Solar Cell System

พลังงานทดแทนจากพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell System)

          มหาวิทยาลัยมหิดล มีปณิธานสำคัญของการเป็น “ปัญญาของแผ่นดิน” โดยมีพันธกิจหลักเพื่อสร้างความเป็นเลิศทางด้านสุขภาพ ศาสตร์ ศิลป์ และนวัตกรรม บนพื้นฐานคุณธรรม และได้กำหนดยุทธศาสตร์การบริหารจัดการเพื่อความยั่งยืน เพื่อหนุนเสริมมหาวิทยาลัยสู่เป้าหมายการเป็นมหาวิทยาลัยระดับโลก โดยมีนโยบายส่งเสริมการสร้างความเป็นมหาวิทยาลัยเชิงนิเวศ (Eco University) เพื่อให้เกิดการพัฒนาอย่างยั่งยืน (Sustainable Development) และส่งเสริมให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ทรัพยากร (Resource Efficiency) ให้เป็นสังคมคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Society) มหาวิทยาลัยมหิดลจึงได้นำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ เพื่อเป็นการลดภาระค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าของมหาวิทยาลัย โดยได้ดำเนินโครงการเกี่ยวกับการใช้พลังงานทดแทนจากแสงอาทิตย์เพื่อนำมาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า (Solar Cell System) ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2558 ซึ่งมีการกำหนดแนวทางและมาตรการในการจัดการพลังงาน เพื่อลดการใช้พลังงานไฟฟ้า ตลอดจนประหยัดค่าใช้จ่ายด้านการใช้พลังงานไฟฟ้าให้มีค่าใช้จ่ายที่ลดลง ด้วยตอนนั้นเทคโนโลยีระบบโซล่าเซลล์มีความน่าสนใจในการลงทุนเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าขึ้นมาใช้เอง

          มหาวิทยาลัยมหิดล จึงได้ทดลองนำระบบ Solar Cell หรือ Solar Rooftop มาใช้งาน หลังจากนั้นทางมหาวิทยาลัยมหิดลได้ดำเนินการขยายผลการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์เพิ่มขึ้นเพื่อให้ครอบคลุมทั่วทั้งมหาวิทยาลัย เพื่อเป็นการลดใช้พลังงานอย่างยั่งยืน โดยพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากระบบโซล่าเซลล์จะนำมาใช้กับอุปกรณ์ เครื่องใช้ไฟฟ้า ภายในอาคารที่ได้ติดตั้งระบบโซล่าเซลล์นั้นเอง เช่นเครื่องปรับอากาศ โคมไฟฟ้าแสงสว่าง เครื่องคอมพิวเตอร์ เป็นต้นอย่างไรก็ตาม ในช่วงวันหยุดระบบโซล่าเซลล์มีการผลิตพลังงานไฟฟ้าในปริมาณที่มากกว่าความต้องการ แต่เนื่องจากบางอาคารมีปริมาณความต้องการไฟฟ้าต่ำ การติดตั้งระบบโซล่าเซลล์จึงจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันพลังงานไหลย้อนกลับเข้าระบบจำหน่าย เพื่อลดการผลิตพลังงานไฟฟ้าลงไม่ให้ย้อนกลับเข้าในระบบไฟฟ้าหลักของมหาวิทยาลัย เพราะฉะนั้นเมื่อมีความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ จะทำให้นำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ได้แค่เพียงส่วนนึงเท่านั้น จึงมีแนวคิดต่อยอดในการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้อย่างคุ้มค่า โดยหากระบบโซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าปริมาณความต้องการไฟฟ้าของอาคาร จะให้พลังงานไฟฟ้าไหลเข้าระบบไฟฟ้าหลักเพื่อนำไปใช้กับอาคารข้างเคียงต่างๆ ภายในมหาวิทยาลัยมหิดล เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ และเพื่อลดค่าใช้จ่ายการใช้พลังงานไฟฟ้าในภาพรวมของมหาวิทยาลัยมหิดล รวมถึงช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตของการไฟฟ้าลงด้วย โดยมีโครงการในอนาคตที่จะติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ให้ทุกอาคาร ส่วนงานต่างๆ ภายในมหาวิทยาลัยมหิดล เป็นระบบโซล่าเซลล์ขนาดใหญ่รวมกำลังการผลิตอย่างน้อย 12 เมกะวัตต์ (MW) ซึ่งในปัจจุบันมีโครงการโซล่าเซลล์ที่ดำเนินการติดตั้งไปแล้ว

