บทนำำ

พลงงำนแสงอำทตยเปนพลงงำนทมอยมำกมำย เปนแหลงพลงงำนทสะอำดและปลอดภย จำกขอมลภำพถำยดำวเทยม (กรมพฒนำและสงเสรมพลงงำน , 2542) พบวำ พนทสวนใหญของประเทศไทยไดรบรงสอำทตยรวมเฉยรำยวนอยในชวง 18 –19 MJ/m2day และมพนทเพยง 0.5% เทำนนทไดรบรงสอำทตยตำำกวำ 16 MJ/m2day ซงแสดงใหเหนวำพลงงำนแสงอำทตยในประเทศไทยมศกยภำพเพยงพอทจะนำำไปประยกตใชในกระบวนกำรควำมรอน เชนกำรอบแหง เครองกำรอบแหงพลงงำนแสงอำทตยมหลำยรปแบบ ขนอยกบกำรนำำไปใชงำน เครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงคเปนเครองอบแหงทสรำงงำย มกำรบำำรงรกษำทนอยมำก สำมำรถอบผลตภณฑไดมำก และหลำยรปแบบ ไดมผศกษำกำรอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงค เชน Bala et al. (2003) ไดศกษำกำรอบแหงสบปะรดโดยใช เครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงค จำกำกำรทดลองพบวำเครองอบแหงนสำมำรถทำำใหอำกำศมอณหภมเพมขนจำก 34.1°C เปน 64°C ทควำมเขมรงสอำทตย 580 W/m2 อบสบปะรดไดครงละ 150 kg สำมำรถลดควำมชนของสบปะรดจำก 87.32 % (w.b.) ลดเหลอ 14.13 % (w.b.) ในเวลำ 3 วน ซงเรวกวำกำรตำกแดด อกทงคณคำทำงโภชนำไดแก โปรตนและวตำมนซ กยงสงกวำกำรตำกแดดอดวย Hossain et al. (2005) ไดศกษำกำรหำขนำดทเหมำะสมสำำหรบเครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงค เพอใชในกำรอบแหงพรก จำกกำรศกษำพบวำขนำดเครองทเหมำะสมมควำมยำวของตวเกบรงสและหองอบแหงรวมกน 28 m สำมำรถทำำใหอำกำศมอณหภมสง สด 66.3°C ประสทธภำพอบแหง เ ทำกบ 27.71% จำกกำรวเครำะหเศรษฐศำสตรพบวำมระยะเวลำคนทน 3.22 ป สำำหรบในประเทศไทยนน เสรม จนทรฉำย และคณะ (2548) ไดมกำรสรำงและทดสอบเครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงคสำำหรบอบแหงกลวย โดยเครองอบแหงมขนำด 1.22 x 12.2 m อบกลวยไดครงละ 55 กโลกรม จำกกำรทดลองพบวำอณหภมในเครองอบแหงมคำระหวำง 40 -70°C ควำมชนของกลวยลดลงจำก 64% ถง 25% ภำยในเวลำ 3 วน เปรยบเทยบกบกำรตำกแดดตองใชเวลำถง 5 วน และกลวยทไดจำกกำรอบแหงนมคณภำพทงส กลน และรสชำดด แตอยำงไรกตำมกำรอบแหงดวยพลงงำนแสงอำทตยกมขอจำำกดในกำรทำำงำนเฉพำะทมรงสอำทตยเทำนน หำกมรงสอำทตยนอย หรอเวลำทดวงอำทตยตกแลว เครองอบแหงกไมสำมำรถทำำงำนได ดงนนหำกมกำรเพมวสดสะสมควำมรอนใหกบเครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงค จะทำำใหเพมระยะเวลำในกำรอบแหงใหนำนขน จำกกำร

1

ศกษำของ Aboul-Enein et al. (2000) ไดเปรยบเทยบแผงรบรงสอำทตยแบบแผนรำบทมและไมมวสดเกบสะสมควำมรอน โดยศกษำวสดเกบควำมรอน 3 ชนด ไดแก ทรำย หนแกรนต และนำำ วสดเกบสะสมควำมรอนนจะตดตงอยทดำนหลงของแผนดดกลนรงสอำทตย จำกกำรศกษำพบวำแผงรบรงสอำทตยทมวสดสะสมควำมรอนจะมประสทธภำพสงกวำกรณไมมวสดสะสมควำมรอน และทรำยเปนวสดสะสมควำมรอนทใหประสทธภำพสงสด นอกจำกนกำรทมวสดสะสมควำมรอนจะเปนเสมอนแหลงพลงงำนเพอใชในกำรทำำควำมรอนในเวลำกลำงคน ทำำใหระยะเวลำกำรทำำงำนของแผงรบรงสอำทตยยำวนำนขน ดงนนเครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงคทจะทำำกำรศกษำน จะใชทรำยเปนวสดสะสมควำมรอน โดยจะใสทรำยไวทดำนหลงของแผนดดกลนรงสอำทตย

