แผนบริหารการสอนประจ าบทที่...

5-1

แผนบรหารการสอนประจ าบทท 5

เนอหาประจ าบท

บทท 5 พลงงานแสงอาทตย

ดวงอาทตย

การใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตย

เทคโนโลยการใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตย

ประเทศไทยกบการใชพลงงานแสงอาทตย

ผลกระทบจากการใชพลงงานแสงอาทตย

บทสรป

ค าถามประจ าบท

เอกสารอางอง

วตถประสงคเชงพฤตกรรม

1. เพอใหนกศกษาสามารถบอกความหมายของพลงงานแสงอาทตยได

2. เพอใหนกศกษาสามารถอธบายประโยชนและความส าคญของพลงงานแสงอาทตยได

3. เพอใหนกศกษาสามารถอธบายถงเทคโนโลยการใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตยได

4. เพอใหนกศกษาสามารถอธบายถงศกยภาพการใชพลงงานแสงอาทตยในประเทศไทย และ

ผลกระทบจากการใชพลงงานแสงอาทตยได

วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน

1. ใหนกศกษาศกษาเอกสารประกอบการสอนบทท 5

2. อาจารยผสอนบรรยาย และก าหนดหวขอใหนกศกษารวมอภปรายในชนเรยน

3. ใหนกศกษาคนควาเนอหาเพมเตมเกยวกบพลงงานแสงอาทตย

4. มอบหมายงานการท ารายงานและฝกตอบค าถามทายบท

สอการสอน

1. แผนโปรงใส หรอ PowerPoint Presentation

2. สไลด และ/หรอวดทศน

3. เอกสารประกอบการสอนวชาพลงงานกบสงแวดลอม

4. สออเลกทรอนกส/เวปไซต

5. เครองคอมพวเตอร/โปรเจคเตอร/โทรทศน/เครองฉายวซด

6. ขาว/บทความ/งานวจยทเกยวกบเรองพลงงานแสงอาทตย

5-2

การวดผลและประเมนผล

1. การทดสอบกอนเรยนและหลงเรยน

2. การตรวจรายงาน

3. การตอบค าถามทายบท

4. การรวมกจกรรมในชนเรยน

5-3

บทท 5

พลงงานแสงอาทตย

พลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานแผรงสจากดวงอาทตย พลงงานนเปนตนก าเนดของวฏจกร

ของสงมชวต ท าใหเกดการหมนเวยนของน าและธาตตางๆ เชน คารบอน พลงงานแสงอาทตยจดเปน

หนงในพลงงานทดแทนทมศกยภาพสง เปนพลงงานสะอาด ไมท าปฏกรยาใด ๆ ทจะท าใหสงแวดลอม

เปนพษ สามารถเกดใหมไดไมสนสด พลงงานแสงอาทตยเปนแหลงก าเนดพลงงานของพลงงานรปแบบ

ตาง ๆ บนโลก เชน พลงงานลม พลงงานน า พลงงานคลน พลงงานชวมวล ฯลฯ พลงงานแสงอาทตยท

ตกกระทบบนผวโลกมคามหาศาล จากคาคงทสรยะ ( Solar Constant) พนท 1 ตารางเมตร จะไดรบ

ความเขมรงสอาทตยเฉลยประมาณ 1,000 วตต ดงนนหากในแตละวนพนทตาง ๆ บนโลก ไดรบ

พลงงานแสงอาทตยเฉลย 4-5 ชวโมง ความเขมรงสอาทตยเฉลยทไดรบมคา 4-5 กโลวตต-ชวโมงตอ

ตารางเมตรตอวน

ปจจบนเรมมการตนตวกนมากเกยวกบวกฤตการณดานพลงงาน พลงงานแสงอาทตยจงเปน

อกหนงแหลงพลงงานทไดรบความสนใจมาก โดยในหลายประเทศไดเรมโครงการวจยอยางจรงจงเพอ

หาทางน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนกนใหแพรหลายขน การน าพลงงานแสงอาทตยไปใช

ประโยชนสามารถน าไปใชไดโดยตรงในรปของพลงงานแสงสวางและพลงงานความรอน เชน

เครองอบแหงพลงแสงอาทตย เครองท าน ารอนพลงแสงอาทตย เปนตน และใชทางออมโดยเปลยน

พลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานไฟฟา

5.1 ดวงอาทตย

ดวงอาทตย เปนกลมกาซรอนรปทรงกลมทมความหนาแนนสง มเสนผานศนยกลางประมาณ

1.39 x 109 เมตร มความหนาแนนประมาณ 100 เทาของความหนาแนนของ น า และมระยะหางเฉลย

จากโลกประมาณ 1.5 x 1011 เมตร (วรนช สวางแจง, 2551) พลงงานแสงอาทตยทสองมาถงบรรยากาศ

ของโลกนนอยในรปของพลงงานรงส (Radiant Energy) พลงงานบางสวนจะกระจายตวและบางสวนจะ

ถกดดซบโดยชนของบรรยากาศตาง ๆ การแผรงสจากการสะทอนและกระจายสวนตาง ๆ ใน

บรรยากาศจะเรยกวารงสกระจาย ( Diffuse หรอ Scattered Radiation) ซงท าใหรงสบางสวนสะทอน

กลบไปในอวกาศและบางสวนเดนทางมายงโลกได การแผรงสอกชนดหนงคอรงสตรง ( Direct หรอ

Beam Radiation) ซงเกดจากการแผรงสจากดวงอาทตยโดยตรง ไมมการเปลยนทศ ใชในการออกแบบ

อปกรณรวมแสงประเภทตาง ๆ สดสวนการแผรงสจากดวงอาทตยมายงผวโลก ดงแสดงในรปท 5.1

5-4

รปท 5.1 การแผรงสจากดวงอาทตยมายงผวโลก

ทมา: ไกรพฒน จนขจร, 2551

5.2 การใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตย

พลงงานทเกดจากการแผรงสของดวงอาทตยมายงโลกมการใชประโยชนไดหลายแบบ พลงงาน

แสงอาทตยจะกระตนใหบรรยากาศของโลกเกดปรากฎการณตาง ๆ โดยพลงงานจากแสงอาทตยจะถก

ดดซบโดยโมเลกลตาง ๆ บนโลก และเปลยนพลงงานความรอนทอณหภมต า หลกการนอาจถกเรยกวา

กระบวนการเพมขนของเอนโทรปธรรมชาต ( The Entropy Increasing of Nature) ดงนนจงจ าเปนท

จะตองใชโฟตอนจากดวงอาทตยซงมพลงงานสงกอนทจะสลายตวไปเปนเอนโทรป การใชประโยชนจาก

พลงงานจากดวงอาทตยมทงแบบธรรมชาตและแบบเทยม ในแบบธรรมชาต ไดแก การใชพลงงานจาก

ดวงอาทตยในการด ารงชวตของสงมชวต เชน การสงเคราะหแสง รวมถงปรากฏการณตามธรรมชาต

การใชประโยชนจากพลงงานจากดวงอาทตยในแบบเทยมนน ไดแก การใชพลงงานจากแสงอาทตยใน

การใชโฟตอนเพอการผลตกระแสไฟฟาและการน าความรอนจากดวงอาทตยมาใชใหเกดประโยชน เชน

การท าความรอน การท าความเยน เปนตน (ไกรพฒน จนขจร, 2551)

5-5

รปท 5.2 การใชประโยชนจากความรอนจากดวงอาทตย

ทมา: ไกรพฒน จนขจร, 2551

พลงงานแสงอาทตยจดเปนแหลงพลงงานธรรมชาตทส าคญ มนษยไดน าพลงงานแสงอาทตย

มาใชประโยชนในดานตาง ๆ มากมาย ทงในการน าพลงงานแสงอาทตยมาใชประโยชนโดยตรงเปน

พลงงานปฐมภม ในรปของพลงงานความรอน พลงงานไฟฟา และพลงงานแสงสวาง และในทางออม

ของพลงงานทตยภม เชน พลงงานลม พลงงานชวมวล พลงงานน า และพลงงานคลน เปนตน ซงหาก

พจารณาจากผลสดทายของการน าพลงงานแสงอาทตยไปใชประโยชน สามารถจ าแนกการประยกตได

เปน 2 แนวทาง คอ การประยกตในทางความรอน และการประยกตในทางไฟฟา กระบวนการเปลยน

พลงงานแสงอาทตยตามแนวทางอณหพลศาสตร สามารถแบงไดเปน 8 กระบวนการ ดงตารางท 5.1

5-6

ตารางท 5.1 กระบวนการทางอณหพลศาสตรทเปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานรปตาง ๆ