ในปี พ.ศ. 2562 มหาวิทยาลัยมหิดล ได้ดำเนินโครงการระบบโซล่าเซลล์ขนาดเล็ก เป็นโครงการส่งเสริมการลดการใช้พลังงานภายในอาคาร จุดประสงค์ของโครงการนี้เพื่อนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ภายในอาหาร ซึ่งโครงการนี้จะติดตั้งเป็นระบบโซล่าเซลล์แบบ Off Grid คือพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นมาจะไม่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าหลักของอาคาร จัดเก็บไว้ในแบตเตอรี่ สำรองพลังงานไว้ใช้งานได้ตลอดทั้งวัน เพื่อให้บุคลากร และนักศึกษา ที่เข้ามาใช้งานภายในอาคารศูนย์การเรียนรู้ และสถานีพักคอยรถบัสของมหาวิทยาลัย สามารถชาร์ตอุปกรณ์ไฟฟ้าพกพา เช่น โทรศัพท์มือถือ, โน้ตบุ๊ค, เพาเวอแบงค์ เป็นต้น เป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์อย่างคุ้มค่า ซึ่งติดตั้งไว้ 2 ที่ ได้แก่ อาคารศูนย์การเรียนรู้มหิดล และสถานีพักคอยรถบัสมหาวิทยาลัยมหิดล

พื้นที่ภายในมหาวิทยาลัยมหิดลเป็นพื้นที่โล่งกว้าง อาคารสถานที่ไม่ถูกบดบังแสงแดด เหมาะกับการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์โดยระบบโซล่าเซลล์แบบ Off Grid ที่ติดตั้งมีขนาดกำลังการผลิตสูงสุดอยู่ที่ 1.3 กิโลวัตต์ (kW) ติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ชนิด polycrystalline เป็นแผงโซล่าเซลล์ที่สามารผลิตพลังงานไฟฟ้าได้แม้จะมีแสงน้อย กำลังการผลิตต่อแผง 310 วัตต์ (W) เป็นจำนวน 4 แผง และติดตั้งแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานขนาด 200 แอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) จำนวน 4 ใบ เพื่อสำรองพลังงานไว้ในช่วงที่ไม่มีแสงอาทิตย์

ภาพอุปกรณ์ภายในคู้ควบคุม

อุปกรณ์สำคัญของระบบโซล่าเซลล์จะประกอบไปด้วย

1. แผงโซล่าเซลล์
2. อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter)
3. แบตเตอรี่

กระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์

1. เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบกับแผงโซล่าเซลล์ที่ติดตั้งอยู่บนหลังคา แผงโซล่าเซลล์ทั้งหมดจะทำการผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรงจากระบบควบคุมเข้าสู่อินเวอร์เตอร์
2. อินเวอร์เตอร์ทำหน้าที่เปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อจ่ายเข้าสู่ระบบไฟฟ้าต่างๆ ภายในอาคารที่ติดตั้งก็คือโต๊ะชาร์ตอุปกรณ์ และเก็บสำรองพลังงานไว้ในแบตเตอรี่ เนื่องจากเป็นระบบ Off grid อินเวอร์เตอร์จะไม่มีการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าหลัก หรือไฟฟ้าจากการไฟฟ้าเข้ามา เพื่อแยกระบบการทำงานอย่างชัดเจน
3. หากช่วงเวลาที่มีความเข้มของแสงอาทิตย์มไม่มากพอหรือการใช้อุปกรณ์ที่มีกำลังการใช้ไฟฟ้าสูงมากกว่ากำลังที่ผลิตขึ้นมาได้จากโซล่าเซลล์ ระบบจะมีการนำกำลังไฟฟ้าส่วนที่ขาดจากแบตเตอรี่ออกมาใช้เพื่อให้อุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถใช้งานได้ตามปกติ

โครงการการส่งเสริมการลดการใช้พลังงานภายในอาคาร เป็นโครงการต้นแบบในการทำระบบโซล่าเซลล์แบบ Off grid ซึ่งติดตั้งในพื้นที่ส่วนกลางเพื่อให้นักศึกษาและบุคลากรได้ใช้งานพลังงานธรรมชาติอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการส่งเสริมการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพอย่างยั่งยืน ตามเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนข้อ 7 (AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY)

ตั้งแต่เริ่มดำเนินการสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้ารวมทั้งสิ้น 202.7 วัตต์ (W) ประกอบด้วย

• อาคารศูนย์การเรียนรู้มหิดล                  14.3    W
• สถานีพักคอยรถบัสมหาวิทยาลัยมหิดล      188.4   W

