เริ่มจากโหลด — ก่อนแตะสเปกแผงหรือแบตสักตัว
ขั้นแรกที่คนมักข้ามคือการนับโหลดจริงในระบบ ถ้าตัวเลขโหลดผิด ทุกอย่างที่คำนวณต่อจากนี้ผิดหมด
นับวัตต์และชั่วโมงใช้งานของแต่ละอุปกรณ์
หยิบกระดาษมาหนึ่งแผ่น ลิสต์ทุกอุปกรณ์ที่จะเดินในระบบโซล่า แล้วใส่สองตัวเลขข้างๆ แต่ละตัว — วัตต์ที่กินจริง และชั่วโมงที่ใช้ต่อวัน ตัวเลขสองชุดนี้คูณกันได้ Wh ต่อวันของอุปกรณ์นั้น
ตัวอย่างที่เจอบ่อยในระบบหลังบ้านและนอนนา:
- พัดลมตั้งโต๊ะ 40W × 8 ชั่วโมง = 320 Wh
- ไฟ LED 10W × 6 ชั่วโมง = 60 Wh
- ปั๊มน้ำ 60W × 2 ชั่วโมง = 120 Wh
- ทีวี LCD 80W × 4 ชั่วโมง = 320 Wh
รวมทั้งสี่ตัวนี้ได้ 820 Wh/วัน ตัวเลขนี้คือฐานของทุกอย่างที่จะคำนวณต่อ ยังไม่ใช่ตัวเลขสุดท้าย เพราะระบบจริงมีการสูญเสียที่ต้องเผื่อไว้
รวม Wh/วัน แล้วเผื่อ Loss ในระบบ
ระบบโซล่าเซลล์ไม่ได้ส่งพลังงานจากแผงถึงโหลดได้ 100% มีการสูญเสียในทุกจุด — ความต้านทานในสาย ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ที่แปลง DC เป็น AC และการสูญเสียระหว่างชาร์จแบต รวมกันแล้วระบบทั่วไปสูญเสียอยู่ที่ 20-30%
วิธีง่ายที่สุดคือเอาโหลดรวมหารด้วย 0.75 เช่น 820 Wh ÷ 0.75 = 1,093 Wh/วัน นี่คือพลังงานที่แผงต้องผลิตได้จริงในหนึ่งวัน ไม่ใช่ 820 Wh ตามที่โหลดต้องการ ตัวเลขนี้ต่างกันพอสมควรและมีผลต่อขนาดแผงที่ต้องซื้อโดยตรง
คำนวณขนาดแบตเตอรี่ — Ah ที่ต้องการจริงไม่ใช่ที่ขายดี
แบตเตอรี่คือหัวใจของระบบออฟกริด คำนวณผิดนิดเดียวก็กระทบทั้งคืน ทั้งอายุแบต และความสบายของคนนอน
Depth of Discharge กำหนดว่าใช้แบตได้จริงแค่ไหน
แบตเตอรี่ทุกประเภทมีขีดจำกัดว่าดึงพลังงานออกได้ลึกแค่ไหนก่อนที่อายุการใช้งานจะสั้นลงอย่างเห็นได้ชัด ค่านี้เรียกว่า Depth of Discharge (DoD)
แบตตะกั่วกรด Deep Cycle ที่นิยมใช้ในระบบออฟกริดราคาไม่แพง ปลอดภัยที่ DoD 50% หมายความว่าแบต 100Ah ใช้ได้จริงแค่ 50Ah ดึงลึกกว่านี้ทุกวันอายุแบตสั้นลงเร็วมาก ส่วน LiFePO4 ใช้ได้ถึง 80-90% DoD โดยไม่กระทบอายุการใช้งาน ต่างกันเกือบสองเท่า ตัวเลขนี้มีผลโดยตรงกับจำนวนแบตที่ต้องซื้อ
สูตรคำนวณ Ah แบตเตอรี่จากโหลดและโวลต์ระบบ
สูตรตรงไปตรงมา: Ah = (Wh/วัน ÷ โวลต์ระบบ) ÷ DoD
ลองกับตัวอย่างโหลด 1,093 Wh/วัน ที่คำนวณมาแล้ว:
- ระบบ 12V + แบตตะกั่ว DoD 50%: (1,093 ÷ 12) ÷ 0.5 = 182 Ah
- ระบบ 24V + แบตตะกั่ว DoD 50%: (1,093 ÷ 24) ÷ 0.5 = 91 Ah
- ระบบ 24V + LiFePO4 DoD 80%: (1,093 ÷ 24) ÷ 0.8 = 57 Ah
