วิธีคำนวณการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์รายวันต่อตารางเมตรตามประสิทธิภาพโมดูล PV ล่าสุด

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีโฟโตโวลเทอิก (PV) ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เชิงพาณิชย์ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ทำให้สามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นจากพื้นที่เดิมบทความนี้นำเสนอแนวทางทีละขั้นตอนในการคำนวณปริมาณพลังงานที่ผลิตได้โดยประมาณต่อตารางเมตรโดยใช้ประสิทธิภาพโมดูล PV ล่าสุด

1. ปัจจัยสำคัญในการคำนวณ

• ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก (η): เปอร์เซ็นต์ของแสงอาทิตย์ที่ถูกแปลงเป็นไฟฟ้า ตามข้อมูลล่าสุด (พ.ศ. 2567–2568) ประสิทธิภาพของแผงเชิงพาณิชย์จะอยู่ในช่วง 18% ถึง 24% สำหรับโมดูลซิลิคอนแบบโมโนคริสตัลลีนทั่วไป โดยบางรุ่นประสิทธิภาพสูงอาจเกิน 25%

• ความเข้มของแสงอาทิตย์: ปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นดิน วัดเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน (kWh/m²/day) ซึ่งแตกต่างกันไปตามสถานที่ ฤดูกาล และสภาพอากาศ

• อัตราส่วนประสิทธิภาพการทำงาน (PR): สัมประสิทธิ์ที่ใช้พิจารณาการสูญเสียของระบบ (เช่น อุณหภูมิ การเดินสายไฟ ฝุ่น ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ต่ำ) โดยทั่วไป ค่า PR จะอยู่ในช่วง 0.75 ถึง 0.85 สำหรับระบบที่ได้รับการดูแลรักษาอย่างดี

• ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด (PSH): จำนวนชั่วโมงเทียบเท่าของความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ภายใต้สภาวะการทดสอบมาตรฐาน (STC: 1000 วัตต์/ตารางเมตร) โดยค่า PSH จะมีค่าเท่ากับปริมาณรังสีดวงอาทิตย์รายวันเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

2. สูตรการคำนวณ

สามารถประมาณการผลิตพลังงานต่อวันต่อหนึ่งตารางเมตรได้ดังนี้:

$${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}=G\times \eta \times \text{พีอาร์}$$Edaily = G × η × PR

ที่ไหน:

• ${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}$Edaily = ผลผลิตพลังงานรายวันต่อตารางเมตร (กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน)

• $G$G = ความเข้มรังสีแสงอาทิตย์รายวัน (กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน)

• $\eta$η = ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก (ในรูปทศนิยม เช่น 0.22 สำหรับ 22%)

• $\text{พีอาร์}$พีอาร์ = อัตราส่วนประสิทธิภาพการทำงาน (ค่าเริ่มต้น 0.80 หากไม่ทราบ)

3. ตัวอย่างขั้นตอนทีละขั้น

สมมติว่ามีเงื่อนไขดังต่อไปนี้:

• ที่ตั้ง: มาดริด สเปน

• ความเข้มรังสีแสงอาทิตย์เฉลี่ยรายวัน (G): 5.2 กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน (ค่าเฉลี่ยรายปี)

• ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก (η): 22% (0.22)

• อัตราส่วนประสิทธิภาพการทำงาน (PR):  0.82

การคำนวณ:

$${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}=5.2\text{กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน}$$Edaily = 5.2 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน × 0.22 × 0.82 = 0.938 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

ดังนั้น พื้นที่หนึ่งตารางเมตรของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 0.94 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้

4. ผลกระทบจากโมดูลประสิทธิภาพสูงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

การใช้โมดูลประสิทธิภาพสูง (η = 25% หรือ 0.25) ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน:

$${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน}$$Edaily = 5.2 × 0.25 × 0.82 = 1.066 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

สิ่งนี้แสดงถึง เพิ่มขึ้น 13.6% ในการผลิตต่อวันเมื่อเทียบกับโมดูลที่มีประสิทธิภาพ 22%

5. ข้อพิจารณาที่สำคัญ

• การสูญเสียจากอุณหภูมิ: อุณหภูมิที่สูงสามารถลดประสิทธิภาพของแผงได้ แผงส่วนใหญ่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิประมาณ -0.3% ถึง -0.4% ต่อ °C ที่สูงกว่า STC (25°C)

• การบังแสงและการติดตั้งในแนวที่เหมาะสม: การคำนวณนี้สมมุติว่ามีการติดตั้งในมุมเอียงและทิศทางที่เหมาะสมที่สุด การเบี่ยงเบนไปจากนี้จะทำให้ผลผลิตลดลง

• การเสื่อมสภาพ: แผงรุ่นใหม่จะเสื่อมสภาพประมาณ 0.5% ต่อปี ซึ่งทำให้ผลผลิตลดลงเล็กน้อยตามเวลาที่ผ่านไป

• การสูญเสียจากสเปกตรัมและการสะท้อน: สิ่งเหล่านี้มักถูกรวมอยู่ในอัตราส่วนประสิทธิภาพ (Performance Ratio) อยู่แล้ว

6. ตารางอ้างอิงอย่างรวดเร็ว: ประมาณการผลผลิตต่อวันต่อพื้นที่ 1 ตารางเมตร

สรุป

การคำนวณปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์รายวันต่อตารางเมตรอย่างแม่นยำ จำเป็นต้องใช้ข้อมูลประสิทธิภาพของโมดูลที่ทันสมัย ค่าความเข้มรังสีท้องถิ่น และปัจจัยการสูญเสียที่เป็นจริง ด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงในปัจจุบันที่เกิน 24% ระบบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวันในพื้นที่ที่มีแสงแดดจัด ซึ่งช่วยเพิ่มประโยชน์ด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีโฟโตโวลเทอิก (PV) ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เชิงพาณิชย์ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ทำให้สามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นจากพื้นที่เดิมบทความนี้นำเสนอแนวทางทีละขั้นตอนในการคำนวณปริมาณพลังงานที่ผลิตได้โดยประมาณต่อตารางเมตรโดยใช้ประสิทธิภาพโมดูล PV ล่าสุด