สถิติการผลิตพลังงานไฟฟ้า

หมายเหตุ :       ข้อมูลเก็บพลังงานล่าสุดวันที่ 31 พฤษภาคม 2564

และในปี พ.ศ. 2563 ที่ผ่านมาได้ดำเนินโครงการ Solar Rooftop อาคารสำนักงานระบบบำบัดน้ำเสียรวม มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา เป้าประสงค์ของโครงการเพื่อนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้าใช้ภายในอาคารสำนักงานบำบัดน้ำเสียรวม ซึ่งจะติดตั้งเป็นระบบโซล่าเซลล์แบบ On Grid คือสามารใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากโซล่าเซลล์ควบคู่ไปกับพลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้า ระบบโซลาร์เซลล์ออนกริด จะช่วยลดค่าไฟลงบางส่วนเท่านั้น หากใช้ไฟมากกว่าระบบโซลาเซลล์ผลิตได้ จะนำไฟจากการไฟฟ้าเข้ามาใช้เพิ่มจนครบตามความต้องการของอาคาร ทำให้ลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ตามที่โซล่าเซลล์ผลิต กรณีไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับ ถึงแม้ว่าระบบโซลาเซลล์ยังสามารถจ่ายไฟฟ้าได้ตามปกติก็ตาม แต่กริดไทน์อินเวอร์เตอร์ที่ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้าจะหยุดทำงานทันที เนื่องจาก อินเวอร์เตอร์ แบบออนกริด จะทำงานเมื่อมีเงื่อนไขว่า มีไฟจากแผงโซลาเซลล์และมีไฟจากการไฟฟ้าเท่านั้น เพื่อเป็นการป้องกันเจ้าหน้าที่ที่เข้ามาปฏิบัติงานในช่วงเวลาที่ไฟฟ้าดับ เพราะอาจได้รับอันตรายจากไฟฟ้าที่ย้อนกลับเข้าไปได้ ซึ่งได้ติดตั้งไว้ที่ อาคารสำนักงานบำบัดน้ำเสียรวมของมหาวิทยาลัย

สถานีบำบัดน้ำเสียรวมเป็นสถานที่รับน้ำเสียจากอาคารรต่างๆภายในมหาววิทยาลัยเพื่อบำบัดน้ำเสียและส่งกลับไปใช้ใหม่อีกครัง และยังเป็นสถานที่ศึกษาดูงานของนักศึกษาและบุคลากรที่มีความสนใจอีกด้วย สถานีบำบัดน้ำเสียมีพื้นที่ประมาณ 4 ไร่ ประกอบด้วย อาคารสำนักงาน, บ่อปรับสมดุลน้ำเสีย, บ่อเติมอากาศ, บ่อตกตะกอน, บ่อสัมผัสคลอรีน และอาคารจ่ายไฟฟ้า ซึ่งมีการใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 28,000 หน่วย/เดือน หรือประมาณ 112,000 บาท/เดือน เนื่องจากมีเครื่องจักรขนาดใหญ่ทำให้มีความต้องการใช้พลังงานสูง จึงได้มีโครงการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์โดยระบบโซล่าเซลล์เป็นแบบ On Grid ขนาดกำลังการผลิตรวมสูงสุด 21.78 กิโลวัตต์ (kW) ติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ชนิด Mono Crystalline เป็นแผงโซล่าเซลล์ที่มีประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้ามากกว่าแบบ Poly Crystalline มีกำลังการผลิตต่อแผงอยู่ที่ 330 วัตต์ (W) ติดตั้งจำนวน 66 แผง โดยพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้นำมาใช้งานภายในอาคารสำนักงานระบบบำบัดน้ำเสียรวม เช่น เครื่องปรับอากาศ โคมไฟฟ้าแสงสว่าง เครื่องคอมพิวเตอร์ เป็นต้น หากระบบผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าปริมาณความต้องการไฟฟ้าของอาคารสำนักงานระบบบำบัดน้ำเสียรวม พลังงานไฟฟ้าส่วนที่เหลือจะถูกนำไปจ่ายให้กับเครื่องจักรต่างๆ ในระบบบำบัดน้ำเสียรวมของมหาวิทยาลัย เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการใช้พลังงานจากพลังงานทดแทน

ลักษณะการเชื่อมต่อโซล่าเซลล์แบบ On Grid

อุปกรณ์สำคัญของระบบโซล่าเซลล์แบบ On Grid ประกอบไปด้วย

1. แผงโซล่าเซลล์ (Solar Panel)
2. อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter)
3. ตู้ควบคุมไฟฟ้า (Control Cabinet)

กระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ในระบบ On Grid

1. เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบกับแผงโซล่าเซลล์ที่ติดตั้งอยู่บนหลังคา แผงโซล่าเซลล์ทั้งหมดจะทำการผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเข้าสู่อินเวอร์เตอร์ ซึ่งโซล่าเซลล์ที่ได้ติดตั้งมีระบบที่สามารถดูการทำงานของแผงโซล่าเซลล์ได้ทำให้สามารถตรวจสอบได้ว่าปัจจุบันแต่ละแผงผลิตไฟฟ้าอยู่กี่วัตต์
2. หลังจากนั้นกระแสไฟฟ้าจะเข้าไปที่กริดไทอินเวอร์เตอร์ ซึ่งอินเวอร์เตอร์จะทำการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับและส่งผ่านเข้าสู่ตู้ควบคุมระบบไฟฟ้า โดยอินเวอร์เตอร์จะมีระบบการเก็บข้อมูลและสามารถดูข้อมูลพลังงานไฟฟ้าได้ผ่านทางเว็บไซต์
3. ตู้ควบคุมไฟฟ้าจะทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ตัดตอนการส่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า และป้องกันอุปกรณ์ต่างๆเมื่อเกิดการลัดวงจร โดยพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จะนำมาใช้งานภายในอาคารสำนักงานระบบบำบัดน้ำเสียรวม เช่น เครื่องปรับอากาศ โคมไฟฟ้าแสงสว่าง เครื่องคอมพิวเตอร์ และหากกำลังการผลิตไฟฟ้ามีมากกว่าปริมาณความต้องการใช้ไฟฟ้า พลังงานส่วนที่เหลือจะถูกนำไปจ่ายให้กับเครื่องจักรภายในสถานีบำบัดน้ำเสียต่อไป ทำให้พลังงานไฟฟ้าถูกนำไปใช้อย่างคุ้มค่า

โครงการ Solar Rooftop อาคารสำนักงานระบบบำบัดน้ำเสียรวม มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา ได้ดำเนินการเริ่มจ่ายไฟฟ้าตั้งแต่วันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2564 ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้วันละ 80-100 หน่วย สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าประมาณเดือนละ 10,000 บาท ผู้สนใจสามารถเข้าไปดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์ https://monitoringpublic.solaredge.com/solaredge-web/p/site/public?name=Mahidol-WTP#/dashboard ซึ่งโครงการจะเป็นประโยชน์ในการส่งเสริมการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพอย่างยั่งยืน ตามเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนข้อ 7 (AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY)

ภาพเว็บไซต์แสดงข้อมูลการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์

พลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่โซล่าเซลล์ผลิตได้ 21.78 กิโลวัตต์ (kW) สามารถจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆภายในสำนักงานบำบัดน้ำเสีย (กรณีที่เปิดใช้งานพร้อมกัน) ได้ดังนี้

– เครื่องปรับอากาศ 24,000 btu จำนวน             2     เครื่อง

– เครื่องปรับอากาศ 18,000 btu จำนวน             2    เครื่อง

– โทรทัศน์ ขนาด 55 นิ้ว จำนวน                      1     เครื่อง

– ตู้เย็น ขนาด 9.7 คิว (cubic foot) จำนวน         1     เครื่อง

– ปั๊มน้ำ 0.75 กิโลวัตต์ (kW) จำนวน                  2     ตัว

– หลอดไฟ LED 18 วัตต์ (W) จำนวน                 30   หลอด

ซึ่งยังมีพลังงานไฟฟ้าเหลือจ่ายอีกประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ จะไปจ่ายให้กับเครื่องจักรภายในสถานีบำบัดน้ำเสีย ทั้งนี้ในการผลิตไฟฟ้าสูงสุดตามการใช้งานจริง ค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 14-18 กิโลวัตต์ (kW) ซึ่งมีองค์ประกอบขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดด และสภาพอากาศในแต่ละวัน หากในวันนั้นมีเมฆจำนวนมากหรือมีฝุ่นละออง เช่น ในสถานะการฝุ่น PM 2.5 ที่ผ่านมาก็ส่งผลทำให้การผลิตพลังงานไฟฟ้าลดลง  ปัจจุบันระบบโซล่าเซลล์ผลิตพลังงานไฟฟ้าจ่ายให้อาคารสำนักงานภายในสถานีบำบัดน้ำเสียรวมมหาวิทยาลัยมหิดล ไปแล้ว 9.69 เมกะวัตต์-ชั่วโมง (MWh) หรือเท่ากับลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 3,798.67 กิโลกรัม (kg) หรือเท่ากับการปลูกต้นไม้ทดแทนประมาณ 113 ต้น

สถิติการใช้พลังงานไฟฟ้า

โดยสรุปแล้วการดำเนินโครงการที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานทดแทนจากแสงอาทิตย์ ตามโครงการที่ได้กล่าวมาข้างต้นนี้จะเป็นประโยชน์ในการส่งเสริมการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพอย่างยั่งยืน ตามเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนข้อที่ 7 (AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY)