แบตเตอรี่โซล่าเซลล์แบบไหนดี? เจาะลึกการทำงานและการเลือกระบบสำรองไฟให้คุ้มค่า

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ คืออะไร?

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ (Solar Battery) หรือที่เรียกกันในระดับสากลว่า ระบบกักเก็บพลังงาน (Battery Energy Storage System – BESS) คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กักเก็บไฟฟ้าส่วนเกินที่แผงโซล่าเซลล์ผลิตได้ในช่วงเวลากลางวัน เพื่อนำพลังงานกลับมาจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ เช่น ในเวลากลางคืน หรือช่วงที่สภาพอากาศแปรปรวน

เพื่ออธิบายหลักการทำงานให้เข้าใจง่ายขึ้น เราจะเปรียบระบบโซล่าเซลล์เป็นระบบประปา

• แผงโซล่าเซลล์ เปรียบเสมือน เครื่องปั๊มน้ำที่ทำงานเมื่อมีแสงแดด
• แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ เปรียบเสมือน แทงก์เก็บน้ำสำรอง

หากระบบไม่มีแทงก์สำรอง เมื่อเครื่องปั๊มหยุดทำงานในช่วงที่ไม่มีแดด น้ำก็จะหยุดไหลทันที แต่หากมีการติดตั้งแบตเตอรี่ อาคารสถานที่นั้น ๆ ก็จะมีพลังงานหมุนเวียนใช้ได้ต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ต่างจากแบตเตอรี่รถยนต์อย่างไร?

ในทางเทคนิคแล้วอุปกรณ์ทั้งสองชนิดมีวัตถุประสงค์การใช้งานและโครงสร้างภายในที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

• แบตเตอรี่รถยนต์ (Starter Battery) ถูกออกแบบมาเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าแรงสูงฉับพลันในช่วงเวลาสั้น ๆ (High Surge) เพื่อใช้ในการสตาร์ตเครื่องยนต์ แล้วชาร์จกลับทันที ไม่เหมาะกับการปล่อยพลังงานออกมาปริมาณมาก
• แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ (Deep Cycle) ถูกออกแบบโครงสร้างภายในให้มีความหนาพิเศษ เพื่อรองรับการคายประจุพลังงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน โดยไม่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพ

ดังนั้น ในทางวิศวกรรมจึงมีข้อควรระวังสำคัญคือ ห้ามนำแบตเตอรี่รถยนต์มาประยุกต์ใช้ในระบบโซล่าเซลล์ เนื่องจากแบตเตอรี่รถยนต์ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้รองรับการดึงไฟไปใช้งานจนหมด ซึ่งจะส่งผลให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพและพังเสียหายในเวลาอันรวดเร็ว

อ่านบทความที่น่าสนใจ: ลงทุนแบตเตอรี่โซล่าเซลล์คุ้มไหม? เผยประโยชน์ที่มากกว่าการสำรองไฟ

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ทำงานอย่างไรในระบบ Off-Grid และ Hybrid?

การทำงานของแบตเตอรี่โซล่าเซลล์แตกต่างกันไปตามประเภทของระบบโซล่าเซลล์ แต่สิ่งสำคัญทางวิศวกรรมที่เหมือนกันคือ ไม่สามารถนำไปต่อพ่วงกับอินเวอร์เตอร์ทั่วไป (On-Grid Inverter) ได้โดยตรง แต่จำเป็นต้องทำงานร่วมกับอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเฉพาะ เพื่อให้การบริหารจัดการพลังงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ โดยแบ่งออกเป็น 2 ระบบหลักที่มีวัตถุประสงค์การใช้งานต่างกัน ดังนี้

1. ระบบไฮบริด (Hybrid System)

ระบบนี้จะเน้นบริหารจัดการพลังงานเพื่อความคุ้มค่าสูงสุดและการสำรองไฟ ทำงานร่วมกับ ระบบ Hybrid Inverter ที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลเวียนของพลังงานระหว่างแผงโซล่าเซลล์ แบตเตอรี่ และระบบไฟฟ้าภายในบ้าน สามารถแบ่งออกได้ 3 โหมดด้วยกัน