กระบวนการ พลงงานในรปตาง ๆ

1. เปลยนพลงงานแสงอาทตยเปน

พลงงานความรอน (Solar Thermal

Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน

2. เปลยนพลงงานแสงอาทตย เปน

พลงงานจลน (Solar

Thermomechanical Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน พลงงานจลน


พลงงานไฟฟา (Solar Thermal

Electric Conversion; STEC)


พลงงานไฟฟา


พลงงานเคม (STEC + Electrolysis)


พลงงานไฟฟา พลงงานเคม


พลงงานเคม (Solar

Thermochemical Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานความรอน พลงงานเคม


พลงงานไฟฟา (Solar Electric

Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานไฟฟา


พลงงานเคม (Solar Chemical

Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานเคม


พลงงานเคม (Solar Electrochemical

Conversion)

พลงงานแสงอาทตย พลงงานไฟฟา พลงงานเคม

5-7

5.3 เทคโนโลยการใชประโยชนจากพลงงานแสงอาทตย

5.3.1 การประยกตพลงงานแสงอาทตยในทางความรอน

(1) เครองหงตมแสงอาทตย (Solar Cookers)

การสรางเครองหงตมดวยแสงอาทตย โดยใชหลกของเรอนกระจกปลกตนไม

(Greenhouse Effect) ในระยะแรกเครองหงตมดวยแสงอาทตยท าขนจากกลองไมมะฮอกกาน ปดดวย

แผนแกวและฝงไวในทรายเรยกวา Hot Box เมอแสงอาทตยผานผวแกวเขามาในกลองไมซงมอาหาร

ความรอนทเกดขนในกลองสามารถท าใหอาหารสกได แตจดออนของเตาชนดนคอไมสะดวกส าหรบ

การเคลอนยาย แมจะฝงไดงายตามรมฝงทะเลแตน าไปใชในแถบภเขาหรอบรเวณทมดนแขงๆ จะม

ปญหาเกดขน ตอมาเตา Hot Box ไดถกพฒนาใหดขนโดยใชฉนวนปองกนความรอนแทนการฝงลงไปใน

ดน และไดปรบปรงแกไขใหดขนเรอยๆ มประสทธภาพดกวาเดม เชน ใชกระจกหลายๆ บานรวม

แสงอาทตยใหสองเขามาในกลองเพอใหมความรอนเพมมากขน และยงไดเพมเครองกกเกบความรอน

ใหสามารถหงตมไดตลอดเวลา 24 ชวโมง นอกจากนนกวจยไดออกแบบเตาหงตมสรยะใหมโลหะ

สะทอนแสงอาทตยไปโฟกสทภายในกลองม Glauber's Salt ส าหรบดดความรอนเกบสะสมไวใชไดหลง

ดวงอาทตยตกแลวโดยใหความรอนสงถง 200 องศาเซลเซยส

ตอมามการสรางเตาหงตมแสงอาทตยใหมรปแบบแตกตางไปจากเดม โดยใชหลกการ

สะทอนแสงอาทตยใหไปรวมกนทจดเลกๆ แทนการกกเกบความรอนไวภายในกลองปด ญปนซง

รบประทานขาวเปนอาหารหลก บรษท Goto Company of Japan ไดสรางเตาแสงอาทตยชนดนขน

ประกอบดวยกระจกแบน ๆ เลก ๆ จ านวนมากวางเรยงบนโครงไมทเปนรปกรวย แสงอาทตยทสะทอน

จากกระจกเหลานจะไปรวมกนทต าแหนงวางหมอหงขาวไวและหมอหงขาวถกออกแบบใหมสด าเพอ

ดดกลนความรอน เตานสามารถตมน า 1 ควอท ใหเดอดภายใน 30 นาท เตาหงตมแสงอาทตยจงจะม

ประโยชนมากโดยเฉพาะในประเทศทเชอเพลงหายากอยางญปน (สมาคมสงเสรมเทคโนโลยไทยญปน

และสถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลา, 2521)

การค านวณเพอหาจดเลกๆ จดหนงเพอรวมแสงอาทตยอาศยหลกการ

ทางคณตศาสตร ตวสะทอนแสงควรจะเปนรปพาราโบลา ซงจะท าใหไดจดทมอณหภมสงมาก

เตาชนดนสรางใหมความชนประมาณ 15-20 องศา เพอใหตวสะทอนแสงท ามมฉากกบล าแสงอาทตย

(มมจะตางกน ณ สถานทตางกนบนโลก ) มหลกปกไวตรงกลาง และตงฐานเปนตะแกรงส าหรบวาง

ภาชนะ หงตมทจดโฟกสพอด เตาชนดนใชหงอาหารไดเฉพาะในเวลากลางวนเทานนและตองปรบให

ตวสะทอนแสงหมนตามต าแหนงของดวงอาทตยไปเพอใหจดทรวมแสงตกทกนภาชนะ ดงนนทกๆ

15 นาทจะตองท าการขยบตวสะทอนแสงไปตามดวงอาทตยเลกนอยและใชหงตมไดตงแตดวงอาทตย

5-8

ขนจนถงดวงอาทตยตกดงไดกลาวมาแลว ภาชนะส าหรบหงตมควรใชสด าเพราะดดกลนความรอนไดด

และไมสะทอนความรอนออกไป ท าใหมประสทธภาพด นอกจากนหากใชหมอความดน จะท าใหม

ประสทธภาพดยงขนเพราะจะสามารถกกเกบความรอนไวไดดกวา เตาหงตมแสงอาทตยบางชนดท า

เปนรมพบไดท าใหสะดวกในการขนยาย เหมาะส าหรบการไปพกผอนทองเทยวตามทตางๆ เชน บน

ภเขาสงๆ ปจจบนไดมการปรบปรงการสรางเตาหงตมและแสงอาทตย ใหน ามาใชประโยชนไดอยางม

ประสทธภาพ เปนการน าพลงงานแสงอาทตยมาใชเปนประโยชนโดยตรง นบวาเปนอกหนงทางเลอกใน

การน าเอาพลงงานธรรมชาตมาทดแทนเชอเพลงฟอสซลทก าลงจะขาดแคลน

(a) แบบกลอง Box Cookers (b) Panel Cookers (c) แบบพาราโบรา Curved

Concentrator Cookers, or “Parabolic”

รปท 5.3 เครองหงตมแสงอาทตย

ทมา: Solar Cookers International, 2009

(2) เตาหลอมแสงอาทตย (Solar Furnace)

