ตัวควบคุม MPPT
ตัวควบคุมพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์แบบ MPPT (การติดตามจุดพลังงานสูงสุด) เป็นอุปกรณ์ขั้นสูงที่ใช้ในระบบพลังงานนอกโครงข่าย (ระบบนอกโครงข่าย) เพื่อเพิ่มผลผลิตพลังงานของกังหันลมและแผงโซลาร์เซลล์ให้สูงสุด และเพื่อชาร์จแบตเตอรี่อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย
MPPT คืออะไร
การติดตามจุดพลังงานสูงสุด (MPPT) หมายถึงตัวควบคุมจะค้นหาและติดตามจุดพลังงานสูงสุด (MPP) ของแหล่งพลังงาน (แผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลม) อย่างต่อเนื่อง
สำหรับแผงโซลาร์เซลล์: ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น รังสีดวงอาทิตย์ อุณหภูมิ และเงา MPP คือจุดที่ผลคูณของแรงดันไฟฟ้า (โวลต์) และกระแสไฟฟ้า (แอมแปร์) มีค่าสูงสุด จึงสร้างพลังงานสูงสุดได้ ตัวควบคุม MPPT จะปรับโหลดไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์ได้รับแบบไดนามิกเพื่อให้ทำงานที่จุดที่เหมาะสมที่สุดเสมอ
สำหรับกังหันลม: เช่นเดียวกับแผงโซลาร์เซลล์ กังหันลมมีจุดหมุนที่เหมาะสมที่สุดในแต่ละความเร็วลม ซึ่งเป็นจุดที่ผลิตพลังงานได้มากที่สุด ตัวควบคุม MPPT สำหรับกังหันลมสามารถปรับความเร็วของกังหันลมเพื่อติดตามจุดพลังงานสูงสุดนี้ได้
แม้ว่าจะมีความเร็วลมต่ำก็ตาม
ตัวควบคุม MPPT สำหรับกังหันลมและพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร
โดยพื้นฐานแล้ว ตัวควบคุม MPPT คือตัวแปลง DC-DC ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอจากแผงโซลาร์เซลล์และ/หรือกังหันลม แล้วแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดที่จำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่
สิ่งที่ทำให้ MPPT พิเศษคือ:
การแปลงแรงดันไฟฟ้า: เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลมสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ ตัวควบคุม MPPT จะแปลงแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินนี้เป็นกระแสไฟฟ้าชาร์จเพิ่มเติม ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีพลังงานใดที่ "สูญเปล่า" เหนือแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่
ผลผลิตพลังงานสูงสุด: ตัวควบคุมจะตรวจสอบ MPP อย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานได้มากที่สุดจากแหล่งพลังงาน แม้ว่าจะอยู่ในสภาวะที่เปลี่ยนแปลง (เช่น มีเมฆปกคลุมสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ หรือความเร็วลมที่เปลี่ยนแปลงสำหรับลม)
ฟังก์ชัน Boost (มักใช้ในสภาวะที่มีลมแรง):
ตัวควบคุม MPPT สำหรับกังหันลมหลายตัวมีฟังก์ชัน "Boost" ซึ่งหมายความว่าแม้ในความเร็วลมที่ต่ำมาก ซึ่งปกติกังหันจะไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าเพียงพอที่จะชาร์จแบตเตอรี่ แต่ก็สามารถ "เพิ่ม" แรงดันไฟฟ้าเพื่อเริ่มต้นและรักษากระบวนการชาร์จได้
ข้อดีของตัวควบคุมพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์แบบ MPPT:
ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น: เมื่อเปรียบเทียบกับตัวควบคุมการชาร์จแบบ PWM (การปรับความกว้างพัลส์) ทั่วไป ตัวควบคุม MPPT สามารถเพิ่มผลผลิตพลังงานได้ 10% ถึง 30% หรือมากกว่านั้น โดยเฉพาะในอุณหภูมิที่เย็นลงหรือเมื่อมีความต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งจ่ายและแบตเตอรี่มาก
