การศึกษาสมรรถนะระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับปั๊มความร้อนสำหรับโรงฆ่าสัตว์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมรรถนะระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับปั๊มความร้อน และใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อเลือกขนาดและชนิดของระบบ Solar PV/T Hybrid Assisted Heat Pump ที่เหมาะสมต่อการใช้งานในขั้นตอนการเตรียมน้ำร้อนอุณหภูมิประมาณ 65 °C เพื่อใช้ในการลวกและขูดขนสุกรในโรงฆ่าสัตว์เทศบาลตำบลเชียงดาว อำเภอเชียงดาว จังหวัดเชียงใหม่ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ถูกใช้ในการศึกษาหาขนาดระบบที่เหมาะสม พบว่า ระบบที่มีค่าใช้จ่ายน้อยและระยะเวลาคืนทุนสั้นที่สุด และสามารถผลิตน้ำร้อนได้ตามที่ต้องการจะประกอบด้วย แผง Solar PV/T ที่มีกระจกครอบ ชนิด mono-Si PV/T ขนาด 295 WP/แผง จำนวน 16 แผง ทำงานร่วมกับปั๊มความร้อนขนาด 17.8 kWth ที่ใช้ R-134a เป็นสารทำงาน และถังเก็บน้ำร้อนขนาด 2,500 L เมื่อนำระบบต้นแบบไปติดตั้งใช้งานจริง ณ โรงฆ่าสัตว์และทำการทดสอบหารูปแบบการทำงานที่เหมาะสมในช่วงฤดูหนาว พบว่า ที่อัตราการไหลของน้ำผ่านแผง Solar PV/T 32.5 L/min ปั๊มความร้อนเริ่มทำงานเวลา 9:00 น. แผง Solar PV/T มีประสิทธิภาพรวมและสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สูงที่สุด คือ 45.20% และ 78.58% ตามลำดับ ปั๊มความร้อนมีอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน 3.13 kWth/kWe และใช้เวลาผลิตน้ำร้อนสั้นที่สุด 5 h ใช้พลังงานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าพื้นฐานน้อยที่สุด 16.16 kWh/day เมื่อใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายเวลาเริ่มการทำงานที่เหมาะสมในฤดูร้อนและฤดูฝน พบว่า ในฤดูร้อนควรเปิดปั๊มความร้อนที่เวลา 10:00 น. จะใช้พลังงานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าพื้นฐานน้อยที่สุด 5.68 kWh/day สำหรับฤดูฝนควรเปิดปั๊มความร้อนที่เวลา 9:00 น. จะใช้พลังงานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าพื้นฐานน้อยที่สุด 20.02 kWh/day เมื่อเปรียบเทียบการใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งปีของระบบเดิมที่ใช้ขดลวดไฟฟ้าและระบบ Solar PV/T Hybrid Assisted Heat Pump ในขั้นตอนการเตรียมน้ำร้อน พบว่า ขดลวดไฟฟ้าจะมีการใช้พลังงานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าพื้นฐาน 34,358.75 kWh/year ในขณะที่ระบบที่ติดตั้งใช้งานมีการใช้พลังงานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าพื้นฐานเพียง 4,861.72 kWh/year โดยมีมูลค่าการลงทุน 888,314 Baht คิดเป็นระยะเวลาคืนทุน 6.65 year เมื่อพิจารณาดัชนีการใช้พลังงานไฟฟ้าจำเพาะ (SEC) และต้นทุนค่าไฟฟ้าต่อจำนวนสุกร พบว่า มีค่าลดลงจากการใช้งานขดลวดไฟฟ้า โดยระบบ Solar PV/T Hybrid Assisted Heat Pump มีค่า SEC และค่าไฟฟ้าต่อจำนวนสุกร 2.05 kWh/ตัว และ 9.30 Baht/ตัว ตามลำดับ ลดลงจากการใช้ขดลวดไฟฟ้าที่มีค่า SEC และค่าไฟฟ้าต่อจำนวนสุกรเท่ากับ 5.95 kWh/ตัว และ 26.96 Baht/ตัว ตามลำดับ