การศึกษาจำลองระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าขนาด 120 kWp ด้วยโปรแกรม PVsyst

ในปัจจุบันความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้ามีอย่างต่อเนื่อง และยิ่งเพิ่มมากขึ้นซึ่งตรงกันข้ามกับปริมาณเชื้อเพลิงจากแหล่งพลังงานฟอสซิลที่กำลังลดน้อยลง พลังงานจากแสงอาทิตย์จึงเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่เป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพสูง สามารถแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงาน และช่วยลดปัญหามลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้ งานวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษาจำลองระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อออกแบบสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าขนาด 120 กิโลวัตต์พีค (kWp) สถานที่ศึกษาวิจัยนั้นได้กำหนดให้ติดตั้งบนหลังคาลานจอดรถของคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ขนาดพื้นที่ 1160 ตารางเมตร และทำการประเมินสมรรถนะการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ด้วยโปรแกรม PVsyst เวอร์ชั่น 7.4 จากนั้นทำการวิเคราะห์ความคุ้มค่าในการลงทุนติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ร่วมกับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า โดยพิจารณาแผงโซลาร์เซลล์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนที่มีขนาดกำลังไฟฟ้าแตกต่างกัน 3 ขนาด คือ 350, 450 และ 550 วัตต์พีค (Wp) ร่วมกับแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานไฟฟ้าชนิดลิเทียมไอออน โดยทำการศึกษาทั้งในกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่มีเงาบัง และกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์มีเงาบัง ผลจากการประเมินโดยโปรแกรม PVsyst พบว่า ในกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่มีเงาบัง พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตและนำไปใช้งานได้เท่ากับ 291762, 328531 และ 316123 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ตามลำดับ สมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้า เท่ากับ 76.25, 71.62 และ 74.59% ตามลำดับ โดยมีสัดส่วนการใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ เท่ากับ 82.57, 92.98 และ 89.46% ตามลำดับ และในกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์มีเงาบัง พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตและนำไปใช้งานได้เท่ากับ 262910, 311695 และ 291298 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ตามลำดับ สมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้า เท่ากับ 68.71, 67.95 และ 68.73% ตามลำดับ โดยมีสัดส่วนการใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ เท่ากับ 74.41, 88.21 และ 82.44% ตามลำดับ จากผลดังกล่าวข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า ขนาดกำลังไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ และการเกิดเงาบังบนแผงโซลาร์เซลล์มีผลต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ และในงานวิจัยนี้ได้ออกแบบให้สถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเป็นแบบชาร์จเร็ว (DC fast charge) จำนวน 1 สถานี ที่ประกอบด้วย 2 หัวชาร์จ แต่ละหัวชาร์จมีขนาดกำลังไฟฟ้า 60 kW ในกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่มีเงาบัง เมื่อนำพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตและนำไปใช้งานได้ไปพิจารณาเป็นระยะเวลาที่สามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง จะมีค่าเท่ากับ 6.66, 7.50 และ 7.22 ชั่วโมง ตามลำดับ และกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์มีเงาบังจะมีค่าเท่ากับ 6.00, 7.12 และ 6.65 ชั่วโมง ตามลำดับ โดยที่แผงโซลาร์เซลล์ขนาดกำลังไฟฟ้า 450 Wp มีระยะเวลาที่สามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องสูงที่สุดเมื่อเทียบกับขนาดกำลังไฟฟ้า 350 และ 550 Wp นอกจากนี้เมื่อทำการวิเคราะห์ความคุ้มค่าในการลงทุนติดตั้งสถานีที่อายุโครงการ 10, 20 และ 25 ปี ผลการศึกษาความคุ้มค่าในการลงทุน กรณีที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่มีเงาบัง และกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์มีเงาบัง พบว่า ระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน ขนาดกำลังไฟฟ้า 450 Wp ที่อายุโครงการ 25 ปี มีความคุ้มค่าในการลงทุนมากที่สุด เมื่อเทียบกับขนาดกำลังไฟฟ้า 350 และ 550 Wp ที่อายุโครงการเดียวกัน โดยที่มูลค่าปัจจุบันสุทธิในกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่มีเงาบัง และกรณีที่แผงโซลาร์เซลล์มีเงาบัง มีค่าเท่ากับ 56,026,630.61 และ 52,869,852.96 บาท ตามลำดับ มีระยะเวลาคืนทุน เท่ากับ 2.07 และ 2.18 ปี ตามลำดับ ให้อัตราผลตอบแทนภายใน 48.04% และ 45.56% ตามลำดับ และต้นทุนการผลิตไฟฟ้าต่อหน่วยเฉลี่ยตลอดอายุโครงการ 25 ปี เท่ากับ 0.679 และ 0.715 บาทต่อกิโลวัตต์ ตามลำดับ ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกันในทั้งสองกรณี แต่เนื่องจากในพื้นที่การดำเนินงานจริงถูกแวดล้อมด้วยอาคาร และต้นไม้สูงรอบข้างซึ่งทำให้เกิดเงาบังบนแผงโซลาร์เซลล์ได้ ซึ่งจากผลการศึกษาข้างต้นแสดงให้เห็นว่ากรณีที่แผงโซลาร์เซลล์มีเงาบัง ก็ยังคงมีความเป็นไปได้ในการลงทุนโครงการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ ร่วมกับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ขนาด 120 kWp