| รายละเอียดวิทยานิพนธ์ | |
| ชื่อวิทยานิพนธ์ | Techno-Economic Analysis of Direct-Coupling Photovoltaic Water Pumping Systems for Irrigation การวิเคราะห์ทางด้านเทคนิคและเศรษฐกิจของระบบสูบน้ำด้วยเซลล์ แสงอาทิตย์แบบต่อตรงเพื่อการเกษตร |
| ชื่อนิสิต | สมชาย สุวราห์วรรณ Somchai Suvarawan |
| ชื่ออาจารย์ที่ปรึกษา | ดร กฤษณพงศ์ กีรติกร ผศ ศิริชัย เทพา อ ธวัชชัย สุวรรณคำ Dr Krissanapong Kirtikara Asst Prof Sirichai Thepa Tawatchai Suwannakam |
| ชื่อสถาบัน | สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. บัณฑิตวิทยาลัย King Mongkuts Institute of Technology Thonburi. Bangkok (Thailand). Graduate School. |
| ระดับปริญญาและรายละเอียดสาขาวิชา | วิทยานิพนธ์มหาบัณฑิต. วิทยาศาสตร์ (เทคโนโลยีพลังงาน) Master. Science (Energy Technology) |
| ปีที่จบการศึกษา | 2538 |
| บทคัดย่อ(ไทย) | ณ สิ้นปี 2537 ประเทศไทยมีการติดตั้งระบบสูบน้ำด้วย เซลล์แสงอาทิตย์เท่ากับ 426 สถานี ขนาดกำลังไฟฟ้าสูงสุด เท่ากับ 405 kW หน่วยงานที่ติดตั้งระบบมากสุดได้แก่ กรมโยธา ธิการ มีการติดตั้งระบบถึง 72.8% ของจำนวนระบบสูบน้ำด้วย เซลล์แสงอาทิตย์ทั้งประเทศ ระบบที่ติดตั้งส่วนใหญ่จะอยู่ใน ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ จังหวัดที่มีการติดตั้งมากที่สุดคือ จังหวัดนครราชสีมา งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาด้านเทคนิค และเศรษฐศาสตร์ ของระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อตรงเพื่อการเกษตร ที่ไร่ทดลองการเกษตร โรงงานหลวงอาหารสำเร็จรูปที่ 4 จ.บุรีรัมย์ มีการติดตั้งระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์มาแล้ว 4 ระบบ ตั้งแต่ ปี พ.ศ.2532 จนถึงปัจจุบัน ระบบสูบน้ำที่ติดตั้งใหม่ในงาน วิจัยนี้เป็นระบบที่ 4 ระบบประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ของ บริษัท Solar ARCO ขนาด 47 Wp จำนวน 15 แผง ต่อแบบ อนุกรม 3 แผง และขนานกัน 5 ชุด ชุดมอเตอร์/ปั๊มน้ำของบริษัท McDonald โมเดล 150307 DSU สายไฟขนาด 25 mm(2) ความยาว 306 เมตร ท่อน้ำชนิด PVC ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 นิ้ว ความยาว 260 m และถังพักน้ำขนาด 24 m(3) การดำเนินงานวิจัยการศึกษาสมรรถนะโดยละเอียดของระบบ สูบน้ำที่ 4 ซึ่งประกอบด้วย การทดสอบชุดมอเตอร์/ปั๊มน้ำ การทดสอบระบบระยะสั้นในภาคสนามโดยทำการเก็บข้อมูลของระบบทุก 10 นาที การทดสอบระบบระยะยาวรายวันในภาคสนาม การศึกษาทางด้าน เศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำ และทำการปรับปรุงแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ของระบบสูบน้ำ เป็นค่าข้อมูลอินพุทของแบบจำลอง ได้แก่ค่า ความเข้มรังสีแสงอาทิตย์อุณหภูมิอากาศแวดล้อม และค่าความเร็วลม นอกจากนั้นได้ทำการเปรียบเทียบสมรรถนะ การสูบน้ำระยะยาวและราคาน้ำต่อหน่วยของระบบสูบน้ำทั้ง 4 ระบบ ผลการทดสอบระบบสูบน้ำระบบที่ 4 ในภาคสนามระยะสั้น พบว่าประสิทธิภาพสูงสุดของระบบเท่ากับ 1.7% ของชุดมอเตอร์ / ปั๊มน้ำเท่ากับ 24% และของแผงเซลล์เท่ากับ 8% ระบบมี อัตราการสูบน้ำสูงสุดเท่ากับ 2.4 m(3) /hr กระแสไฟฟ้าสูงสุด 11.5 A แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 35 V กำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 400 W และค่ารังสีแสงอาทิตย์วิกฤตเท่ากับ 400 W/m(2) กระแส ไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลงตามค่าความเข้ม รังสีแสงอาทิตย์ ลักษณะการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าจาก แผงเซลล์จะมีรูปแบบไม่แน่นอนที่ค่าความเข้มรังสีแสงอาทิตย์ น้อยกว่า 300 W/m(2) เนื่องจากอยู่ในสภาวะที่มอเตอร์ทั้งหยุด และทำงานอยู่ แต่ที่ค่าความเข้มรังสีแสงอาทิตย์มากกว่า 400 W/m(2) แรงดันไฟฟ้าจะมีการเปลี่ยนแปลงตามค่าความเข้ม รังสีแสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพสูงสุดของระบบรวมและระบบย่อย ของระบบอยู่ที่ค่าความเข้มรังสีแสงอาทิตย์เท่ากับ 750 W/m(2) ผลการทดสอบระบบสูบน้ำทั้งสี่ระบบในภาคสนามในระยะยาว พบว่า ค่าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนแผงเซลล์เฉลี่ย รายวันเท่ากับ 4.46 kWh/m(2)-day ระยะเฮดสถิตย์เฉลี่ยเท่ากับ 10.9 m ได้ผลว่า ระบบสูบน้ำ 1, 2, 3 และ 4 สูบน้ำได้ 28.54, 9.03, 14.57 และ 9.48 m(3)/day ตามลำดับ ผลการศึกษาทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำ ทำการพิจารณา ราคาที่ปี พ.ศ. 2532 ค่าอัตราส่วนลดเท่ากับ 15% ต่อปี จะได้ว่าเมื่อพิจารณาระบบสูบน้ำ 1, 2, 3 และ 4 จะมีราคา ต่อหน่วยของน้ำเท่ากับ 7.86, 20.84, 12.75 และ 15.75 บาท/m(3) ตามลำดับ และมีอัตราส่วนราคาต่อหน่วยของน้ำจากระบบ สูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เป็น 1.57, 2.21, 1.83 และ 1.76 เท่าของราคาต่อหน่วยของน้ำจากระบบสูบน้ำด้วยเครื่องยนต์ดีเซล การศึกษา Sensitivity Analysis กรณีที่ลดค่าอัตรา ส่วนลดจาก 15 เป็น 5% ต่อปีราคาต่อหน่วยของน้ำลดลงเท่ากับ 48% และเมื่อพิจารณาลดราคาต่อกำลังไฟฟ้าสูงสุดของแผงเซลล์ จาก 276.6 เป็น 150 บาท/Wp ที่ค่าอัตราส่วนลดเท่ากับ 15% ต่อปี จะได้ราคาต่อหน่วยของน้ำจะลดลงประมาณ 23% |
