Solar Optimiser คืออะไร มันช่วยอะไร

ปัญหาหนึ่งของระบบ Solar Cell แบบ String Inverter คือ แต่ละ String ที่เราต่อแผงเป็น Series เราจะต้องออกแบบวางแผงให้แต่ละแผงมันอยู่ในมุม และทิศที่ใกล้เคียงกันที่สุด ไม่ฉะนั้น เราก็จะเจอกับปัญหาพลังงานตกได้เลย ซึ่งเป็นปัญหาที่บ้านเราเจอมา ทำให้เราได้รู้จักกับอุปกรณ์นึงคือ Optimiser วันนี้เราจะมาคุยกันว่ามันคืออะไร เราควรจะติดมั้ย และเมื่อเราไปหาข้อมูลเพิ่มมา เราเห็นหลายคนเข้าใจผิดกับ Microinverter เดี๋ยวเรามาดูกันว่ามันต่างกันอย่างไรกัน

ปัญหาของระบบ String Inverter

อย่างที่เราเกริ่นไปในตอนแรกว่า ระบบ Solar Cell แบบ String Inverter มีปัญหาในเรื่องของการออกแบการวางแผงต่าง ๆ ให้อยู่ในมุม และ ทิศที่ใกล้เคียงกัน โดยส่วนใหญ่ Inverter ทั่ว ๆ ไป 5 kWp เขาก็จะรองรับอยู่ 2 String โดยเราอาจจะออกแบบให้ แต่ละ String แยกออกไปในแต่ละทิศ ไม่ปนกันมั่ว

เรื่องของการออกแบบไม่เท่าไหร่ แต่ถ้าเกิดว่า ใน String เดียวกัน เราอาจจะเจอปัญหาของการโดนเงาบังในบางแผง หรือ แผงบางแผงใน String อาจจะโดนนกโจมตี ลี่คู่ ใส่จนประสิทธิภาพของแผงตกลงไป

มองให้ลึกลงไป เวลาเราต่อ String นึง เราจะเอาแผงหลาย ๆ แผงมาต่อเป็น Series กันไปเรื่อย ๆ จากความรู้ตอนมัธยม เราก็จะรู้ว่า มันทำให้ Voltage หรือ แรงดันไฟฟ้า เอามาบวกกันได้ตรง ๆ ซึ่งยิ่ง แรงดันสูงยิ่งดี ทำให้ Inverter ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เราสมมุติว่า ให้แต่ละแผงมีแรงดันอยู่ที่ 40 VDC ถ้าเราบอกว่า เรามีทั้งหมด 9 แผงต่อกัน เราก็จะมีทั้งหมด 360 VDC ก็ดูโอเค ใช้ได้เลย

แต่ถ้าเกิดว่า มีสักแผงนึง โดนนกโจมตี พี่ลี่ใส่เข้าไปจนแน่น ๆ เลย มันจะทำให้ประสิทธิภาพตกไป แรงดันเราจะไม่ได้เต็มแล้ว อาจจะตกไปเหลือ 20 VDC อ่านแล้วก็อาจจะเอ๊ะ ก็หายไปแค่ 20 VDC เอง ก็ไม่ได้อะไรมากเท่าไหร่ อย่างมาก 10A ก็หายไป 200W ประมาณนั้นเอง หรือแรงดันรวมก็จะเป็น 340 VDC ไง แปลกตรงไหน แต่จริง ๆ แล้วมันไม่ได้เป็นแบบนั้นอะสิ มันจะเกิดปรากฏการณ์ที่เราเรียกว่า Reverse Voltage Bias

พูดง่าย ๆ คือ มันจะทำให้แรงดันทั้ง String หล่นฮวบเลยละ ซึ่งแรงดัน เป็นปัจจัยสำคัญ ทำให้กำลังรวมของทั้ง String หล่นลงไปแน่นอน ก็เรียกว่า แตก เลยทีเดียว บางครั้งมันอาจจะตกไปจนทำให้เราผลิตได้น้อย และ เพิ่มเวลาในการคืนทุนมหาศาลมาก ๆ บางระบบจากเดิมไม่โดนเงาเลย อาจจะคืนทุนอยู่ 5-7 ปี แต่พอโดนเงาเข้าไปกำลังการผลิตลดลง กลายเป็น 10 ปีเลยก็มี

