ยิ่งร้อนจัด ยิ่งผลิตไฟได้เยอะ จริงหรือ? ผลกระทบความร้อนต่อแผงโซล่าเซลล์
ยิ่งร้อนจัด ยิ่งผลิตไฟได้เยอะ... จริงหรือมั่ว? ข้อเท็จจริงเรื่องอุณหภูมิกับประสิทธิภาพแผงโซล่าเซลล์
สภาพอากาศและแสงแดดที่ร้อนจัดในประเทศไทย ทำให้หลายคนเข้าใจว่าช่วงเวลาที่แดดแรงที่สุดคือช่วงที่แผงโซลาร์เซลล์จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้สูงที่สุด แต่ในความเป็นจริงทางวิศวกรรมไฟฟ้าและความร้อน แผงโซลาร์เซลล์ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพจาก "ความเข้มของแสงแดด" ไม่ใช่จาก "อุณหภูมิความร้อน"
กลไกการทำงาน: แผงโซล่าเซลล์ต้องการแสงแดด ไม่ได้ต้องการความร้อน
เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานโดยการเปลี่ยนอนุภาคของแสง (Photons) ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แต่เมื่อตัวแผงดูดซับความร้อนสะสมจนมีอุณหภูมิสูงเกินไป คุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำจะทำให้แรงดันไฟฟ้า (Voltage) ภายในระบบลดลง ส่งผลให้กำลังการผลิตไฟฟ้าโดยรวมลดลงตามไปด้วย
จุดลดทอนพลังงานจากอุณหภูมิสะสม (Temperature Coefficient)
แผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่จะถูกทดสอบประสิทธิภาพภายใต้สภาวะมาตรฐาน (Standard Test Conditions หรือ STC) ที่อุณหภูมิแผง 25 องศาเซลเซียส:
- การลดทอนของกำลังการผลิต: ทุกๆ 1 องศาเซลเซียสที่อุณหภูมิของแผงสูงเกิน 25 องศาเซลเซียส กำลังการผลิตไฟฟ้าจะลดลงตามค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (Temperature Coefficient of Pmax) ซึ่งโดยทั่วไปจะลดลงประมาณ 0.30% ถึง 0.40% ต่อองศาเซลเซียส
- อุณหภูมิผิวแผงบนหลังคาจริง: ในวันที่แดดจัด แม้อุณหภูมิอากาศภายนอกจะอยู่ที่ประมาณ 35 - 40 องศาเซลเซียส แต่อุณหภูมิสะสมบนผิวแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาอาจพุ่งสูงเกิน 60 องศาเซลเซียส ซึ่งอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลงได้ราว 10% - 15% ชั่วคราวในช่วงที่แผงร้อนจัด
ตารางเปรียบเทียบสภาวะการทำงานของแผงโซล่าเซลล์
| สภาวะการทำงาน | อุณหภูมิแผงโซล่าเซลล์ | ผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า |
|---|---|---|
| สภาวะทดสอบมาตรฐาน (STC) | 25°C | ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ 100% ตามสเปก |
| สภาวะแดดจัดทั่วไปบนหลังคา | 45°C - 50°C | ประสิทธิภาพลดลงประมาณ 6% - 10% |
| สภาวะความร้อนสะสมสูง (ระบายอากาศไม่ดี) | 60°C ขึ้นไป | ประสิทธิภาพลดลงมากกว่า 12% - 15% |
การระบายอากาศและเทคโนโลยีแผง คือหัวใจสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพ
เพื่อลดผลกระทบจากความร้อนสะสมและทำให้ระบบผลิตไฟฟ้าได้อย่างคุ้มค่าที่สุด การติดตั้งจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยทางเทคนิคดังนี้:
- การเว้นระยะระบายอากาศใต้แผง: การติดตั้งโครงสร้างยึดแผงต้องเว้นช่องว่างระหว่างแผงกับหลังคาให้มีระยะห่างพอเหมาะ เพื่อเปิดทางให้อากาศและลมธรรมชาติสามารถถ่ายเทความร้อนสะสมออกไปได้
- การเลือกใช้แผงที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ: ควรเลือกแผงโซลาร์เซลล์คุณภาพสูงที่มีอัตราการสูญเสียพลังงานจากความร้อนต่ำ (Low Temperature Coefficient) เช่น แผงเทคโนโลยี N-Type ซึ่งทนทานต่อสภาพอากาศร้อนชื้นได้ดีกว่าแผงรุ่นเก่า
- การวางทิศทางและมุมเอียงที่เหมาะสม: นอกจากการรับแสงแดดแล้ว มุมเอียงที่ถูกต้องจะช่วยส่งเสริมการไหลเวียนของกระแสลมใต้แผงได้อย่างเป็นธรรมชาติ
