โซล่าชาร์จเจอร์ คืออะไร

โซล่าชาร์จเจอร์ คืออะไร มีความสำคัญอย่างไร

โซล่าชาร์จเจอร์ หรือภาษาอังกฤษเขียนว่า Solar Charger เป็นอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งที่เป็นสวนประกอบสำคัญของระบบการผลิตและใช้งานพลังไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ หรือระบบโซล่าเซลล์ ซึ่งบางที่ก็เรียกมันในชื่ออื่นๆ เช่น คอนโทรลเลอร์ (Controller) , ชาร์จเจอร์ (Charger), โซล่าชาร์จคอนโทรลเลอร์  (Solar  Charge  Controller) หรือเรียกว่า เรกกูเลเตอร์ (Regulator) ก็มี ตามแต่ตำรา หรือแหล่งข้อมูล หรือผู้เรียกว่าอยากเรียกแบบไหน  แต่มันก็คือ อุปกรณ์ชนิดเดียวกันนั่นเอง

ซึ่งไม่ต้องไปสับสนอะไรนักในเรื่องของชื่อเรียกเอาเป็นว่าเจ้า โซล่าชาร์จเจอร์ มันคือ เครื่องควบคุมการชาร์จประจุไฟฟ้าจากการผลิตของแผงโซล่าเซลล์ไปยังแหล่งเก็บพลังงานไฟฟ้าหรือชุดแบตเตอรี่ เพื่อเก็บสะสมพลังงานเอาไว้ใช้งานในยามที่ไม่มีแสงแดด หรือเพื่อสะสมประจุไฟฟ้าให้มีปริมาณเพียงพอก่อนส่งจ่ายต่อไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้าอีกครั้งเพื่อให้กระแสไฟฟ้ามีความคงที่มากขึ้น

แต่ก็มีเหมือนกันที่มีคำถามว่า ทำไมเราไม่ต่อไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ไปยังแบตเตอรี่โดยตรงเลย ? ทั้งนี้เนื่องจากเขาเคยเห็นว่า มีการต่อกระแสไฟฟ้าตรงจากแผงโซลาเซลล์ไปใช้งานกับชุดปั้มชักเพื่อสูบน้ำได้เลย โดยไม่ต้องผ่านอุปกรณ์อื่น ซึ่งเรื่องนี้ต้องขอบอกว่ามันมีความแตกต่างกัน

การต่อไฟฟ้าตรงจากแผงโซล่าเซลล์ไปยังชุดปั้มชักเพื่อสูบน้ำ เป็นการส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังโหลดเพื่อใช้งาน และเป็นโหลดชนิดที่อาศัยกระแสไฟฟ้าไปทำให้เกิดการเหนี่ยวนำสร้างสนามแม่เหล็กให้เกิดการหมุน ที่ทำให้มอเตอร์ฉุดให้ปั้มชักทำงานสูบน้ำได้ เป็นการไหลไปของพลังงานทางเดียวไปยังโหลดที่ไม่เสียหายในกรณีไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ แต่ในกรณีที่เราส่งกระแสไฟฟ้าไปยังแบตเตอรี่มีข้อแตกต่างแน่นอน เพราะแบตเตอรี่เป็นทั้งตัวเก็บและปล่อยประจุไฟฟ้า นั่นหมายความว่าในช่วงที่แผงโซล่าเซลล์ผลิตแรงดันไฟฟ้าได้น้อยลง เช่นช่วงที่มีเมฆหนา หรือในช่วงค่ำ แรงดันไฟฟ้าในแบตเตอรี่ก็จะสูงกว่าและเกิดการไหลย้อนกลับไปยังแผงโซล่าเซลล์ ซึ่งสามารถทำให้แผงโซล่าเซลล์เสียหายได้ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่เราต้องต่อโซลาชาร์จเข้าไปขั้นกลางในระบบเพื่อความปลอดภัย

ไม่เพียงเท่านั้น โซล่าชาร์จยังทำหน้าที่ช่วยให้การกระจุไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่เป็นไปอย่างราบรื่น และสม่ำเสมอ มีการปล่อยกระแสเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ และจะตัดเมื่อแบตเตอรี่เต็ม เพื่อช่วยให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ยาวนานมีความทนทานไม่เสียง่าย เหมือนการต่อตรง เพราะกระแสไฟจะไหลมาไม่สม่ำเสมอ มากน้อยแปรเปลี่ยนตามความเข้มของแสงอาทิตย์

และอีกอย่างที่ควรทราบก็คือ ก่อนจะเลือกซื้อโซล่าชาร์จเราจะต้องตรวจสอบขนาดของแผงโซล่าเซลล์ของเราก่อน เพื่อให้ได้ขนาดที่เหมาะสมกัน ซึ่งจะมีค่า Imp บอกอยู่ที่แผงโซล่าเซลล์ซึ่งในเวลาซื้อเราก็เลือกซื้อโซล่าชาร์จตามค่า Imp นี้ ก็จะได้ชุดที่ทำงานสอดคล้องและเหมาะสมกัน

