หน่วยที่ 8 พลังงานแสงอาทิตย์

หน่วยที่  8  พลังงานแสงอาทิตย์

1.  สาระสำคัญ         

                                พลังงานที่ใช้อยู่ในปัจจุบันสามารถแบ่งได้เป็น  2  กลุ่มใหญ่  กลุ่มแรก  คือ  พลังงานที่มีอยู่ในพื้นโลกมาหลายพันล้านปีแล้ว  เป็นพลังงานที่เกิดจากการสะสมของซากพืชและซากสัตว์เป็นเวลานานจนกลายเป็นถ่านหิน  น้ำมัน  และก๊าซ  พลังงานเหล่านี้เรียกว่า  พลังงานฟอสซิล  ซึ่งมนุษย์รู้จักขุดหาขึ้นมาใช้กันอย่างกว้างขวางในทุกวันนี้  แต่พลังงานฟอสซิลเป็นพลังงานที่ยิ่งใช้ก็ยิ่งหมดไป  และเกิดขึ้นใหม่ได้ช้ามาก  ประมาณกันว่าพลังงานนี้จะหมดไปใน  40 – 60  ปี           
              พลังงานกลุ่มที่  2  คือ  พลังงานที่เกิดขึ้นใหม่ทุกวัน  ซึ่งเป็นพลังงานที่เกิดจากอิทธิพลของดวงอาทิตย์ที่แผ่รังสีออกรอบตัวเองและส่วนหนึ่งก็มาถึงพื้นโลก  ทำให้เกิดพลังงานต่าง ๆ     ไม่ว่าจะเป็นพลังงานลม  พลังงานความร้อน  พลังงานน้ำ  ซึ่งดวงอาทิตย์จะส่องสว่างและให้พลังงานต่อไปในอนาคตอีก  6,000  ล้านปี  พลังงานกลุ่มที่  2  นี้  จึงเป็นพลังงานที่มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์ได้อีกยาวนาน พลังงานแสงอาทิตย์ จึงเป็นแหล่งพลังงานในอนาคต ที่มีปริมาณมหาศาลและไม่มีผลกระทบ ต่อสิ่งแวดล้อม
2.   สมรรถนะประจำหน่วยการเรียนรู้
มีความรู้ ความเข้าใจ เกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ การใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ ตระหนักถึงข้อดี และข้อเสียจากการผลิตกระแส ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์            

3.    จุดประสงค์การเรียนรู้               

1.       อธิบายเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ได้

2.       บอกวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้

3.       ระบุข้อดีจากการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้

4.       อธิบายประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ได้

5.       อธิบายประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทยได้

 แบบทดสอบก่อนเรียน  หน่วยที่  8

คำชี้แจง    จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว

1.   สารกึ่งตัวนำที่นำมาใช้ผลิต เซลล์แสงอาทิตย์ ที่มีราคาถูก  คือข้อใด

                ก.   ซิลิคอน

                ข.   อินเดียม ฟอสไฟด์

                ค.   แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์

                ง.   แคดเมียม เทลเลอไรด์

2.   ข้อใดไม่ใช่เซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน

                ก.   ชนิดผลึกคู่

                ข.   ชนิดผลึกเดี่ยว

                ค.   ชนิดไม่มีรูปผลึก

                ง.   ชนิดที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ

3.   เซลล์แสงอาทิตย์ มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าอะไร

                 ก.   เซลล์สุริยะ

                ข.   โซลาเซลล์

                ค.   เซลล์โฟโตโวลทาอิก

                ง.   ทุกข้อคือคำตอบ

4.   “………”   ทำหน้าที่ในการเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์

                ก.   Inverter

                ข.   Battery 

                ค.   Charge Controller

                ง.   Lightering Protection

5.   อุปกรณ์ที่สามารถนำมาใช้กับไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องมีลักษณะแบบใด

                ก.  ได้รับการรับรองมาตรฐาน

                ข.   อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง

                ค.   อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ

                ง.   ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะ

6.   หน่วยงานใดที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแห่งแรก

                ก.   มูลนิธิสายใจไทย

                ข.   มูลนิธิพระดาบส

                ค.   มูลนิธิแพทย์อาสา

                ง.   มูลนิธิโลกสีเขียว

7.   ข้อใดคือสถานที่แห่งแรกที่มีการสาธิตการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์โดยไม่ใช้แบตเตอรี่

                ก.   อำเภอสันทราย

                ข.   อำเภอสันกำแพง

                ค.   อำเภอสันป่าตอง

                ง.   อำเภอเวียงป่าเป้า

8.   กิจกรรมที่นำเซลล์แสงอาทิตย์ไปใช้งานมากที่สุด คือกิจกรรมใด

                ก.   ระบบสูบน้ำ

                ข.   ระบบสื่อสาร

                ค.   ระบบผลิตไฟฟ้า

                ง.   ระบบประจุแบตเตอรี่

9.   นโยบายและแผนพัฒนาระดับชาติด้านเซลล์สุริยะถูกบรรจุลงในแผนพัฒนาเศรษฐกิจฯ  ฉบับใด

                ก.   ฉบับที่   3

                ข.   ฉบับที่   4

                ค.   ฉบับที่   5

                ง.   ฉบับที่   7

10.  ข้อดี ของการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ คือข้อใด

                ก.   ไม่มีมลภาวะทางอากาศ

                ข.   ไม่สิ้นเปลืองค่าเชื้อเพลิง

                ค.   ประสิทธิภาพค่อนข้างคงที่

                ง.   ทุกข้อคือคำตอบ

เนื้อหา

                                1.    ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์  (Solar Cell)                             

                                       เซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน  สามารถแบ่งได้เป็น  3  ชนิดหลัก ๆ  คือ       

                                 1.1   เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว    (Single Crystalline Silicon 

                                         Solar Cell)                        

                                 1.2   เซลล์แสงอาทิตย์แบบไม่มีรูปผลึก  หรือเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง  (Thin 

                                         Film Solar Cell) 

                                 1.3  เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำอื่น ๆ   

                                2.   การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

                              

ภาพที่  1   หลักการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์

ภาพที่  2   ตัวอย่างเซลล์แสงอาทิตย์
3.   อุปกรณ์สำคัญของระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์
3.1  เครื่องควบคุมการประจุ  (Charge  Controller) 
3.2   แบตเตอรี่  (Battery)  
3.3   เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า  (Inverter) 
3.4  ระบบป้องกันฟ้าผ่า  (Lightening  Protection) 
4.   ข้อดีของการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์
4.1  ไม่มีเสียงรบกวน  เนื่องจากไม่มีการเคลื่อนไหวขณะใช้งาน
4.2  ไม่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิง  จึงไม่ทำให้เกิดมลภาวะของอากาศ
4.3  ประสิทธิภาพค่อนข้างคงที่  ค่าบำรุงรักษาไม่มาก
4.4  ไม่สิ้นเปลืองค่าเชื้อเพลิง
4.5  ผลิตไฟฟ้าได้เกือบทุกมุมโลก  แม้บนเกาะเล็ก ๆ หรือบนยอดเขาสูง ๆ
4.6  ให้พลังงานไฟฟ้าโดยตรง  และเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานอื่นได้ง่าย
5.   ข้อเสียของการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์
5.1  จะใช้ได้ดีเฉพาะประเทศที่มีแสงแดดจัด 
5.2  ต้นทุนการผลิตยังสูงมาก
การใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์                                                                                                              
-หลักการทำงาน  :  แสงอาทิตย์ 
อุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์                 
- ผลิตกระแสไฟฟ้า
 -ผลิตน้ำร้อน                                                          
-การอบแห้ง
 -สูบน้ำ                                                                                                                                    
6.   การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์  แบ่งเป็น  3  แบบ
æ  เซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ     (PV  Stand Alone  System)      
æ  เซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย  (PV  Grid  Connected  System) 
æ  เซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid System)  
 7.   การผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์  มี  3  แบบ
æ  การผลิตน้ำร้อนไหลเวียนตามธรรมชาติ
 æ  การผลิตน้ำร้อนชนิดใช้ปั้มน้ำหมุนเวียน
æ  การผลิตน้ำร้อนชนิดผสมผสาน
8.   การอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์  มี  3  แบบ
æ  การอบแห้งแบบ  Passive
æ  การอบแห้งแบบ  Active
æ  การอบแห้งแบบ  Hybrid


ภาพที่  3   การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ   (PV Stand alone system)

 ภาพที่   4  การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตยแบบต่อกับระบบจำหน่าย 
(PV Grid connected  system)
       9.   การใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทย

การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ของประเทศไทย
ลำดับที่	กิจกรรมใช้งาน	กิโลวัตต์	ร้อยละ
1	ระบบผลิตไฟฟ้า	19,677.07	84.4
2	ระบบประจุแบตเตอรี่	1,396.954	5.9
3	ระบบสื่อสารโทรคมนาคม	1,002.522	4.3
4	ระบบผสมผสานกับสายส่งไฟฟ้าพลังงานน้ำ  พลังงานลม	898.738	3.8
5	ระบบสูบน้ำ	337.071	1.4
รวม		23,312.292	100

                               

ภาพที่ 5   รูปแบบของระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อแสงสว่างในครัวเรือน

ภาพที่   6   แสดงรายละเอียดการจัดตั้งอุปกรณ์ระบบผลิตไฟฟ้าด้วย
เซลล์แสงอาทิตย์                                                                                        

ภาพที่  7  เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

 10.   ปริมาณการใช้พลังงานแสงอาทิตย์      มีดังนี้

æ    ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อแสงสว่างในโรงเรียน

æ    ระบบผลิตไฟฟ้าประจุแบตเตอรี่ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับหมู่บ้านชนบทไม่มีไฟฟ้า

