การเพิ่มสมรรถนะแผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยการติดตั้งท่อความร้อนแบบแบน

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษา ทดสอบ และเปรียบเทียบประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อนและไม่ได้ติดตั้งท่อความร้อน ท่อความร้อนที่ใช้ทำจากท่อทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 12.7 mm ความยาวท่อละ 800 mm (ส่วนทำระเหย 500 mm และส่วนควบแน่น 300 mm) ใช้วัสดุพรุน (Wick) แบบขดลวดตาข่าย screen wick สอดเข้าไปภายในท่อเพื่อดึงสารทำงานที่ควบแน่นกลับสู่ส่วนทำระเหย และทำการบีบท่อให้เป็นท่อความร้อนแบบแบน ในการทดสอบได้เก็บข้อมูลอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความเข้มแสงจากเซลล์แสงอาทิตย์ ทุกๆ 30 วินาที โดยการทดสอบประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็น 2 กรณีซึ่งใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 80 วัตต์ และ 280 วัตต์ กรณีที่ 1 ทำการทดสอบกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 80 วัตต์ ซึ่งจะทำการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 3 แบบ คือ แบบที่ 1 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่ได้ติดตั้งท่อความร้อน (HP1) แบบที่ 2 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อนโดยใช้เอทานอลเป็นสารทำงาน (HP2) และ แบบที่ 3 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อนโดยใช้สารทำความเย็น R-11 เป็นสารทำงาน (HP3) กรณีที่ 2 ทำการทดสอบกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 280 วัตต์ ซึ่งจะทำการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 3 แบบ คือ แบบที่ 1 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่ได้ติดตั้งท่อความร้อน (TS1) แบบที่ 2 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อนโดยใช้สารทำความเย็น R-11 เป็นสารทำงาน (TS2) และ แบบที่ 3 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อนโดยใช้สารทำความเย็น R-134a เป็นสารทำงาน (TS3) โดยเริ่มจากการทดสอบประสิทธิภาพแผงเซลล์แสดงอาทิตย์ที่ไม่ได้ติดตั้งท่อความร้อนทั้ง 3 แผง เพื่อทดสอบประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์ก่อนติดตั้งท่อความร้อน หลังจากนั้นจะทำการติดตั้งท่อความร้อนเข้ากับแผงที่ 2 และ แผงที่ 3 และทำการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อเก็บข้อมูลและวิเคราะห์ผลต่อไป ซึ่งผลจากการทดสอบ ได้ผลการทดสอบ ดังนี้ 1. ผลการทดลองการระบายความร้อน และประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ กรณีที่ 1 กรณีการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 80 วัตต์ พบว่า อุณหภูมิเฉลี่ยที่ผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ HP1, HP2 และ HP3 มีค่าเท่ากับ 52.8, 50.6 และ 49.2 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ในขณะที่ประสิทธิภาพเฉลี่ยของแผงทดสอบ (HP1) แผงทดสอบ (HP2) และ แผงทดสอบ (HP3) มีค่าเท่ากับ 9.3, 10.2 และ 11.8 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งแผงทดสอบที่ติดตั้งท่อความร้อนโดยใช้ R-11 เป็นสารทำงาน