หลายท่านที่กำลังสนใจจะลงทุน ติดตั้ง โซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) อาจจะมีข้อสงสัยว่า ควรจะติดตั้งเท่าไร่ถึงจะเหมาะสม แล้วควรหันไปทางทิศทางไหนถึงจะดี จนกระทั่งส่วนประกอบของระบบ โซล่ารูฟท็อป ควรจะมีอะไรบ้างหรือเลือกใช้อย่างไร รวมถึงตัวเลือกทางการเงิน V E จะมานำเสนอสาระสำคัญในการพิจารณาประเด็นดังกล่าว สำหรับระบบ โซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) แบบ On-Grid ที่ผลิตใช้ไฟฟ้าเองเป็นหลัก โดยที่ไม่ได้ขายส่วนเกินคืนให้การไฟฟ้าฯ
Solar Rooftop ควรติดตั้งกี่กิโลวัตต์
การกำหนดค่ากำลังการผลิตของระบบโซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) ที่เหมาะสมคือโจทย์ที่สำคัญ ที่จะแปลออกมาเป็นผลลัพธ์ความคุ้มคาของโครงการ ในส่วนนี้ V E จะอธิบายศัพท์เฉพาะทาง ตัวแปลกำหนดปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ และปัจจัยหลักในการพิจารณาเลือกขนาดกำลังการผลิตของระบบฯ
เข้าใจข้อแตกต่างระหว่าง kW และ kWp
ท่านสงสัยมั๊ยว่า ทำไมหน่วยกำลังการผลิตของแผงโซล่าเซลล์จะต้องมี p อยู่ด้านหลัง
p ย่อมาจากคำว่า peak หรือสูงสุด ดังนั้น Wp แปลว่าค่ากำลังการผลิตสูงสุดของแผงโซล่าเซลล์ การวัดพิกัดค่ากำลังการผลิตของแผงโซล่าเซลล์จะจัดทำที่ค่ามาตรฐาน Standard Testing Condition (STC) ซึ่งกำหนดค่าแสงที่ 1,000 W/m2 อุณหภูมิเซลล์ที่ 25°C และความหนาของอากาศที่ 1.5 แต่ในสภาวะการผลิตไฟฟ้าจริงอาจจะมีค่าแสงไม่ถึง 1,000 W/m2 ขึ้นอยู่กับฤดูกาล สภาพอากาศ และช่วงเวลาของวัน อีกทั้งเซลล์จะมีอุณหภูมิอยู่ราวๆ 50 – 60°C จึงทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่ำกว่าค่าพิกัดที่ระบุไว้
อากาศร้อนไม่ได้ทำให้เซลล์มีกำลังไฟฟ้าที่มากขึ้น แต่กลับกัน อากาศร้อนทำให้เซลล์สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้น้อยลง เพียงแค่ว่าเวลาอากาศร้อนมักจะมีรังสีแสงอาทิตย์มาก รังสีคือสิ่งที่ทำให้แผงโซล่าเซลล์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น
ยกตัวอย่าง หากท่านใช้ไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอที่ 100kW และต้องการติดตั้ง โซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) อย่างแรกคือจะต้องตรวจสอบว่าพิกัดกำลังการผลิตของอินเวอร์เตอร์จะต้องไม่น้อยกว่า 100kVA เพื่อให้ผลลัพธ์การทดแทนไฟฟ้าได้อย่างเติมที่ ท่านควรกำหนดให้ค่ากำลังการผลิตรวมของแผงโซล่าเซลล์อยู่ระหว่าง 1.2 – 1.5 เท่าของค่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้อย่างสม่ำเสมอ ในกรณีนี้คือ 120 – 150 kWp
