การประเมินศักยภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์: กรณีศึกษา อาคารสำนักวิทยบริการ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม

Abstract

งานวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินศักยภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาภายใต้เงื่อนไขทิศทางการรับรังสีอาทิตย์ตามทิศทางของหลังคาอาคารสำนักวิทยบริการ (อาคาร A) มหาวิทยาลัยมหาสารคาม เขตพื้นที่ขามเรียง อ.กันทรวิชัย จ.มหาสารคาม โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และประมวลผลผ่านโปรแกรม Microsoft Excel โดยมีขั้นตอนการดำเนินงานวิจัยประกอบด้วย (1) ประเมินศักยภาพเชิงพื้นที่โดยใช้แบบพิมพ์เขียวอาคารซึ่งวิเคราะห์ด้วยโปแกรม AutoCAD (2) ประเมินศักยภาพรังสีอาทิตย์โดยใช้ข้อมูลรังสีอาทิตย์จากสถานีวัดรังสีอาทิตย์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม เพื่อประเมินค่ารังสีอาทิตย์ตามทิศทางของหลังคา (3) ประเมินกำลังไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ข้อมูลรังสีอาทิตย์ร่วมกับข้อมูลอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมเฉลี่ยจาก 4 สถานีตรวจวัดสภาพอากาศ (สถานีอุตุนิยมวิทยา จ.ขอนแก่น และ จ.ร้อยเอ็ด) และข้อมูลคุณสมบัติพื้นฐานของเซลล์แสงอาทิตย์รุ่น SW 285-300 MONO (5-busbar) และ (4) ประเมินพลังงานไฟฟ้าต่อกำลังการติดตั้ง โดยการประเมินศักยภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าพิจารณาภายใต้มาตรฐานที่กำหนดโดย IEA (IEA-PVPS T2-03:2002) และแสดงผลการประเมินโดยใช้ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ ผลการวิจัยพบว่าอาคาร A มีพื้นที่หลังคารวม 2,744.00 ตารางเมตร สามารถจำแนกทิศทางของหลังคาโดยใช้มุมอะซิมุธพื้นดินได้ 6 ทิศทาง ได้แก่ 165 (NE1) 75 (SE2) 30 (SE1) -15 (SW1) -105 (NW1) และ -150 (NW2) สามารถติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ได้รวม 972 แผง มีกำลังไฟฟ้าติดตั้ง 291.60 กิโลวัตต์ ผลการประเมินรังสีอาทิตย์ที่ตกกระทบหลังคา มีค่าเฉลี่ยสูงสุดในทิศ SW1 SE1 NW1 SE2 NW2 และ NE1 มีค่า 5.84 5.61 5.30 5.19 4.72 และ 4.45 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร-วัน ตามลำดับ ส่งผลต่อพลังงานไฟฟ้าต่อกำลังการติดตั้ง (Ya) มีค่า 154.86 148.54 139.08 136.88 122.35 และ 114.97 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กิโลวัตต์ติดตั้ง ตามลำดับ โดยศักยภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้ามีค่าสูงสุดในทิศ SE1 NW1 NW2 SW1 NE1 และ SE2 มีค่า 100.53 86.62 75.76 74.15 71.61 และ 65.54 เมกะวัตต์ชั่วโมง/ปี ตามลำดับ คิดเป็นพลังงานไฟฟ้ารวม 474.20 เมกะวัตต์ชั่วโมง/ปี ดังนั้นการประเมินศักยภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์จึงมีความจำเป็นเพื่อช่วยในการตัดสินใจเลือกตำแหน่ง Ya ที่มีค่าสูงสุดคำสำคัญ: เซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคา  รังสีอาทิตย์  การประเมินศักยภาพThe purpose of this research is to evaluate the electricity generation potential from solar rooftop under a condition of solar radiation following a roof direction of the academic resource center building (A building), Mahasarakham University, Khamriang campus, Kantharawichai district, Mahasarakham province. The mathematical model on Microsoft Excel program was used in this analysis. The methods of the research are as follows: (1) the building plan analyzing by AutoCAD program was used in the evaluation of geographic potential; (2) the solar radiation data from the solar measurement station of faculty of engineering, Mahasarakham University was used in the evaluation of solar radiation potential following the roof direction; (3) the solar radiation data, the ambient temperature data from 4 meteorological station, Khon Kaen and Roi Et province, and the fundamental property of the solar cell, type of SW 285-300MONO (5-busbar) were used in the evaluation of power and electricity; and (4) the evaluation of array yield. The standard of international energy agency (IEA-PVPS T2-03:2002) was used in an evaluation of electricity generation potential from the solar rooftop. The result of this potential has been shown with the geographic information system. The total area of the A building has been found that 2,744.00 m2, and It has been classified in 6 directions. There are 165 (NE1), 75 (SE2), 30 (SE1), -15 (SW1), -105 (NW1) and -150 (NW2). The total solar roof installation is 972 panels, and the total power is 291.60 kW. The highest average solar radiation of SW1, SE1, NW1, SE2, NW2, and NE1 are 5.84, 5.61, 5.30, 5.19, 4.72 and 4.45 kWh/m2-d, respectively. Hence it affects the value of array yield (Ya) is 154.86, 148.54, 139.08, 136.88, 122.35 and 114.97 kWh/kWp, respectively. The highest electric potential of SE1, NW1, NW2, SW1, NE1, and SE2 are 100.53, 86.62, 75.76, 74.15, 71.61 and 65.54 MWh/y, respectively. The total electricity is 474.20 MWh/y. Therefore, the evaluation of electricity generation potential from the solar rooftop is important to find out the highest array yield position.Keywords: Solar Rooftop, Solar Radiation, Evaluation of Potential