ระบบ PV ของคุณทำงานได้ต่ำกว่ามาตรฐานหรือไม่? คู่มือการใช้งานและการกำหนดค่าออปติไมเซอร์

ในการใช้งานจริงของการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ปัญหาต่างๆ เช่น การบังแดด ความแตกต่างของทิศทางของโมดูล และการเสื่อมสภาพของโมดูล มักส่งผลให้กำลังไฟฟ้าของระบบลดลง การวิจัยระบุว่าการบังแดดอาจส่งผลให้สูญเสียพลังงานในการผลิตไฟฟ้าได้มากถึง 70% (ที่มา ①:NREL) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโมดูลเฉพาะถูกบัง กระแสไฟและกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากวงจรอนุกรมทั้งหมดอาจลดลงอย่างมาก นี่คือจุดที่ตัวเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์เข้ามามีบทบาท ตัวเพิ่มประสิทธิภาพจะปรับกระแสไฟที่ส่งออกจากโมดูลที่ได้รับผลกระทบผ่านวงจรควบคุม DC-DC ภายใน ทำให้กระแสไฟตรงกับโมดูลอื่นและลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากความไม่ตรงกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับความต้องการใช้งานเฉพาะของตัวเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ในการติดตั้งทั้งแบบที่มีอยู่และแบบใหม่ รวมถึงโซลูชันที่ตัวเพิ่มประสิทธิภาพเหล่านี้มอบให้

มาตรการสำคัญในการเพิ่มผลผลิตในโรงไฟฟ้า PV ที่มีอยู่

สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดำเนินการอยู่ การปรับเปลี่ยนด้วยตัวเพิ่มประสิทธิภาพถือเป็นกลยุทธ์การอัปเกรดที่สำคัญอย่างไม่ต้องสงสัย เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มผลผลิตของระบบได้อย่างมาก แต่ยังให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการดำเนินงานที่เสถียรในระยะยาวของโรงไฟฟ้าอีกด้วย ต่อไปนี้คือสถานการณ์การใช้งานทั่วไปบางส่วน:

การปรับปรุงโรงงานเก่า (โดยไม่ต้องเปลี่ยนโมดูล) โรงไฟฟ้าเก่าบางแห่งที่เปิดดำเนินการมาหลายปีมักประสบปัญหาผลผลิตลดลงเนื่องจากโมดูลมีอายุมาก ประสิทธิภาพการทำงานลดลง และสภาพแวดล้อมการทำงานเปลี่ยนไป จากการวิจัยพบว่าประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโมดูลที่มีอายุมากอาจลดลงถึง 20% (ที่มา ②:IEA) นำไปสู่ปัญหาความไม่ตรงกันอย่างร้ายแรง การติดตั้งโปรแกรมเพิ่มประสิทธิภาพไม่เพียงแต่ช่วยแก้ไขปัญหานี้ได้เท่านั้น แต่ยังกู้คืนรุ่นที่สูญหายได้ในระดับสูงสุด นอกจากนี้ คุณลักษณะการตรวจสอบระดับโมดูลยังช่วยให้ติดตามประสิทธิภาพของโมดูลได้แบบเรียลไทม์ ช่วยให้ระบุโมดูลที่มีปัญหาได้อย่างแม่นยำและประหยัดเวลาในการบำรุงรักษา

การปรับปรุงโรงงานเก่า (เปลี่ยนโมดูลทั้งหมด) โดยทั่วไป โรงไฟฟ้าที่สร้างก่อนปี 2018 มีแผนจะเปลี่ยนโมดูลเก่าด้วยโมดูลใหม่ ในระหว่างการเปลี่ยนนี้ การเปลี่ยนแปลงขนาดโมดูลอาจทำให้เกิดเงา (ดังแสดงด้านล่าง) ส่งผลให้สูญเสียพลังงาน จากประสบการณ์ในโครงการของ Sheng Gao ระบบที่ใช้เทคโนโลยีออปติไมเซอร์สามารถปรับปรุงการผลิตไฟฟ้าโดยรวมได้อย่างมีนัยสำคัญในกรณีที่มีเงา โดยเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 15% หรือมากกว่านั้น

โมดูลใหม่ขนาดใหญ่ขึ้นอาจทำให้เกิดเงาได้

การปรับปรุงโรงงานเก่า (เปลี่ยนโมดูลบางส่วน) ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตโมดูล เมื่อโมดูลในโรงงานเก่าจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่เนื่องจากได้รับความเสียหาย มักจะต้องเผชิญกับปัญหาที่ผู้ผลิตเดิมไม่สามารถผลิตโมดูลที่มีคุณสมบัติเดียวกันได้อีกต่อไป การเปลี่ยนโมดูลที่เสียหายด้วยโมดูลยอดนิยมในตลาดปัจจุบันอาจทำให้เกิดปัญหาความไม่ตรงกันภายในสตริงโมดูลเดียวกันได้ เพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ การปรับปรุงด้วยตัวเพิ่มประสิทธิภาพจึงเป็นทางเลือกที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพมากกว่า โดยขจัดปรากฏการณ์ความไม่ตรงกันได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันประสิทธิภาพของโรงงาน

การบรรเทาผลกระทบจากการแรเงา โดยทั่วไปโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีอายุการใช้งานนานถึง 25 ปี ซึ่งในระหว่างนั้นสภาพแวดล้อมโดยรอบอาจเปลี่ยนแปลงไป อาคารที่สร้างใหม่ ต้นไม้ที่ย้ายปลูก หรืออุปกรณ์บนหลังคาเพิ่มเติมอาจทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีปัญหาเรื่องร่มเงา ในกรณีเช่นนี้ การใช้ตัวเพิ่มประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษ การใช้เทคโนโลยีตัวเพิ่มประสิทธิภาพช่วยลดผลกระทบของร่มเงาต่อเอาต์พุตของระบบได้อย่างมาก ทำให้สามารถชดเชยการสูญเสียที่เกิดจากร่มเงาได้

คำแนะนำการกำหนดค่าการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการติดตั้งใหม่

สำหรับผู้ใช้ที่ยังไม่ได้ติดตั้งระบบโฟโตวอลตาอิค การกำหนดค่าออปติไมเซอร์ล่วงหน้าก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ควรพิจารณาใช้ออปติไมเซอร์ตั้งแต่ขั้นตอนการวางแผนและการออกแบบเบื้องต้นของโรงงาน เพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพสูง มีเสถียรภาพ และมีความสามารถในการผลิตไฟฟ้าอัจฉริยะตั้งแต่เริ่มต้น สถานการณ์ต่อไปนี้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการติดตั้งออปติไมเซอร์โฟโตวอลตาอิค:

โครงสร้างหลังคาที่ซับซ้อน ปัจจัยหลักประการหนึ่งที่กำหนดขนาดของการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาคือทิศทางของหลังคา แผงโซลาร์เซลล์ในสายเดียวกันที่หันไปในสองทิศทางที่ต่างกันอาจส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ตัวเพิ่มประสิทธิภาพแผงโซลาร์เซลล์ช่วยให้แต่ละแผงโซลาร์เซลล์ทำงานที่จุดพลังงานสูงสุด โดยไม่ได้รับผลกระทบจากแผงโซลาร์เซลล์อื่นๆ ในสายเดียวกัน จึงใช้พื้นที่บนหลังคาได้อย่างคุ้มค่าที่สุด

ปัญหาเรื่องการแรเงา การบังแดดจากหลังคาโดยรอบอาจทำให้ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สูญเสียพลังงานได้ แม้แต่ร่มเงาจากต้นไม้เล็กๆ หรือเงาจากสายไฟเหนือศีรษะก็อาจส่งผลต่อผลผลิตโดยรวมของโรงไฟฟ้าได้อย่างมาก ตัวปรับประสิทธิภาพโซลาร์เซลล์ใช้ MPPT (Maximum Power Point Tracking) ระดับโมดูลเพื่อปรับประสิทธิภาพโมดูลที่บังแดดอย่างอิสระ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าโดยรวมของระบบได้

สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่แปรผัน ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมทั่วไป เช่น ฝุ่นละออง มูลนก และหิมะ อาจส่งผลต่อผลผลิตของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมาก หากหลังคาบ้านของคุณตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่แปรปรวน อาจทำให้การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพลดลง การติดตั้งตัวเพิ่มประสิทธิภาพจะช่วยแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้การผลิตไฟฟ้ามีเสถียรภาพ

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและการบำรุงรักษา ระบบโซลาร์เซลล์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง และระบบที่ไม่สามารถตัดการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อความปลอดภัยในกรณีที่เกิดความผิดพลาดหรือเกิดไฟไหม้อาจมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย ตัวเพิ่มประสิทธิภาพโซลาร์เซลล์สามารถระบุความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วผ่านการตรวจสอบระดับโมดูลและปิดระบบอย่างรวดเร็วภายใน 15 วินาที ช่วยลดแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยและรับรองความปลอดภัยของทั้งระบบโซลาร์เซลล์และเจ้าหน้าที่บำรุงรักษา

โดยสรุปแล้ว ตัวเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มผลผลิตของระบบโซลาร์เซลล์ รับรองความปลอดภัย และอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษา ไม่ว่าจะเป็นโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ดำเนินการอยู่หรือโรงไฟฟ้าใหม่ การติดตั้งตัวเพิ่มประสิทธิภาพในสถานการณ์เฉพาะต่างๆ ถือเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาด

แหล่งที่มา:

① ประสิทธิภาพของ NREL PV: https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② โครงการระบบพลังงานโซลาร์เซลล์ของ IEA: https://iea-pvps.org/