การศึกษาและวิเคราะห์ผลกระทบการบังเงาบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ในระบบโฟโตโวลตาอิก

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและวิเคราะห์ผลกระทบการบังเงาบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในระบบโฟโตโวลตาอิก เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นโดยเชื่อมต่อจำนวน 36 เซลล์แบบอนุกรมในหนึ่งแผง เพื่อที่จะได้รับแรงดันใช้งานตามความต้องการ การเกิดการบังเงาบางส่วนของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ทำให้เกิดความร้อนสะสมบนตัวเซลล์ที่ถูกบังเงา ผลทำให้การผลิตกำลังสูงสุดลดลง ดังนั้นจึงต้องมีการศึกษาผลกระทบจากการบังเงาที่มีผลต่อการผลิตกาลังไฟฟ้า งานวิจัยนี้ทาการทดสอบจริงที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์กับความเข้มแสงอาทิตย์จริงและสร้างสภาวะที่มีการบังเงาเกิดขึ้นบางส่วน โดยทาการเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่ใช้โปรแกรม MATLAB/SIMULINK มีการทดสอบเปรียบเทียบในกรณีที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับความเข้มแสงเต็มที่ทุกเซลล์หรือไม่มีการบังเงา และกรณีที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ถูกบังเงาที่ตัวเซลล์บางตัวโดยคิดค่าเป็นร้อยละของจำนวนเซลล์ทั้งหมด มีการทดสอบการจ่ายโหลดจริง ที่สภาวะอากาศแตกต่างกันและเปรียบเทียบการทดสอบจริงกับการจำลองด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ จากการทดสอบจริงและการจำลองด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ พบว่าเมื่อเซลล์แสงอาทิตย์ ถูกการบังเงาร้อยละ 20 ของจำนวนเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด เซลล์ที่ถูกบังเงาจะทำให้กาลังสูงสุดที่ผลิตลดลง เมื่อเพิ่มการบังเงาเป็นร้อยละ 40 ทำให้กำลังสูงสุดที่ผลิตลดลงอีกต่อไป เมื่อเพิ่มการบังเงาอีกเรื่อย ๆ กำลังไฟฟ้าก็ลดลงอีกเช่นกัน และจากการเปรียบเทียบผลการทดสอบจริงกับแบบจำลอง ค่าความคลาดเคลื่อนของกำลังอยู่ระหว่างร้อยละ 0.3-4.76 ค่าความคลาดเคลื่อนของแรงดันอยู่ระหว่างร้อยละ 0-0.56 และค่าความคลาดเคลื่อนของกระแสอยู่ระหว่างร้อยละ 0.24-2.86 ซึ่งเป็นค่าที่ยอมรับได้ทางสถิติ แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองนี้สามารถใช้แทนการทำงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้

The aim of research is to study and analyze the shading effect on solar module. Due to the fact that a solar module consists of 36 cells connected in series to produce desired voltage. The partial shading effect causes the cumulative heat on shaded cells then the maximum power produced is really reduced. Accordingly, it is necessary to study the shading effect on solar modules. In this research work, the solar modules were examined with actual sun intensity and to be compared with the results of simulation by MATLAB/SIMULINK program. In fact, the conditions of no shading and partial shading of cells in terms of percentage were actually examined and to be compared with the simulative results from the computer program. In addition, different weather conditions were parameters for testing on actual loads to also compare with the simulative results. The results of actual test and simulation can be stated that when the 20 percent and 40 percent of solar cells of all cells in a solar module were shaded, the maximum power produced is reduced respectively. If more cells were additionally shaded, maximum power produced were also significantly reduced respectively. When comparing between the results of actual test and simulation found that the error in terms of power was between 0.3 and 4.76 percent. The errors in terms of voltage and current were 0 and 0.56 percent, and 0.24 and 2.86 percent respectively. These errors can be accepted by statistical issue. It means that simulation model developed can be used for solar module operating.