เรียนรู้เรื่องไฟฟ้า

อธิบายความหมายวัตต์​ กิโลวัตต์ และกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kW vs. kWh)

บทความด้านล่างนี้จะมาอธิบายว่าไฟฟ้ามีหลักการทำงานอย่างไร ตั้งแต่วัตต์ที่ให้เพื่อให้พลังงานกับหลอดไฟของคุณ จนไปถึงกิโลวัตต์-ชั่วโมงของพลังงานไฟฟ้าที่ปรากฏอยู่ในบิลค่าไฟของคุณทุกเดือน

วัตต์คืออะไร?

วัตต์ (W) คือหน่วยของกำลัง ให้ลองจินตนาการว่ากำลังคือ “ความสามารถในการทำงาน” ในทางเทคนิค วัตต์คือหน่วยของพลังงานที่ส่งออกไป ซึ่งมีค่าเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที แต่เนื่องจากไม่มีใครในชีวิตประจำวันของเราที่พูดคำว่า “จูล” นับตั้งแต่ห้องเรียนวิชาฟิสิกส์สมัยม.ปลาย ต่อไปนี้เราจึงขอเรียกว่า “วัตต์”

สำหรับเรื่องไฟฟ้า กำลังคือแรงดันคูณแอมแปร์ หรือหนึ่งวัตต์ (W) มีค่าเท่ากับหนึ่งโวลต์ (V) คูณด้วยหนึ่งแอมแปร์ (A)

ไฟฟ้าก็เหมือนกับน้ำ แรงดันคือแรงที่ผลักออกไป และแอมแปร์คือกระแสน้ำ ในด้านไฟฟ้า แอมแปร์สามารถเรียกว่ากระแสได้ด้วย

ไฟฟ้ามีลักษณะเหมือนน้ำ

ลองจินตนาการถึงสายยางที่มีหัวฉีดสเปรย์ที่ปลายสายดูสิ สมมติว่าหัวฉีดมีสามระดับ ได้แก่ ปิด ต่ำ และสูง แรงดันน้ำที่อยู่ด้านหลังหัวฉีดนั้นปล่อยออกมาอย่างคงที่ แรงดันนั้นก็เหมือนกับแรงดันไฟฟ้า เมื่อปิดแรงดัน ก็จะไม่มีกระแสไหล ส่งผลให้ไม่มีกำลัง

เมื่อคุณตั้งระดับหัวฉีดเป็น “ต่ำ” คุณก็จะได้กำลังมาแล้ว! พอเพิ่มแอมแปร์น้ำก็จะไหล การไหลวัดในหน่วยแกลลอนต่อนาที และเมื่อกลับไปพิจารณาตามการเปรียบเปรยของเราก่อนหน้านี้ก็จะพบว่า การไหลนั้นคือ “กำลังวัตต์”

เมื่อตั้งระดับหัวฉีดเป็นสูง แอมแปร์ก็จะเพิ่มขึ้น ทำให้คุณได้รับกำลังเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ “กำลังวัตต์” เพิ่มขึ้น

การวัดการไหลของกำลัง

เมื่อย้อนกลับไปที่การเปรียบเทียบกับน้ำที่กล่าวว่า การไหลออกมาก็คือการวัดกำลัง เปิดน้ำแล้วหันหัวสายยางเข้าหาถังเป็นเวลา 10 นาทีน้ำก็เต็มแล้ว น้ำที่ไหลเข้าสู่ถังก็เปรียบเสมือนการวัดพลังงานที่ไหลผ่านสายยาง

โดยปกติแล้ว คนเรามักจะคุ้นเคยกับเรื่องวัตต์จากการใช้หลอดไฟ สมมติว่าหลอดไฟขนาด 100 วัตต์ต้องการพลังงาน 100 วัตต์ นั่นแปลว่า หากคุณเปิดหลอดไฟขนาด 100 วัตต์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง คุณได้ใช้พลังงานไปแล้ว 100 วัตต์-ชั่วโมง

กำลังไฟหนึ่งกิโลวัตต์ (kW) เท่ากับ 1,000 วัตต์ ดังนั้นหากคุณเปิดหลอดไฟ 100 วัตต์จำนวน 10 ดวง (หลอดไฟรวมกัน 1 kW) เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง คุณจะใช้ไฟไปหนึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh)

นี่เป็นหนึ่งเหตุผลว่าทำไมการเปลี่ยนไปใช้หลอดไฟที่มีกำลังวัตต์ต่ำจะทำให้ใช้พลังงานน้อยลงมาก หลอดไฟ LED ที่ส่องสว่างเท่ากับหลอดไส้ 100 วัตต์นั้นใช้พลังงานเพียง 14 วัตต์ นั่นหมายความว่าคุณสามารถเปิดไฟ LED 14 วัตต์จำนวน 10 ดวงได้ 7.25 ชั่วโมง โดยที่จะใช้ปริมาณพลังงานเท่ากับการเปิดหลอดไส้หนึ่งชั่วโมง

หนึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมง คุณสามารถเปิดหลอดไฟได้:

/

จำนวนหลอดไฟประเภทหลอดไฟเวลา
5หลอดไส้ 100 วัตต์2 ชั่วโมง
21หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ 23 วัตต์2 ชั่วโมง
36หลอด LED 14 วัตต์2 ชั่วโมง

วัตต์ กิโลวัตต์ และกิโลวัตต์-ชั่วโมง: กำลัง vs. พลังงาน

ย้ำอีกครั้งนะว่าวัตต์คือตัววัดกำลัง หรือความสามารถในการทำงาน และวัตต์-ชั่วโมงคือตัววัดพลังงาน ซึ่งหมายถึงปริมาณงานที่ทำได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง 

หนึ่งกิโลวัตต์เท่ากับหนึ่งพันวัตต์ และกิโลวัตต์-ชั่วโมง คือการวัดผลผลิตเฉลี่ยของหนึ่งพันวัตต์ในหนึ่งชั่วโมง

อีกหนึ่งวิธีที่เราสามารถเปรียบเทียบกับเรื่องกำลังและพลังงานได้คือการวิ่งมาราธอน กำลังก็เหมือนกับความสามารถในการวิ่งที่ความเร็ว ณ ขณะหนึ่ง และระยะทางที่วิ่งไปได้คือปริมาณพลังงานที่ใช้ไปนั่นเอง

ในปีพ.ศ. 2562 นักวิ่งมาราธอนที่เร็วที่สุดในโลกใช้เวลาวิ่งในการแข่งขันหนึ่งไป 2 ชั่วโมงพอดี นั่นหมายความว่าเขาใช้พลังงานในการวิ่งอย่างสม่ำเสมอที่ความเร็วประมาณ 21 กม./ชม. และการวิ่งมาราธอนระยะทาง 42 กิโลเมตรคือการวัดพลังงานที่เขาใช้ไป

หากเราวัดผลผลิตของกำลังที่สม่ำเสมอของนักวิ่งได้ประมาณ 300 วัตต์ เขาคงจะใช้ไป 600 วัตต์-ชั่วโมงในระยะทาง 42 กิโลเมตร หากเขาสามารถวิ่งด้วยผลผลิตกำลังเดียวกันเป็นเวลา 5 ชั่วโมง ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่เขาได้คงจะเท่ากับ 1,500 วัตต์-ชั่วโมง หรือ 1.5 กิโลวัตต์-ชั่วโมง

กิโลวัตต์ (kW) และกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ในบิลค่าไฟของคุณ

เมื่อบ้านของคุณใช้ไฟฟ้าในระหว่างวัน มิเตอร์ก็จะหมุน (หรือนับเพิ่ม) เพื่อบันทึกปริมาณกำลังที่คุณใช้ตลอดเวลา การวัดค่านี้จะรวมเป็นการใช้พลังงานในหน่วย kWh ในตอนสิ้นเดือน

เมื่อสิ้นสุดรอบบิลแต่ละรอบ กฟภ. จะอ่านค่ามิเตอร์แล้วบันทึกปริมาณการใช้พลังงานทั้งหมด จากนั้นพวกเขาจะใช้วิธีคำนวณที่ซับซ้อน (และบางครั้งก็ซับซ้อนเกินไป) เพื่อเรียกเก็บเงินคุณในอัตราหนึ่งๆ ต่อ kWh

สมมติว่าคุณใช้ 500 kWh ต่อเดือน และอัตราค่าไฟของคุณคือ 4.4 บาท /kWh บิลค่าไฟของคุณก็จะเท่ากับ 2,200 บาท รวมกับค่าธรรมเนียมการเชื่อมต่อและค่าบริการเพิ่มเติม

แผงโซล่าร์เซลล์จะช่วยคุณลดค่าไฟได้อย่างไร

แผงโซล่าร์เซลล์ผลิตกำลังออกมาเพื่อนำไปใช้ในเครื่องปรับอากาศ เครื่องล้างจาน และเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่นๆ แผงโซล่าร์เซลล์จะมาช่วยลดค่าไฟด้วยการทดแทนไฟฟ้าที่คุณต้องซื้อจากบริษัทสาธารณูปโภค

ไฟฟ้าเกิดขึ้นในแผงโซล่าร์เซลล์เมื่อโฟตอนของแสงไปกระตุ้นอิเล็กตรอนในชั้นหนึ่งของพื้นผิวบนแผง อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านั้นจะถูกแผงในชั้นอื่น ๆ ดึงดูดเข้าไป และเดินทางผ่านลวดนำไฟฟ้าเพื่อไปจนถึงอีกฝั่ง เมื่อเราเปลี่ยนเส้นทางของอิเล็กตรอนเหล่านั้นให้เข้ามาที่สายไฟภายในบ้าน ไฟฟ้าจากแผงโซล่าร์เซลล์ก็จะสามารถใช้เพื่อให้พลังงานกับบ้านของคุณได้