สามารถถ่ายเทความร้อนออกจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้สูงกว่าแผงทดสอบที่ติดตั้งท่อความร้อนโดยใช้เอทานอลเป็นสารทำงาน ทั้งนี้เนื่องจากสารทำงาน R-11 มีจุดเดือดต่ำกว่า เอทานอล ทำให้เมื่อสารทำความเย็น R-11 ได้รับความร้อนจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะเดือดกลายเป็นไอที่ส่วนทำระเหย และเคลื่อนที่มาระบายความร้อนที่ส่วนควบแน่นได้เร็วกว่าสารทำงานเอทานอล จึงทำให้ท่อความร้อนที่ใช้สารทำงาน R-11 ระบายความร้อนได้เร็วและดีกว่าสารทำงานเอทานอลนั้นเอง กรณีที่ 2 กรณีการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 280 วัตต์ พบว่า แผงทดสอบทั้ง 3 ชุดทดสอบ มีแนวโน้มด้านอุณหภูมิที่คล้ายกัน ซึ่งอุณหภูมิแผงจะผันแปรตามความเข้มแสง เมื่อค่าความเข้มแสงมีค่าสูงขึ้นจะส่งผลให้อุณหภูมิใต้แผงและอุณหภูมิบนแผงมีค่าเพิ่มขึ้นตามไปด้วย โดยอุณหภูมิใต้แผงเฉลี่ยของชุดทดสอบ TS1, TS2 และ TS3 มีค่าเท่ากับ 62.7?C, 57.7 ?C และ 54.7 ?C ตามลำดับ ส่วนอุณหภูมิบนแผงเฉลี่ยของชุดทดสอบ TS1, TS2 และ TS3 มีค่าเท่ากับ 61.9?C, 58.9 ?C และ 56.8 ?C ตามลำดับ สำหรับค่าประสิทธิภาพสูงสุดของแผงทดสอบ TS1, TS2 และ TS3 มีค่าเท่ากับ 9.9% 12.1% และ 13.9% ตามลำดับ ในขณะที่ประสิทธิภาพเฉลี่ย มีค่าเท่ากับ 7.2% 9.2% และ 10.7% ตามลำดับ โดยแผงทดสอบที่ติดตั้งท่อความร้อนซึ่งใช้ R-134a เป็นสารทำงานมีอุณหภูมิที่ผิวต่ำกว่าแผงทดสอบที่ติดตั้งท่อความร้อนซึ่งใช้ R-11 เป็นสารทำงาน ทั้งนี้เนื่องจากสารทำงาน R-134a มีจุดเดือดต่ำกว่าสารทำงาน R-11 ทำให้เมื่อสารทำความเย็น R-134a ได้รับความร้อนจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะเดือดกลายเป็นไอที่ส่วนทำระเหย และเคลื่อนที่มาระบายความร้อนที่ส่วนควบแน่นได้เร็วกว่า R-11 จึงทำให้ท่อความร้อนที่ใช้สารทำงาน R-134a ระบายความร้อนได้เร็วและดีกว่าสารทำงาน R-11 นั้นเอง ดังนั้นแผงทดสอบที่ติดตั้งท่อความร้อนซึ่งใช้ R-134a เป็นสารทำงานจึงสามารถระบายความร้อนออกจากแผงทดสอบได้มากกว่า และมีประสิทธิภาพสูงกว่าแผงทดสอบที่ติดตั้งท่อความร้อนซึ่งใช้ R-11 เป็นสารทำงาน นอกจากนี้จากการทดสอบยังสามารถสรุปได้ว่าเมื่อทำการติดตั้งท่อความร้อนสำหรับระบายความร้อนออกจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะสามารถลดอุณหภูมิของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ลงได้ และส่งผลให้ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น 2. ผลการวิเคราะห์ด้านเศรษฐศาสตร์ จากผลการทดลองทั้ง 2 กรณี พบว่า แม้ว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อน โดยใช้ R-134a เป็นสารทำงาน จะสามารถลดอุณหภูมิของแผงลงได้สูงสุด และมีผลทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นก็ตาม แต่เมื่อวิเคราะห์ผลทางเศรษฐศาสตร์ พบว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งท่อความร้อนเพื่อระบายความร้อนให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้น มีผลตอบแทนการลงทุนที่ต่ำกว่าแผงที่ไม่ได้ติดตั้งท่อความร้อนหรือไม่คุ้มค่าต่อการลงทุนนั้นเอง แต่หากมีการขยายสเกลการติดตั้งท่อความร้อนให้กับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีสเกลที่ใหญ่ขึ้น อาจจะมีผลตอบแทนการลงทุนที่ดีกว่านี้ได้

คำสำคัญ