ควำมส ำำค ญและทมำของป ญหำ

แตเดมนนโครงกำรนจะดำำเนนกำรอบแหงผลตภณฑจำกกลมแมบำนเกษตรกรบำนมวง อำำเภอบรเบอ จงหวดมหำสำรคำม เปนกลมแมบำนทมกำรผลตอำหำรแปรรป โดยใชผลผลตทำงกำรเกษตรทมในทองถน เชนกำรผลตขำวพอง ขำวเกรยบฝกทองและขำวเกรยบมนสำำประหลง เปนตน เนองจำกปจจบนรำคำขำวเหนยว ซงเปนวตถดบหลกในกำรผลต มรำคำเพมขนมำก จนไมสำมำรถจะดำำเนนกำรผลตตอไปได ดงนนคณะผดำำเนนกำรวจยจงไดเปลยนกลมเปำหมำยเปนกลมวสำหกจชมชนตำำหรบแมแดงปลำสม บำนทำเรอภสงห อำำเภอสหสสขนธ จงหวดกำฬสนธ ซงเปบกลมแมบำนทผลตปลำรำ ปลำสม และหนงปลำทอด กำรผลตปลำสมนนจะใชปลำนวลจนทรเปนวตถดบ ซงจำำเปนตองลอกหนงปลำออกกอนทำำกำรหมก สวนของหนงปลำจะทำำใหปลำสมทไดมสดำำ ไมนำรบประทำน หนงปลำทลอกออกนน ทำงกลมแมบำนไดนำำมำหมกดวยเครองปรงรสตำมสตรทคดขน หลงจำกนนนำำมำตำกแดด แสดงดงภำพท 1 เมอตำกแดดจนแหงแลว จงบรรจซองขำย เพอใหนำำไปทอด เปนหนงปลำทอดกรอบ กำรตำกแดดนนตองใชเวลำถง 4.30 ชวโมง นอกจำกนนยงไดนำำผลตภณฑจำกกลมแมบำนเกษตรกรแปรรปเนอสตวบำนนำจำรย อำำ เภอเมอง จงหวดกำฬสนธ เปนกลมแมบำนทมกำรผลตอำหำรแปรรป โดยใชผลผลตทำงกำรเกษตรทมในทองถน เชนหมทบ หมแดดเดยว หมกรอบ เนอทบ ปลำรำบองเปนตน ผลผลตของกลมแมบำนดงกลำวเปนผลผลตทไดรบรำงวล สดยอดหนงตำำบลหนงผลตภณฑไทย (OTOP) จำกกระบวนกำรผลตหมแดดเดยวพบวำขนตอนกำรผลตทตองใชเวลำมำกคอ กำรตำกแหงผลตภณฑ ตองผำนกำรตำกแดด ประมำณ 6-7 ชวโมง แสดงดงภำพท 2 หำกวนใดมรงสอำทตยนอย จะทำำใหผลต

2

ภณฑสยหำยได และระหวำงกำรตำกแหงนนอำจมแมลงตำงๆ มำรบกวน หรอมฝนมำปนเปอนไดงำย ดงนนหำกมกำรนำำเทคโนโลยกำรอบแหงทเหมำะสมมำใช จะชวยลดเวลำในกำรผลตและของเสยลงได และผลผลตจะถกสขอนำมยมำกขน เทคโนโลยกำรอบแหงทนำสนใจและเหมำะกบกำรนำำมำใชในสภำวะพลงงำนมรำคำแพง ไดแกเทคโนโลยกำรอบแหงโดยใชพลงงำนแสงอำทตย

ภำพท 1 กำรตำกหนงปลำ

3

ภำพท 2 กำรตำกหมแดดเดยว

วธ กำรด ำำเนนกำรว จย

เครองอบแหงพลงงำนแสงอำทตยแบบอโมงคประกอบดวย 2 สวนหลก ไดแก สวนแรกคอตวเกบรงสอำทตย (Solar collector) ทำำหนำทในกำรผลตอำกำศรอน แลวสงไปยงสวนท 2 คอหองอบแหง (Drier) ทหองอบแหงนทำำหนำทในกำรอบแหงผลตภณฑ โดยไดรบลมรอนจำกตวเกบรงสอำทตย และไดรบควำมรอนจำกรงสอำทตยทผำนแผนปด (กระจก) ลงมำยงผลตภณฑ กำรเคลอนทของอำกำศผำนตวเกบรงสอำทตยและหองอบแหงโดยใชพดลมดดอำกำศทตดตงอยทำงดำนทำยเครองอบแหง พดลมไดรบพลงงำนไฟฟำจำกเซลแสงอำทตย ขนำด 200 W ตดตงอยดำนขำงเครองอบแหงฯ โดยหนแผงเซลแสงอำทตยไปทำงดำนทศใต ตวเกบรงสอำทตยมพนทรบแสง 6.6 m2 ประกอบดวยแผนปด ซงทำำจำกกระจกหนำ 3 mm แผนดดกลนรงสอำทตยผลตจำกแผนเหลกหนำ 3 mm ทำดวยสดำำ เพอชวยใหดดกลนรงสอำทตยไดด ทดำนลำงของแผนดดกลนรงสอำทตย บรรจทรำยหนำ 2.5 cm ทำำหนำทในกำรสะสมควำมรอน สวนหองอบแหงประกอบดวยตะแกรงสแตนเลสสำำหรบวำงผลตภณฑ ชดตะแกรงสแตนเลสน สำมำรถเลอนเขำออกได เพอใชบรรจผลตภณฑ ดำนบนมแผนปดซงทำำจำกกระจกหนำ 3 mm เชนเดยวกบตวเกบรงสอำทตย