เตาหลอมแสงอาทตยใชหลกการรวมแสงอาทตยเชนเดยวกบเตาหงตมสรยะ โดยท า

กระจกโคงเปนรปพาราโบลาซงจะโฟกสความรอนไปรวมไวทจดทเลกทสดท าใหมอณหภมสงมาก

สงกวาความรอนทไดจาก Oxy-Actlene คอ อาจสงถง 4,000 องศาเซลเซยส เมอ 200 ปมาแลว

เตาหลอมแสงอาทตยไดถกใชเพอหลอมเหลก เงน เพชร ประเทศเยอรมนไดปรบปรงเตาหลอมใหดขน

โดยใชกระจกฉาบเงนเปนตวสะทอนแสงอาทตยซงจะท าหนาทสะทอนแสงไดด ไดอณหภมสงมากกวา

3,000 องศาเซลเซยส เตาหลอมนยงมกระจกชวยสะทอนแสงอาทตยใหตกลงบนตวสะทอนแสงซงเปน

รปพาราโบลา ตวสะทอนแสงตดแนนอยกบทแตกระจกชวยสะทอนแสงทเรยกวา Heliostat จะหมนตาม

ดวงอาทตยไปตลอดเวลา มการใชเตาหลอมแสงอาทตยในทางอตสาหกรรมเปนครงแรกใน

ป ค.ศ. 1940 โดยใชกระจกสงถง 10 ฟต สรางโดยบรษท General Motors แตในระหวางสงครามโลก

ครงท 2 กระจกหายากมาก จงเปลยนมาใชแผนอลมเนยมหนา 1 นว และขดมนแทน รวมทงสรางเครอง

ควบคมอณหภมทจดโฟกสของเตาดวย ปจจบนเตานเปนเตาทใหญทสดในประเทศเยอรมนและใช

ท าวจยทางดานวสดส าหรบเครองบนททนตออณหภมสง

5-9

นอกจากงานทางดานเครองบนแลวยงมการใชเตาหลอมแสงอาทตยกบงานดานอน ๆ

โดยบรษท General Electric ไดใชเตาหลอมแสงอาทตยในการท าฟอสฟอรสใหบรสทธเพอน ามาท าเปน

เครองมอในการสอสาร เตาหลอมแสงอาทตยในอลจเรยขนาดเสนผาศนยกลาง 26 ฟต ใชท าการวจย

เกยวกบอณหภมสงและยงใชท าปยโดยกระบวนการแยกไนโตรเจนออกจากบรรยากาศ ดงนน

ดวงอาทตยจงไมใชแคชวยใหตนไมเจรญเตบโตเทานนยงสามารถผลตปยไดอกดวย รสเซยมเตาหลอม

แสงอาทตยเสนผาศนยกลาง 30 ฟต สรางขนเพอท าคอนกรตและผลตไฟฟาพลงไอน า ทฝรงเศสม

เตาหลอมแสงอาทตยใหญทสดในโลกตงอยบนภเขา Pyrenees มตวสะทอนแสงใหญประกอบดวย

กระจกถง 3,500 แผนแตละแผนโคงเลกนอยปรบความโคงดวยสกร ใหก าลงไฟฟาในเตาไดถง

75 กโลวตต และสามารถหลอมโลหะคราวหนงๆ ไดมากกวารอยกโลกรม เปนเตาหลอมแสงอาทตย

ทางอตสาหกรรมโดยแทจรง ปหนง ๆ ใชผลตโลหะและสารทไมไหมไฟใหกบโรงงานของฝรงเศสไดถง

30 วน อณหภมมากกวา 3,000 องศาเซลเซยสทจดโฟกส ซงมขนาดคอนขางกวางขนาด

เสนผาศนยกลาง 4.5 นว จากผลของการวจยพบวาเตาหลอมแสงอาทตยทเหมาะส าหรบงานดาน

อตสาหกรรมเหลกและเหลกกลา ควรมขนาด 50 - 100 ฟต การสรางเตาหลอมแสงอาทตยขนนท าให

ไดอณหภมสงในราคาถก เปนผลดในงานดานการหลอมเหลวแมวาคาลงทนในการกอสรางจะสงมาก

แตกทนทานด แผนแกวทนตออากาศหนาวเยนได แตทส าคญทสดพลงงานจากดวงอาทตยเปนพลงงาน

ทไดเปลาและรอนแรงทสด

รปท 5.4 เตาหลอมแสงอาทตยและหลกการท างาน

ทมา: University of Strathclyde, N.D. และ David A. Dietzler, 2008

(3) เครองกลนน าแสงอาทตย (Solar Stills)

เปนเครองท าการกลนน ากรอยหรอน าทะเลใหเปนน าจด ตามปกตในเรอใหญๆ ท

เดนทางไปในทะเลเปนเวลานาน ๆ มกมเครองกลนน าแสงอาทตยไวส าหรบกลนน าทะเลใหเปนน าจดไว

ใชดมในยามขาดแคลน การใชเครองกลนน าแสงอาทตยนเรมใชกนตงแตสงครามโลกครงท 2 ปกต

แสงอาทตยเผาน าในทะเล มหาสมทร แมน า ล าคลอง ใหเปนไอแลวไอน าจงกลนตวเปนหยดน าตกลง

5-10

มาเปนฝนเปนน าจดบรสทธทปราศจากแรธาตใดๆ เจอปน หลกการกลนน าดวยแสงอาทตยกใช

หลกการเดยวกนน โดยการใหน ากรอยหรอน าทะเลผานเขาไปในภาชนะซงทาสด า และปดสนทดวย

วสดใส เชน กระจก แผนกระจกจะเอยงเปนมมทพอเหมาะ ใหแสงอาทตยสองผานลงไปได เมอ

แสงอาทตยผานกระจกลงไปยงภาชนะทาสด าซงดดกลนความรอนไดด น าทบรรจไวในภาชนะนจะ

ระเหยเปนไอลอยขนไปกระทบกบแผนกระจกซงมอณหภมต ากวา จะมการคายความรอนกลายเปน

หยดน าเกาะทแผนกระจกนน เนองจากแผนกระจกนนเอยงท ามมทเหมาะสม หยดน าจะคอย ๆ ไหลลง

สรางซงอยดานลางของกระจก อตราการกลนน าโดยวธนจะขนอยกบพลงงานแสงอาทตยทตกลงมา

และประสทธภาพของตวดดกลนแสงอาทตยตลอดจนสภาพการถายเทของอากาศเนองจากมการคาย

ความรอนออกของน าทแผนกระจก ดงนนในททมลมพดจะชวยถายเทความรอนไปได จะท าใหการกลน

น ามประสทธภาพสงขน การกลนน าดวยแสงอาทตยทมความเขมสงอาจจะสามารถกลนน าได

อยางนอยประมาณ 2-3 ลตรขนไปส าหรบพนทของภาชนะรบแสงอาทตยขนาด 1 ตารางเมตร โรงกลน

น าแสงอาทตยทชลใชพนทประมาณ 4,600 ตารางเมตร สามารถผลตน าได 6,000 แกลลอนตอวน จะ

เหนวาการกลนน าดวยเครองกลนน าแสงอาทตยนโรงกลนตองมอาณาบรเวณกวางขวาง ซงควรทจะ

เปนพนดนทวางเปลาทไมอาจท าประโยชนไดและมแสงอาทตยสองเกอบตลอดป

ไดมการท าการวจยเพอใหการผลตน าจดดวยเครองกลนน าแสงอาทตยนมราคาผลต

ต าลง ปจจบนการกลนน าจดโดยใชเชอเพลงฟอสซลผลตน าจดไดในราคา 6 บาทตอ 1,000 แกลลอน

แตราคาจากเครองกลนน าแสงอาทตยประมาณ 24 บาท ตอ 1,000 แกลลอน คดเปน 4 เทาของ

การผลตโดยใชเชอเพลงทมอย แตในอนาคตการกลนน าดวยเชอเพลงฟอสซลจะมราคาสงมากขน

เนองจากเชอเพลงฟอสซลเรมจะหายากและมแนวโนมวาจะหมดไปในอนาคต เครองกลนน า

แสงอาทตยจงเปนทสนใจกนอยางกวางขวาง แมวาขณะนราคาคากอสรางโรงกลนจะแพงมาก (20 ลาน

บาท) เพราะตองใชอาณาบรเวณการสรางโรงกลนกวางใหญมากเมอเทยบกบโรงกลนน าจดปจจบน

แตกสามารถใชไดนานและราคาคาบ ารงรกษาไมสงมากนก นกวจยมความพยายามทจะหาวธการผลต

ใหดขนและราคาผลตต าลง เพอใหสามารถน ามาทดแทนการผลตน าจดดวยเชอเพลงฟอสซลทใชกนใน

ปจจบน

5-11

รปท 5.5 เครองกลนน าแสงอาทตย

ทมา: A Fresh Way To Take The Salt Out Of Seawater, 2009

(4) เครองอบแหงแสงอาทตย (Solar Dryer)

ใชในการตากแหงผลผลตทางการเกษตรและการประมง การใชแสงอาทตยมาท า

ประโยชนในการตากแหงสงตางๆ น มนษยรจกใชมาตงแตสมยประวตศาสตร เครองอบแหงแสงอาทตย

นเหมาะส าหรบการตากแหงในปรมาณมาก ๆ ทตองการใหส าเรจกอนทจะถงฤดฝน เพออบใหผลตผล

นนไมเสยหาย หลกการของเครองอบแหงแสงอาทตยนคลายคลงกบ Hot Box แสงอาทตยทผานแผน

แกวเขาไปในตทใสผลตผลทจะท าใหแหงจะกลายเปนความรอนถกกกเกบไวในตนน

รปท 5.6 เครองอบแหงแสงอาทตย

ทมา: Blue Planet On Line, N.D. และ Food and Agriculture Organization

of the United Nations, 1995

5-12

(5) เครองท าน ารอนแสงอาทตย (Solar Water Heater)

