ระบบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำงานได้ในช่วงไฟฟ้าดับหรือไม่

เหตุ ผล ที่ ระบบ พลังงาน แสง วงอาทิตย์ ส่วน ใหญ่ ปิด ลง ใน เวลา ที่ แรง พลังงาน ติด

วิธีที่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายใช้งาน

แผ่นแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับเครือไฟฟ้า ต้องตรงกับระดับความถี่และความแรงดันของเครือไฟฟ้า เพื่อทํางานได้ถูกต้อง ระบบเหล่านี้ไม่มีแบตเตอรี่ที่ติดตั้งไว้ เหมือนระบบที่ใช้กันเอง ดังนั้นมันจึงพึ่งพาการใช้งานของเครือข่าย ถ้าเกิดมีไฟฟ้าขาดไปไหนๆ โรงไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับเครือไฟฟ้า จะปิดตัวเอง ไม่ใช่เพราะมีอะไรผิดปกติทางเทคนิค แต่มันเป็นมาตรการความปลอดภัยที่สําคัญมาก ระบบหยุดส่งไฟฟ้ากลับสู่สายไฟฟ้าที่ไม่ได้ทํางานอีกต่อไป ซึ่งป้องกันความเสี่ยงต่อแรงงานอุปกรณ์สาธารณะ และคนอื่นๆ ที่อาจทํางานบนเครือไฟฟ้าในช่วงการหยุดทํางาน

กลไก ปลอดภัย: เหตุ ใด อินเวอร์เตอร์ จึง ปิด ออก โดย อัตโนมัติ ใน เวลา ที่ มี การ ติด ติด

เมื่อมีไฟฟ้าขาด แปลงพลังแสงอาทิตย์จะปิดโดยอัตโนมัติ โดยใช้สิ่งที่เรียกว่า การป้องกันการเกิดเกาะ การ ป้องกัน ที่ สําคัญ นี้ ทํา ให้ ไฟฟ้า ไม่ ไหล เข้า ไป ใน สายไฟฟ้า ที่ กําลัง ถูก ซ่อม ปรับปรุง NEC ต้องการให้ระบบนี้ทํางานได้ทันที เมื่อมันรู้สึกว่ามีอะไรผิดปกติ กับความมั่นคงของเครือข่าย การวิจัยในสาขาพลังงานต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่า โปรโตคอลเหล่านี้หยุดประมาณ 90% หรือมากกว่าของสถานการณ์อันตราย ที่ไฟฟ้าอาจผิดพลาดกลับเข้าระบบ ในขณะที่คนทํางานซ่อมแซม อินเวอร์เตอร์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่นั้น ขึ้นอยู่กับการได้รับสัญญาณความดันจากเครือข่ายหลัก เพื่อให้ทํางานได้ นั่นหมายความว่ารุ่นปกติจะทํางานไม่ได้ เมื่อไฟดับ เว้นแต่จะมีคนติดตั้งอุปกรณ์พิเศษ เพื่อความสามารถในการตั้งเกาะ

ผลสัมฤทธิ์ในโลกจริง: การศึกษากรณีของพลังแสงอาทิตย์ที่ใช้ในบ้านในช่วงการตัดไฟฟ้าในภูมิภาค

เมื่อไฟป่าล้างทั่วแคลิฟอร์เนียในปี 2020 ทําให้มีการตัดไฟฟ้าทั่วไป เกือบทุกบ้านที่เชื่อมต่อกับเครือไฟฟ้าผ่านแผ่นพลังแสงอาทิตย์ ก็หมดไฟฟ้า แม้ว่าท้องฟ้าจะใส ตามรายงานของบริการส่วนใหญ่ของระบบพลังแสงอาทิตย์เหล่านี้ จะไม่เปิดกลับมา จนกว่าความดันของเครือข่ายจะคงที่อย่างน้อย 5 นาที นั่นหมายความว่าคนถูกติดโดยไม่มีตู้เย็นทํางาน เพื่อป้องกันอาหารจากการเสียสภาพ และที่แย่กว่านั้น คนที่พึ่งพาการแพทย์ เช่น เครื่องออกซิเจน ก็ไม่มีพลังงานสํารอง สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่า มันง่ายมากจริงๆ - โรงไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ปกติถูกสร้างขึ้นก่อนหน้าอื่น เพื่อปกป้องระบบไฟฟ้าโดยรวม แทนที่จะให้แน่ใจว่าบุคคลจะมีพลังงานที่น่าเชื่อถือได้ในช่วงฉุกเฉิน