• โหมดผลิตและกักเก็บ (Day Mode / Charge): เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบแผงโซล่าเซลล์ พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จะถูกส่งผ่าน Hybrid Inverter ไปจ่ายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านเป็นลำดับแรก หากมีพลังงานเหลือจากการใช้งาน ระบบจะชาร์จประจุไฟฟ้าส่วนเกินเข้าไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่จนเต็มความจุ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการใช้งานในภายหลัง
• โหมดจ่ายพลังงาน (Night Mode / Discharge): เมื่อเข้าสู่ช่วงเวลากลางคืนที่แผงโซล่าเซลล์หยุดผลิตไฟฟ้า ระบบจะสลับโหมดอัตโนมัติ ไปเป็นการดึงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่สะสมอยู่ในแบตเตอรี่ มาแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพื่อจ่ายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้า ลดการใช้ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าฯ ในช่วงเวลากลางคืนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• โหมดสำรองไฟ (Backup Mode): จุดเด่นที่สำคัญที่สุดก็คือการสำรองไฟโซล่าเซลล์ในกรณีที่เกิดเหตุไฟฟ้าดับ ระบบ On-Grid จะตัดการทำงานทันทีเพื่อความปลอดภัย แต่ระบบ Hybrid จะตัดวงจรที่เชื่อมต่อกับการไฟฟ้าฯ ออก และสลับไปดึงพลังงานจากแบตเตอรี่มาจ่ายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าสำคัญเช่น ระบบแสงสว่าง ตู้เย็น หรือระบบอินเทอร์เน็ต ให้ทำงานต่อเนื่องได้ทันที

2. ระบบออฟกริด (Off-Grid System)

ระบบนี้จะเน้นการพึ่งพาตนเอง 100% เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกลที่โครงข่ายไฟฟ้ายังเข้าไม่ถึง แบตเตอรี่โซล่าเซลล์จึงเป็นแหล่งพลังงานเดียวในช่วงเวลากลางคืน หากแบตเตอรี่หมด ไฟฟ้าจะดับทันทีโดยไม่มีกระแสไฟจากเสาไฟฟ้าเข้ามาช่วยจ่ายทดแทน

ในเชิงเทคนิค ระบบ Off-Grid มักใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Solar Charge Controller เข้ามาช่วยควบคุมแรงดันการชาร์จจากแผงลงสู่แบตเตอรี่โดยตรง ก่อนส่งต่อไปยังอินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงเป็นไฟฟ้าสำหรับใช้งานภายในบ้าน

ด้วยเหตุนี้ การออกแบบระบบจึงต้องอาศัยการคำนวณขนาดแบตเตอรี่ที่แม่นยำทางวิศวกรรมอย่างมาก โดยต้องคำนวณเผื่อปริมาณสำรองไว้สำหรับกรณีที่ฝนตกต่อเนื่อง 1-2 วัน เพื่อป้องกันภาวะขาดแคลนไฟฟ้าในยามจำเป็น

แต่ไม่ว่าจะเลือกใช้งานระบบ Hybrid หรือ Off-Grid ก็จำเป็นต้องวางแผนเลือกอินเวอร์เตอร์และอุปกรณ์ควบคุมที่ได้มาตรฐาน เพื่อควบคุมการจ่ายไฟให้มีความเสถียรและแม่นยำ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่จะช่วยยืด อายุการใช้งานแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ให้ยาวนานและคุ้มค่ากับการลงทุนที่สุด

ข้อดี-ข้อเสียของแบตเตอรี่โซล่าเซลล์แต่ละประเภท

แม้ว่าในปัจจุบันจะมีเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานหลากหลายรูปแบบ แต่หากพิจารณาถึงความนิยมและการใช้งานจริงในภาคอุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย จะสามารถจำแนกประเภทแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ออกเป็น 2 กลุ่มเทคโนโลยีหลัก ซึ่งประกอบไปด้วย 4 ชนิดย่อย ดังนี้

1. กลุ่มเทคโนโลยีตะกั่วกรด (Lead-Acid Technology)

เป็นเทคโนโลยีพื้นฐานที่มีราคาเข้าถึงง่าย เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นหรือระบบที่งบประมาณจำกัด แยกย่อยได้อีก 2 ชนิด ได้แก่

1.1 แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบน้ำ (Flooded Lead-Acid)

เป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่ มีราคาแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ถูกที่สุดในท้องตลาด ลักษณะเด่นคือมีฝาจุกสำหรับเติมน้ำกลั่น

• การใช้งาน: เหมาะสำหรับระบบขนาดเล็กหรือพื้นที่ที่มีอากาศถ่ายเทสะดวก เนื่องจากขณะชาร์จจะมีไอระเหยออกมา
• ข้อดี: ราคาประหยัดที่สุด หาอะไหล่ทดแทนง่าย
• ข้อเสีย: ต้องการการบำรุงรักษาสูง ต้องเติมน้ำกลั่นเสมอ อายุการใช้งานสั้น และระวังเรื่องไอระเหยและความชื้น

1.2 แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเจล (Gel Battery)

เป็นการพัฒนาต่อยอดมาจากแบบน้ำ โดยเปลี่ยนสารละลายภายในให้มีความข้นหนืดคล้ายเจลและเป็นระบบปิด

• การใช้งาน: เหมาะสำหรับพื้นที่จำกัดหรือไม่สะดวกในการดูแลรักษา เพราะไม่มีปัญหาน้ำกรดรั่วไหล
• ข้อดี: ไม่ต้องเติมน้ำกลั่น ปลอดภัยกว่าแบบน้ำ ทนต่อการสั่นสะเทือนได้ดี
• ข้อเสีย: ราคาสูงกว่าแบบน้ำ ประสิทธิภาพการจ่ายไฟยังต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีลิเธียม

2. กลุ่มเทคโนโลยีลิเธียม (Lithium Technology)

มาตรฐานใหม่ของแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ในปัจจุบัน โดดเด่นเรื่องประสิทธิภาพและความคุ้มค่าระยะยาว แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่

2.1 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-ion / NMC)

เป็นเทคโนโลยีเดียวกับที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) โดดเด่นเรื่องความหนาแน่นของพลังงานสูง

• การใช้งาน: เหมาะกับโรงงานอุตสาหกรรมหรืออาคารสำนักงานที่ต้องการประหยัดพื้นที่ติดตั้ง เพราะแบตเตอรี่มีขนาดเล็กแต่จุไฟได้มาก และรองรับการชาร์จที่รวดเร็ว
• ข้อดี: น้ำหนักเบา ประหยัดพื้นที่ และมีประสิทธิภาพสูง
• ข้อเสีย: ไวต่อความร้อน จำเป็นต้องมีระบบจัดการความร้อนที่ดี

2.2 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LiFePO4)

ถือเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุดในงานวิศวกรรมปัจจุบัน เนื่องจากมีการพัฒนาโครงสร้างเคมีให้มีความเสถียรสูงสุด ทนความร้อนได้ดี และปลอดภัยกว่าลิเธียมไอออนทั่วไป

• การใช้งาน: รองรับได้ทุกรูปแบบตั้งแต่บ้านพักอาศัยไปจนถึงโรงงานขนาดใหญ่ เนื่องจากมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ยาวนานที่สุดและจ่ายไฟได้เสถียร
• ข้อดี: แบตเตอรี่ลิเธียมโซล่าเซลล์ชนิดนี้มีอายุการใช้งานยาวนาน ปลอดภัยสูง ไม่ติดไฟง่าย สามารถดึงพลังงานมาใช้ได้ลึก (High DOD)
• ข้อเสีย: ราคาเริ่มต้นสูงที่สุดในบรรดาทุกประเภท แต่มีจุดคุ้มทุนเร็วที่สุดในระยะยาว

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติทางเทคนิคของระบบโซล่าเซลล์แต่ละประเภท

ก่อนเลือกแบตเตอรี่ต้องดูอะไรบ้าง?

การเลือกซื้อแบตเตอรี่ไม่ควรพิจารณาเพียงแค่ราคาแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ที่ถูกที่สุดเพียงอย่างเดียว แต่ควรพิจารณาปัจจัยที่จะส่งผลต่อความคุ้มทุนในระยะยาวด้วย เราสรุปมาให้ 4 ข้อสำคัญ ดังนี้

1. ความจุ (Capacity)

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์แต่ละลูกสามารถเก็บพลังงานได้มากเท่าไหร่ ต้องสังเกตที่ความจุของแบตเตอรี่ โดยมีหน่วยเป็น กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) หรือ แอมป์-ชั่วโมง (Ah) แต่การจะคำนวณได้ต้องทราบว่า เราต้องการสำรองไฟให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอะไรบ้าง และนานกี่ชั่วโมง ยกตัวอย่างเช่น

หากต้องการเปิดแอร์ขนาด 12,000 BTU ซึ่งจะกินไฟประมาณ 1 kW เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จะต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีความจุอย่างน้อย 4-5 kWh

2. ความลึกในการจ่ายไฟ (Depth of Discharge – DOD)

ความลึกในการจ่ายไฟเป็นเรื่องที่หลายคนอาจมองข้ามไป โดยค่า DOD คือตัวเลขที่บอกว่าเราสามารถดึงไฟออกจากแบตเตอรี่มาใช้จริงได้กี่เปอร์เซ็นต์ โดยไม่ทำให้แบตเตอรี่พัง

• แบตเตอรี่ตะกั่วกรด: มักมี DOD เพียง 50% เรียกได้ว่าซื้อมาแล้วใช้ได้จริงแค่ครึ่งเดียว
• แบตเตอรี่ลิเธียม: มี DOD สูงถึง 80-90% ซึ่งใช้ได้เกือบหมด

ดังนั้น จึงต้องคำนวณก่อนว่าเราต้องใช้ไฟมากแค่ไหนหากคำนวณแล้วว่าบ้านต้องใช้ไฟ 5 kWh การซื้อแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอาจต้องซื้อเผื่อถึง 10 kWh เพื่อให้จ่ายไฟได้พอ ในขณะที่ลิเธียมซื้อเพียง 6 kWh ก็เพียงพอแล้ว

3. รอบการใช้งาน (Cycle Life)

จำนวนครั้งที่แบตเตอรี่สามารถชาร์จและคายประจุได้ก่อนที่ความจุจะเริ่มเสื่อมลง ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่โซล่าเซลล์

นั่นหมายความว่า แบตเตอรี่ที่มี Cycle Life สูง แม้จะมีราคาสูงกว่า แต่เมื่อหารเฉลี่ยเป็นต้นทุนต่อหน่วยไฟฟ้าตลอดอายุการใช้งาน จะพบว่าถูกกว่าแบตเตอรี่ราคาถูกที่มี Cycle Life ต่ำ อย่างมาก

4. การรับประกันและบริการหลังการขาย (Warranty & Support)

ระบบแบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความซับซ้อน ควรเลือกแบรนด์ที่มีความน่าเชื่อถือ มีตัวแทนจำหน่ายในประเทศไทย และมีการรับประกันศูนย์ไทยอย่างน้อย 5-10 ปี เพื่อความอุ่นใจหากเกิดปัญหาทางเทคนิค

อ่านบทความที่น่าสนใจ: 7 Checklist เลือกบริษัทติดตั้งโซล่าเซลล์โรงงานให้คุ้มค่า ปลอดภัย

ติดตั้งแบตเตอรี่โซล่าเซลล์เอง มีความเสี่ยงมากน้อยแค่ไหน?

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความซับซ้อนสูงและเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าแรงดันสูง การมีเพียงฮาร์ดแวร์ที่ดีที่สุดอาจยังไม่เพียงพอ หากขาดการออกแบบและติดตั้งที่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรม ความปลอดภัยในชีวิตและทรัพย์สินของคุณอาจตกอยู่ในความเสี่ยงโดยไม่จำเป็น

การติดตั้งด้วยตัวเอง หรือติดตั้งโดยทีมช่างทั่วไปที่ขาดความเข้าใจเชิงลึก อาจนำมาซึ่งปัญหาใหญ่ที่ไม่คุ้มเสีย ไม่ว่าจะเป็น

1. ความเสี่ยงด้านอัคคีภัยและไฟฟ้าลัดวงจร

ระบบแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ทำงานกับไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง ซึ่งมีความอันตรายมากกว่าไฟบ้านทั่วไป นั่นหมายความว่า ความผิดพลาดต่าง ๆ อย่าง

• การเลือกขนาดสายไฟที่เล็กเกินไป
• การเข้าหัวสายที่ไม่แน่นหนา
• การจัดวางในพื้นที่ที่ระบายความร้อนไม่ดี

อาจกลายเป็นสาเหตุหลักของความร้อนสะสม ไฟฟ้าลัดวงจร เกิดประกายไฟ และนำไปสู่อัคคีภัยในที่สุด

2. การตั้งค่าระบบ

แบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์แต่ละยี่ห้อมีภาษาในการสื่อสาร และค่าพารามิเตอร์การชาร์จที่แตกต่างกัน หากตั้งค่าแรงดัน (Voltage) หรือกระแสชาร์จผิดพลาดเพียงเล็กน้อย อาจส่งผลให้แบตเตอรี่ทำงานหนักเกินไปจนบวม ร้อนจัด หรือเสื่อมสภาพถาวรภายในเวลาไม่กี่เดือน ทั้งที่ควรใช้งานได้นับ 10 ปี

3. โครงสร้างและความปลอดภัยตามกฎหมาย

แบตเตอรี่โซล่าเซลล์บางชนิดมีน้ำหนักมาก จำเป็นต้องมีการคำนวณโครงสร้างพื้นหรือผนังที่รับน้ำหนักอย่างถูกต้อง รวมถึงการติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานในปัจจุบันนั้น มีกฎหมายและข้อบังคับเกี่ยวกับการขออนุญาตที่ต้องดำเนินการให้ถูกต้องเพื่อความปลอดภัย

ติดตั้งแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ โดยทีมวิศวกรมืออาชีพจาก ณัฐภูมิ วิศวกรรม

​การติดตั้งแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ นอกจากจะช่วยประหยัดค่าไฟแล้ว ยังเป็นการลงทุนเพื่อความมั่นคงทางพลังงานที่ต่อยอดในอนาคตได้ด้วยแม้ว่าตัวเลขการลงทุนเริ่มต้นอาจดูสูงเมื่อเทียบกับระบบโซล่าเซลล์แบบทั่วไป แต่เมื่อคำนวณผลตอบแทนตลอดอายุการใช้งาน 10 ปี ทั้งในแง่ตัวเงินและความเสี่ยงที่ลดลง การติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานถือเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลอยู่ไม่น้อยเลยทีเดียว

หากคุณกำลังมองหาผู้เชี่ยวชาญเพื่อดูแลระบบโซล่าเซลล์ ณัฐภูมิ วิศวกรรม พร้อมให้บริการออกแบบ ติดตั้ง บำรุงรักษาระบบโซลาร์เซลล์ เราให้ความสำคัญกับมาตรฐานความปลอดภัย ทีมวิศวกรของเราดำเนินการทุกขั้นตอนอย่างละเอียด ตั้งแต่คำนวณโหลดทางไฟฟ้า เพื่อเลือกขนาดแบตเตอรี่ที่เหมาะสมกับการใช้งานจริง ตรวจสอบระบบสายไฟ ไปจนถึง Commissioning Test เพื่อให้คุณมั่นใจได้ว่าระบบสำรองไฟจะทำงานได้อย่างปลอดภัยไร้กังวล

ปรึกษาหรือสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมที่ ติดต่อเรา

หรือโทร 098-291-4911⁣ และแอดไลน์ @npeng

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับระบบโซล่าเซลล์