ปจจบนไดมผสรางเครองท าน ารอนแสงอาทตยเพอใชในบานเรอนและโรงแรมจ าหนาย

บางแลว ในประเทศตางๆ รวมทงในประเทศไทย อณหภมของน ารอนทใชกนในบานส าหรบการอาบ

หรอการใชอนๆ ต ากวา 100 องศาเซลเซยส คอ ต ากวาจดเดอด อปกรณประกอบดวยตวรบ

แสงอาทตยเปนแผนราบวางเอยงเปนมมใหเหมาะเพอรบแสงอาทตย และมถงน ารอนตงไวเหนอตวรบ

แสงอาทตย น าเยนทไหลเขามาสถงนจะไหลผานไปทตวรบแสงอาทตยเปนเหตใหน ารอนขนไหลกลบมา

สถง โดยธรรมชาตน ารอนจะไหลขนสเบองบนและน าเยนกวาจะไหลลงมาขางลางโดยการหมนเวยน

ของน ารอนจะไดน ารอนไปใชตอไป

รปท 5.7 เครองท าน ารอนแสงอาทตย

ทมา: A Solar Powered Water Heater, 2009 และ Richard Thomas, N.D.

(6) เครองท าความอนภายในอาคาร (Solar Heater)

การใชแสงอาทตยท าใหภายในอาคารบานเรอนอบอนขนนน ท าไดโดยน าตวรบ

แสงอาทตยไปตดไวบนหลงคาบานสวนทจะไดรบแสงอาทตยตลอดเวลา ใตตวรบแสงอาทตยมถงน า

รอนไวส าหรบท าน ารอนใชภายในบานเรอนไดดวย ในระบบเครองท าความอนภายในอาคารนตองม

ถงเกบความรอน โดยการใชเครองสบน าใหน าเยนไหลขนไปสตวรบแสงอาทตยน ารอน ทไดจะไหลลงมา

สถงเกบความรอน จากนนจะมการถายเทความรอนจากถงเกบความรอนไปสภายในอาคารบานเรอน

ตอไป เนองจากแสงอาทตยสองไมสม าเสมอตลอดวน จงจ าเปนตองมแหลงพลงงานความรอนอน ๆ มา

เปนระบบเสรม เชน ระบบใหความรอนดวยกระแสไฟฟาหรอกาซเพอชวยใหอาคารอบอนอยางตอเนอง

ตลอดเวลาทงกลางวนและกลางคน

5-13

รปท 5.8 เครองท าความอนภายในอาคาร

ทมา: Home Made Solar Heaters, 2009

(7) เครองท าความเยนดวยแสงอาทตย (Solar Refrigerator)

เครองท าความเยนประกอบดวยเครองระเหย เครองควบแนนและลนขยายตวโดย

อาศยสมบตของสารทจะใชท างานคหนงทเหมาะสม คอ สารหนงเปนสารท าความเยนและอกสารหนง

เปนสารดดกลนซงจะดดกลนสารท าความเยนไดดทอณหภมต า เชน แอมโมเนย-น า แอมโมเนยเปน

สารท าความเยน สวนน าเปนสารดดกลน เมอแสงอาทตยผานแผนตวรบแสงอาทตยเขามายงสาร

ทงสองซงใสไวในภาชนะทเครองก าเนดสารท าความเยน(แอมโมเนย)จะเดอดเปนไอเหลอแตสารดดกลน

ซงจะถกดดกลนไปยงภาชนะส าหรบการดดกลน ไอของสารท าความเยนจะไหลเขาสเครองควบแนน

และถายเทความรอนออกแลวควบแนนเปนสารท าความเยนเหลว แลวจงผานลนขยายตวไปสเครอง

ระเหยและมการระเหยของสารท าความเยนทเครองน ไอระเหยของสารท าความเยนจะไหลลงสภาชนะ

ส าหรบการดดกลน ไอสารท าความเยนจะถกดดกลนกลายเปนสารละลายภายในภาชนะน หลงจากนน

สารละลายทงสองจะถกดดกลนสเครองก าเนดอกครง

เครองท าความเยนลกษณะดงไดกลาวน เปนเครองท าความเยนแบบดดกลนเหมาะ

ส าหรบการน าไปใชเปนเครองท าความเยนภายในอาคาร หรอเครองปรบอากาศซงบางประเทศไดม

การผลตออกใชแลว แตโดยหลกการทกลาวมาการท างานของเครองท าความเยนจะมประสทธภาพต า

ตองมการเพมเตมสวนประกอบอน ๆ เชน ตวแลกเปลยนความรอน เพอใหมประสทธภาพดขน และยง

ตองมถงเกบความรอนเพอสะสมพลงงานความรอนในชวงทไมมแสงอาทตยเพยงพอ (จฬาลงกรณ

มหาวทยาลย, 2521)

5-14

รปท 5.9 เครองท าความเยนดวยแสงอาทตย

ทมา: World Health Organization, N.D.

5.3.2 การประยกตผลตพลงงานแสงอาทตยในทางไฟฟา

(1) เซลลสรยะหรอเซลลแสงอาทตย(Solar Cell)

เซลลแสงอาทตยถกสรางขนมาครงแรกในป ค.ศ. 1954 โดย แชปปน (Chapin)

ฟลเลอร ( Fuller) และเพยรสน ( Pearson) แหงเบลลเทลเลโฟน ( Bell Telephon) โดยทง 3 ทานน

ไดคนพบเทคโนโลยการสรางรอยตอ พ-เอน ( P-N) แบบใหม โดยวธการแพรสารเขาไปในผลกของ

ซลกอน จนไดเซลลแสงอาทตยอนแรกของโลกซงมประสทธภาพเพยง 6% ปจจบนนเซลลแสงอาทตย

ไดถกพฒนาขนจนมประสทธภาพสงกวา 15% แลว ในระยะแรกเซลลแสงอาทตยสวนใหญจะใชส าหรบ

โครงการดานอวกาศ ดาวเทยม หรอยานอวกาศทสงจากพนโลกไปโคจรในอวกาศโดยใชแผงเซลล

แสงอาทตยเปนแหลงก าเนดพลงไฟฟา ตอมาจงไดมการน าเอาแผงเซลลแสงอาทตยมาใชบนพนโลก

เชนในปจจบนน เซลลแสงอาทตยในยคแรกๆ สวนใหญจะมสเทาด า แตในปจจบนนไดมการพฒนาให

เซลลแสงอาทตยมสตางๆ กนไป เชน แดง น าเงน เขยว ทอง เปนตน เพอความสวยงาม (การไฟฟา

ฝายผลตแหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

เซลลแสงอาทตย เปนสงประดษฐกรรมทางอเลคทรอนกสทสรางขนเพอเปนอปกรณ

ส าหรบเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา โดยการน าสารกงตวน า เชน ซลกอน ซงม

ราคาถกทสดและมมากทสดบนพนโลกมาผานกระบวนการทางวทยาศาสตรเพอผลตใหเปนแผนบาง

บรสทธ และทนททแสงตกกระทบบนแผนเซลล รงสของแสงทมอนภาคของพลงงานประกอบทเรยกวา

โปรตอน ( Proton) จะถายเทพลงงานใหกบอเลกตรอน ( Electron) ในสารกงตวน าจนมพลงงานมาก

พอทจะกระโดดออกมาจากแรงดงดดของอะตอม ( Atom) และเคลอนทไดอยางอสระ ดงนนเมอ

5-15

อเลกตรอนเคลอนทครบวงจรจะท าใหเกดไฟฟากระแสตรงขน เมอพจารณาลกษณะการผลตไฟฟาจาก

เซลลแสงอาทตยพบวา เซลลแสงอาทตยจะมประสทธภาพการผลตไฟฟาสงทสดในชวงเวลากลางวน

ซงสอดคลองและเหมาะสมในการน าเซลลแสงอาทตยมาใชผลตไฟฟาเพอแกไขปญหาการขาดแคลน

พลงงานไฟฟาในชวงเวลากลางวน

เซลลแสงอาทตยทนยมใชกนอยในปจจบนจะแบงออกเปน 2 กลมใหญๆ คอ

- กลมทท าจากสารกงตวน าประเภทซลคอน จะแบงตามลกษณะของผลกทเกดขน

คอ แบบทเปนรปผลก ( Crystal) และแบบทไมเปนรปผลก ( Amorphous) แบบทเปนรปผลกจะแบง

ออกเปน 2 ชนด คอ ชนดผลกเดยวซลคอน ( Single Crystalline Silicon Solar Cell) และชนดผลกรวม

