การออกแบบและวิธีการติดตั้งฐานโซล่าเซลล์ ด้วยลูกปูนคอนกรีตสำเร็จรูป (Solar cell foundation design)

ในปัจจุบันภาวะโลกร้อนเป็นประเด็นหลักที่หลาย ๆ องค์กรให้ความสำคัญกันอย่างมาก เพราะในอนาคตพลังงานธรรมชาติกำลังจะหมดไปจากโลก มนุษย์จึงให้ค่ากับการอนุรักษ์พลังงานและเร่งหาพลังงานทดแทนมาใช้แทนพลังงานเชื้อเพลิง หนึ่งในนั้นคือสิ่งที่เรารู้จักกันดีอย่าง โซลาร์เซลล์ (Solar cell) หรือก็คือการนำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้แทน โดยมีการทำฟาร์มเพื่อการเก็บพลังงานในปริมาณมาก 

วันนี้ Wazzadu encyclopedia ร่วมกับแบรนด์ CPS ผู้พัฒนาผลิตภัณฑ์วัสดุฐานรากโซลลาร์เซลล์ จะพาทุกท่านมารู้จักกับโซลาร์ฟาร์มว่าเป็นอย่างไรและองค์ประกอบของโซลาร์เซลล์มีอะไรบ้าง ไปชมกันกันครับ

โซลาร์ฟาร์ม (Solar Farm)

หรือที่เรียกอีกอย่างว่าสวนพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นอีกวิธีที่สามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายในการไฟฟ้าได้ โดยในประเทศไทยนิยมหันแผงโซลาร์เซลล์ไปทางทิศใต้เพราะสามารถรับแสงแดดได้ตลอดทั้งวัน โรงงานผลิตไฟฟ้าจะตั้งอยู่ในพื้นที่ขนาดใหญ่ ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมากเพื่อดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์แปลงเป็นไฟฟ้า จากนั้นโซลาร์ฟาร์มจะส่งไฟฟ้าที่ผลิตได้ไปยังระบบไฟฟ้าภูมิภาค หรือสถานที่ที่ต้องการไฟฟ้าใช้เป็นจำนวนมาก เช่น โรงงานอุตสาหกรรม ฯ นอกจากนี้โซลาร์ฟาร์มยังเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่สะอาดและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

โดยแผงโซลาร์เซลล์สามารถนำไปติดตั้งเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้หลายตำแหน่ง ไม่ว่าจะเป็นบนพื้นดิน, หลังคาบ้าน, แหล่งน้ำ หรือ เขื่อน รวมไปจนถึงในทะเล แล้วแต่ประเภท ซึ่งสำหรับทางทะเล ในปี 2563 ที่ผ่านมาก็ได้มีการติดตั้ง “แผงโซลาร์ชนิดลอยน้ำทะเล” เป็นครั้งแรกในประเทศไทยที่ ต.มาบตาพุด อ.เมือง จ.ระยอง ส่วนฟาร์มโซลาร์เซลล์บนพื้นดินในไทยปัจจุบันมีทั้งหมด 39 แห่ง กระจายอยู่ 13 จังหวัดทั่วไทย เช่น สุรินทร์ ขอนแก่น สกลนคร เป็นต้น

รูปแบบของโซลาร์ฟาร์ม (Type of solar farm)

โซลาร์ฟาร์มมีหลายรูปแบบ แตกต่างกันไปตามลักษณะการใช้งานและการติดตั้ง ดังนี้

1. การติดตั้งโซลาร์ฟาร์มแบบลอยน้ำ (Floating System)

เป็นการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ไว้บนผิวน้ำ ซึ่งปลอดภัยต่อระบบนิเวศใต้น้ำ ​การผลิตไฟฟ้าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการติดตั้งบนพื้นดิน เพราะในระหว่างที่ระบบของตัวโซลาร์เซลล์กำลังทำงาน ผืนน้ำรอบ ๆ จะช่วยระบายความร้อนได้ เป็นที่นิยมสำหรับแหล่งเพาะปลูกทางการเกษตรต่าง ๆ หรือพื้นที่ที่มีแหล่งน้ำรอบ ๆ ไม่ว่าจะเป็น บ่อ บึง เขื่อน ทะเล ซึ่งวิธีการติดตั้งจะเป็นการนำแผงโซลาร์เซลล์มาติดกับทุ่นพลาสติก โดยตัวทุ่นจะเป็นเม็ดพลาสติก HDPE ที่ทนทานต่อการใช้งานกลางแสงแดด อีกทั้งยังมีความแข็งแรง และสามารถใช้งานได้อย่างยาวนาน

