ก่อนออกแบบระบบ เราต้องทำความเข้าใจโครงสร้างค่าไฟที่บ้านนี้จ่ายอยู่จริง เพื่อคำนวณว่าระบบโซลาร์จะช่วยลดค่าใช้จ่ายส่วนไหนได้บ้าง และมากน้อยแค่ไหน
บ้านนี้อยู่ในเขต MEA (กฟน.) และใช้ไฟเกิน 150 หน่วย/เดือน จึงอยู่ในอัตรา 1.2 ซึ่งเป็นอัตราขั้นบันได — ยิ่งใช้มากยิ่งแพงต่อหน่วย ค่าไฟที่เก็บจริงประกอบด้วยค่าฐาน + ค่า Ft (ปรับตามต้นทุนเชื้อเพลิง ทุก 4 เดือน) + VAT 7%
| ขั้น | จำนวนหน่วย | อัตราฐาน (฿/หน่วย) | Ft (฿/หน่วย) | รวม + VAT 7% |
|---|---|---|---|---|
| ขั้น 1 | 1–150 หน่วย | 3.2484 | +0.1623 | 3.65 |
| ขั้น 2 | 151–400 หน่วย | 4.2218 | 4.69 | |
| ขั้น 3 | 401 หน่วยขึ้นไป | 4.4217 | 4.90 |
เราย้อนคำนวณจากค่าไฟที่ลูกค้าแจ้ง เพื่อยืนยันว่าบ้านนี้ใช้ไฟกี่หน่วยต่อเดือนจริง ๆ ก่อนจะนำตัวเลขนี้ไปใช้ในการออกแบบระบบ
| ขั้น | หน่วย (kWh) | อัตรารวม (฿/หน่วย) | ค่าไฟ (฿) |
|---|---|---|---|
| ขั้น 1 (หน่วยที่ 1–150) | 150 | 3.65 | 548 |
| ขั้น 2 (หน่วยที่ 151–400) | 250 | 4.69 | 1,173 |
| ขั้น 3 (หน่วยที่ 401–2,700) | 2,300 | 4.90 | 11,270 |
| ค่าบริการรายเดือน | — | — | 26 |
| รวม | 2,700 หน่วย/เดือน | เฉลี่ย ฿4.82 | ฿13,017 |
มิเตอร์ TOU (Time of Use) แบ่งค่าไฟตามช่วงเวลา ส่วนต่างระหว่าง on-peak และ off-peak อยู่ที่ ฿3.35/หน่วย ซึ่งเป็นโอกาสหลักที่ทำให้แบตเตอรี่มีความคุ้มค่า เพราะระบบจะชาร์จไฟในราคาถูก แล้วนำมาใช้แทนไฟราคาแพง
| ช่วงเวลา | เวลา | อัตรารวม VAT (฿/หน่วย) |
|---|---|---|
| On-peak (ไฟแพง) | วันจันทร์–ศุกร์ 09:00–22:00 น. | 6.30 |
| Off-peak (ไฟถูก) | วันจันทร์–ศุกร์ 22:00–09:00 น. + วันเสาร์–อาทิตย์ + วันหยุดราชการ (ทั้งวัน) | 2.95 |
| ส่วนต่าง (Arbitrage opportunity) | ฿3.35/หน่วย | |
การออกแบบระบบโซลาร์และแบตเตอรี่ให้มีขนาดเหมาะสมต้องเริ่มจากการเข้าใจว่าบ้านนี้ใช้ไฟอะไร เมื่อไหร่ และเท่าไหร่ ข้อมูลเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดได้รับมาจากลูกค้า และได้ผ่านการ cross-check กับค่าไฟจริง ฿13,000/เดือนแล้ว
แอร์เป็นโหลดที่ใหญ่ที่สุดในบ้านนี้ คิดเป็น ~72% ของการใช้ไฟทั้งหมด ตัวเลข Duty cycle คือสัดส่วนเวลาที่คอมเพรสเซอร์รันจริง เทียบกับชั่วโมงที่เปิดสวิตช์ แอร์แบบ Inverter จะปรับรอบคอมเพรสเซอร์ตามโหลดจริง จึง Duty cycle ต่ำกว่าแบบ Non-inverter ที่เปิด-ปิดเต็มกำลัง
| # | BTU | ประเภท | ตารางเวลา | ชม./วัน | Duty cycle | วัตต์เฉลี่ย | kWh/วัน |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 18,000 | Inverter | 09:00–03:00 | 18 | 47% | 850 | 15.3 |
| 2 | 12,000 | Inverter | 08:00–05:00 | 21 | 47% | 570 | 12.0 |
| 3 | 12,000 | Inverter | 23:00–10:00 | 11 | 47% | 570 | 6.3 |
| 4 | 24,000 | Non-inverter | กระจายตลอดวัน | 7 | 67% | 2,000 | 14.0 |