หน้าที่และหลักการทำงาน คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์(solar charge controller) หรือ โซล่าชาร์จเจอร์ (solar charge)

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์,solar charge controller ,โซล่าชาร์จคอนโทรล solar charge controller , คอนโทรลชาร์จเจอร์ charge controller, คอนโทรลชาร์จ  control charger คืออะไร และมีหน้าที่อะไร

หลายท่านอาจ งง ๆ ว่า คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ หรืออีกหลายชื่อเช่น โซล่าชาร์จเจอร์ solar charge controller , คอนโทรลชาร์จเจอร์ charge controller, คอนโทรลชาร์จ  control charger คืออะไร และมีความจำเป็นไหมที่จะต้องใช้มัน จริงๆแล้วมันไม่ได้มีคุณสมบัติอะไรมากมาย และระบบการทำงานก็ไม่ได้ซับซ้อนอะไรมากมาย มันก็เป็นเพียงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวหนึ่งที่มีคุณสมบัติเพียงเพื่อคอยควบคุมการชาร์จไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลลงสู่แบตเตอรี่ ของระบบโซล่าเซลล์เพื่อเก็บกระแสไฟเพื่อนำมาใช้งานตามที่เราออกแบบไว้  ซึ่งคอนโทรลชาร์จ หรือโซล่าชาร์จเจอร์ทั่วไป จะมีหลักการทำงานหรือหน้าที่ จ่ายกระแสไฟเมื่อแรงดันแบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำตามที่แต่ละยี่ห้อตั้งค่ามา และทำการตัดการจ่ายกระแสไฟเพื่อไปประจุยังแบตเตอรี่เมื่อแรงดันของแบตเตอรี่อยู่ในระดับที่สูงตามที่ได้กำหนดไว้เหมือนกัน 

เพื่อป้องกันการ Over Charge ซึ่งจะทำให้แบตเกิดความเสียหายและเสื่อมอายุก่อนวัยอันควร ทำให้ใช้งานได้ไม่คุ้มค่าค่าตัวของมัน และคุณสมบัติของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซล หรือโซล่าชาร์จเจอร์โดยทั่วไปในช่วงเวลากลางคืน

ยังคอยปกป้องไม่ให้ไฟจากแบตเตอรี่ย้อนขึ้นไปยังตัวแผงโซล่าเซลซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อตัวแผงโซล่าเซลล์อีกด้วย และอีกข้อหนึ่งก็คือเป็นตัวสวิตซ์อัตโนมัติที่ใช้จ่ายไฟให้โหลดเวลาที่ไม่มีแสงมากระทบแผงโซล่าเซลล์ (ส่วนใหญ่จะเป็นหลอดไฟฟ้า) อีกนัยก็คือใช้แทนสวิตซ์แสง (Photo Switch) นั่นเองคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ จะต่อระหว่างแผงโซล่าเซลล์กับแบตเตอรี่และโหลด ทำงานโดยจะดูว่าแรงดันไฟฟ้าที่อยู่ในแบตเตอรี่อยู่ในระดับใด ถ้าอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าที่ตั้งไว้ ตัวเครื่องควบคุมการชาร์จจะทำการปลดโหลดออกจากระบบโดยทันที(Load disconnect)เพื่อป้องกันการคลายประจุของแบตเตอรี่ที่มากเกินไปและอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วขึ้น ส่วนใหญ่จะตั้งค่าแรงดันการปลดโหลดไว้ที่ประมาณ 11.5 โวลท์สำหรับแรงดันระบบที่ 12 โวลท์ นอกจากนี้เครื่องควบคุมการชาร์จก็จะต่อการทำงานของโหลดใหม่(Load reconnect) ถ้าแบตเตอรี่มีค่าแรงดันที่เพิ่มขึ้นตามที่ตั้งไว้ เช่นค่าจะตั้งไว้ที่ 12.6โวลท์สำหรับแรงดันระบบ 12 โวลท์เป็นต้น

ส่วนแรงดันในการชาร์จแบตเตอรี่โดยทั่วไป(Regulation Voltage)จะมีค่า 14.3 โวลท์สำหรับระบบ 12 โวลท์ เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จจนเต็ม ถ้าปล่อยแบตเตอรี่ทิ้งไว้แรงดันของแบตเตอรี่จะลดลง ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จจะชาร์จรักษาระดับแรงดันในแบตเตอรี่ให้คงที่อยู่เสมอ(Float Voltage) มีค่า 13.7 โวลท์ สำหรับระบบ 12 โวลท์

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ solar charge controller หรืออุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ มี 2 ประเภท คือ PWM (Pulse Width Modulation) และ MPPT (Maximum Power Point Tracking) มีตั้งแต่ขนาดกระแส 10A – 60A และ แรงดัน 12V 24V 48V หรือ 96V  มีราคาตั้งแต่ 300-30,000 บาท ให้เลือกใช้

คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ solar charge controller แบ่งเป็น 2 ประเภทตามลักษณะหลักการทำงาน คือ