ระบบ 24V ใช้ Ah น้อยกว่าครึ่งของ 12V สำหรับโหลดเดียวกัน และยังประหยัดสายได้อีก เพราะกระแสที่ไหลในสายครึ่งหนึ่ง ขนาดสายลดลง การสูญเสียในสายลดลงตาม
สำหรับคนที่ต้องการประกอบแบตแพ็ก LiFePO4 เอง เซลล์ 3.2V ต่ออนุกรม 4 เซลล์ได้ 12.8V หรือ 8 เซลล์ได้ 25.6V ซึ่งใช้กับระบบ 24V ได้พอดี
เซลล์ LiFePO4 3.2V 120Ah จาก CATL — ใช้ประกอบแบตแพ็กให้ได้ Ah ที่คำนวณจาก DoD จริง ไม่ใช่ซื้อแบตสำเร็จที่ไม่รู้ว่าใช้ได้จริงกี่ Ah
ดูสินค้าเซลล์ LiFePO4 3.2V 120Ah พร้อมอุปกรณ์เสริม — อีกตัวเลือกสำหรับคนที่คำนวณ Ah ที่ต้องการแล้วและต้องการประกอบแบตแพ็กเอง
ดูสินค้าเผื่อวันที่ไม่มีแดด — Autonomy Days คืออะไรและต้องเผื่อกี่วัน
Autonomy Days คือจำนวนวันที่ระบบต้องรันได้โดยไม่มีการชาร์จจากแผงเลย ในเมืองไทยหน้าฝนอาจไม่มีแดดดี 2-3 วันติดกัน โดยเฉพาะภาคใต้ช่วงมรสุม
ถ้าต้องการ Autonomy 2 วัน ก็คูณ Ah ที่คำนวณได้ด้วย 2 ทันที ระบบ 24V LiFePO4 ในตัวอย่างข้างบนจาก 57 Ah กลายเป็น 114 Ah สำหรับระบบที่ต้องรันข้ามฝนได้ ตัวเลขนี้คือ Ah จริงที่ต้องซื้อ ไม่ใช่ Ah บนป้ายแบตที่ยังไม่ได้หาร DoD
คำนวณขนาดแผงโซล่าเซลล์ — วัตต์ที่ต้องการต่อวัน
แผงต้องผลิตพลังงานพอชาร์จแบตให้เต็มในวันแดดดีหนึ่งวัน ตัวเลขนี้ขึ้นกับ Peak Sun Hours ของพื้นที่ ไม่ใช่วัตต์บนป้ายแผงแต่เพียงอย่างเดียว
Peak Sun Hours ของเมืองไทยอยู่ที่เท่าไหร่
Peak Sun Hours ไม่ใช่จำนวนชั่วโมงที่มีแดด แต่คือจำนวนชั่วโมงที่แสงอาทิตย์เทียบเท่า 1,000 W/m² ซึ่งเป็นเงื่อนไขมาตรฐาน STC ที่วัดสเปกแผง
ส่วนใหญ่ของเมืองไทยได้ 4-5 ชั่วโมง/วัน ในฤดูแล้ง ภาคเหนือและภาคกลางมักได้ดีกว่าภาคใต้ช่วงมรสุม ซึ่งอาจลงไปถึง 3-3.5 ชั่วโมง/วัน ในช่วงฝนหนัก หาค่าของพื้นที่ตัวเองได้จาก PVGIS (pvgis.ec.europa.eu) หรือ NASA SSE โดยใส่พิกัดที่ตั้งแล้วดูค่า Global Horizontal Irradiation รายเดือน
สูตรคำนวณวัตต์แผงที่ต้องการ
สูตร: วัตต์แผง = Wh/วัน ÷ Peak Sun Hours ÷ ประสิทธิภาพระบบ
ค่าประสิทธิภาพระบบ (System Efficiency) ปกติอยู่ที่ 0.75-0.80 รวมการสูญเสียในสาย คอนโทรล และอินเวอร์เตอร์ที่ยังเหลืออยู่หลังจากที่เผื่อ loss ไปแล้วในขั้นโหลด ตัวเลขนี้ไม่ซ้อนกัน เพราะในขั้นโหลดเราเผื่อ loss ของอินเวอร์เตอร์ฝั่ง AC ส่วนตรงนี้คือ loss ฝั่งการชาร์จแบตและสาย DC
ตัวอย่างจากโหลด 1,093 Wh/วัน Peak Sun Hours 4.5 ชั่วโมง:
- 1,093 ÷ 4.5 ÷ 0.78 = 311 วัตต์
- นั่นคือต้องการแผงรวม ประมาณ 300-320 วัตต์ สำหรับระบบนี้