กราฟด้านบนเป็นตัวอย่างผลลัพธ์การผลิตไฟฟ้า สำหรับระบบโซล่ารูฟท็อป ขนาดกำลังการผลิต 150kWp การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์จะมีรูปทรงเหมือนระฆัง นั้งก็คือแสงอาทิตย์จะแรงที่สุดช่วงเที่ยงวันและจะอ่อนแรงช่วงเช้าและช่วงเย็น จะสังเกตได้ว่าช่วง มีนาคม ถึง เมษายน ที่เป็นช่วงที่แสงอาทิตย์แรงที่สุดโซลาร์รูฟท็อป (Solar Rooftop) จะสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้มากกว่า 100kW เพียงไม่มาก ในฤดูอื่นๆจะผลิตไฟฟ้าได้อาจจะใกล้เคียง 100kW แต่ก็ยังไม่ถึง และจะผลิตได้น้อยมากในวันที่เมฆหนา
การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ จึงไม่ใช่สิ่งที่สามารถกำหนดได้อย่างตายตัว และด้วยความไม่แน่ไม่นอนจึงทำให้เราสามารถประเมินการเชิงสถิติเท่านั้น และเป็นเหตุผลว่าทำไมโซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) ที่ไม่มีระบบกักเก็บำลังงาน ยังจะต้องทำงานร่วมกับโครงข่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้าฯเพื่อให้คงมีเสถียรภาพในการผลิตไฟฟ้า
เข้าใจข้อแตกต่างระหว่าง kW และ kWh
ระยะทางจากกรุงเทพไปเชียงใหม่อยู่ที่ราวๆ 700 กิโลเมตร หากท่านต้องการเดินทางไปเชียงใหม่โดยใช้เวลา 7 ชั่วโมง ท่านสามารถเลือกเดินทางโดยรถยนต์ได้ เพราะว่ารถยนต์มีกำลังแรงม้ามากพอที่จะทำให้รถวิ่งมนอัตรา 100 กิโลเมตร/ชั่วโมง แต่กลับกัน ถ้าท่านต้องการเดินทางภายในเวลา 2 ชั่วโมง แน่นอนว่ารถยนต์จะไม่มีกำลังแรงม้ามากพอที่จะพาไปที่หมายภายในระยะเวลาที่กำหนด และเช่นกันกับระบบโซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) การกำหนดขนาดกำลังการผลิต kW ควรจะต้องสอดคล้องกันกับอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าด้วย
kW คือหน่วยวัดอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้า นั้นก็คือความเร็วในการใช้พลังงานไฟฟ้า ส่วน kWh คือค่าปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ นั้นก็คือผลลัพธ์ของการใช้กำลังไฟฟ้าในระยะเวลาหนึ่ง kW เทียบเท่ากับความเร็วและ kWh เทียบเท่ากับระยะทางในตัวอย่างด้านบน
ปัจจุบัน การไฟฟ้าฯคิดค่าไฟฟ้า 4-5 บาทต่อหน่วย 1 หน่วยก็คือ 1 kWh เทียบเท่ากับการใช้กำลังไฟฟ้า 1 kW จำนวน 1 ชั่วโมง หรือ ใช้กำลังไฟฟ้า 0.5 kW จำนวน 2 ชั่วโมง หรือ 2kW ภายในครึ่งชั่วโมง ในรูปแบบ
(อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้า หรือ กำลังไฟฟ้า kW) x (ระยะเวลา h) = (พลังงานไฟฟ้า kWh)
ซึ่งส่วนประกอบหลักของค่าไฟฟ้าที่ท่านชำระให้การไฟฟ้าฯในแต่ละเดือนก็จะมาจากปริมาณหน่วยไฟฟ้า kWh ที่ใช้ทั้งหมดในรอบ 1 เดือน (สำหรับผู้ใช้ไฟฟ้าใหญ่จะมีค่า demand charge ด้วย ซึ่งจะคิดค่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้สูงสุดในรอบ 1 เดือน)
