การทดสอบภาคสนามเพื่อหาค่าประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ร่วมกับระบบจานรวมแสงสะท้อนแบบพาราโบลา

บทคัดย่อ

การทดสอบภาคสนามเพื่อหาค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้าของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดประสิทธิภาพสูงแบบมัลติจังก์ชันรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 5.5 mm x 5.5 mm ต่อกันแบบอนุกรม 4 เซลล์ที่ใช้ร่วมกับระบบจานรวมแสงแบบพาราโบลา ทำการติดตั้งระบบภายใต้สภาพอากาศแบบร้อนชื้นบนดาดฟ้าของอาคารศูนย์วิทยาศาสตร์ฯ มหาวิทยาลัยราชภัฏนครราชสีมา จังหวัดนครราชสีมา และมีการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนผลึกเดี่ยวขนาด 160 วัตต์จำนวน 1 แผง เพื่อหาค่าประสิทธิภาพของเซลล์ในเชิงเปรียบเทียบกัน ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ร่วมกับจานรวมแสงแบบพาราโบลาพร้อมอุปกรณ์ระบายความร้อนและชุดแผงเซลล์ชนิดซิลิกอนผลึกเดี่ยว ตลอดจนเครื่องวัดรังสีตรง เครื่องวัดรังสีรวมและเซ็นเซอร์แสงถูกตรึงไว้บนระบบติดตามดวงอาทิตย์อัตโนมัติแบบ 2 แกน มีการเก็บข้อมูลโดยเครื่องบันทึกข้อมูลอัตโนมัติระหว่างเดือนธันวาคม พ.ศ.2560 ถึงเดือนกันยายน พ.ศ.2561 ครบทั้ง 3 ฤดูกาล โดยเก็บทุก ๆ 5 นาที ตลอดทั้งวัน ผลการวิจัยพบว่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้าโดยเฉลี่ยของเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงที่ใช้งานร่วมกับระบบจานรวมแสงแบบพาราโบลามีค่าร้อยละ15.2 ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่ใช้เป็นเซลล์อ้างอิงให้ค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้าโดยเฉลี่ยร้อยละ 8.94 โดยมีความแตกต่างกันถึงร้อยละ 69.13 และเมื่อพิจารณาจากกำลังไฟฟ้าขาออกต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่จากเซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉลี่ยของเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงที่ใช้งานร่วมกับระบบจานรวมแสงแบบพาราโบลามีค่า 6810.06 วัตต์/ตารางเมตรในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่ใช้เป็นเซลล์อ้างอิงให้ค่ากำลังไฟฟ้าขาออกต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่โดยเฉลี่ย 30.38 วัตต์/ตารางเมตร โดยมีค่ามากกว่ากันเป็น 224.16 เท่า เมื่อวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์เบื้องต้นจะเห็นได้อย่างชัดเจนว่ากำลังไฟฟ้าและรายได้จากการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ร่วมกับระบบจานรวมแสงแบบพาราโบลา ที่มีอำนาจการรวมแสง 100 เท่า มีค่า 715,867.2 หน่วย ถ้าคิดค่าไฟในอัตราคงที่หน่วยละ 4 บาท คิดเป็นรายได้รวมต่อปีเป็นเงิน 2,863,468.8 บาทต่อพื้นที่เซลล์ของ 1 ตารางเมตร ขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิกอนผลึกเดี่ยวมีค่า 3,188.64 หน่วย ถ้าคิดค่าไฟในอัตราคงที่หน่วยละ 4 บาท คิดเป็นรายได้รวมต่อปีเป็นเงิน 12,754.56 บาทต่อพื้นที่ของ 1 ตารางเมตร ซึ่งแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ผลจากการวิจัยทำให้พบคำตอบว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ร่วมกับระบบจานรวมแสงแบบพาราโบลา ที่มีอำนาจการรวมแสง 100 เท่า ให้ผลลัพธ์ออกมาเหนือกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่ใช้เป็นเซลล์อ้างอิงอย่างเด่นชัดทุกกรณีไม่ว่าจะพิจารณาจากประสิทธิภาพการเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าขาออกและผลจากการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์เบื้องต้น สอดคล้องกับงานวิจัยที่ทำการศึกษาในภูมิภาคอื่นของโลก ชี้ให้เห็นถึงสิ่งที่เป็นจุดเด่นหรือข้อได้เปรียบอย่างเห็นได้ชัดในแง่ของการมีพื้นที่เซลล์ขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ของการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนผลึกเดี่ยวหรือแบบอื่นๆ ที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน แสดงถึงความคุ้มค่าเชิงเศรษฐกิจในการลดต้นทุนด้านพื้นที่การติดตั้งและเพิ่มโอกาสในการติดตั้งและใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ในชุมชนเมืองหรือในชนบทแม้จะอยู่ภายใต้สภาพอากาศแบบร้อนชื้นก็ตาม

คำสำคัญ