ซลคอน (Poly Crystalline Silicon Solar Cell) แบบทไมเปนรปผลก คอ ชนดฟลมบางอะมอรฟสซลคอน

(Amorphous Silicon Solar Cell)

- กลมทท าจากสารประกอบทไมใชซลคอน ซงประเภทนจะเปนเซลลแสงอาทตยทม

ประสทธภาพสงถง 25% ขนไป แตมราคาสงมาก ไมนยมน ามาใชบนพนโลก จงใชงานส าหรบดาวเทยม

และระบบรวมแสงเปนสวนใหญ แตการพฒนาขบวนการผลตสมยใหมจะท าใหมราคาถกลง และ

น ามาใชมากขนในอนาคต (ปจจบนน ามาใชเพยง 7% ของปรมาณทมใชทงหมด) (การไฟฟาฝายผลต

แหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

สวนประกอบของเซลลแสงอาทตย

แรงเคลอนไฟฟาทผลตขนจากเซลลแสงอาทตยเพยงเซลลเดยวจะมคาต ามาก

การน ามาใชงานจะตองน าเซลลหลาย ๆ เซลลมาตอกนแบบอนกรมเพอเพมคาแรงเคลอนไฟฟา

ใหสงขน เซลลทน ามาตอกนในจ านวนและขนาดทเหมาะสม เรยกวาแผงเซลลแสงอาทตย ( Solar

Module หรอ Solar Panel)

การท าเซลลแสงอาทตยใหเปนแผงเพอความสะดวกในการน าไปใชงาน ดานหนาของ

แผงเซลลประกอบดวยแผนกระจกทมสวนผสมของเหลกต า ซงมคณสมบตในการยอมใหแสงผานไดด

และยงเปนเกราะปองกนแผนเซลลอกดวย แผงเซลลจะตองมการปองกนความชนทดมากเพราะจะตอง

อยกลางแดดกลางฝนเปนเวลายาวนาน ในการประกอบจะตองใชวสดทมความคงทนและปองกน

ความชนทด เชน ซลโคนและอวเอ ( Ethelele Vinyl Acetate) เปนตน เพอเปนการปองกนแผนกระจก

ดานบนของแผงเซลล จงตองมการท ากรอบดวยวสดทมความแขงแรง แตบางครงกไมมความจ าเปน

ถามการเสรมความแขงแรงของแผนกระจกใหเพยงพอ ซงกสามารถทดแทนการท ากรอบไดเชนกน

ดงนนแผงเซลลจงมลกษณะเปนแผนเรยบ (Laminate) ซงสะดวกในการตดตง (การไฟฟาฝายผลต

แหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

5-16

รปท 5.10 แผงเซลลแสงอาทตย

ทมา: การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย, ม.ป.ป.

กระบวนการผลตเซลลแสงอาทตย

วสดทใชท าเซลลแสงอาทตย

วสดส าคญทใชท าเซลลแสงอาทตยทใชมากทสดในปจจบนไดแก สารซลคอน (Si) ซง

เปนสารชนดเดยวกบทใชท าชพในคอมพวเตอรและเครองอเลกทรอนกส ซลคอนเปนสารซงไมเปนพษ

มการน ามาผลตเซลลแสงอาทตยใชกนอยางแพรหลายเพราะมราคาถก คงทน และเชอถอได

นอกจากนยงมวสดชนดอนทสามารถน ามาผลตเซลลแสงอาทตยได เชน แกลเลยมอาเซไนด และ

แคดเมยมเทลเลอไรด แตยงมราคาสง และบางชนดยงไมมการพสจนเรองอายการใชงานวาสามารถ

ใชงานไดนาน

การท าใหซลคอนบรสทธและอยในรปสารทพรอมจะท าเซลลแสงอาทตยตองใช

ตนทนสงและในกระบวนการผลตกอใหเกดการแตกหกไดงาย

ขนตอนการผลตสารซลคอนบรสทธ

1) การผลต MG-Si จากหนควอทไซตหรอทราย

SiO2+ 2C ----> Si + 2CO (ปฏกรยาภายในเตาหลอม) (5.1)

ความบรสทธของ Si 98 - 99%

2) การผลต SeG-Si จาก MG-Si

2.1) เปลยนสถานะ Si เปนแกส โดยวธ Fractional Distillation

Si + 3 HCl -------> SiHCl3+ H2 (5.2)

2.2) SiHCl3 ท าปฏกรยากบ H2 ได Si บรสทธ 99.999%

SiHCl3 + H2 -------> Si + HCl (5.3)

เปนการท า Si ใหบรสทธ ขนตอนนได Polycrystal

5-17

การผลตเซลลแสงอาทตย แบบผลกเดยว ( Single Crystalline หรอ Mono-

Crystalline)

การเตรยมสารซลคอนชนดน เรมตนจากน าสารซลคอนซงผานการท าใหเปนกอน

ทมความบรสทธสงมาก (99.999%) มาหลอมละลายในเตา Induction Furnace ทอณหภมสงถง 1,500

องศาเซลเซยส เพอท าการสรางแทงผลกเดยวขนาดใหญ (เสนผานศนยกลาง 6-8 นว) พรอมกบใส

สารเจอปน Boron เพอท าใหเกด P-type แลวท าใหเกดการเยนตวจบตวกนเปนผลกดวย Seed ซงจะตก

ผลกมขนาดหนาตดใหญ แลวคอยๆ ดงแทงผลกนขนจากเตาหลอมดวยเทคโนโลย การดงผลกจะได

แทงผลกยาวเปนรปทรงกระบอก คณภาพของผลกเดยวจะส าคญมากตอคณสมบตของเซลล

แสงอาทตย จากนนน าแทงผลกมาตดใหเปนแผนบางๆ ดวยลวดตดเพชร ( Wire Cut) เรยกวาเวเฟอร

ซงจะไดแผนผลกมความหนาประมาณ 300 ไมโครเมตร และขดความเรยบของผว จากนนน าไป

เจอสารทจ าเปนในการท าใหเกดเปน p-n junction ขนบนแผนเวเฟอรดวยวธการ Diffusion ทอณหภม

ระดบ 1,000 องศาเซลเซยส จากนนน าไปท าขวไฟฟาเพอน ากระแสไฟออกใช ทผวบนจะเปนขวลบสวน

ผวลางเปนขวบวก ขนตอนสดทายจะเปนการเคลอบฟลมผวหนาเพอปองกนการสะทอนแสงใหนอย

ทสด ขนตอนนจะไดเซลลทพรอมใชงาน หลงจากนนกน าไปประกอบเขาแผงโดยใชกระจกเปนเกราะ

ปองกนแผนเซลล และใชซลโคนและอวเอ ( Ethelele Vinyl Acetate) ชวยปองกนความชน ในการใชงาน

จรงจะน าเซลลแตละเซลลมาตออนกรมกนเพอเพมแรงเคลอนไฟฟาใหไดตามตองการ (การไฟฟา

ฝายผลตแหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

รปท 5.11 ขบวนการผลตเซลลแสงอาทตย แบบผลกเดยว ( Single Crystalline )


5-18

การผลตเซลลแสงอาทตย แบบผลกรวม ( Poly Crystalline )

การผลตเซลลแสงอาทตยโดยวธน จะมคาใชจายทถกกวาวธแรก คอการท าแผนเซลล

จะใชวธการหลอมสารซลคอนใหละลายพรอมกบใสสารเจอปน Boron เพอท าใหเกด P-type แลวเทลง

ในแบบพมพ เมอสารละลายซลคอนแขงตวกจะไดเปนแทงซลคอนแบบผลกรวม (ตกผลกไมพรอมกน )