เพื่อกำหนดค่ากำลังการผลิตของอินเวอร์เตอร์ การระบุแค่ปริมาณหน่วยไฟฟ้า kWh ที่ใช้ทั้งหมดในรอบ 1 เดือนยังไม่เพียงพอที่จะสามารถบอกได้ว่าควรจะใช้ขนาดเท่าไร่ เนื่องจากว่าค่าพลังงานไฟฟ้ารวมทั้งเดือนบางส่วนอาจจะมาจากการใช้ไฟฟ้าในตอนกลางคืน ซึ่งจะยังไม่ได้บ่งบอกถึงอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าในตอนกลางวันที่โซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) สามารถผลิตได้ ดังนั้น การออกแบบขนาดพิกัดกำลังการผลิตของอินเวอร์เตอร์ที่ดี คือการกำหนดให้ขนาดของอินเวอร์เตอร์ใกล้เคียงและไม่น้อยกว่าอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอในตอนกลางวัน
Solar Rooftop หนึ่งวันสามารถผลิตไฟฟ้าได้กี่ชั่วโมง
จริงหรือไม่ที่โซล่ารูฟท็อป (Solar Rooftop) หนึ่งวันสามารถผลิตได้ประมาณ 4 ช.ม. แล้วถ้าเป็นอย่างนั้นจริงๆ แปลว่าระบบฯจะผลิตได้จากเวลากี่โมงถึงกี่โมง
เพื่อตอบคำถามนี้ เราควรทำความเข้าใจก่อนว่าระบบฯจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้เมื่อมีเชื้อเพลิง ในกรณีนี้คือแสงอาทิตย์ ดังนั้น ตั้งแต่ 6 โมงเช้าจนถึง 6 โมงเย็น จะเป็นช่วงเวลาที่ระบบฯสามารถผลิตไฟฟ้าได้ แต่ในระหว่าง 12 ช.ม. นี้ กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จะไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน ฤดู และสภาพอากาศ
ช่วงเวลาเที่ยงวันจะเป็นเวลาที่แสงอาทิตย์ทำองศาตั้งฉากได้มากที่สุดและการศูนย์เสียในชั้นบรรยากาศน้อยที่สุด จึงทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้มากกว่าช่วงเวลาอื่นของวัน จะสังเกตได้ว่าช่วงเช้าและช่วงเย็นแสงอาทิตย์จะเบากว่าช่วงเที่ยงวัน ดังนั้น การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์จึงมีรูปทรงเหมือนระฆัง แต่ก็ใช่ว่าทุกวันจะรูปทรงเหมือนระฆังเนื่องจากในวันที่มีเมฆหนาหรือฝนตก แสงแดดจะถูกบัง จึงทำให้เชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าน้อยตามลงไป
ฟังดูแล้วซับซ้อนจัง ถ้าเกิดว่าในระหว่าง 12 ช.ม. ที่ระบบฯสามารถผลิตไฟฟ้ากำลังไฟฟ้าไม่เท่ากัน เราจะคำนวนปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่สามารถทดแทนได้อย่างไร คำตอบก็คือ เราจะสามารถประมาณการปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่สามารถทดแทนได้ในเชิงสถิติเท่านั้น สภาพอากาศจะไม่เหมือนกันปีต่อปี แต่จะมีความใกล้เคียงกัน จะมีค่าเฉลี่ยของแต่ละเดือนที่ไม่ห่างกันมากเมื่อเทียบกันปีต่อปี
โปรแกรมอย่างเช่น PVSyst ที่ทำการจำลองการผลิตไฟฟ้าของระบบฯ จะให้ผลลัพธ์มาในรูปแบบของ Specific Production หรือค่ามาตรฐานที่แสดงจำนวนหน่วยไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้ต่อ 1kWp ต่อปี ณ ตำแหน่งติดตั้ง และหากตัดหน่วย kW/kWp ออกแล้วจะพบว่า ค่ามาตรฐานนี้ก็คือจำนวนชั่วโมงเฉลี่ยที่ระบบฯจะสามารถผลิตได้ใน 1 ปี ซึ่งถ้านำไปหารกับ 365 เราจะได้จำนวนชั่วโมงเฉลี่ยต่อวัน ยกตัวอย่าง กรณีระบบฯมีค่า Specific Production ที่ 1,450 kWh/kWp/Year เมื่อหาร 365 จะได้ค่าเฉลี่ยที่ 3.97 ช.ม. ต่อวัน
ข้อสังเกตคือค่ามาตรฐานนี้จะเป็นการเทียบกับ kWp หรือกำลังการผลิตสูงสุดของระบบฯ ดังนั้นค่าเฉลี่ย ช.ม. จะมีชื่อเรียกทางภาษาอังกฤษว่า Peak Hours ซึ่งเป็นค่าที่สมมุติขึ้นมาเพื่อความสะดวกในการทำการคำนวนปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้
กราฟด้านบนคือตัวอย่างการผลิตไฟฟ้าสำหรับระบบฯขนาด 100 kWp จะเห็นได้ว่า Peak Hours คือการสมมุติว่าระบบฯผลิตไฟฟ้าที่กำลังการผลิตสูงสุด kWp จะได้กี่ ช.ม. เพื่อความสะดวกในการทำการคำนวนปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้เท่านั้น ส่วนในทางปฏิบัติจริงนั้น ระบบฯ จะผลิตไฟฟ้าเมื่อพระอาทิตย์ขึ้นจนถึงพระอาทิตย์ตกดิน แต่กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จะไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน ฤดู และสภาพอากาศ
ทิศทางและองศา
ข้อจำกัดของพื้นที่หลังคา
ลักษณะการใช้ไฟฟ้า
อุปกรณ์ควบคุมการผลิตไฟฟ้า (Zero-Export Controller) ควรติดตั้งที่แรงต่ำหรือแรงสูง
ตัวเลือกทางการเงิน
Owner Model
PPA Model
ประสิทธิภาพและกำลังการผลิตต่อแผง
ท่านเคยสงสัยหรือไม่ว่า ทำไม แผงโซลาร์เซลล์ หนึ่งแผงถึงมีกำลังการผลิตที่หลากหลาย เช่น 545Wp 570Wp 615Wp และหน่วย Wp แปลว่าอะไร แล้วค่า Wp ที่สูงกว่าของแผงย่อมดีกว่าหรือไม่ หน่วย W ย่อมาจาก Watt และ 1 Watt = 1 Joule per second (J/s) ซึ่งเป็นหน่วยที่อธิบายถึงอัตราการใช้พลังงานต่อวินาที ตัว p ที่ต่อท้ายย่อมาจากคำว่า peak ที่แปลว่าสูงสุด เมื่อรวมกันแล้ว เราจะได้หน่วย Watt-peak หรือค่ากำลังการผลิตสูงสุด แสดงว่า แผงโซล่าเซลล์ ที่ระบุว่ามีค่ากำลังการผลิตที่ 615Wp จะผลิตได้ 615Wp หรือน้อยกว่า ซึ่งปัจจัยหลักจะขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่กระทบบนแผงและอุณหภูมิของเซลล์ โดยปกติแล้วพิกัดกำลังการผลิตของแผงจะกำหนดจากค่ามาตรฐาน Standard Testing Condition (STC) ซึ่งกำหนดค่าแสงที่ 1,000 W/m2 อุณหภูมิเซลล์ที่ 25°C และความหนาของอากาศที่ 1.5 แต่ในสภาวะการผลิตไฟฟ้าจริงเวลาที่แผงถูกติดตั้งอยู่บนหลังคา อุณหภูมิเซลล์อาจจะขึ้นไปถึง 50°C – 60°C และอาจจะมีค่าปริมาณแสงที่ต่ำกว่า 1,000 W/m2 จึ่งเป็นที่มาว่าทำไมถึงผลิตไม่เท่ากับพิกัดกำลังการผลิตสูงสุด
| ขนาดกำลังการผลิตต่อแผง | 545 Wp | 570 Wp | 615 Wp |
| ชนิด | P-Type MonoPERC | N-Type MonoPERC | N-Type MonoPERC |
| จำนวนเซลล์ต่อแผง | 144 | 144 | 156 |
| ขนาดพื้นที่ (mm) | 2278 × 1134 | 2278 × 1134 | 2465 × 1134 |
| ขนาดพื้นที่ (m2) | 2.583 | 2.583 | 2.795 |
| ประสิทธิภาพ | 21.1% | 22.0% | 22.0% |
|---|---|---|---|
| Specific Production (kWh/kWp/ปี) | 1,468 | 1,542 | 1,542 |
