทธิภาพในการผลิตกำลังไฟฟ้า อุณหภูมิของแผงยิ่งสูงจะทำให้ประสิทธิภาพในการผลิตกำลังไฟฟ้าลดลง โดยทั่วไปผลกระทบด้านความร้อนของแผงพลังงานแสงอาทิตย์นี้ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลงเหลือประมาณ 89 % ของค่า STC

ฝุ่นและความสกปรก : เมื่อใช้ไประยะหนึ่งจะมีฝุ่นละอองหรือคราบสกปรกมาเปื้อนบนหน้าแผงซึ่งปัจจัยนี้ส่งผลให้การรับแสงอาทิตย์ลดลง โดยทั่วไปผลกระทบที่เกิดจากสิ่งสกปรกและฝุ่นละอองนี้ทำให้ความสามารถในการผลิตไฟฟ้าลดลงเหลือประมาณ 93 % ของค่า STC

พลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่สม่ำเสมอ : พลังงานแสงอาทิตย์เดี่ยว ๆ พบว่าที่จำนวนแผงที่เท่ากันประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าของแผงที่ต่อกันเป็นแถวมีค่าน้อยกว่าประสิทธิภาพของแผงเดี่ยว ๆ รวมกัน นอกจากนี้ความต้านทานในสายไฟทำให้เกิดการสูญเสียของพลังงานไฟฟ้าขึ้นได้

การเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าจาก DC เป็น AC : พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงพลังงานแสงอาทิตย์นั้นเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แต่อุปกรณ์ที่ใช้ตามบ้านเรือนนั้นส่วนใหญ่พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ฉะนั้นไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงนั้นต้องผ่านตัวแปลงกระแสไฟหรือเรียกว่า Inverter เพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับก่อนเสมอ


วิธีการติดตั้งแผงโซล่าร์เซลล์ แบ่งได้ 3 วิธี


 

1. แบบขั้นยึดกับจุดยึดเดิมของหลังคา (สำหรับหลังคาที่มีน๊อตยึดอยู่แล้ว) : อาศัยจุดยึดเดิม ซึ่งเป็นน็อตอยู่แล้ว ข้อดีคือไม่ต้องทำการเจาะหลังคา และง่ายในการติดตั้ง โดยมีรูปประกอบการติดตั้ง

2. แบบเจาะกระเบื้องหลังคา : ข้อดีคือมีจุดยึดที่แข็งแรงและเลือกตำแหน่งติดตั้งได้ง่าย แต่ต้องใช้กาวยิงซิลิโคนเกรด AE107

3. แบบสอดใต้กระเบื้อง : อาศัยสอดจากช่องว่างของกระเบื้องข้อดีคือไม่ต้องเจาะ หรือรื้อน็อตเดิมเลยเป็นรูปแบบการติดตั้งคร่าวๆ


วิธีการคำนวณค่าการประหยัดไฟฟ้า


 

(Cr.Refinn)

[เกร็คน่ารู้]

  • แผงโซลาร์เซลล์จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุด คือ ช่วง 10.00-15.00
  • เมื่อคำนวณแล้วสามารถประหยัดค่าไฟได้ราวเดือนละ 1,000 – 1,200 บาท
  • ทุกๆ 1 กิโลวัตต์ของแผงโซลาร์ จะกินพื้นที่บนหลังคาเท่ากับ 7.2 ตารางเมตร

“5 คุณสมบัติของ” โซล่าร์เซลล์


 

  • ประหยัดพลังงาน

แน่นอนว่าหลังคาโซล่าร์เซลล์ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อเป็นทางเลือกสำหรับลดการใช้พลังงานไฟฟ้า จึงช่วยให้ประหยัดพลังงานได้มากถึง 90% และนอกจากนั้นยังสามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากแสงอาทิตย์นำไปใช้งานได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นภาคครัวเรือนหรือุตสาหกรรมขนาดใหญ่

  • รักษาสิ่งแวดล้อม

แน่นอนว่านอกจากประหยัดพลังงาน ยังช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมไม่ส่งให้เกิดเสียต่อธรรมชาติ เพราะค่าพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานบริสุทธิ์ที่ปราศจากกระบวนกรรมวิธีทางวิทยศาสตร์ ดังนั้นเมื่อตกกระทบที่หลังค่าโซล่าร์เซลล์จะถูกดูดเด็บพลังงานทั้งหมด เพื่อนำมาใช้ให้เกิดการหมุนเวียนในเรื่องของระบบไฟฟ้าภายในอาคาร

  • เสริมกำลังผลิตไฟฟ้า

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นอีกหนึ่งทางเลือกสำคัญที่จะเข้ามาช่วยแบ่งเบาภาระในส่วนนี้ได้ โดยภาคประชาชนเป็นหนึ่งที่สามารถช่วยสร้างความมั่นคงทางพลังงานได้ แทนที่จะให้ภาครัฐมาสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่อาจเกิดมลพิษแก่ชุมชนในพื้นที่รอบ ๆ เช่น โรงไฟฟ้าถ่านหิน หรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

  • ประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย

อย่างที่ทราบกันดีว่าแผงโซล่าร์เซลล์สามารถนำไปติดตั้งการใช้งานได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นหลังคาบ้านพักอาศัย, แผงผลิตพลังงานไฟฟ้าภายในอุตสาหกรรมขนาดเล้ก-ขนาดใหญ่ รวมถึงการปรับเปลี่ยนฟังก์ชั่นการใช้งานภายใน บริเวณหน้าต่างอย่างมู่ลี่โซล่าเซลล์ หรือหลังคาลานจอดรถเพื่อนำแสงอาทิตย์มาแปรรูปเป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับชาร์ตแบตเตอร์รี่รถยนต์

  • ลดรายจ่าย สร้างรายได้

จะเห็นได้ว่าหลายๆบ้านนอกจากเลือกติดแผงโซล่าร์เซลล์เพื่อใช้พลังงานทดแทนจากแสงอาทิตย์แล้ว ยังสามารถประยุกต์เพื่อให้เกิดรายได้ในการใช้พลังไฟฟ้าเหล่านั้นในการผลิตอุสาหกรรม หรือนำไปต่อยอดทางธุรกิจเพื่อเพิ่มรายได้ให้กับตนเอง


 

การเลือกใช้วัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และยังสามารถนำพลังงานจาธรรมชาติแปรเปลี่ยนให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้งานภายในชีวิตประจำวัน นอกจากนั้นยังเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการต่อยอดและพัฒนาเพื่อให้เกิดประโยชน์สำหรับตัวเราและโลกใบนี้


(Credit – Data & Photo : นายสุรเชษฐ ย่านวารี, ienergyguru.com, Cover.by.Fortune, www.refinn.com, pantip.com/topic/33690556, V&P Expanded, World Resources Institute, utilities-me, teslarati, taxiairporta, Stanford Graduate, remodeling.hw, Ironhorseinnsteamboat, Cision, Cio, electrek.co, virepicf.pw, Wiring Diagrams)