ให้คิดง่าย ๆ คือ แต่ละแผงใน String เหมือนนักวิ่งอะ สมมุติว่า เรามี 9 แผงใน String ก็คือ นักวิ่ง 9 คนนี้จะต้องวิ่งไปพร้อม ๆ กัน ถ้าเกิดมีคนใดคนหนึ่งวิ่งช้า ทั้ง 9 คนนี้ก็จะวิ่งช้าตามไปด้วย ทำให้เข้าเส้นชัยช้านั่นเอง นี่แหละ เป็นปัญหาที่สำคัญมาก ๆ ของระบบ String Inverter เลยก็ว่าได้ ทำให้มีเทคโนโลยีอื่น ๆ ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหานี้ หลัก ๆ ก็จะเป็น Solar Optimiser และระบบ Solar Cell แบบ Microinverter

Solar Optimiser

ตัวเลือกนึงที่เราสามารถนำมาเพื่อใช้แก้ปัญหานี้ได้คือ การติดตั้ง Optimiser เพิ่มเข้าไป ก็พอจะช่วยได้ เพราะจริง ๆ แล้วสิ่งที่ Optimiser เป็น มันคือ DC-DC Converter มันจะทำการรับไฟ DC จากแผงแล้วทำการแปลง ปรับ Voltage หรือแรงดันให้ได้มากที่สุด เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

จากปัญหาเดิม คือ เมื่อมีสักแผงนึง อาจจะโดนพัง หรืออะไรก็ตาม ตัว Optimiser ที่อยู่ด้านหลังแผงนั้นแหละ มันจะปรับแรงดันให้ได้ใกล้เคียงกับแผงอื่น ๆ ให้มากที่สุด เพื่อให้ประสิทธิภาพทั้งระบบหล่นฮวบ

อย่างของที่เราติด หน้าตาน้องจะอันเล็ก ๆ หน่อย เราจะเห็นว่า มันจะมีหัวต่อ MC4 มันเป็นหัวต่อสำหรับพวก Solar Cell ทั้งหลายนี่แหละ มันจะมีทั้งหมด 4 หัวด้วยกัน เวลาต่อ เราก็จะเอาคู่นึงเสียบเข้ากับด้านบวกและลบของแผง ส่วนอีกด้านเราก็จะต่อ Series กับแผงอื่น ๆ กันไป

ถ้าเรามาดู Spec ของตัวที่เราติด Input เราจะเห็นว่า มันรับ Voltage ได้ตั้งแต่ 10-80 VDC ไปเลย กับ 14.5A รวม ๆ สูงสุดมันก็จะอยู่ประมาณ 600W ได้ และ ปล่อยออกมาเป็น 80V/15A Max พูดง่าย ๆ คือ มันจะพยายามปรับแรงดันออกมา แต่ก็จะได้ไม่เกิน 80V นั่นเอง

ทำให้จริง ๆ แล้วเวลาเราเลือกซื้อ Optimiser เนี่ย เราจะต้องดูแผงเราด้วยว่า แผงเรามันมีแรงดัน และ กระแสสูงสุดด้วย เช่นเราบอกว่า แผงเราสุด ๆ ที่ 100VDC เราจะเอา 80VDC มาใช้มันก็ไม่ได้เนอะ ทำให้ปัญหาที่เกิดคือ เมื่อเราติด Optimiser ไปแล้ว ในอนาคตอีกสัก 10 ปีเราจะเปลี่ยนแผงใหม่ เราอาจจะต้องรื้อทั้ง Optimiser และ แผงเก่าออกไปเลย ดังนั้นถ้าจะติดก็คิดดี ๆ ละกัน

ผลหลังจากติดตั้ง

ก่อนเราจะไปผล เราเอาของเก่ามาก่อนละกัน โดยปกติระบบที่เราติด Optimiser ไป ก่อนที่จะติด ระบบ จะวิ่งอยู่ประมาณ 342 - 384VDC ด้วยกัน เพราะแผงของเรา มันมีมุมที่ไม่เท่ากัน เลยทำให้แรงดันมันได้ไม่เยอะเท่าที่คาดไว้เท่าไหร่

และเรากลัวเรื่องของ Hotspot ที่อาจจะเกิดขึ้น เมื่อแผงที่มันโดนแดดเยอะกว่า มันอัดแรงดันมา แล้วเจอกับแผงที่โดนน้อย แผงที่โดนน้อยนี่แหละ น่ากลัวมาก แล้วถ้ามันเกิดก็คือ ยกเปลี่ยนแผงเรื่องใหญ่อีก ลองดูจากกราฟด้านบน บางวันเราจะเจอกับอาการ Voltage ตกไปแว่บ ๆ ก็เรียกว่า สั่นกลัวมาก