การเก็บแบตเตอรี่: ทําให้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทํางานได้ในช่วงการหยุดทํางาน

ข้อ จํากัด ของ ระบบ ที่ ใช้ แสง โซลาร์ เฉพาะ แต่ ไม่ มี การ เก็บ พลังงาน

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ที่เชื่อมต่อกับเครือไฟฟ้าจะปิดตัวเองในช่วงการขาดไฟฟ้า เนื่องจากมีโปรโตคอลความปลอดภัยที่ปกป้องคนทํางานในอุปกรณ์บริการ การศึกษาของ NREL ปี 2023 พบว่า 94% ของระบบพลังแสงอาทิตย์ที่ใช้ในบ้านโดยไม่มีแบตเตอรี่ถูกตัดต่อภายใน 2 วินาทีหลังจากเกิดความล้มเหลวของเครือข่าย การ ป้องกัน การ กลายเป็น เกาะ ที่ ทํา ให้ เจ้าของ บ้าน ไม่ คาดหวัง ว่า จะ ไม่ มี ความ สามารถ แม้ จะ มี แผ่น แสงอาทิตย์ ที่ ใช้ ได้

วิธี ที่ แบตเตอรี่ แสง วงอาทิตย์ ให้ พลัง พลังสํารอง ใน เวลา ที่ เครื่องไฟฟ้า แตก

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแก้ปัญหานี้ได้ค่อนข้างดี เนื่องจากเก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตในช่วงเวลากลางวันไว้ เพื่อนำมาใช้ในเวลากลางคืนหรือเมื่อเกิดไฟฟ้าดับ หากแหล่งจ่ายไฟหลักขัดข้อง ระบบแบตเตอรี่เหล่านี้จะทำงานทันทีเพื่อให้อุปกรณ์สำคัญยังคงทำงานต่อไป เช่น ตู้เย็นที่ต้องการพลังงานประมาณ 1.5 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อวัน อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ต้องการประมาณ 0.3 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อวัน และเราเตอร์อินเทอร์เน็ตที่ใช้พลังงานประมาณ 10 วัตต์อย่างต่อเนื่อง ระบบจะเปลี่ยนไปใช้พลังงานสำรองเกือบจะทันที โดยปกติภายในเศษส่วนของวินาที การศึกษาเกี่ยวกับความมั่นคงด้านพลังงานแสดงให้เห็นว่า เมื่อขนาดของแบตเตอรี่เหมาะสม บ้านส่วนใหญ่ที่ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์มาตรฐาน 5 กิโลวัตต์ สามารถรักษาระดับการทำงานพื้นฐานได้นานถึงสามวันหรือมากกว่านั้นโดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า

โซลูชันชั้นนำ: Tesla Powerwall และระบบพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมระบบกักเก็บพลังงานอื่นๆ

พาวเวอร์วอลล์ของเทสลา (Tesla's Powerwall) ยังคงครองตลาดอยู่ด้วยความจุ 13.5 กิโลวัตต์ชั่วโมง และกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องที่ 5 กิโลวัตต์ แม้ว่าจะมีตัวเลือกใหม่ๆ เช่น LG RESU Prime (ซึ่งให้ความจุ 16 กิโลวัตต์ชั่วโมง) ที่ตอนนี้มีวางจำหน่ายแล้วหลังผ่านมาตรฐานการรับรอง UL-9540 การดูจากตัวเลขในอุตสาหกรรม ระบบที่เก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบันสามารถสลับการทำงานโดยอัตโนมัติได้ประมาณ 98% ของเวลา ซึ่งดีกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเดิมที่ทำได้เพียงประมาณ 72% เท่านั้น การทดสอบเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่า ระบบส่วนใหญ่สามารถคืนพลังงานจำเป็นพื้นฐานได้ประมาณ 90% ภายในเวลาเพียง 15 วินาที เมื่อระบบสายส่งหลักขัดข้อง ความเชื่อถือได้ในระดับนี้มีความสำคัญอย่างมากสำหรับเจ้าของบ้านที่กังวลเกี่ยวกับไฟฟ้าดับ

เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ขั้นสูงเพื่อประสิทธิภาพของระบบพลังงานแสงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง

อินเวอร์เตอร์แบบมาตรฐาน เทียบกับ อินเวอร์เตอร์แบบสร้างโครงข่ายในระบบพลังงานแสงอาทิตย์

อินเวอร์เตอร์ทั่วไปที่ใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า จำเป็นต้องพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้าหลักเพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ให้อยู่ในสภาวะปกติ เมื่อเกิดการหยุดจ่ายไฟฟ้า อุปกรณ์มาตรฐานเหล่านี้จะปิดการทำงานโดยอัตโนมัติ เพื่อความปลอดภัยของช่างซ่อมบำรุงที่อาจกำลังทำงานกับโครงสร้างพื้นฐานที่เสียหาย อุปกรณ์เหล่านี้ต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยบางประการ เช่น ตามมาตรฐาน UL 1741 ซึ่งกำหนดไว้ว่าต้องตัดการเชื่อมต่อทั้งหมดหากโครงข่ายไฟฟ้าหลักหยุดทำงาน ในทางกลับกัน อินเวอร์เตอร์แบบสร้างโครงข่าย (grid-forming inverters) ทำงานต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง อุปกรณ์ประเภทนี้ทำหน้าที่เสมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก โดยสร้างสิ่งที่เรียกว่าไมโครกริด (microgrid) ผ่านเทคนิคซอฟต์แวร์อันชาญฉลาด ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่ได้อย่างอิสระ โดยไม่ต้องอาศัยสัญญาณจากภายนอก ตามรายงานการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสารเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ต่างๆ ระบุว่า รุ่นใหม่ของระบบ grid-forming สามารถเริ่มต้นการทำงานได้เองทันทีหลังเกิดไฟฟ้าดับ และเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่สำรองที่มีอยู่ได้อย่างราบรื่น แม้ว่าสิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความทนทานให้บ้านเรือนต่อการขาดแคลนไฟฟ้าได้อย่างชัดเจน แต่ก็มาพร้อมกับต้นทุนที่สูงขึ้น เนื่องจากระบบแผงโซลาร์เซลล์ในครัวเรือนส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังไม่มีความสามารถนี้ สถิติจากกระทรวงพลังงานที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้วระบุว่า ประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของบ้านที่ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ยังขาดคุณสมบัติสำคัญนี้ ซึ่งจำเป็นต่อการบรรลุอิสรภาพด้านพลังงานอย่างแท้จริง

ระบบไอส์แลนด์เดอร์: การใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์อย่างอิสระในช่วงที่เกิดไฟฟ้าดับ