ถ้าใช้แผงโมโน 50W ต้องการ 6-7 แผง ต่อขนานกันเพื่อให้ได้วัตต์ที่ต้องการ และต้องใช้ MC4 Y Connector เพื่อรวมสายจากหลายแผงเข้าคอนโทรล
MC4 Y Connector สำหรับขนานแผง — จำเป็นเมื่อคำนวณแล้วพบว่าต้องใช้แผงหลายแผงขนานกันเพื่อให้ได้วัตต์ที่ต้องการ
ดูสินค้าMC4 Connector TUV IP68 — ขั้วต่อสายแผงที่ได้มาตรฐาน ใช้เมื่อต่อแผงตามขนาดที่คำนวณได้จริงเข้าระบบ
ดูสินค้าแผงที่ซื้อควรมีสเปก Voc และ Isc ระบุชัดเจน ไม่ใช่แค่ตัวเลขวัตต์หน้ากล่อง
แผงโมโน 12V มีให้เลือกตั้งแต่ 10W ถึง 50W — เหมาะสำหรับคนที่คำนวณโหลดแล้วได้วัตต์แผงที่ต้องการจริง ไม่ใช่ซื้อตามที่คนขายแนะนำ
ดูสินค้าแผงป้าย 1000W ราคาหลักร้อย — ตัวเลขนี้ไม่มีอยู่จริง
แผงโมโนคริสตัลไลน์ขนาด 1000W จริง มีขนาดประมาณ 2×1 เมตร หนักกว่า 50 กิโลกรัม และราคาในตลาดจริงอยู่ที่หลักหมื่นบาทขึ้นไป แผงป้าย "1000W" ที่ขายหลักร้อยบาทบน marketplace คือแผงเล็กที่โม้วัตต์ เอาไปวัด Isc (กระแสลัดวงจร) จริงๆ ได้ไม่ถึงหนึ่งแอมป์ หมายความว่าได้วัตต์จริงไม่ถึง 20W ด้วยซ้ำ
วิธีสังเกตเบื้องต้น: ดูขนาดกายภาพของแผงกับ Isc บนป้าย แผง 50W จริง ที่ระบบ 12V ต้องมี Isc ประมาณ 3 แอมป์ ถ้าแผงเล็กกว่าฝ่ามือแต่บอกว่า Isc สูงกว่านี้ ตัวเลขนั้นไม่มีทางจริง
แผงโมโน 6V 50W สเปกระบุชัด — ใช้ตรวจสอบกับตัวเลขวัตต์ที่คำนวณได้จริงก่อนกดสั่ง ไม่ใช่แผงป้ายโม้ที่วัดไม่ได้
ดูสินค้าเลือก Charge Controller ให้รองรับกระแสจริงจากแผง
Charge controller ที่เล็กเกินไปคือคอขวดของระบบ กระแสจากแผงเกินพิกัดคอนโทรล ของไหม้ หรือระบบตัดตัวเองทุกวัน
คำนวณกระแสสูงสุดจากแผงและเลือกขนาด MPPT
กระแสรวมจากแผงคำนวณจาก Isc รวม บวกเผื่อ 25% ตามมาตรฐาน NEC ก่อนเลือกขนาดคอนโทรล เช่น แผง 6 แผงที่แต่ละแผง Isc = 3A ต่อขนานกัน Isc รวม = 18A บวก 25% = 22.5A ต้องเลือก MPPT ขนาด 30A ขึ้นไป
MPPT เหมาะกับระบบที่ Voc แผงสูงกว่าแรงดันแบตมาก เช่น แผง Voc 36V เข้าแบต 12V — MPPT แปลงส่วนต่างแรงดันนั้นให้เป็นกระแสเพิ่ม ได้พลังงานชาร์จมากกว่า PWM 10-30% ขึ้นกับสภาพแสง ส่วน PWM ใช้ได้กับระบบที่ Vmp แผงใกล้เคียงกับแรงดันแบต เช่น แผง 12V Vmp 18V เข้าแบต 12V — ประหยัดกว่า เหมาะระบบเล็กงบน้อย
MPPT 12/24V รองรับกระแสได้ถึง 100A — ครอบคลุมระบบที่คำนวณโหลดแล้วต้องการ charge controller ที่รับกระแสจากแผงได้จริง
ดูสินค้าPWM 12/24V 30A-100A ราคาเริ่มต้น 100 บาท — เหมาะสำหรับระบบเล็กที่คำนวณโหลดแล้วพบว่าไม่จำเป็นต้องใช้ MPPT แต่ต้องเข้าใจข้อจำกัดก่อนเลือก