ตามตารางเปรียบเทียบ จะสังเกตได้ว่า ถึงแม้ว่าแผงที่มีกำลังการผลิต (Wp) ที่สูงกว่า ก็ไม่ได้แปลว่าจะมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าเสมอไป แผงขนาด 570Wp กับ แผงขนาด 615Wp ข้อแตกต่างอยู่ที่จำนวนเซลล์แสงอาทิตย์ในแผง ซึ่งทำให้พื้นที่ของแผงกว้างกว่าเท่านั้น แต่ประสิทธิภาพเท่าเดิม เมื่อเทียบ 1-1 แล้วสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เท่ากัน แต่แผงขนาด 545Wp และแผงขนาด 570Wp มีขนาดพื้นที่เท่ากันเพราะจำนวนเซลล์เท่ากัน แต่เพราะว่า 570Wp เป็นชนิด N-Type จึงทำให้ประสิทธิภาพสูงกว่า นอกจากจะใช้พื้นที่น้อยกว่าแล้ว เมื่อเทียบ 1-1 ยังจะสามารถผลิตได้มากกว่า 74 หน่วย/kWp/ปี
แผงโซล่าเซลล์ ชนิด MonoFacial หรือ Bifacial
แนวคิดที่จะให้ แผงโซล่าเซลล์ สามารถรับแสงได้ทั้งด้านหน้าและด้านหลังเพื่อเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าที่แผงสามารถผลิตได้ ไม่ใช่เรื่องใหม่ จริงๆแนวคิดนี้มีมานานแล้วและได้พัฒนาขึ้นมาเป็นผลิตภัณฑ์ในตลาดแล้ว (bifacial module) แล้วทำไมส่วนใหญ่แล้ว โครงการ โซลาร์รูฟท็อป จึงยังคงนิยมใช้แผงด้านเดียวอยู่ (monofacial)
Image from Jinko Solar.
แผงโซลาร์เซลล์ ชนิด bifacial จะมีราคาสูงกว่าชนิด monofacial ราวๆ 18% ถึงแม้ว่าแผง bifacial จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่า (ประมาณ 19% กรณีพื้นที่แสงสะท้อนเป็นพื้นสีขาว และ 7-9% กรณีพื้นที่แสงสะท้อนเป็นพื้นทราย ปูน และหญ้า) แต่ปัจจัยในเรื่องของราคาและระยะเวลาการคืนทุนอาจจะเป็นหนึ่งเหตุผลที่ทำให้เจ้าของโครงการหลายท่านยังคงเลือกที่จะใช้แผง monofacial
ในกรณีที่เป็นการติดตั้งบนหลังคา ด้วยตัวโครงสร้างรองรับ แผงโซล่าเซลล์ บนหลังคาจะหลีกเลี่ยงไม่ได้เลยในเรื่องของเงาที่ทอดกลับเข้ามาทางด้านหลังของแผงจากตัวโครงสร้างเองที่บังแสง ก่อนให้เกิดเงาที่เรียกว่า partial shading ซึ่งแทนที่จะเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ จะส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของแผงลดลง ดังนั้น แผงชนิด bifacial ยังเหมาะแก่การติดตั้งลักษณะบนพื้นดิน (solar farm) และบนผิวน้ำ (solar floating) มากกว่า
ถึงแม้ว่าในลักษณะ solar farm เราจะสามารถเลือกได้ว่าจะใช้แผงชนิด monofacial หรือ bifacial แต่ถ้าเป็นลักษณะ solar floating ทางด้านผู้ผลิต แผงโซลาร์เซลล์ จะแนะนำให้เป็นชนิด bifacial เท่านั้น เหตุผลเพราะว่าด้านหลังของแผงชนิด bifacial จะเป็นการใช้กระจกเหมือนด้านหน้า เป็นลักษณะการใช้กระจกทั้งสองด้านประกบเข้าด้วยกันเพื่อให้แสงสามารถเข้าได้ทั้งสองด้าน ข้อดีของการใช้กระจกด้านหลังของแผงจะไม่เสื่อมสภาพจากความชื้นที่อยู่ใกล้ผิวน้ำ ซึ่ง backsheet ที่อยู่ด้านหลังของแผงชนิด monofacial จะเสื่อมสภาพเร็วกว่าในโครงการที่ติดตั้งบนผิวน้ำ
Jinko Solar