แผงโซล่าเซลล์แต่ละแผงจะถูกกำหนดให้แปลงโฟตอนจำนวนหนึ่งให้เป็นอิเล็กตรอนภายใต้แสงอาทิตย์เต็มที่ ซึ่งจะออกมาเป็นวัตต์จำนวนหนึ่ง กำลังสูงสุดโดยเฉลี่ยที่ได้จากแผงโซล่าร์เซลล์ทุกวันนี้มีค่าอยู่ที่ประมาณ 340 วัตต์ ระบบโซล่าร์ทั่วไปที่ใช้ภายในบ้านจำเป็นต้องมีประมาณ 9 แผง เพื่อให้ได้ผลผลิตเป็นกำลังทั้งหมดประมาณ 3 kW

เรารู้ดีว่าระบบโซล่าร์ขนาด 3 kW สามารถผลิตกำลังได้มากขนาดนั้นภายใต้แสงอาทิตย์เต็มที่ แต่แม้ว่าดวงอาทิตย์จะฉายแสงตลอดทั้งวัน แต่ก็มีแค่ช่วงกลางวันเท่านั้นที่มีแสงอาทิตย์ “เต็มที่” ในระหว่างช่วงอื่นๆ ของวัน แสงแดดจะฉายแสงในมุมที่ต่ำลง

หากเราจะพูดถึงแรงดัน/แอมแปร์ที่ได้พูดถึงไปก่อนหน้านี้ ทันทีที่แสงแดดสัมผัสกับพื้นผิวของแผงโซล่าร์เซลล์ แรงดันก็จะเกิดขึ้นเต็มที่ แต่จำนวนโฟตอนที่กระตุ้นอิเล็กตรอนยังน้อยอยู่ ส่งผลให้แอมแปร์ (กระแส) น้อยด้วย

เมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นและฉายแสงโดนแผงโดยตรงมากขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นก็จะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุด หรือค่าที่แสงอาทิตย์เต็มที่ หากคุณดูที่ปริมาณการผลิตพลังงานจากโซล่าร์ในระหว่างวัน กราฟที่ได้จะเป็นเส้นโค้งรูประฆังที่มีค่าต่ำสุดในช่วงที่ดวงอาทิตย์ขึ้นและดวงอาทิตย์ตกดิน และมีค่าสูงสุดที่จุดยอดโค้งมนตรงกลาง

เพื่อให้คุณเข้าใจถึงปริมาณพลังงานที่แผงโซล่าร์เซลล์สามารถผลิตได้ในวันทั่วไปได้ง่ายขึ้น คนที่ศึกษาเกี่ยวกับโซล่าร์ได้คิดค้นแนวคิดของชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุด (peak sun hours) ออกมา

พวกเขาคิดจากพลังงานโซล่าร์ทั้งหมดที่มีในสถานที่แห่งหนึ่งในช่วงตลอดทั้งปี จากนั้นนำมาหารด้วย 365 เพื่อหาจำนวนชั่วโมงโดยเฉลี่ยที่ดวงอาทิตย์ต้องฉายแสงจากจุดสูงสุดบนท้องฟ้าเพื่อให้ได้พลังงานมากขนาดนั้น

พื้นที่ส่วนใหญ่ในประเทศไทยมีชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุดโดยเฉลี่ยต่อวัน 5 ครั้ง ตลอดทั้งปี ระบบโซล่าร์ขนาด 3 kW คาดว่าจะสามารถสร้างไฟฟ้าได้ประมาณ 15 kWh ในวันปกติ แน่นอนส่วนใหญ่แล้วคงไม่ใช่วันปกติ ดังนั้นจึงมีโอกาสที่การผลิตพลังงานจากระบบของคุณจะได้พลังงานมากหรือน้อยกว่าในวันใดวันหนึ่ง แต่สุดท้ายเมื่อคิดรวมกันแล้วจะได้อยู่ที่ประมาณ 5,475 kWh ต่อปี (365 ครั้ง 15 kWh/วัน)

จากตัวอย่างข้างต้น บ้านที่ต้องการ 6,000 kWh ต่อปี สามารถลดความต้องการปริมาณไฟฟ้าจากกริดได้จนเหลือเพียง 525 kWh เมื่อใช้ระบบตัวอย่างของเราขนาด 3 kW และ 5 ชั่วโมงแสงอาทิตย์สูงสุดต่อวัน

นั่นแปลว่าเราจะประหยัดไปได้ 24,090 บาท ในช่วงเวลานั้นจากการใช้โซล่าร์

หากคุณเป็นเจ้าของธุรกิจ คุณจะสามารถประหยัดเงินได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก หากคุณอยากรู้ว่าคุณจำเป็นต้องลงทุนเท่าไห่รเพื่อติดตั้งแผงโซล่าร์เซลล์ที่บ้านหรืออาคารพาณิชย์ เราขอแนะนำให้ดูที่เครื่องคำนวณแผงโซล่าร์เซลล์ออนไลน์

About the author