2. การติดตั้งแบบหมุนตามดวงอาทิตย์ (Tracking System)

เป็นการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถหันหรือหมุนตามดวงอาทิตย์ได้ เพื่อให้แผงโซลาร์เซลล์สามารถดูดซับแสดงอาทิตย์ได้มากที่สุด จุดเด่นคือจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นถึง 30% แน่นอนว่าดีกว่าการยึดแผงโซลาร์เซลล์ติดอยู่กับที่ อีกทั้งยังสามารถติดตั้งได้ในทุกพื้นที่ ไม่ว่าจะเป็นบนพื้นดิน บนที่พักอาศัย หรือตามตึกอาคารต่างๆ แต่ที่นิยมส่วนใหญ่ คือ จะติดไว้บนหลังคาบ้าน เพราะประหยัดค่าใช้จ่าย และประหยัดพื้นที่บริเวณรอบ ๆ บ้าน ซึ่งวิธีการติดตั้งจะเป็นการติดตั้งแบบอาศัยโปรแกรมที่มีการควบคุมการหมุนของแผงโซลาร์เซลล์

3. การติดตั้งแบบยึดอยู่กับที่ (Fixed System)

เป็นการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในพื้นที่ที่สามารถดูดซับแสงอาทิตย์ได้นานและมากที่สุด อีกทั้งตำแหน่งของการติดตั้งยังต้องเป็นตำแหน่งที่คงที่ชัดเจน จุดเด่นคือต้นทุนและค่าดูแลรักษาจะต่ำกว่าการติดตั้งโซลาร์ฟาร์มแบบลอยน้ำและการติดตั้งแบบหมุนตามดวงอาทิตย์ บ้านเรือนส่วนใหญ่จึงนิยมติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในรูปแบบนี้ ซึ่งก่อนติดตั้งจะต้องทำการสำรวจในพื้นที่ก่อนว่าบริเวณใดสามารถรับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุด เมื่อสำรวจเรียบร้อยแล้วจึงค่อยทำการติดตั้ง

ประเภทของแผงโซลาร์เซลล์ที่นิยมใช้งาน

แผงโซลาร์เซลล์ โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline Solar Cells)

• ทำจากธาตุซิลิคอน
• ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ถึง 17 – 20% โดยเฉลี่ย (ซึ่งถือว่าสูงมาก)
• ใช้พื้นที่การติดตั้งน้อย
• อายุการใช้โดยเฉลี่ยยาวนานประมาณ 25 ปี
• มีราคาที่ค่อนข้างสูง

การใช้งาน : สปอร์ตไลท์โซล่าเซลล์ รุ่นท็อป, หรือใช้ในโครงการอวกาศ, และส่วนใหญ่ในตลาดยุโรปเกือบทั้งหมด

แผงโซลาร์เซลล์ โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline Solar Cells)

• ผลิตไฟฟ้าได้ดี รองลงมาจากแผงชนิดโมโนคริสตัลไลน์
• ผลิตไฟฟ้าได้สูงถึง 15-19 % โดยเฉลี่ย
• ทนทานในสภาพอากาศร้อนจัดได้ดี จึงเป็นที่นิยมมากในพื้นที่เขตร้อน เช่น ประเทศไทย, แถบประเทศอาเซียน ฯ
• อายุการใช้งานประมาณ 20 ปี
• ราคาก็ไม่แรงมาก คุ้มค่าเหมาะสมกับการใช้งาน

การใช้งาน : นิยมนำมาใช้งานแบบกลางแจ้ง ที่ได้รับแสงแดดเต็มที่ เช่น โซล่าฟาร์ม, Roof Top, และใช้ในพื้นที่ทำการเกษตร

แผงโซลาร์เซลล์ อะมอร์ฟัส (Amorphous Solar Cells)

• ผลิตพลังงานไฟฟ้าจะน้อยกว่าแผงโซลาร์ 2 ชนิดข้างต้น
• นิยมนำมาใช้งานกับพวก Gadget ขนาดเล็ก
• อายุการใช้งาน 5 ปี
• ราคาประหยัด

การใช้งาน : นิยมนำมาใช้งานใน แกดเจ็ตขนาดเล็ก เช่นเครื่องคิดเลข และนาฬิกา เป็นต้น

โครงสร้างรองรับแผงโซลาร์เซลล์ (Supporter)