หลังจากติด Optimiser ไปแล้ว เราจะเห็นว่า Character ของ Graph จะเปลี่ยนไปละ จากเดิมที่พอแดดออก มันก็จะเด้งไปสักช่วงเล็ก ๆ ช่วงนึงเลย อาจจะบวกลบนิดหน่อย แต่อันนี้เราจะเห็นว่าช่วงเช้าเลย ที่พึ่งขึ้นแรงดันมันจะเหวี่ยง ๆ มาก ๆ เพราะแสงมันยังไม่เยอะมาก แล้วตัว Optimiser มันพยายามจะปรับให้ได้ จนสุดท้ายแสงมาเยอะหน่อย มันก็เริ่มนิ่งละ ซึ่ง Optimiser มันก็จะค่อย ๆ ปรับขึ้นไปเรื่อย ๆ จนถึงจุดที่มันไหว และ อาการที่ Voltage ตก เราก็ไม่เจออีกเลย

นอกจากนั้น พลังงาน ที่เราได้เพิ่มขึ้นอีกนิดหน่อยด้วย ลองดูจากกราฟด้านบน เป็นกราฟที่แสดงพลังงานที่เราได้ในแต่ละวัน เราจะเห็นแท่งนึงที่ได้น้อยมาก ๆ อันนั้นเป็นวันที่ต้องปิดระบบเพื่อติดตั้ง Optimiser เลยทำให้ได้ไฟน้อยมาก ๆ เป็นตัวแบ่งที่ดีเลย โดยแท่งก่อนหน้า คือวันก่อนหน้าที่จะติด Optimiser และ วันหลังจากวันที่ติด Optimiser ไป อากาศ และ แสง ก็ไม่ต่างกันมากเท่าไหร่ แต่เราได้พลังงานจากเดิม 36.2 กลายเป็น 37 kWh เรียกว่า ได้มาเพิ่มอีกนิดหน่อย ก็โอเคแล้ว เพราะเรื่องที่เราให้เลยคือ Hotspot บนแผง ส่วนที่เราเห็นจากในกราฟว่าช่วงหลังจากเราติด Optimiser แล้วมันได้ดีกว่าเดิมมาก ๆ อันนี้อาจจะไม่จริงนะ เพราะหลังจากที่เราติด Optimiser ไปเหมือนฟ้ารู้ใจ ส่งแดดแรง ๆ เปรี้ยง ๆ ในหน้าหนาวมาทุกวันเลย ทำให้เราได้พลังงานเยอะมาก ๆ ต่างจากก่อนหน้านี้ที่เอ่อ.... เมฆนะ เมฆ เต็มฟ้าเลยจ้าาาา

สิ่งที่สนุกอีกอย่างคือ มันทำให้เราได้ข้อมูลของแต่ละแผงได้ด้วยนะ อย่างของเราที่ติดระบบของ Huawei มันจะคุยกับ Inverter ส่งข้อมูลพวกกำลังของแต่ละแผง ย้ำว่า แต่ละแผงเลยนะ เราจะเห็นในระบบเลยว่า แผงไหนผลิตได้เยอะ ได้น้อย ทำให้เรา Monitor ความผิดปกติได้ ถ้าเกิด เราเห็นว่า แผงนี้ควรจะได้เยอะ แล้วอยู่ ๆ มันได้น้อย ก็อาจจะแปลว่า เจอนกเปิดสงครามด้วย ทำให้เราจะได้เอาส่งช่างมาล้างแผงเรา อะไรแบบนั้นแหละ

อีกประโยชน์ของการติด Optimiser ที่สำคัญมาก ๆ คือ ความปลอดภัย ถ้าเกิดเหตุไม่คาดฝันขึ้นมากับแผงของเรา เข่น Arc หรืออะไรก็ตามที่ไม่น่ารักเท่าไหร่บนหลังคาของเรา ในกรณีที่แย่ที่สุดคือ ไฟไหม้ได้เลยนะ อย่าลืมว่า บนหลังคานั่นอาจจะไปถึง 1000 VDC ได้เลยนะ Spark joy ที Joy to the world ได้เลยนะ หรือดีขึ้นมาหน่อยแผงก็อาจจะไหม้ไป ลามไปแผงข้าง ๆ หรืออาจจะโดนเข้า Inverter พังเต็ม ๆ ได้เลย