ดูสินค้าตรวจ Voc แผงไม่ให้เกิน Input Voltage ของคอนโทรล
จุดนี้พังคอนโทรลไปหลายตัวแล้ว — Voc ของแผงในอากาศเย็นจะสูงขึ้น จากค่า STC บนป้ายประมาณ 10-15% เช่น แผงบอก Voc 22V ตอนอากาศเย็นเช้าตรู่อาจขึ้นถึง 25V ถ้าต่อแผง 4 แผงอนุกรม Voc รวมจาก 88V อาจขึ้นถึง 100V ชั่วคราว
MPPT ที่ Input Voltage สูงสุด 100V ไม่มี headroom เลย โอกาสพังสูงมาก ควรเลือก MPPT ที่ Input Voltage สูงสุดมากกว่า Voc รวมที่คำนวณได้อย่างน้อย 20% เพื่อความปลอดภัยของอุปกรณ์
จุดที่คนคำนวณพลาดบ่อยที่สุด และวิธีเลี่ยง
ตัวเลขถูกต้องแต่ระบบยังพังได้ ถ้าพลาดในรายละเอียดที่ไม่อยู่ในสูตร
โหลด Inrush กับโหลด Surge — พัดลมกับปั๊มกินไฟตอนสตาร์ทมากกว่าที่ป้ายบอก
อุปกรณ์ที่มีมอเตอร์ — พัดลม ปั๊มน้ำ ตู้เย็น — มีกระแส Inrush ตอนสตาร์ทสูงกว่าพิกัดปกติ 3-7 เท่า ชั่วขณะหนึ่ง ปั๊มน้ำ 60W อาจดึงกระแส Surge เทียบเท่า 300-400W ตอนสตาร์ทก่อนที่จะลงมาวิ่งที่ 60W ตามปกติ
อินเวอร์เตอร์ต้องรองรับ Peak/Surge Power ได้ ไม่ใช่แค่ Continuous Power ถ้าซื้ออินเวอร์เตอร์ 300W Continuous มาเดินปั๊ม 60W โดยไม่ดู Surge Rating อินเวอร์เตอร์อาจตัดทุกครั้งที่ปั๊มสตาร์ท หรือพังในที่สุด ดู Surge Rating บนป้ายอินเวอร์เตอร์ให้ชัดก่อนซื้อ
ต่อแบตเตอรี่ผิดแบบ — อนุกรมกับขนานต่างกันยังไง
ต่ออนุกรม (บวกต่อลบ) คือเพิ่มโวลต์ — แบต 12V สองลูกอนุกรมได้ 24V Ah ยังเท่าเดิม ต่อขนาน (บวกต่อบวก ลบต่อลบ) คือเพิ่ม Ah — แบต 100Ah สองลูกขนานได้ 200Ah โวลต์ยังเท่าเดิม
ข้อควรระวังที่สำคัญมากเมื่อต่อแบตขนาน: ต้องใช้แบตรุ่นเดียวกัน อายุใกล้เคียงกัน และสายยาวเท่ากัน ทุกเส้น ถ้าต่อแบตใหม่เข้ากับแบตเก่าที่เสื่อมแล้ว แบตใหม่จะชาร์จให้แบตเก่าตลอดเวลา แบตใหม่เสื่อมเร็วโดยไม่จำเป็น และระบบก็ยังได้ Ah จริงน้อยกว่าที่คาด
งานต่อระบบเข้าบ้านและ on-grid — ต้องให้ช่างที่มีใบอนุญาต
งาน DC ออฟกริดที่แยกจากระบบไฟบ้านสมบูรณ์ เช่น ชุดนอนนา ชุดไฟสวน ชุดสูบน้ำแยกอิสระ — ทำเองได้ แต่ต้องมีฟิวส์ DC ระหว่างแบตกับทุกอุปกรณ์ และสายดินที่ถูกต้อง อาร์ก DC ไม่ดับเองแบบ AC ถ้าไม่มีฟิวส์ตัดวงจร ไฟลัดวงจรในสาย DC ลามเป็นไฟไหม้ได้ก่อนที่จะรู้ตัว
การต่อระบบโซล่าเซลล์เข้ากับระบบไฟบ้าน (on-grid หรือ hybrid ที่ขนานกับการไฟฟ้า) ต้องใช้ช่างไฟที่มีใบอนุญาต และต้องขออนุญาตการไฟฟ้าก่อนเดินระบบโดยเด็ดขาด ไม่ใช่เรื่องของการทำเองเพื่อประหยัดค่าแรง แต่เป็นเรื่องของความปลอดภัยของระบบทั้งหมู่บ้านและช่างไฟที่อาจต้องขึ้นเสาในภายหลัง