1. ปัจจัยสำคัญในการคำนวณ

• ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก (η): เปอร์เซ็นต์ของแสงอาทิตย์ที่ถูกแปลงเป็นไฟฟ้า ตามข้อมูลล่าสุด (พ.ศ. 2567–2568) ประสิทธิภาพของแผงเชิงพาณิชย์จะอยู่ในช่วง 18% ถึง 24% สำหรับโมดูลซิลิคอนแบบโมโนคริสตัลลีนทั่วไป โดยบางรุ่นประสิทธิภาพสูงอาจเกิน 25%

• ความเข้มของแสงอาทิตย์: ปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นดิน วัดเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน (kWh/m²/day) ซึ่งแตกต่างกันไปตามสถานที่ ฤดูกาล และสภาพอากาศ

• อัตราส่วนประสิทธิภาพการทำงาน (PR): สัมประสิทธิ์ที่ใช้พิจารณาการสูญเสียของระบบ (เช่น อุณหภูมิ การเดินสายไฟ ฝุ่น ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ต่ำ) โดยทั่วไป ค่า PR จะอยู่ในช่วง 0.75 ถึง 0.85 สำหรับระบบที่ได้รับการดูแลรักษาอย่างดี

• ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด (PSH): จำนวนชั่วโมงเทียบเท่าของความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ภายใต้สภาวะการทดสอบมาตรฐาน (STC: 1000 วัตต์/ตารางเมตร) โดยค่า PSH จะมีค่าเท่ากับปริมาณรังสีดวงอาทิตย์รายวันเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

2. สูตรการคำนวณ

สามารถประมาณการผลิตพลังงานต่อวันต่อหนึ่งตารางเมตรได้ดังนี้:

$${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}=G\times \eta \times \text{พีอาร์}$$Edaily = G × η × PR

ที่ไหน:

• ${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}$Edaily = ผลผลิตพลังงานรายวันต่อตารางเมตร (กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน)

• $G$G = ความเข้มรังสีแสงอาทิตย์รายวัน (กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน)

• $\eta$η = ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก (ในรูปทศนิยม เช่น 0.22 สำหรับ 22%)

• $\text{พีอาร์}$พีอาร์ = อัตราส่วนประสิทธิภาพการทำงาน (ค่าเริ่มต้น 0.80 หากไม่ทราบ)

3. ตัวอย่างขั้นตอนทีละขั้น

สมมติว่ามีเงื่อนไขดังต่อไปนี้:

• ที่ตั้ง: มาดริด สเปน

• ความเข้มรังสีแสงอาทิตย์เฉลี่ยรายวัน (G): 5.2 กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน (ค่าเฉลี่ยรายปี)

• ประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลเทอิก (η): 22% (0.22)

• อัตราส่วนประสิทธิภาพการทำงาน (PR):  0.82

การคำนวณ:

$${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}=5.2\text{กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน}$$Edaily = 5.2 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน × 0.22 × 0.82 = 0.938 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

ดังนั้น พื้นที่หนึ่งตารางเมตรของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 0.94 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้

4. ผลกระทบจากโมดูลประสิทธิภาพสูงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

การใช้โมดูลประสิทธิภาพสูง (η = 25% หรือ 0.25) ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน:

$${\mathrm{อี}}_{\text{ทุกวัน}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน}$$Edaily = 5.2 × 0.25 × 0.82 = 1.066 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

สิ่งนี้แสดงถึง เพิ่มขึ้น 13.6% ในการผลิตต่อวันเมื่อเทียบกับโมดูลที่มีประสิทธิภาพ 22%

5. ข้อพิจารณาที่สำคัญ

• การสูญเสียจากอุณหภูมิ: อุณหภูมิที่สูงสามารถลดประสิทธิภาพของแผงได้ แผงส่วนใหญ่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิประมาณ -0.3% ถึง -0.4% ต่อ °C ที่สูงกว่า STC (25°C)

• การบังแสงและการติดตั้งในแนวที่เหมาะสม: การคำนวณนี้สมมุติว่ามีการติดตั้งในมุมเอียงและทิศทางที่เหมาะสมที่สุด การเบี่ยงเบนไปจากนี้จะทำให้ผลผลิตลดลง

• การเสื่อมสภาพ: แผงรุ่นใหม่จะเสื่อมสภาพประมาณ 0.5% ต่อปี ซึ่งทำให้ผลผลิตลดลงเล็กน้อยตามเวลาที่ผ่านไป

• การสูญเสียจากสเปกตรัมและการสะท้อน: สิ่งเหล่านี้มักถูกรวมอยู่ในอัตราส่วนประสิทธิภาพ (Performance Ratio) อยู่แล้ว

6. ตารางอ้างอิงอย่างรวดเร็ว: ประมาณการผลผลิตต่อวันต่อพื้นที่ 1 ตารางเมตร

สรุป

การคำนวณปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์รายวันต่อตารางเมตรอย่างแม่นยำ จำเป็นต้องใช้ข้อมูลประสิทธิภาพของโมดูลที่ทันสมัย ค่าความเข้มรังสีท้องถิ่น และปัจจัยการสูญเสียที่เป็นจริง ด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงในปัจจุบันที่เกิน 24% ระบบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวันในพื้นที่ที่มีแสงแดดจัด ซึ่งช่วยเพิ่มประโยชน์ด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์