| บทคัดย่อ(English) | As of the end of 1994, 426 photovoltaic (PV) water pumping systems have been installed in Thailand, The cummulative installed wattage is 405 kWp. The Department of Civil Works installed about three quarters of the sytems. Most PV systems are located in the North Eastern Thailand. No technical and economic assessment of such systems have been undertaken. This thesis is a pilot work on technical and economic analysis of 4 direct coupling PV water pumping systems for irrigation at the experimental plantation of the Royal Project Food Processing Factory at Burirum Province. It should serve as a model on assessment of PV water pumping systems in Thailand. The research carried out consisted of installation of a fourth PV water pumping system at the site and technoeconomic evaluation of the first three systems installed prior to this work and that of the fourth system. In the present research work,. the fourth PV system was based on fifteen 47 Wp Solar ARCO panels, connected in a 3 in series and 5 in parallel configuration, a 150307 DSU Mc Donald motor/pump unit, 260-m 2-in PVC water pipes and a 24 m(3) water storage tank. Experiments were carried out on motor/pump characterization, modelling of panel and array characteristics based on 3 inputs, namely, solar intensity, ambient temperature and wind velocity, daily performances of the PV system and subsystems and long term test. The following test periods provided input data for comparative techno-economic analysis of the 4 systems, namely, the first system (October 1981 - March 1990), the second system (March 1990 - May 1991), the third system (May 1991- August 1993) and the fourth system (August 1993 - May 1994). Daily values of the global radiation, amount of water pumped and static head were recorded during this period. Over this period the average daily global radiation was 4.46 kWh/m(2) -day and the average static head, between the level of the reservior and the water tank of which the systems operated, was 10.9 m. Based on these, hte calculated daily pumped water capacities of the first, second, third and fourth systems were 28.54, 9.03, 14.57 and 9.84 m(3) /day, respectively. Economic analysis on the present worth technique yield the corresponding unit water costs, at the 1989 prices and 15% discount rate, of 7.86, 20.84, 12.75 and 15.75 Bath/m(3). Upon comparing with the unit water costs obtained from diesel water pumps of similar capacities, the ratios of the costs of PV pumped water to those of the diesel pumped water are 1.57, 2.21, 1.83 and 1.76. Sensitivity analysis of the unit water cost with respect to changes in the discount rates and the PV panel peak power costs indicated that a two thirds reduction in the discount rate, form 15% to 5%, would reduce the unit cost of water by 48% and a 40% reduction in peak power cost, from 277 Bath/Wp to 150 Bath/Wp, would reduce the water cost by 23%. |
| ภาษาที่ใช้เขียนวิทยานิพนธ์ | |
| จำนวนหน้าของวิทยานิพนธ์ | |
| ISBN | |
| สถานที่จัดเก็บวิทยานิพนธ์ | |
| คำสำคัญ | Photovoltaic water pumping for irrigation, Diesel water pumping, Comparison between PV and diesel pumps, Water pumping modelling, Economics of water pumping, Sensitivity analysis, ระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อการเกษตร, ระบบสูบน้ำ ด้วยเครื่องยนต์ดีเซล, แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบสูบน้ำ, การเปรียบเทียบระบบสูงน้ำเซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องยนต์ดีเซล, เศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำ, การวิเคราะห์สภาพไว |
| วิทยานิพนธ์ที่เกี่ยวข้อง |
|