คือส่วนโครงสร้างที่รองรับตัวแผงโซลาร์เซลล์และยึดเข้ากับฐานเพื่อให้มั่นคงแข็งแรง ส่วนใหญ่นิยมใช้เหล็กชุบกัลวาไนซ์มาทำเป็นโครงเนื่องจากเหล็กชุบกัลวาไนซ์มีคุณสมบัติกันสนิม ทำให้เหมาะกับงานปิดผิวหรืองานที่ต้องอยู่กลางแดดกลางฝน อีกทั้งการใชโครงสร้างเหล็กนั้นง่ายต่อการติดตั้งทั้งยังสามารถดีไซน์ได้ว่าจะติดตั้งอย่างไร โดยมีประเภทของเหล็กที่นิยมนำมาใช้ดังนี้

เหล็กฉาก (Angle Bars) 

คือ เหล็กที่มีลักษณะพื้นที่ภาคตัดขวางเป็นรูปฉาก(L- shaped cross-section) หรืออักษรรูปตัว L มีขาเท่ากัน 2 ด้าน ผิวเรียบ มีมิติมุมฉากด้านนอก 90 องศาไม่มน แต่มุมฉากด้านในจะมีมน นิยมนำมาทำเป็นโครงรับน้ำหนัก

ท่อเหล็กอาบสังกะสี (Galvanized Steel Pipes) 

คือ เหล็กที่มีลักษณะพื้นที่ภาคตัดขวางเป็นรูปกลม แข็งแรงรองรับน้ำหนักได้ดี ทนทานต่อแรงกระแทก ไม่หักงอ ทนทานต่อการกัดกร่อนของสนิม ทนต่อความดัน และอุณหภูมิสูงได้นิยมนำมาทำเป็นเสารับแผงโซลาร์เซลล์

เหล็กตัวซี (Light Lip Channel)

คือ เหล็กที่มีลักษณะพื้นที่ภาคตัดขวางคล้ายอักษรรูปตัว C มีคุณสมบัติแข็งแรง คงทนต่อการกัดกร่อน มีน้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่นสูงในการนำไปใช้งาน โดยเฉพาะงานโครงสร้างขนาดเล็ก และขนาดกลาง แต่ไม่เหมาะกับงานโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ต้องรับน้ำหนักมากๆ ซึ่งก็สามารถนำมาประกบกับเป็นกล่อง ใช้ในการนำมาทำตัวเสารับแผงโซลาร์เซลล์ได้

เหล็กกล่องเหลี่ยม และเหล็กกล่องแบน (Carbon Steel Tube & Rectangular Steel Tube)

คือ เหล็กที่มีลักษณะพื้นที่ภาคตัดขวางเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสข้างในกลวง มีมิติเป็นมุมฉาก 90 องศาไม่มน พื้นผิวเรียบสม่ำเสมอ แข็งแรงทนทานและมีน้ำหนักเบา นิยมนำไปใช้ในงานโครงสร้างขนาดเล็ก และขนาดกลาง สามารถนำมาทำเป็นโครงรองรับแผงโซลาร์เซลล์ได้

เหล็กฉากพับ (Cold Formed Channel)

คือ เหล็กที่มีลักษณะพื้นที่ภาคตัดขวางคล้ายอักษรรูปตัว L มีพื้นผิวเรียบเหมือนกับเหล็กฉากปกติ (Angle Bar) แต่จะต่างกันตรงที่เหล็กฉากพับจะมีความโค้งมนตรงมุมฉากพับทั้งด้านใน และด้านนอก ถือเป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นในการรับแรงดึงได้ดี นำมาทำเป็นเฟรมรองแผ่นโซลาร์ได้เช่นกัน

ฐานรากคอนกรีต (Concrete Footing)

ในปัจจุบันได้มีการนำเอาฐานรากคอนกรีตสำเร็จรูปมาใช้สำหรับทำฐานโซลาเซลล์ เนื่องจากมีความแข็งแรงทนทาน ง่ายและสะดวกต่อการติดตั้ง คือ ลูกปูนคอนกรีต ลักษณะเป็นคอนกรีตรูปสี่เหลี่ยม มีหลายขนาดตั้งแต่ 15x15x15 เซนติเมตร จนถึงขนาด 50x50x30 เซนติเมตร ใช้รับน้ำหนักแผงโซลาร์เซลล์โดยฝังตัวลูกปูนลงดินแล้วยึดติดกับส่วนโครงสร้าง นอกจากนั้นยังมีส่วนของฐานรองสำหรับการวางแผงโซลาร์เซลล์ที่ไม่ได้ตั้งเสาสูง นิยมใช้หมอนรองคอนกรีตสำเร็จรูป เพราะแข็งแรงทนทานและใช้งานได้นานเช่นกัน