จากนนน าไปตดเปนแผนเชนเดยวกบแบบผลกเดยว ความแตกตางระหวางแบบผลกเดยวและแบบผลก

รวมสงเกตไดจากผวผลก ถามโทนสทแตกตางกนซงเกดจากผลกเลก q หลายผลกในแผนเซลลจะเปน

แบบผลกรวม ในขณะทแบบผลกเดยวจะเหนเปนผลกเนอเดยว คอ มสเดยวตลอดทงแผน สวนกรรมวธ

การผลตเซลลทเหลอจะเหมอนกน เซลลแสงอาทตยแบบผลกรวม ( Poly Crystalline) จะให

ประสทธภาพต ากวาแบบผลกเดยว ประมาณ 2-3 % อยางไรกตามเซลลทง 2 ชนด มขอเสยใน

การผลตคอแตกหกงายเชนกน (การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

รปท 5.12 ขบวนการผลตเซลลแสงอาทตย แบบผลกรวม ( Poly Crystalline )


5-19

หลกการท างานของเซลลแสงอาทตย

การท างานของเซลลแสงอาทตย เปนขบวนการเปลยนพลงงานแสงเปนกระแสไฟฟาได

โดยตรง โดยเมอแสงซงเปนคลนแมเหลกไฟฟาและมพลงงานกระทบกบสารกงตวน า จะเกด

การถายทอดพลงงานระหวางกน พลงงานจากแสงจะท าใหเกดการเคลอนทของกระแสไฟฟา

(อเลกตรอน) ขนในสารกงตวน า จงสามารถตอกระแสไฟฟาดงกลาวไปใชงานได

รปท 5.13 องคประกอบของเซลลแสงอาทตย


ระบบการผลตไฟฟาของเซลลแสงอาทตยมขนตอน ดงน

1) n-type ซลคอน ซงอยดานหนาของเซลล คอ สารกงตวน าทไดการโดปปงดวย

สารฟอสฟอรส มคณสมบตเปนตวใหอเลกตรอนเมอรบพลงงานจากแสงอาทตย p-type ซลคอน คอ

สารกงตวน าทไดการโดปปงดวยสารโบรอน ท าใหโครงสรางของอะตอมสญเสยอเลกตรอน (โฮล) เมอ

รบพลงงานจากแสงอาทตยจะท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน เมอน าซลคอนทง 2 ชนดมาประกบตอกน

ดวย p-n junction จงท าใหเกดเปนเซลลแสงอาทตย ในสภาวะทยงไมมแสงแดด n-type ซลคอนซงอย

ดานหนาของเซลล สวนประกอบสวนใหญพรอมจะใหอเลกตรอน แตกยงมโฮลปะปนอยบางเลกนอย

ดานหนาของ n-type จะมแถบโลหะเรยกวา Front Electrode ท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอน สวน p-

type ซลคอนซงอยดานหลงของเซลล โครงสรางสวนใหญเปนโฮล แตยงคงมอเลกตรอนปะปนบาง

เลกนอย ดานหลงของ p-type ซลคอนจะมแถบโลหะเรยกวา Back Electrode ท าหนาทเปนตวรวบรวม

โฮล

2) เมอมแสงอาทตยตกกระทบ แสงอาทตยจะถายเทพลงงานใหกบอเลกตรอน

และโฮล ท าใหเกดการเคลอนไหว เมอพลงสงพอทงอเลกตรอนและโฮลจะวงเขาหาเพอจบคกน

อเลกตรอนจะวงไปยงชน n-type และโฮลจะวงไปยงชน p-type

5-20

3) อเลกตรอนวงไปรวมกนท Front Electrode และโฮลวงไปรวมกนท Back

Electrode เมอมการตอวงจรไฟฟาจาก Front Electrode และ Back Electrode ใหครบวงจร กจะเกด

กระแสไฟฟาขน เนองจากทงอเลกตรอนและโฮลจะวงเพอจบคกน

รปท 5.14 การท างานของเซลลแสงอาทตย


การผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตย แบงออกเปน 3 ระบบ คอ

1) การผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบอสระ (PV Stand Alone

System)

เปนระบบผลตไฟฟาทไดรบการออกแบบส าหรบใชงานในพนทชนบททไมมระบบ

สายสงไฟฟา อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณควบคมการประจ

แบตเตอร แบตเตอร และอปกรณเปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบแบบอสระ

5-21

รปท 5.15 Stand-Alone System


2) การผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบตอกบระบบจ าหนาย ( PV

Grid Connected System)

เปนระบบผลตไฟฟาทถกออกแบบส าหรบผลตไฟฟาผานอปกรณเปลยนระบบ

ไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ เขาสระบบสายสงไฟฟาโดยตรง ใชผลตไฟฟาในเขตเมอง หรอ

พนททมระบบจ าหนายไฟฟาเขาถง อปกรณระบบทส าคญประกอบดวยแผงเซลลแสงอาทตย อปกรณ

เปลยนระบบไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบชนดตอกบระบบจ าหนายไฟฟา

รปท 5.16 Grid Connected System


5-22

3) การผลตกระแสไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยแบบผสมผสาน ( PV Hybrid

System)

เปนระบบผลตไฟฟาทถกออกแบบส าหรบท างานรวมกบอปกรณผลตไฟฟาอนๆ

เชน ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลม และเครองยนตดเซล ระบบเซลลแสงอาทตยกบพลงงานลม

และไฟฟาพลงน า เปนตน โดยรปแบบระบบจะขนอยกบการออกแบบตามวตถประสงคโครงการเปน

กรณเฉพาะ

รปท 5.17 PV Hybrid System


คณสมบตและตวแปรทส าคญของเซลลแสงอาทตย

ตวแปรทส าคญทมสวนท าใหเซลลแสงอาทตยมประสทธภาพการท างานในแตละพนท

ตางกนและมความส าคญในการพจารณาน าไปใชในแตละพนท ตลอดจนการน าไปค านวณระบบหรอ

ค านวณจ านวนแผงแสงอาทตยทตองใชในแตละพนท มดงน

1) ความเขมของแสง

กระแสไฟ (Current) จะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมของแสง หมายความ

วาเมอความเขมของแสงสง กระแสทไดจากเซลลแสงอาทตยกจะสงขน ในขณะทแรงดนไฟฟาหรอโวลต

แทบจะไมแปรไปตามความเขมของแสงมากนก ความเขมของแสงทใชวดเปนมาตรฐาน คอ ความเขม

ของแสงทวดบนพนโลกในสภาพอากาศปลอดโปรงปราศจากเมฆหมอก และวดทระดบน าทะเลใน

สภาพทแสงอาทตยตงฉากกบพนโลก ซงความเขมของแสงจะมคาเทากบ 100 mW ตอ ตร.ซม. หรอ

1,000 W ตอ ตร.เมตร ซงมคาเทากบ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถาแสงอาทตยท ามม 60 องศากบพน

โลกความเขมของแสงจะมคาเทากบประมาณ 75 mW ตอ ตร.ซม. หรอ 750 W ตอ ตร.เมตร ซงมคา

5-23

เทากบ AM2 กรณของแผงเซลลแสงอาทตยนนจะใชคา AM 1.5 เปนมาตรฐานในการวดประสทธภาพ

ของแผง

2) อณหภม

กระแสไฟ ( Current) จะไมแปรตามอณหภมทเปลยนแปลงไป ในขณะท

แรงดนไฟฟา (โวลต) จะลดลงเมออณหภมสงขน ซงโดยเฉลยแลวทกๆ 1 องศาทเพมขนจะท าให

แรงดนไฟฟาลดลง 0.5% และในกรณของแผงเซลลแสงอาทตย มาตรฐานทใชก าหนดประสทธภาพ

ของแผงแสงอาทตยคอ ณ อณหภม 25 องศาเซลเซยส เชน ก าหนดไววาแผงแสงอาทตยม

แรงดนไฟฟาทวงจรเปด ( Open Circuit Voltage หรอ VOC) ท 21 V ณ อณหภม 25 องศาเซลเซยส

กจะหมายความวา แรงดนไฟฟาทจะไดจากแผงแสงอาทตย เมอยงไมไดตอกบอปกรณไฟฟา

ณ อณหภม 25 องศาเซลเซยส จะเทากบ 21 V ถาอณหภมสงกวา 25 องศาเซลเซยส เชน อณหภม

30 องศาเซลเซยส จะท าใหแรงดนไฟฟาของแผงแสงอาทตยลดลง 2.5% (0.5% x 5 องศาเซลเซยส )