ระบบที่สามารถทำงานได้อย่างอิสระจากสายไฟหลักนั้น ใช้อินเวอร์เตอร์พิเศษร่วมกับการจัดเก็บพลังงานในแบตเตอรี่ เพื่อให้สามารถตัดตัวเองออกจากกริดได้เมื่อเกิดไฟฟ้าดับ แต่ยังคงจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่จำเป็นได้ เมื่อระบบตรวจพบความผิดปกติของการเชื่อมต่อกริด เครื่องตัดวงจร (รีเลย์) จะทำงานแทบจะทันทีเพื่อแยกบ้านออกจากสายไฟของบริษัทผู้ให้บริการ จากนั้นระบบจะส่งไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์ผ่านอินเวอร์เตอร์ไฮบริดขั้นสูงเหล่านี้ เพื่อชาร์จแบตเตอรี่และจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ที่จำเป็น การได้ผลลัพธ์ที่ดีนั้นต้องอาศัยการปรับสมดุลระหว่างปริมาณพลังงานที่แสงอาทิตย์ผลิตได้ กับปริมาณที่ถูกเก็บไว้ในระบบ ส่วนใหญ่พบว่าแบตเตอรี่ขนาด 10 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ทำงานได้ดีร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์ประมาณ 5 กิโลวัตต์ (kW) ซึ่งโดยทั่วไปสามารถรองรับความต้องการพื้นฐานได้นานประมาณ 12 ถึง 24 ชั่วโมง แม้ในวันที่มีเมฆมาก นอกจากนี้ ด้วยปัญหาไฟป่าและพายุที่เกิดขึ้นบ่อยขึ้นเรื่อยๆ ทำให้มีการนำระบบนี้มาใช้เพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยข้อมูลจากห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนเมื่อปีที่แล้วระบุว่า ปัจจุบันมีการติดตั้งระบบที่มีคุณสมบัติการทำงานแบบเกาะตัว (islanding) ในพื้นที่ที่เสี่ยงต่อการไฟฟ้าดับถึงร้อยละ 42 ของระบบโซลาร์เซลล์ใหม่ทั้งหมด ขณะที่ในปี 2020 มีเพียงร้อยละ 18 เท่านั้น

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริด: การออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือและการใช้งานอย่างอิสระจากระบบสายส่งไฟฟ้า

การรวมการเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้ากับสถาปัตยกรรมระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่พร้อมใช้งานเมื่อเกิดการหยุดจ่ายไฟ

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริดรวมการเชื่อมต่อกับกริดเข้ากับการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่และระบบควบคุมอัจฉริยะ ทำให้ระบบยังคงทำงานได้แม้จะเกิดไฟฟ้าดับ ซึ่งแตกต่างจากระบบที่เชื่อมต่อกับกริดทั่วไปที่เราเห็นโดยทั่วไป ระบบนี้มีสิ่งที่เรียกว่า ระบบบริหารจัดการพลังงาน (EMS) ซึ่งสามารถสลับการใช้งานระหว่างไฟฟ้าปกติ พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตได้ในขณะนั้น และพลังงานที่สำรองไว้ในแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ร่วมกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และใช้อินเวอร์เตอร์พิเศษที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน UL 1741 ระบบนี้สามารถตัดการเชื่อมต่อจากกริดหลักในช่วงที่เกิดไฟฟ้าดับ แต่ยังคงจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จำเป็นได้ รายงานล่าสุดเกี่ยวกับแนวโน้มพลังงานหมุนเวียนเมื่อปีที่แล้วแสดงให้เห็นว่า หากติดตั้งระบบอย่างถูกต้อง ระบบที่เป็นไฮบริดเหล่านี้จะช่วยลดโอกาสที่บ้านจะเสียไฟฟ้าทั้งหมดลงได้ประมาณ 92 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เพียงอย่างเดียวโดยไม่มีระบบสำรอง ส่วนประกอบหลักที่จำเป็นสำหรับการติดตั้งระบบนี้โดยทั่วไปมีดังนี้:

• อินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทาง ช่วยให้เปลี่ยนแหล่งพลังงานได้อย่างราบรื่น
• การจัดการแบตเตอรี่อัจฉริยะ จัดลำดับความสำคัญของวงจรจำเป็นในช่วงที่ไฟฟ้าดับเป็นเวลานาน
• ความสามารถในการสร้างโครงข่ายไฟฟ้า ที่ช่วยรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้มีเสถียรภาพโดยไม่ต้องพึ่งพาสาธารณูปโภค

กรณีศึกษา: การติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมในพื้นที่ของแคลิฟอร์เนียที่มีความเสี่ยงจากไฟป่า

