การประเมินผลทางเศรษฐกิจของการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ใช้ปรับอากาศให้กับบ้านพักอาศัยในกรุงเทพฯ

Abstract

การศึกษานี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาการทำงานและความเป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในกรุงเทพฯ โดยจำลองแบบพฤติกรรมจลน์ของการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ปรับอากาศ และทำน้ำร้อนให้กับบ้านพักอาศัยตัวอย่างในกรุงเทพฯ โดยอาศัยโปรแกรม MOSTPROSIT (A Modularized Solar Thermal Processes Simulator) บ้านตัวอย่างที่เราเลือกเป็นบ้านชั้นเดียวมีพื้นที่ตัวบ้าน 21.56 ตารางวา (86.25 ตารางเมตร) บนเนื้อที่ 50 ตารางวา (200 ตารางวาเมตร) ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ติดตั้งกับบ้านตัวอย่าง ประกอบด้วยชิ้นส่วนสำคัญดังนี้ แผงรับแสงอาทิตย์, ถังเก็บน้ำร้อน, เครื่องปรับอากาศแบบดูดซึม (Absorption Air-conditioner) ขนาด 3 ตัน, หม้อต้มน้ำร้อนขนาด 200,000 kJ/hr, ตัวควบคุมอัตโนมัติ และปั๊มน้ำ เป็นต้น การจำลองแบบพฤติกรรมจลน์ของการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ได้กระทำขึ้น 3 กรณี ตามขนาดของแผงรับแสงอาทิตย์ ดังต่อไปนี้คือ 76.4 ตารางเมตร, 91.68 ตารางเมตร และ 106.96 ตารางเมตร (ในขณะเดียวกัน ขนาดของถังเก็บน้ำร้อนซึ่งหุ้มฉนวนกับความร้อนไว้อย่างดี ก็แปรเป็นสัดส่วนกับขนาดของแผงรับแสงอาทิตย์ กล่าวคือ จาก 4.0 ลูกบาศก์เมตร มาเป็น 4.824 และ 5.64 ลูกบาศก์เมตรตามลำดับ) จากผลของการคำนวณโดยใช้ข้อมูลภูมิอากาศจากกรมอุตุวิทยา สำหรับเดือนมีนาคมเดือนมิถุนายน ปี ค.ศ. 1979 ปรากฏว่า แผงรับแสงอาทิตย์สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถึง 38.67%, 37.79% และ 36.12% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนแผงที่ทำมุมเอียง 13 องศากับพื้นราบ จำนวนทั้งสิ้น 1.84 x 108 kJ, 2.21 x 108 kJ และ 2.58 x 108 kJ ตามลำดับ ส่วนพลังงานความร้อนเสิรมที่ต้องใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของตัวบ้านให้อยู่ในช่วงควบคุม 24 – 25℃ ในเวลาที่มีพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ ตลอดเวลา 4 เดือนดังกล่าวมีปริมาณเท่ากับ 3.89 x 107 kJ, 3.17 x 107 kJ และ 3.09 x 107 kJ ตามลำดับ เนื่องจากภาระการปรับอากาศของบ้านพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งบ้านมีค่าเฉลี่ย 4.46 x 107 + 4.49 x 107 + 4.48 x 107 = 4.48 x 107 kJ ใน 4 เดือนดังกล่าว ถ้าสมมุติเครื่องปรับอากาศระบบไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ 60% และ โรงจักรไฟฟ้ามีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้า 30% ปริมาณน้ำมันเตาที่สามารถประหยัดได้ทั้งหมด จะมีจำนวนเท่ากับ 6522.09 ลิตร, 6565.96 ลิตร และ 6551.33 ลิตร ตามลำดับ (น้ำมันเตา 1 ลิตร ให้ความร้อน 37990.57 kJ) อนึ่งประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศระบบดูดซึมที่ใช้มีค่าค่อนข้างคงที่ประมาณ 62% เนื่องจาก น้ำร้อนที่ใช้ในการเดินเครื่องปรับอากาศระบบดูดซึมถูกควบคุมอุณหภูมิไว้ในช่วง 85 – 88℃ ในกรณีที่น้ำร้อนจากถังเก็บมีอุณหภูมิต่ำกว่าช่วงดังกล่าว ตัวควบคุมการไหลอัตโนมัติจะสับเปลี่ยนมาใช้น้ำร้อนจากหม้อต้มน้ำร้อนเพื่อเดินเครื่องปรับอากาศ หม้อต้มน้ำร้อนนี้จะควบคุมอุณหภูมิของน้ำที่ทางออกไว้ที่ 85℃ เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ดังกล่าวเมื่อเปรียบเทียบกับระบบทั่วไปที่ใช้พลังงานไฟฟ้า เราได้ทำการคำนวณค่าใช้จ่ายในการลงทุน ตลอดจนค่าใช้จ่ายในการปรับอากาศและทำน้ำร้อน โดยอาศัยสมมุติฐานต่าง ๆ ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในวิทยานิพนธ์นี้ ปรากฏว่า ภายในระยะเวลา 10 ปี เมื่อค่ากระแสไฟฟ้าคงที่ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสามกรณีจะเสียค่าใช้จ่ายทั้งสิ้น 1,117,665.60 บาท, 1,159,676.40 บาท และ 1,220,652.00 บาท ตามลำดับ ในขณะที่ระบบที่ใช้พลังงานไฟฟ้าต้องเสียค่าใช้จ่าย 1,667.953.20 บาท ส่วนในกรณีที่ค่ากระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นปีละ 8% ภายในระยะเวลา 10 ปี ระบบพลังงานไฟฟ้า, ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสามกรณีจะเสียค่าใช้จ่ายทั้งสิ้น 2,390,002.80 บาท, 1,260,664.30 บาท, 1,286,954.60 บาท และ 1,341,329.80 บาท ตามลำดับ