นนคอ แรงดนของแผงแสงอาทตยท VOC จะลดลง 0.525 V (21 V x 2.5%) เหลอเพยง 20.475 V

(21V – 0.525V) สรปไดวา เมออณหภมสงขน แรงดนไฟฟากจะลดลง ซงมผลท าใหก าลงไฟฟาสงสด

ของแผงแสงอาทตยลดลงดวย

จากขอก าหนดดงกลาวขางตน กอนทผใชจะเลอกใชแผงแสงอาทตย จะตองค านงถง

คณสมบตของแผงทระบไวในแผงแตละชนดดวยวาใชมาตรฐานอะไร หรอมาตรฐานทใชวดแตกตางกน

หรอไม เชน แผงชนดหนงระบวาใหก าลงไฟฟาสงสดได 80 วตต ทความเขมแสง 1,200 W ตอตร.เมตร

ณ อณหภม 20 องศาเซลเซยส ขณะทอกชนดหนงระบวาใหก าลงไฟฟาสงสดได 75 วตต ทความเขม

แสง 1,000 W ตอตร.เมตร และอณหภมมาตรฐาน 25 องศาเซลเซยสแลว จะพบวาแผงทระบวาให

ก าลงไฟฟา 80 W จะใหก าลงไฟฟาต ากวา จากสาเหตดงกลาวผทจะใชแผงจงตองค านงถงขอก าหนด

เหลานในการเลอกใชแผงแตละชนดดวย (การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

5.3.3 โดยการเปลยนความรอนจากพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา

เปนการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานความรอนแลวจงเปลยนไปเปน

พลงงานไฟฟา ซงไดมการพฒนาน ามาสรางเปนโรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตย มอยดวยกน 2 แบบ คอ

โรงไฟฟากระจายตวรบแสง (Solar Thermal Distributed Power Plants) และโรงไฟฟาหอพลง

แสงอาทตย (Solar Tower Power Plants) โรงไฟฟากระจายตวรบแสง ใชตวรบแสงอาทตยแบบรวมแสง

ประกอบดวยจานสะทอนแสงลกษณะรปทรงกระบอกพาราโบลา ส าหรบสะทอนแสงอาทตยทตก

กระทบไปยงสวนรบ ตวรบแสงแบบรวมแสงนแบงออกเปน 2 ลกษณะ คอ แบบรวมแสงเปนเสนและ

แบบรวมแสงเปนจด ตวรบแสงแบบรวมแสงสามารถเพมความเขมแสงอาทตยบนสวนรบขนอกหลาย

รอยเทาและจะใหอณหภมสงกวา 500 องศาเซลเซยส ซงสงพอทจะตมน าใหเดอดกลายเปนไอแหงสนท

5-24

มความดนสงน าไปขบดนกงหนเพอหมนเครองก าเนดไฟฟา ไดมการคนควาวจยและพฒนาระบบ

การกระจายตวรบแสงเพอผลตกระแสไฟฟาเปนไปอยางกวางขวางทงในประเทศและตางประเทศ

หลกการของระบบนประกอบดวยชดของตวรบแสงแบบรวมแสงอยางใดอยางหนงจ านวนหลายชด

กบชดตามแสงอาทตยทควบคมใหแสงสะทอนรวมกนตรงสวนรบเพอใหสวนรบไดรบความรอนสงสด

ตลอดเวลา ไอแหงสนททไดจากสวนรบจะผานไปยงชดเกบสะสมพลงงานในรปตาง ๆ กน ปกตจะอย

ในรปของการเกบสะสมพลงงานงานความรอนจากชดน น าทผานเขาไปจะรบความรอนและกลาย

เปนไอ (Superheated Steam) ทมความดนและอณหภมสง ผานไปยงกงหนไอน าทจะหมนเครองก าเนด

ไฟฟาจายกระแสไฟฟาออกมาได

ปจจบนบรษท Alsaldo แหงประเทศอตาลไดผลตโรงไฟฟากระจายตวรบแสง

ขนาดตางๆ กนตามความตองการของผซอ ขนาดทสามารถจายกระแสไฟฟาได 35 กโลวตต ราคา

ประมาณ 17 ลานบาท โรงไฟฟาแบบหอรวมพลงงานแสงอาทตยเปนระบบหนงทผลตไอแหงสนทโดยใช

พลงงานแสงอาทตยเปนตนก าเนดความรอน โรงไฟฟาชนดนประกอบดวยกระจกหลายๆ บานรบ

แสงอาทตยแลวสะทอนไปรวมกน ณ จด ๆ หนง ซงจะเปนจดทมความรอนสงมาก อณหภมสงกวา 400

องศาเซลเซยส ตวกระจกทสะทอนแสงจะออกแบบใหตามแสงอาทตยตลอดทงวนโดยอตโนมต เรยกวา

เฮลโอสเตท (Heliostat) จากเฮลโอสเตทจะสะทอนแสงอาทตยไปรวมกนทตวรบซงจะท าหนาทเปน

หมอน าทมชดอนน า (Preheater) และชดผลตไอแหงสนท (Superheater) ไอแหงสนททไดจากโรงไฟฟา

หอพลงแสงอาทตยนจะมอณหภมและความดนสงสามารถน าไปขบกงหนและหมนเครองก าเนดไฟฟา

เพอผลตกระแสไฟฟาตอไป

โรงไฟฟาแบบนไดมการสรางขนแลวในหลายประเทศ เชน อตาล

สหรฐอเมรกา ฝรงเศส และญปน กบทงประเทศอตสาหกรรมทวโลกไดคนควาวจยและพฒนาระบบหอ

พลงงานแสงอาทตยเพอผลตไฟฟาอยางกวางขวาง ตงแตป พ.ศ. 2490 โดยน าหลกการซงเปนความคด

ของชาวรสเซยทเขยนแบบไวมาพฒนาทศนยวจยวทยาศาสตรแหงฝรงเศส ทมวจยของศาสตราจารย

เลอโบ(Lebeau) ไดทดลองสรางหอพลงแสงอาทตยตนแบบขนาด 50 กโลวตต ในปพ.ศ. 2495 หลงจาก

ศกษาและปรบปรงพฒนาจนถง พ.ศ. 2513 ไดสรางหอพลงแสงอาทตยขนาด 1,000 กโลวตต เพอใช

เปนเตาหลอมโลหะ สามารถใหอณหภมถง 3,800 องศาเซลเซยส โดยรวมมอกบสถาบนคนควาวจย

และพฒนาพลงงานของสหรฐอเมรกา โครงการตอไปทจะด าเนนการคอหอแสงอาทตยทม

ความสามารถจายกระแสไฟฟาได 3,5000 กโลวตต ซงจะประกอบดวยเฮลโอสเตท 500 ชด ตงบน

พนท 22,000 ตารางเมตร ตวรบแสงอยบนหอคอยสง 100 เมตร มพนทรบแสงสะทอน 50 ตารางเมตร

สามารถผลตไอแหงอณหภม 357 องศาเซลเซยส ความดน 180 บรรยากาศ ปจจบนโรงไฟฟาหอพลง

แสงอาทตยขนาดใหญทสดตงอยทหองปฏบตการแซนเดย (Sandia Laboratoaies) มลรฐนวเมกซโก

สหรฐอเมรกาขนาด 5,000 กโลวตต ประกอบดวยเฮลโอสเตท 366 ชด โครงการตอไปจะสรางใหใหญ

ขนขนาด 10,000 กโลวตต ณ เมองบารสโตว มลรฐแคลฟอรเนย ในแถบภมภาคเอเชย ประเทศญปนได

5-25

ด าเนนการกอสรางโรงไฟฟาหอรวมพลงแสงอาทตยก าลงผลตไฟฟาขนาด 1,000 กโลวตตขน (สมาคม

สงเสรมเทคโนโลยไทยญปนและสถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลา, 2521) ส าหรบประเทศไทย

คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย ไดทดลองสรางโรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตยขน

ณ บรเวณเกาะสชง ปจจบนใชส าหรบการจดการเรยนการสอน (จฬาลงกรณมหาวทยาลย, 2521)