มี PWM Solar Charge Controller ขนาดต่างๆ ตามความต้องการใช้งานตามระดับปริมาณกระแสไฟใช้งาน ดังต่อไปนี้ 10A 20A 30A 40A 50A 60A และเลือกตามแรงดัน Input ได้แก่ 12V 24V 48V หรือ 96V

1) PWM (Pulse Width Modulation) หลักการทำงาน ก็คือ ควบคุมความถี่ของคลื่นไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ให้คงที่ ด้วยระบบดิจิทัล (Digital) เพื่อให้ประหยัดพลังงาน และสามารถควบคุมการประจุไฟเข้าสู่แบตเตอรี่ได้เป็นอย่างดี ทำให้แบตเตอรี่ไม่เสื่อมเร็ว มีฟังก์ชั่นไฟแสดงสถานะการทำงานที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น การทำงานของแผงโซล่าเซลล์/ ระดับการเก็บประจุของแบตเตอรี่ (ไฟเต็ม/ ไฟกลาง/ ไฟน้อย หรือใกล้หมด) / การจ่ายไฟ DC ให้เครื่องใช้ไฟฟ้าDC ที่กำลังต่อเชื่อมวงจร มีระบบการตัดไฟอัตโนมัติ ในกรณีไฟแบตเตอรี่ใกล้หมด เพื่อป้องกันแบตเตอรี่เสีย/ เสื่อมสภาพ เนื่องจากการใช้ไฟเกินกำลัง (Over Charge/ Over Discharge Protection)

หน้าตาของ PWM Solar Charge Controller

2) MPPT (Maximum Power Point Tracking) หลักการทำงานของตัวนี้ ก็คือ มีระบบไมโครโพรเซสเซอร์ หรือตัวจับสัญญาณ คอยควบคุมดูแลสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ เปรียบเทียบกับแรงดันกระแสในแบตเตอรี่ และเลือกสัญญาณไฟฟ้าที่สูงที่สุดจากแผงเพื่อประจุลงในแบตเตอรี่ให้เต็มที่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงหมดห่วงเมื่อใช้อุปกรณ์ชนิดนี้ ขณะที่สภาพแสงแดดภายนอกไม่คงที่ แสงแดดอ่อนๆ ในช่วงเช้า/ ช่วงเย็น หรือตอนครึ้มๆ ก่อน/หลังฝนตกมี MPPT Solar Charge Controller ขนาดต่างๆ ตามความต้องการใช้งานตามระดับปริมาณกระแสไฟใช้งาน ดังต่อไปนี้ 10A 20A 30A 40A 50A 60A และเลือกตามแรงดัน Input ได้แก่ 12V 24V 48V หรือ 96V

หน้าตาของ MPPT Solar Charge Controller

ข้อควรระวังในการเลือกซื้อคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์

·         ไม่ควรเลือกขนาดของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ใหญ่เกินกว่าที่ระบบต้องการ เพราะต้องเสียเงินซื้อเครื่องควบคุมการชาร์จราคามากเกินความจำเป็นด้วย เนื่องจากตัวคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ กระแสสูงๆ จะแพงกว่า ตัวกระแสต่ำ

·         ควรเลือกคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ ให้รองรับกับแรงดันระบบที่เลือกใช้เช่น แรงดันระบบ 24 V ควรเลือกเครื่องความคุมการชาร์จที่รองรับแรงดัน 24 V แต่ปัจจุบันได้มีรุ่นที่ออกแบบมาสำหรับ 12 V และ 24 V ในตัวเดียวกันมาจำหน่ายกันแล้ว

·         ควรเลือกขนาดกระแสของคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ให้เหมาะสมกับขนาดรวมของแผงโซล่าเซลล์มิฉะนั้นอาจทำให้เครื่องควบคุมการชาร์จหรือแบตเตอรี่เสียหายได้ เช่น คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ จะมีค่าจำกัดอยู่ว่ายอมให้กระแสผ่านได้เท่าไหร่เช่นคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ 12V./10A. หมายความว่า ชาร์จลงแบต 12V. ส่วน 10A. นั้นไม่ใช่ขนาดแบตฯ แต่เป็นขนาดโซล่าร์ที่ใช้ได้ แผงโซล่าร์แต่ละขนาดจะมีค่า Imp บอกที่ฉลากอยู่แล้วว่าเท่าไหร่ ถ้าค่า Imp นั้นไม่เกิน 10A. ก็เป็นใช้ได้ ถ้าเกินก็ต้องใช้รุ่น 20A. เช่นนี้เป็นต้น

·         ในการต่อคอนโทรลชาร์จเจอร์โซล่าเซลล์เข้ากับระบบควรที่จะต่อให้ถูกลำดับโดยการต่อเข้ากับระบบแบตเตอรี่ที่จะใช้งานก่อนเพื่อให้ตัวคอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ทำการปรับค่าในคอนโทรลเลอร์ก่อนว่าจะชาร์จไฟให้กับเบตเตอรี่เท่าไรเช่น 12V หรือ 24V หลังจากนั้นค่อยต่อชุดแผงโซล่าเซลล์เข้าไป