| 5 | 36,000 | Inverter | 17:00–07:00 | 14 | 47% | 1,700 | 23.8 |
| รวมแอร์ทั้งหมด | 71.4 kWh/วัน | ||||||
| รายการ | รายละเอียด | kWh/วัน |
|---|---|---|
| ตู้เย็น 4 เครื่อง | ขนาด 20, 16, 6 และ 4 คิว — เปิดตลอด 24 ชม. | 5.2 |
| ปั๊มน้ำ Inverter 6 kW | 11 คน, duty cycle ~7% | 3.5 |
| เครื่องทำน้ำอุ่น 4 kW | 5 คน × 2 ครั้ง/วัน × อาบ ~8 นาที | 5.3 |
| ทีวี Plasma 200W | เปิด 16 ชม./วัน | 3.2 |
| หลอดไฟ LED | กลางวัน 7 หลอด × 10W + กลางคืน 4 หลอด × 10W | 1.2 |
| กล้องวงจรปิด 8 ตัว + NVR + Network | เปิดตลอด 24 ชม. | 1.9 |
| รถ EV คัน 1 (วิ่ง 20 กม./วัน) + คัน 2 (วิ่ง 50 กม./วัน) | ~17.5–18 kWh/100 กม. ยังไม่รวมในบิล ฿13,000 | 12.5 |
| อุปกรณ์เบ็ดเตล็ด (11 คน) | มือถือ, ไมโครเวฟ, เตารีด, พัดลม ฯลฯ | 6.0 |
| รวมโหลดนอกแอร์ทั้งหมด | 38.8 kWh/วัน | |
หัวใจของการออกแบบระบบ Hybrid คือการเข้าใจว่า "ไฟถูกใช้ตอนไหน" เพราะนั่นกำหนดว่าต้องเก็บไฟในแบตเตอรี่กี่ kWh และต้องมีแผงโซลาร์ขนาดเท่าไหร่ เราแบ่งวันออกเป็น 4 ช่วงตามศักยภาพการผลิตของแผงโซลาร์
| ช่วง | เวลา | ชม. | โหลดรวม (kWh) | กำลังเฉลี่ย (kW) | แหล่งจ่ายไฟ |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. แดดจัด (Solar peak) | 09:00–16:00 | 7 | 27.5 | 3.93 | โซลาร์จ่ายตรง |
| 2. แดดอ่อน (Evening ramp-down) | 16:00–18:30 | 2.5 | 17.1 | 6.84 | แบต + โซลาร์บางส่วน |
| 3. กลางคืน (ไม่มีแดด) | 18:30–06:00 | 11.5 | 49.3 | 4.29 | แบต → กริดเสริม (off-peak) |
| 4. เช้ามืด (Morning ramp-up) | 06:00–09:00 | 3 | 5.5 | 1.83 | โซลาร์ครอบคลุม + ชาร์จแบตคืน |
| รวมทั้งวัน | 24 | 99.4 kWh | — |
จากกราฟจะเห็นว่า ช่วงกลางคืน (18:30–06:00) มีโหลดสูงสุดที่ 49.3 kWh ซึ่งเป็นช่วงที่แผงโซลาร์ไม่สามารถผลิตไฟได้เลย นี่คือเหตุผลหลักที่ต้องมีแบตเตอรี่ในระบบ
แบตเตอรี่ออกแบบให้ครอบคลุมโหลดในช่วงที่โซลาร์ผลิตได้ไม่เพียงพอ (ช่วงที่ 2 และ 3) โดยยอมให้มีการดึงไฟจากกริดบางส่วนในช่วงดึกที่อัตรา off-peak ซึ่งถูกมาก วิธีนี้ให้ความคุ้มค่าการลงทุนสูงกว่าการซื้อแบตให้ครอบคลุม 100%
| ขั้นตอนการคำนวณ | kWh |
|---|---|
| โหลดรวมช่วงที่ 2+3 (แดดอ่อน + กลางคืน) | 66.4 |
| หักไฟที่โซลาร์ยังผลิตได้บางส่วนช่วงที่ 2 (22 kWp × 30% × 2.5 ชม.) | −16.5 |
| ไฟที่แบตต้องจ่ายสุทธิ | 49.9 |
| ÷ DoD 90% (แบต LiFePO4 จ่ายได้ 90% ของ nameplate) | 55.4 |
| ÷ ประสิทธิภาพรอบชาร์จ–คาย 90% | 61.6 |
| เผื่อ degradation 20% (ประสิทธิภาพลดลงปีที่ 10) | 73.9 |
| ขนาดที่เหมาะสม → เลือก | 50 kWh nameplate |
แผงโซลาร์ขนาด 22 kWp ถูกเลือกเพื่อให้ผลิตไฟเพียงพอสำหรับ (1) ใช้โดยตรงในช่วงกลางวัน และ (2) ชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มสำหรับใช้ตอนกลางคืน โดยอาศัยข้อมูลความเข้มแสงอาทิตย์จริงในพื้นที่กรุงเทพฯ
