ผลกระทบของระดับความสูงต่อประสิทธิภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์

Abstract

การศึกษานี้มุ่งเน้นการประเมินศักยภาพการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยพิจารณาการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ในพื้นที่และระดับความสูงแตกต่างกันที่ส่งผลต่ออุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์ ทั้งด้านบนและด้านล่างแผง ซึ่งอุณหภูมิจะมีผลกระทบต่อประสิทธิในภาพการผลิตไฟฟ้าเนื่องจากผลของการถ่ายเทความร้อน ทั้งในรูปแบบการนำ การพาและการแผ่รังสีความร้อน การศึกษานี้ได้ดำเนินการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ 3 รูปแบบ ได้แก่ (1) การติดตั้งบนพื้นดินขนาด 4.86 กิโลวัตต์ ที่ระดับความสูง 1 เมตร 1.5 เมตร และ 2 เมตร ณ ตำบลคลองสี่ อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี (2) การติดตั้งบนหลังคาอาคารจอดรถขนาด 10 กิโลวัตต์ ที่ระดับความสูง 2.5 เมตร 3 เมตร และ 3.5 เมตร ณ ร้านคาเฟ่อเมซอน สาขาข้างมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี และ (3) การติดตั้งบนหลังคาอาคารตลาดวงศกรขนาด 200 กิโลวัตต์ ซึ่งเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม นอกจากนี้ได้ใช้ซอฟต์แวร์ PVsyst เพื่อจำลองสมรรถนะการผลิตไฟฟ้าในการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละพื้นที่ มีการเก็บบันทึกผลการทำงานและนำมาวิเคราะห์ ผลการศึกษาพบว่าในรูปแบบที่ 1 การเพิ่มระดับความสูงช่วยลดการสะสมความร้อนและเพิ่มกำลังผลิตไฟฟ้า โดยที่ความสูง 1.5 เมตร และ 2 เมตร เพิ่มกำลังผลิต 8.87% และ 9.45% ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนโครงสร้างเพิ่มขึ้น 24.51% และ 48.04% ทำให้ระดับความสูงที่เหมาะสมที่สุดคือ 1.5 เมตร ส่วนรูปแบบที่ 2 พบว่าการติดตั้งที่ความสูง 3.5 เมตร ให้กำลังผลิตไฟฟ้าสูงสุด สอดคล้องกับแนวโน้มของรูปแบบที่ 1 และในรูปแบบที่ 3 พบว่าพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จริงมีความใกล้เคียงกับผลการจำลองด้วยซอฟต์แวร์ PVsyst แตกต่างกันเพียง 5.23 เปอร์เซ็นต์ ทำให้มีปริมาณไฟฟ้าเพียงพอต่อความต้องการของตลาดวงศกร และสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับการศึกษาระบบไฮบริดร่วมกับระบบกักเก็บพลังงานได้ โดยสรุป การเพิ่มระดับความสูงของเซลล์แสงอาทิตย์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน ลดการสะสมความร้อนที่ผิวแผง ส่งผลให้ผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเหมาะสมในการวิเคราะห์ร่วมกับเศรษฐศาสตร์การลงทุนต่อไป

This study focuses on the assessment of the potential of solar power generation by considering the installation of PV at different locations and heights that affected the temperature of PV, both above and below the panel. Temperature affected the efficiency of electricity generation due to the effects of heat transfer in the forms of conduction, convection, and radiation. The study conducted three types of PV installations: (1) 4.86 kW ground-mounted installation at the heights of 1, 1.5, and 2 meters at Tambon Klong Si, Amphoe Klong Luang, Pathum Thani Province; (2) 10 kW rooftop installation at the heights of 2.5, 3, and 3.5 meters at Café Amazon, a coffee shop next to Rajamangala University of Technology Thanyaburi; and (3) 200 kW rooftop installation at Wongsakorn Market Building, which were connected to the power transmission lines and the lithium battery energy storage systems. In addition, this study used PVsyst software to simulate the power generation performance of each PV installation area. The performance records were recorded and analyzed. The results of the study revealed that in Model 1, increasing the height reduced heat accumulation and increased electricity production. The heights of 1.5 meters and 2 meters increased the production capacity by 8.87% and 9.45%, respectively. However, the structural cost increased by 24.51% and 48.04%, resulting in the most suitable height of 1.5 meters. In Model 2, it was found that the installation at the height of 3.5 meters gave the highest electricity production, which was consistent with the trend of Model 1. And for Model 3, it was found that the actual energy produced was close to the simulation result by PVsyst software, with a deviation of only 5.23%, resulting in sufficient electricity to meet the Wongsakorn Market demand. It could be used as basic information for studying the hybrid system combined with the energy storage system. In conclusion, increasing the height of the PV increased the efficiency of heat transfer and reduced heat accumulation on the panel surface. This resulted in the system being able to produce electricity more efficiently, which could be used in conjunction with the appropriate investment economic analysis.