æ    ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับโรงเรียนชนบทไม่มีไฟฟ้า

æ    ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับศูนย์การเรียนรู้ชุมชน

æ    ระบบผลิตไฟฟ้าแสงสว่างทางสาธารณะด้วยเซลล์แสงอาทิตย์

æ    ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับฐานปฏิบัติการทางทหาร

æ    ระบบสูบน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

æ    ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์  สำหรับพืชผลทางการเกษตร

  บทสรุป

ประเทศไทยมีการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานแล้ว  ซึ่งส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้ในลักษณะการติดตั้งกังหันชักน้ำเข้านา  หรือการทำนาเกลือ  อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าในปัจจุบัน  การใช้ประโยชน์จากพลังงานลมยังอยู่ในวงจำกัด  และศักยภาพในการนำมาใช้ยังต่ำ  แต่ถ้ามีการพัฒนาเทคโนโลยี  เช่น  การพัฒนาจัดทำใบพัดให้ใหญ่ขึ้น  และการวางแผนการใช้ที่ดี  หรือนำไปใช้ประกอบกับพลังงานอื่น  เช่น  พลังงานเซลล์แสงอาทิตย์  ก็น่าที่จะคาดได้ว่าพลังงานลมจะเป็นพลังงานทดแทนอีกชนิดหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ได้ในอนาคต เพราะพลังงานลมเป็นพลังงานสะอาด  ปราศจากมลภาวะ  และไม่ก่อให้เกิดผลกระทบกับสิ่งแวดล้อม

ตอนที่  1                จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงข้อเดียวแบบทดสอบหลังเรียน  หน่วยที่  8

1.  เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำในข้อใดที่ให้ประสิทธิภาพสูงถึงร้อยละ  20 - 25

                ก.  อะมอริฟัส  ซิลิคอน

                ข.  แกลเลียม  อาร์เซไนด์

                ค.  แคดเมียม  เทลเลอไรด์

                ง.  คอปเปอร์  อินเดียม  ไดเซเลไนด์

2.  “กระบวนการผลิตไฟฟ้า  จากการตกกระทบของแสงบนวัตถุที่มีความสามารถในการเปลี่ยน

       พลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง”  คือความหมายของข้อใด

ก.       เซลล์สุริยะ

ข.       เซลล์แสงอาทิตย์

ค.       โฟโตโวลทาอิก

ง.       ทุกข้อคือคำตอบ

3.   โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะคล้ายกับอะไร

                ก.  ฟันปลา

                ข.  หางปลา

                ค.  ก้างปลา

                ง.  ครีบปลา

4.  อุปกรณ์ในข้อใดที่นำมาใช้งานร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

                ก.  แบตเตอรี่

                ข.  เครื่องควบคุมการประจุ

                ค.  เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

                ง.  ทุกข้อคือคำตอบ

5.  Lightening  Protection  หมายถึงอะไร

                ก.  ระบบป้องกันฟ้าผ่า

                ข.  ระบบป้องกันมอเตอร์

                ค.  ระบบแปลงกระแสไฟฟ้า

                ง.  ระบบควบคุมแบตเตอรี่

6.  ประเทศที่มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์มากที่สุดในโลกคือ

                ก.  ประเทศไทย

                ข.  ประเทศญี่ปุ่น

                ค.  ประเทศเยอรมัน

                ง.  ประเทศสหรัฐอเมริกา

7.  หน่วยงานในข้อใดที่มีการนำเอาเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์เป็นแห่งแรก

                ก.  กระทรวงกลาโหม

                ข.  กระทรวงพลังงาน

                ค.  กระทรวงศึกษาธิการ

                ง.  กระทรวงสาธารณสุข

8.  ประเทศไทยมีการบรรจุนโยบายและแผนระดับชาติด้านเซลล์แสงอาทิตย์ลงในแผนพัฒนา

      เศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ  ฉบับที่เท่าใด            

ก. ฉบับที่  3

ข. ฉบับที่  4

ค. ฉบับที่  5

ง. ฉบับที่  6

9.  ประเทศไทยมีการนำเอาเซลล์แสงอาทิตย์ไปใช้ประโยชน์ในกิจกรรมใดมากที่สุด

                ก.  ผลิตไฟฟ้า

                ข.  ระบบสูบน้ำ

                ค.  ประจุแบตเตอรี่

                ง.  การสื่อสารโทรคมนาคม

10.  ระบบบ้านแสงอาทิตย์หลังแรกของประเทศไทยอยู่ที่ใด

                ก.  จังหวัดเชียงราย

                ข.  จังหวัดเชียงใหม่

                ค.  จังหวัดแม่ฮ่องสอน

                ง.  จังหวัดกำแพงเพชร