การผลตไฟฟาระบบหอพลงแสงอาทตย นบวาเปนแบบทจะสามารถแขงขนกบ

โรงไฟฟาชนดอน ๆ ในอนาคตอนใกลน เนองจากเปนระบบทไมยงยากซบซอนเกนไป และตนทน

การผลตไฟฟาสงกวาการผลตไฟฟาจากโรงงานทใชปจจบนไมมากนก กลาวคอโรงไฟฟาหอพลง

แสงอาทตยราคา 40,000 บาทตอกโลวตต ในขณะทโรงไฟฟาน ามนราคา 10,000 บาทตอกโลวตต

และในอนาคตอนใกลนคาดวาโรงไฟฟาหอพลงแสงอาทตยจะมราคากอสรางใกลเคยงกบโรงไฟฟา

น ามน

5.4 ประเทศไทยกบการใชพลงงานแสงอาทตย

ศกยภาพพลงงานแสงอาทตยทจะน ามาใชประโยชนของพนทแหงหนงจะสงหรอต า ขนอยกบ

ปรมาณรงสดวงอาทตยทตกกระทบพนทนน โดยบรเวณทไดรบรงสดวงอาทตยมากจะมศกยภาพใน

การน าพลงงานแสงอาทตยมาใชงานสง จากแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย

(พ.ศ. 2542) พบวาการกระจายของความเขมรงสดวงอาทตยตามบรเวณตางๆ ในแตละเดอน

ของประเทศไดรบอทธพลส าคญจากลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอและลมมรสมตะวนตกเฉยงใต และ

พนทสวนใหญของประเทศไดรบรงสดวงอาทตยสงสดระหวางเดอนเมษายนและพฤษภาคม โดยมคา

อยในชวง 20 ถง 24 เมกะจล/ตารางเมตร-วน เมอพจารณาแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยรายวน

เฉลยตอปพบวาบรเวณทไดรบรงสดวงอาทตยสงสดเฉลยทงปอยทภาคตะวนออกเฉยงเหนอ

โดยครอบคลมบางสวนของจงหวดนครราชสมา บรรมย สรนทร ศรสะเกษ รอยเอด ยโสธร

อบลราชธาน และอดรธาน และบางสวนของภาคกลางทจงหวดสพรรณบร ชยนาท อยธยา และลพบร

โดยไดรบรงสดวงอาทตยเฉลยทงป 19 ถง 20 เมกะจล/ตารางเมตร-วน พนทดงกลาวคดเปน 14.3%

ของพนททงหมดของประเทศ นอกจากนยงพบวา 50.2% ของพนททงหมดไดรบรงสดวงอาทตยเฉลย

ทงป ในชวง 18-19 เมกะจล/ตารางเมตร-วน

จากการค านวณรงสรวมของดวงอาทตยรายวนเฉลยตอปของพนททวประเทศ พบวามคา

เทากบ 18.2 เมกะจล/ตารางเมตร-วน จากผลทไดนแสดงใหเหนวาประเทศไทยมศกยภาพพลงงาน

แสงอาทตยคอนขางสง (การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย, ม.ป.ป.)

5-26

รปท 5.18 แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย พ.ศ. 2542


5.5 ผลกระทบจากการใชพลงงานแสงอาทตย

ขอดของการใชพลงงานแสงอาทตย

ส าหรบขอดของการประยกตใชพลงงานแสงอาทตย สรปไดดงน

1. เปนแหลงพลงงานทมอยางตอเนอง ดงนนเราจงสามารถน ามาใชเปนแหลงพลงงาน

ไดตลอดไปไมมสนสด

5-27

2. ไมกอใหเกดมลภาวะ เนองจากพลงงานแสงอาทตยเปนพลงงานสะอาดไมท า

ปฏกรยาใดๆ อนจะท าใหสงแวดลอมเปนพษ

3. มความเหมาะสมในการผลตไฟฟาขนาดเลก และในการพฒนาเทคโนโลยตางๆ ท

ตองการใชพลงงานจากแสงอาทตย เชน ดาวเทยม

ขอเสยของการใชพลงงานแสงอาทตย

ส าหรบขอเสยของการประยกตใชพลงงานแสงอาทตย สรปได ดงน

1. ตองการเนอทในการวางแผงรบแสงอาทตย

2. การใหความรอนหรอพลงงานมเวลาจ ากด

3. ตองมแหลงเกบสะสมพลงงาน

4. ยงมราคาแพงมากในปจจบน

5.6 บทสรป

แสงอาทตยเปนพลงงานตามธรรมชาตทมใชหมนเวยนอยางไมมวนหมด เราสามารถใช

ประโยชนจากพลงงานแสงอาทตยซงอยในรปรงสแมเหลกไฟฟาสามารถโดยการเปลยนใหเปน

กระแสไฟฟาโดยตรงหรอโดยการเปลยนความรอนจากพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา

การเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนกระแสไฟฟาโดยตรงตองอาศยเซลลสรยะหรอเซลลแสงอาทตย

ซงท ามาจากสารกงตวน าประเภทซลคอนและสารประกอบทไมใชซลคอน ส าหรบโรงไฟฟาพลงงาน

แสงอาทตยโดยอาศยกระบวนการเปลยนความรอนจากพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา

ปจจบนมการพฒนา 2 แบบดวยกนคอ แบบโรงไฟฟากระจายตวรบแสง และโรงไฟฟา

หอพลงแสงอาทตย นอกจากนยงมการพฒนาการใชประโยชนจากความรอนของดวงอาทตยโดยตรง

อกดวย อาท เครองหงตมแสงอาทตย เตาหลอมแสงอาทตย เครองกลนน าแสงอาทตย เครองอบแหง

แสงอาทตย เครองท าน ารอนแสงอาทตย เครองท าความอนภายในอาคาร และเครองท าความเยนดวย

แสงอาทตย

5-28

เอกสารอางอง

การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย. (ม.ป.ป.). พลงงานทดแทน. [ออนไลน]. สบคนจาก http://www2.egat.co.th /re/index.html

ไกรพฒน จนขจร (2551) พลงงานหมนเวยน. ส านกพมพสมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน).

กรงเทพฯ

จฬาลงกรณมหาวทยาลย (2521) เอกสารประกอบการประชมเชงปฏบตการเรอง การใชประโยชน

พลงงานจากแสงอาทตย. อดส าเนา

วรนช สวางแจง. (2551). พลงงานหมนเวยน. ส านกพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย กรงเทพฯ

สมาคมสงเสรมเทคโนโลยไทย-ญปนและสถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลา (2521) เอกสารประกอบการ

ประชมทางวชาการครงท 2 เรอง พลงงานหมนเวยนและการประยกต. อดส าเนา

A fresh way to take the salt out of seawater. (2009). [Online]. Available on : http://current.com

/items/91364316_a-fresh-way-to-take-the-salt-out-of-seawater.htm

A Solar Powered Water Heater. (2009). [Online]. Available on : www.solar-for-energy.com

Blue Planet On Line. (N.D.) Several instruments for exploiting solar energy. [Online]. Available on : http://www.catpress.com/bplanet9/esolemac.htm

David A. Dietzler.( 2008). Luar Magnesium Production. [Online]. Available on :

http://www.moonminer.com/Magnesium_production.html

Food and Agriculture Organization of the United Nations. (1995). Fruit and Vegetable

Processing. [Online]. Available on : http://www.fao.org/docrep/V5030E/ V5030E00.

htm#Contents

Home Made Solar Heaters. (2009). [Online]. Available on : http://solar-part.blogspot.com/2009/

11/home-made-solar-heaters.html

Richard Thomas. (N.D.). How Does a Solar Thermosiphon Water Heater Work [Online]. Available on : http://www.ehow.com/how-does_4926522_solar-thermosiphon-water-

heater-work.html

Solar Cookers International. (2009). How Solar Cookers Work. [Online]. Available on :

http://solarcookers.org/basics/how.html

University of Strathclyde. (N.D.) Energy and the Environment. [Online]. Available on :

http://www.esru.strath.ac.uk/Courseware/Class-16110/

World Health Organization (N.D.) 2 Degrees 24 Hours–Nigeria [Online]. Available on :

http://www.tve.org/ho/series6/01_africa_works_reports/kxn_nigeria.htm

แผนบริหารการสอนประจ าบทที่...

Documents

Transcript of แผนบริหารการสอนประจ าบทที่...