อินเวอเตอร์สำหรับระบบปั๊มน้ำทางการเกษตรโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ(สวทช.) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดย ห้องปฏิบัติการวิจัยต้นแบบและผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมพัฒนาเทคโนโลยีสูบน้ำแบบ ประหยัด Solar Inverter Pump หรือปั๊มสูบน้ำพลังแสงอาทิตย์ ด้วยระบบ MPPT (Maximum Power Point Tracking) ช่วยประหยัดและลดต้นทุนในการใช้พลังงาน

เทคโนโลยีสูบน้ำ… ประหยัดพลังงาน

เทคโนโลยี ที่ว่านี้ เป็นระบบปั๊มน้ำทางการเกษตร โดยใช้อุปกรณ์แปลงพลังงานหรืออินเวอเตอร์ ร่วมกับแผงโซล่าในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อขับ เคลื่อนมอเตอร์ปั๊มน้ำรูปแบบต่างๆ โดยไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่หรือน้ำมันเชื้อเพลิงใดๆจึงทำให้ลดค่าใช้จ่าย ของระบบปั๊มน้ำแบบเดิมที่จำเป็นต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงไปกับเครื่องยนต์ใน การขับเคลื่อนมอเตอร์ปั้มน้ำ

เนื่องจากมีวงจรปรับเร่งแรงดัน ร่วมกับอัลกอริทึมการหาจุดที่มีพลังงานสูงสุด (Advanced MPPT: Maximum PowerPoint Tracking) จึงทำให้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงสุด ในทุกช่วงความเข้มแสงที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

ปัจจุบัน ปั๊มน้ำที่ใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงจากแผงโซล่า ต้องใช้ปั๊มน้ำแบบ DC (DC Pump) ซึ่งมีขนาดกำลังขับต่ำ ไม่มีรูปแบบของปั๊มน้ำให้เลือกตามการใช้งานมากนักการใช้ปั๊มน้ำแบบ AC (AC Pump) ซึ่งในท้องตลาดมีให้เลือกใช้ หลายรุ่นหลายแบบ หลายกำลังขับจำเป็นต้องใช้อินเวอเตอร์ในการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงไป เป็นกระแสสลับก่อน ซึ่งข้อจำกัดของอินเวอเตอร์โดยทั่วไป คือ ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อต้องรับแรงดันที่เปลี่ยนแปลงตลอด เวลาตามความเข้มของแสงอาทิตย์ที่ไม่แน่นอน และแรงดันสูง 270-350 VDC ทำให้ต้องใช้จำนวนแผงโซล่ามากเกินความจำเป็น

จุดเด่นสุดยอดนวัตกรรมอินเวอเตอร์ปั๊มน้ำ

สำ หรับอินเวอเตอร์ปั๊มน้ำที่เนคเทคได้พัฒนาขึ้นนี้ ได้เพิ่มระบบ MPPT ที่มีความสามารถจัดการพลังงานแบบหาจุดการถ่ายทอดพลังงานสูงสุดในแต่ละช่วง แสงเพื่อให้ปั๊มน้ำทำงานได้ดีที่สุดที่ความเข้มแสงหนึ่งๆ โดยตัวอินเวอเตอร์เองได้รับการออกแบบให้มีความเหมาะสมต่อการนำไปใช้งานกลาง แจ้งด้วย ไม่ว่าจะเป็นระบบป้องกันความเสียหาย ฟ้าผ่า การป้องกันฝุ่นกันน้ำตามมาตรฐาน IP55 อีกทั้งไม่จำเป็นต้องใช้ร่วมกับแบตเตอรี่ สามารถนำไปขับมอเตอร์แบบ PSC ได้ตั้งแต่ 0.5-3 แรงม้า และมีให้เลือกใช้งานในท้องตลาดได้หลายรูปแบบหลายขนาด ทั้งกำลังดูดหรือส่ง (Head) และอัตราการไหล (Flow)

Solar Inverter Pump หรือ ปั๊มสูบน้ำพลังแสงอาทิตย์ สามารถปั๊มน้ำจากแหล่งน้ำหลักเข้าสู่บ่อพักน้ำหรือคลองส่งน้ำย่อยในพื้นที่ ที่สายไฟฟ้าเข้าถึงได้ยาก รวมถึงแนวโน้มราคาน้ำมันสำหรับขับเคลื่อนปั๊มน้ำสูงขึ้น สวนทางกับกระแสนิยมในการเลือกใช้เทคโนโลยีทางเลือกมากขึ้น อาทิ พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น

แผงโซล่าที่ใช้ร่วมกับอินเวอเตอร์นี้ใช้ จำนวนแผงน้อยกว่าอินเวอรเตอร์ทั่วไปในท้องตลาด ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายของระบบลงและการพัฒนาแผงโซล่ามีแนวโน้มของเทคโนโลยี สูงขึ้นขนาดแผงเล็กลง และหากผลิตในปริมาณสูงต้นทุนก็จะลดลงตามไปด้วย

งานวิจัย สู่การใช้งานจริง

สำหรับ Solar Inverter Pump ที่เนคเทค โดยคุณสุทัศน์ ปฐมนุพงศ์ ห้องปฏิบัติการวิจัยต้นแบบและผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หน่วยพัฒนานวัตกรรมและวิศวกรรม ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ ได้พัฒนาขึ้น เป็นต้นแบบอินเวอร์เตอร์สำหรับปั๊มน้ำจากเซลแสงอาทิตย์หลายกำลังขับ ซึ่งนำมาใช้ในโครงการชาวนาอัจฉริยะ 1 ไร่ 1 แสน เป็นการผันน้ำจากคลองส่งน้ำจากแม่น้ำเจ้าพระยา เข้าสู่คลองไส้ไก่หรือคลองพักน้ำไปยังพื้นที่เกษตรกรรมในโครงการกว่า 100 ไร่ ด้วยปั๊มน้ำพญานาค 3 แรงม้า ใช้พลังงานจากแผงโซล่าร์ 285 วัตต์ จำนวน 10 แผง ทำให้ลดค่าใช้จ่ายจากน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับระบบปั๊มน้ำแบบเดิมกว่า 100,000 บาทต่อปี

โครงการนี้ดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยหอการค้าไทยและ หอการค้าไทย เป็นการช่วยในเรื่องลดต้นทุนในการผลิตแก่เกษตรกร ที่ทำเกษตรกรรมในพื้นที่ซึ่งจำเป็นต้องการผันน้ำจากแหล่งน้ำหลักเข้าสู่บ่อ พักน้ำหรือเข้าพื้นที่เพาะปลูกโดยตรง ดังนั้นการนำต้นแบบอินเวอร์เตอร์มาใช้อาจช่วยให้มีการเปลี่ยนมาใช้พลังงาน ทางเลือกในรูปแบบต่างๆมากขึ้น

จะเห็นได้ว่า งานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง ซึ่งนอกจากจะช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิงให้แก่เกษตรกรแล้ว ยังเป็นการอนุรักษ์พลังงานและสิ่งแวดล้อม ด้วยการหันมาใช้ประโยชน์จากพลังงานสะอาด อย่างพลังงานแสงอาทิตย์ ทดแทนการใช้ระบบสูบน้ำรูปแบบเดิม