แต่ Optimiser มันจะมีพวกระบบ Rapid Shutdown คือ เมื่อมันเจอปรากฏการณ์ที่มันผิดปกติ ตัว Optimiser แต่ละตัว มันจะทำการปิดตัวเองทันที เพื่อไม่ให้ไฟวิ่งบนหลังคา แบบ ทันที ทันทีจริง ๆ ไม่ถึงวินาทีเท่านั้น ทำให้โอกาสที่ไฟจะไหม้ หรือเกิดอุบัติเหตุขึ้นมันก็ต่ำลงนั่นเอง

Solar Optimiser vs Microinverter

ทีนี้มาที่เรื่องที่หลาย ๆ คนสงสัยกันดีกว่า อย่างที่เราบอกไปว่า Optimiser และ Microinverter มันออกมาเพื่อแก้ปัญหาเดียวกันคือพวกเงา อะไรพวกนั้น แต่จริง ๆ แล้วการทำงานของ ของ 2 อย่างนี้ต่างกันโดยสิ้นเชิงเลยนะ

Optimiser มันทำการปรับแรงดันไฟให้ทั้ง String มันทำงานได้มีประสิทธิภาพสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ Microinverter ฉีกกว่าคือ เราเอา Inverter ขนาดเล็ก ๆ มาแปลงไฟ DC เป็น 220 VAC สำหรับใช้งานที่หลังแผงเลย ทำให้ไม่ว่าแผงไหนจะเจอเงา มันก็ไม่ใช่ปัญหาอะไร เพราะเราล่อแปลงเป็น AC ไปแล้วในแต่ละแผงเลย

นอกจากนั้นการที่ Microinverter แปลงไฟที่หลังแผงเลย ทำให้เกิดความปลอดภัยกว่ามาก โดยเฉพาะบนหลังคาที่เราวางแผง จากเดิมที่เราใช้งานระบบ String Inverter บนนั้นอาจจะมีไฟวิ่งอยู่แบบ 400 VDC เลย แต่เมื่อเราใช้ Microinverter มันจะแปลงไฟเหลือ 220VAC เท่านั้น ทำให้มันมีความปลอดภัยสูงกว่ามาก ๆ

แต่ข้อเสียก็มีเหมือนกันคือ มันทำให้มีจุดที่มันจะเสียได้เยอะขึ้น และยุ่งยากมากขึ้น อย่าลืมนะว่า Microinverter มันอยู่บนหลังคาเลย และมันมีตามจำนวนแผงของเราเลย ดังนั้น ถ้าเกิดมันเสียขึ้นมา นั่นแปลว่า ช่างจะต้องปีนขึ้นหลังคา แล้วรื้อแผงออกมา เพื่อรื้อ Microinverter ออกมาเอาไปเคลม แล้วเอากลับมาติดให้เราใหม่ และ เมื่อมันมีหลาย ๆ ตัวตามจำนวนแผง ความเป็นไปได้ที่มันจะเสียไม่พร้อมกันมันก็มี ช่างก็คือ ปวดหัว เลยนะ แบบ กำหมัดอะ ตัวนึงเสีย รื้อเสร็จ อีกอาทิตย์แมร่งพังอีกตัว เทียบกับ String Inverter ที่มีตัวเดียว ถ้าพังก็คือไปทั้งระบบเลย รู้เลยนะว่า ต้องถอดอะไรไปเปลี่ยน เรียกข้อดีหรือข้อเสียดีเนี่ย

สรุป

Solar Optimiser เป็นอุปกรณ์ที่เข้ามาแก้ปัญหาพวกเรื่องของ เงาบังแผงบางแผงใน String โดยการติด เครื่องมือนึงไว้ที่แผง เพื่อปรับแรงดันไฟ DC ที่ได้จากแผงให้ Inverter ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งหลักการจะแตกต่างจาก Microinverter ที่จะแปลงไฟจาก DC เป็น AC ที่แต่ละแผงเลย ทั้งสองอุปกรณ์เกิดมาเพื่อแก้ปัญหาเดียวกันนี่แหละ แต่ใช้คนละวิธีการในการแก้ปัญหา ทั้งนี้การเลือกใช้ก็ขึ้นกับสถานที่ที่จะติดตั้งด้วยว่า แบบไหนจะได้พลังงานดีกว่า ดูแลง่ายกว่า และ คืนทุนได้ไวที่สุดนั่นเอง อันนี้ปรึกษาผู้ติดตั้งได้เลย