เคาน์ตีโซโนมาได้กลายเป็นกรณีศึกษาหนึ่งเกี่ยวกับความยืดหยุ่นด้านพลังงาน หลังจากไฟป่าเมื่อปีที่แล้วทำให้ไฟฟ้าดับไปกว่า 14,000 ชั่วโมงทั่วทั้งเคาน์ตีเพียงปีเดียว ตามข้อมูลจากคณะกรรมการพลังงานแคลิฟอร์เนียที่เผยแพร่ในต้นปีนี้ ครัวเรือนที่ติดตั้งระบบที่ผสมผสานระหว่างพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริด พบว่าเวลาที่ไฟฟ้าดับลดลงประมาณ 83% ในแต่ละปี เมื่อเทียบกับครัวเรือนที่ยังพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้าอยู่เพียงอย่างเดียว ยกตัวอย่างบ้านหลังหนึ่งที่พวกเขาศึกษา ซึ่งมีแบตเตอรี่ขนาด 15 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ต่อกับแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 10 กิโลวัตต์ เมื่อเกิดการตัดไฟฟ้าเพื่อความปลอดภัยสาธารณะ ระบบนี้สามารถรักษาการทำงานของตู้เย็น อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่จำเป็น และแม้แต่การสื่อสารขั้นพื้นฐานไว้ได้อย่างต่อเนื่องถึงสามวันเต็ม ตัวเลขยังบอกเล่าเรื่องราวที่น่าสนใจเช่นกัน: ระบบที่ผสมผสานประเภทนี้ขณะนี้มีสัดส่วนเกือบครึ่งหนึ่ง (ประมาณ 41%) ของการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ๆ ทั้งหมดในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูงต่อไฟไหม้ รัฐบาลท้องถิ่นได้ผลักดันมาตรฐานการก่อสร้างที่ปรับปรุงใหม่ ในขณะที่บริษัทประกันภัยเสนออัตราเบี้ยที่ดีกว่าสำหรับทรัพย์สินที่มีทางเลือกในการสำรองไฟฟ้า ซึ่งสร้างสถานการณ์ที่หลายคนมองว่าเป็นประโยชน์ร่วมกันทั้งด้านความปลอดภัยและประหยัดในระยะยาว

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมระบบพลังงานแสงอาทิตย์ถึงหยุดทำงานในช่วงที่ไฟฟ้าดับ

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจะหยุดทำงานในช่วงที่ไฟฟ้าดับ เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับไปยังสายส่งไฟที่ไม่ทำงาน ซึ่งเป็นการรักษามาตรฐานความปลอดภัยสำหรับเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงโครงข่ายไฟฟ้า โดยใช้กลไกความปลอดภัยที่เรียกว่า การป้องกันการเกิดเกาะ (anti-islanding protection)

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำงานอย่างอิสระในช่วงที่ไฟฟ้าดับได้หรือไม่

ได้ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอินเวอร์เตอร์แบบสร้างโครงข่าย (grid-forming inverter) และมีการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่สามารถทำงานอย่างอิสระในช่วงที่ไฟฟ้าดับได้ ระบบนี้สามารถสร้างไมโครกริด (microgrid) ทำให้สามารถจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จำเป็นได้ แม้ในขณะที่โครงข่ายหลักจะหยุดทำงาน

ข้อดีของระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริดคืออะไร

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริดรวมการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า เข้ากับการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่และการควบคุมอัจฉริยะ ทำให้สามารถรักษาระบบไฟฟ้าให้ทำงานต่อเนื่องได้ในช่วงที่ไฟฟ้าดับ ระบบนี้จึงมีความน่าเชื่อถือและอิสระมากกว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายแบบทั่วไป

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จัดหาไฟฟ้าสำรองอย่างไร

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตได้ในช่วงเวลากลางวัน เพื่อใช้ในตอนกลางคืนหรือในช่วงที่ไฟฟ้าดับ โดยจะทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อแหล่งจ่ายไฟหลักขัดข้อง พร้อมจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์จำเป็น เช่น ตู้เย็นและอุปกรณ์ทางการแพทย์