| พารามิเตอร์ | ค่า | ที่มา / หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ชั่วโมงแสงแดดเต็มเฉลี่ย (กรุงเทพฯ ทั้งปี) | 4.0 ชม./วัน | ข้อมูล Solargis PVOUT, ละติจูด 13.7°N |
| ฤดูแล้ง (ต.ค.–เม.ย.) | 4.5–5.0 ชม./วัน | ฟ้าโปร่ง ความเข้มแสงสูง |
| ฤดูฝน (พ.ค.–ก.ย.) | 3.0–3.5 ชม./วัน | เมฆมาก มรสุม — คิดในค่าเฉลี่ยทั้งปีแล้ว |
| ประสิทธิภาพระบบรวม | 87% | สูญเสีย ~13% จาก MPPT + สายไฟ + อินเวอร์เตอร์ |
| ผลิตไฟต่อวัน (22 kWp × 4.0 ชม. × 87%) | ~76 kWh/วัน | เฉลี่ยทั้งปี |
| ผลิตไฟต่อเดือน / ต่อปี | ~2,280 / ~27,740 kWh | |
| การเสื่อมของแผง | 0.5%/ปี | ตามสเปคประกัน LonGi HiMoX10 → ปีที่ 20 ผลิตได้ ~90% |
| กระแสพลังงาน | kWh/วัน | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| PV ผลิตได้รวม | 76.0 | 22 kWp × 4.0 ชม. × 87% |
| ใช้โดยตรงในบ้าน ช่วงกลางวัน (ช่วงที่ 1) | −27.5 | ชาร์จจากแผงโดยตรง ไม่ผ่านกริด |
| ชาร์จเข้าแบตเตอรี่ | −45.0 | เก็บไว้ใช้ตอนเย็น–กลางคืน |
| แบตจ่ายไฟออก (×90% ประสิทธิภาพ) | 40.5 | จ่ายให้บ้านช่วงที่ 2+3 |
| โหลดที่แบตไม่ครอบคลุม | 25.9 | ดึงกริด off-peak ฿2.95/หน่วย |
| นำเข้าจากกริด (off-peak เท่านั้น) | 25.9 kWh/วัน | ลดจาก 62.5 kWh/วัน ปัจจุบัน (−59%) |
การประหยัดค่าไฟมาจาก 3 กลไกหลัก ได้แก่ (1) ใช้ไฟโซลาร์โดยตรงแทนไฟกริดช่วงกลางวัน (2) ใช้ไฟจากแบตแทนการซื้อไฟ on-peak ช่วงเย็น และ (3) ลดการซื้อไฟในช่วง on-peak โดยรวมด้วยการเปลี่ยนมิเตอร์เป็น TOU
| แหล่งประหยัด | ประหยัด (฿/ปี) | กลไก |
|---|---|---|
| เปลี่ยนมิเตอร์ TOU (baseline ก่อนโซลาร์) | 15,600 | โหลดกลางคืนเปลี่ยนจาก ฿4.90 → ฿2.95 |
| โซลาร์จ่ายตรงช่วง on-peak กลางวัน | 63,200 | ทดแทนกริด ฿6.30 × 10,038 หน่วย/ปี |
| แบตจ่ายช่วง on-peak ตอนเย็น (16–22 น.) | 46,000 | ทดแทนกริด ฿6.30 × ~7,300 หน่วย/ปี |
| ส่วนต่างจากกริด off-peak ที่ยังต้องซื้อ | 2,880 | ราคา off-peak ถูกกว่าที่เคยจ่าย |
| รวมประหยัดปีที่ 1 | ฿127,680 | |
| ประหยัดต่อเดือน | ฿10,640 | |
| ค่าไฟใหม่ต่อเดือน | ฿2,360 | ลดลง 82% จาก ฿13,000 |
การประมาณการระยะยาวใช้สมมติฐานว่าค่าไฟจะปรับขึ้นเฉลี่ย 2.5% ต่อปี และใช้อัตราคิดลด 5% เพื่อแปลงมูลค่าอนาคตให้เป็นมูลค่าปัจจุบัน (NPV) ตัวเลข Nominal คือจำนวนบาทที่ประหยัดได้จริงในแต่ละปีสะสมกัน ส่วน NPV คือมูลค่าของเงินนั้นในวันนี้
| รายการ | มูลค่า | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ประหยัดปีที่ 1 | ฿127,680 | ฐาน |
| สมมติฐานค่าไฟขึ้น | 2.5%/ปี | ค่าเฉลี่ย MEA ย้อนหลัง 2–3%/ปี |
| อัตราคิดลด (Discount rate) | 5%/ปี | โอกาสต้นทุนของนักลงทุน |
| ประหยัดสะสม 20 ปี (NPV) | ฿1,953,000 | มูลค่าในเงินวันนี้ |
| ประหยัดสะสม 20 ปี (Nominal) | ฿2,610,000 | จำนวนบาทจริงที่ประหยัดได้ตลอด 20 ปี |