แรงดันตกในระบบโซลาร์เซลล์

ระบบโซลาร์เซลล์ในประเทศไทยกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ทั้งระบบบนหลังคา (Rooftop Solar) สำหรับบ้านพักอาศัยและอาคารพาณิชย์ ไปจนถึงโซลาร์ฟาร์มขนาดใหญ่ ระบบเหล่านี้มีทั้งวงจร DC (แผงโซลาร์ถึงอินเวอร์เตอร์) และวงจร AC (อินเวอร์เตอร์ถึงจุดเชื่อมต่อกริด) ซึ่งต้องวิเคราะห์แรงดันตกทั้งสองส่วน

ฝั่ง DC

เป้าหมาย: แรงดันตก <2% จากแผงถึงอินเวอร์เตอร์ ใช้สูตร DC

ฝั่ง AC

ตามมาตรฐาน วสท.: <3% วงจรย่อย, <5% รวม

แรงดันตกฝั่ง DC

ฝั่ง DC ของระบบโซลาร์ประกอบด้วยสายสตริง (จากแผงแต่ละแผงถึงจุดรวม) และสายหลัก DC (จากจุดรวมถึงอินเวอร์เตอร์) การลดแรงดันตก DC ให้ต่ำที่สุดจะเพิ่มพลังงานที่ผลิตได้:

สูตร DC สำหรับระบบโซลาร์

Vd = (2 × Isc × L × R) / 1000

ใช้กระแสลัดวงจร (Isc) เป็นกระแสออกแบบตามมาตรฐาน

ตัวอย่าง: ระบบ Rooftop Solar 10 kW

สตริง 2 สาย แต่ละสตริงมี 12 แผง, Vmp = 460V, Isc = 11.5A, ระยะสตริง 25 เมตร, สาย PV1-F 4 ตร.มม.

R (4 ตร.มม.) = 4.61 Ω/km

Vd = (2 × 11.5 × 25 × 4.61) / 1000

Vd = 2.65V → 0.58%

ผ่านเป้าหมาย 2% สำหรับฝั่ง DC

แรงดันตกฝั่ง AC

ฝั่ง AC จากอินเวอร์เตอร์ไปยังจุดเชื่อมต่อกริดหรือตู้ MDB ต้องปฏิบัติตามมาตรฐาน วสท. เช่นเดียวกับวงจรไฟฟ้าทั่วไป สำหรับระบบ Rooftop Solar ส่วนใหญ่ในประเทศไทย อินเวอร์เตอร์ติดตั้งใกล้ตู้ไฟ ระยะทางจึงไม่ยาวมาก

ตัวอย่าง: ฝั่ง AC ระบบ 10 kW

อินเวอร์เตอร์ 3 เฟส 380V กระแส 15.2A ระยะทาง 15 เมตร สาย THW 4 ตร.มม.

Vd = √3 × 15.2 × 15 × 4.61 / 1000

Vd = 1.82V → 0.48%

ข้อพิจารณาสำหรับสภาพอากาศไทย

อุณหภูมิบนหลังคา: หลังคาในประเทศไทยอาจร้อนถึง 60-70°C ส่งผลให้ความต้านทานสายเพิ่มขึ้น ใช้สาย PV1-F หรือ H1Z2Z2-K ที่ทนอุณหภูมิสูง
รังสี UV: สายที่เดินกลางแจ้งต้องทน UV เลือกสายที่มีฉนวนทนแดดโดยเฉพาะ
ฤดูฝน: ในฤดูฝน อุณหภูมิลดลงทำให้ความต้านทานลดลง แต่ต้องคำนวณสำหรับกรณีเลวร้ายสุด (ฤดูร้อน)

เคล็ดลับการออกแบบ

แนวทางปฏิบัติ

• ติดตั้งอินเวอร์เตอร์ใกล้แผงโซลาร์มากที่สุดเพื่อลดความยาวสาย DC
• ใช้สาย PV ขนาด 4-6 ตร.มม. สำหรับสตริง ตามกระแสลัดวงจรของแผง
• คำนวณแรงดันตกที่อุณหภูมิสูงสุด (75°C สำหรับสายบนหลังคา)
• แรงดันตก DC ยิ่งต่ำยิ่งดี — ทุก 1% ที่ลดได้หมายถึงพลังงานที่เก็บเกี่ยวได้มากขึ้น

แรงดันตกในระบบโซลาร์เซลล์