การชาร์จแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุด:
ตัวควบคุม MPPT ช่วยให้ชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำและหลายขั้นตอน ช่วยยืดอายุการใช้งานและป้องกันการชาร์จมากเกินไป
ความยืดหยุ่นในการวางแผนระบบ:
ตัวควบคุม MPPT ช่วยให้สามารถใช้โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ได้ ซึ่งสามารถลดความยุ่งยากในการเดินสายและลดต้นทุนได้
ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาวะที่ไม่ดี:
แม้ภายใต้ท้องฟ้าที่มีเมฆมาก ร่มเงาบางส่วน หรือความเร็วลมต่ำ ตัวควบคุม MPPT ก็ยังคงดึงพลังงานที่มีอยู่สูงสุดออกมาได้
การใช้งานแบบไฮบริด:
ตัวควบคุม MPPT ที่ออกแบบมาสำหรับทั้งพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ (มักเรียกว่า "ตัวควบคุมไฮบริด") ช่วยให้สามารถรวมแหล่งพลังงานทั้งสองไว้ในระบบเดียว เพิ่มความน่าเชื่อถือและการทำงานอัตโนมัติ
โดยสรุป ตัวควบคุมพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์แบบ MPPT เป็น "สมอง" อัจฉริยะในระบบนอกโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งรับประกันว่าพลังงานจากลมและพลังงานแสงอาทิตย์จะไปถึงแบตเตอรี่อย่างมีประสิทธิภาพที่สุดเพื่อให้มั่นใจได้ว่าจะมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่เชื่อถือได้
การบำบัดด้วยออกไซด์ของอลูมิเนียม
"การบำบัดด้วยออกไซด์ของอลูมิเนียม" หมายถึงกระบวนการชุบอโนไดซ์ (เรียกอีกอย่างว่าการชุบอโนไดซ์) ซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่เสริมความแข็งแรงและปรับเปลี่ยนชั้นออกไซด์ตามธรรมชาติบนอลูมิเนียมโดยเฉพาะ เพื่อให้วัสดุมีคุณสมบัติที่ดีขึ้น
อะลูมิเนียมจะสร้างชั้นออกไซด์บางๆ ที่ทำให้เฉื่อยในอากาศโดยธรรมชาติ ซึ่งจะปกป้องโลหะด้านล่างไม่ให้ถูกกัดกร่อนต่อไป อย่างไรก็ตาม ชั้นออกไซด์ตามธรรมชาตินี้มีความบางมากและไม่ทนทานเป็นพิเศษ การชุบอโนไดซ์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าชั้นป้องกันตามธรรมชาตินี้มาก
คุณสมบัติและประโยชน์ของอลูมิเนียมอโนไดซ์
ชั้นอโนไดซ์ช่วยเพิ่มคุณสมบัติต่างๆ ให้กับอลูมิเนียม:
เพิ่มการป้องกันการกัดกร่อน:
ชั้นออกไซด์มีเสถียรภาพทางเคมีและปกป้องอลูมิเนียมด้านล่างจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงน้ำเกลือ ฝนกรด และสารเคมีหลายชนิด (ในช่วง pH 5-8)
เพิ่มความแข็งของพื้นผิวและทนต่อการสึกหรอ:
การเคลือบอโนไดซ์มีความแข็งกว่าวัสดุฐาน ซึ่งก็คืออลูมิเนียมอย่างมาก (ความแข็งตั้งแต่ 200 HV ถึง 600 HV สำหรับการอโนไดซ์แบบแข็ง) ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อรอยขีดข่วนและการเสียดสีได้อย่างมาก
ฉนวนไฟฟ้า:
อลูมิเนียมออกไซด์เป็นฉนวนไฟฟ้า ชิ้นส่วนอลูมิเนียมอโนไดซ์จึงไม่นำไฟฟ้า ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานหลายๆ ประเภท ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความหนาของการเคลือบ
ทนต่ออุณหภูมิ:
อลูมิเนียมออกไซด์ทนต่ออุณหภูมิได้ดีมาก (สูงถึง 2,000°C) อย่างไรก็ตาม ความทนทานต่อความร้อนของชิ้นส่วนที่ผ่านการชุบอโนไดซ์นั้นถูกจำกัดด้วยจุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมเอง (ประมาณ 660°C) รอยแตกร้าวเล็กๆ อาจเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิประมาณ 100-200°C แต่ไม่ได้ทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันลดลงอย่างมาก