4

เครองอบแหงฯ วำงอยในแนวนอน สงจำกระดบพนดน 0.8 m แสดงดงภำพท 3 และ 4

ภำพท 3 เครองอบแหงพลงงำนสงอำทตยแบบอโมงคและ

ตำำแหนงวดควำมเรวลม

5

ภำพท 4 ภำพถำยเครองอบแหงพลงงำนสงอำทตยแบบอโมงค

กำรทดลองอบแหงผลตภณฑไดดำำเนนกำรในเดอน เมษำยนและพฤษภำคม 2551 กอนทำำกำรทดลองไดตดตงเครองมอวด ไดแก

พำรำนอมเตอรใชสำำหรบวดรงสอำทตย (EKO model MS-802, accuracy ±10 W/m2) แสดงดงภำพท 5

ภำพท 5 เครองวดรงสอำทตย (พำรำนอมเตอร)เทอรโมคปเปอร ขนด เค สำำหรบวดอณหภม ตำำแหนงกำรวด

อณหภมแสดงดงภำพท 6

ภำพท 6 ตำำแหนงวดอณหภม

เครองวดควำมเรวลมแบบฮอตวำย (Testo model 445, accuracy ± 0.03 m/s) สำำหรบวดควำมเรวลม แสดงดงภำพท 7 และตำำแหนงกำรวดแสดงดงภำพท 3 เพอนำำมำคำำนวณหำอตรำกำรไหลเชงมวลของอำกำศทไหลผำนเครองอบแหงฯ

6

ภำพท 7 เครองวดควำมเรวลมแบบฮอตวำย

เครองวดพลงงำนไฟฟำสำำหรบวดพลงงำนไฟฟำทเซลแสงอำ ทตย ผ ลต ได (Hioki model 3286-20, accuracy ± 2.3%, reading ± 5 digit) แสดงดงภำพท 8

7

ภำพท 8 เครองวดพลงงำนไฟฟำ

เคร อ งช ง อ เ ล กทรอนก ส สำำ หร บช งนำำ หน กผ ลตภณฑ (Sartorius model CP3202S accuracy ±0.01 g) แสดงดงภำพท 9

ภำพท 9 เครองชงอเลกทรอนกสอณหภมและควำมชนสมพทธของอำกำศวดโดยใชเครองวด

อณหภมและควำมชนสมพทธ (Teto model 175-H2, accuracy ±0.5°C, ±3% RH) แสดงดงภำพท 10

8

ภาพท 10 เครองวดอณหภมและความชนสมพทธของอากาศ

ในการขบพดลมดดอากาศผานเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยนน จะใชพลงงานไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลแสงอาทตยจำานวน 4 แผง มกำาลงการผลตสงสดแผงละ 50 W กระแสไฟฟาทผลตไดผานการควบคมจากเครองควบคมการประจ แลวประจเขาในแบตเตอร จากนนกระแสไฟฟาจากแบตเตอรถกสงมายงเครองแปลงกระแสไฟตรงใหเปนกระแสสลบ เพอนำาไปขบพดลม แสดงดงภาพท 11 จากวธดงกลาวจะเหนไดวาเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคน ไมตองอาศยพลงงานไฟฟาทผลตจากระบบไฟฟาทจายจากการไฟฟาฝายผลต เปนการใชพลงงานจากแสงอาทตยโดยสมบรณแบบ ซงแบงการแปลงพลงงานแสงอาทตยออกเปน 2 สวนคอ 1. การแปลงพลงงานแสงอาทตยเปนความรอนโดยใชตวเกบรงสอาทตย นำาความรอนจากตวตวเกบรงสอาทตยมาผลตอากาศรอนเพอนำาไปอบแหงผลผลต และ 2. การแปลงพลงงานแสงอาทตยใหเปนไฟฟาโดยใชแผงเซลแสงอาทตย ไฟฟาทผลตไดนำาไปขบพดลม เพอใหในการขบเคลอนอากาศใหไหลผานเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตย ซงจะเหนไดวาเปนการนำาพลงงานแสงอาทตย ทเปนพลงงานสะอาด เปนมตรกบสภาวะแวดลอมและไมตองซอหา มาใชใหเกดประโยชนสงสด

9

ภาพท 11 ระบบการจายพลงงานไฟฟาเพอขบพดลมโดยใชเซลแสงอาทตย

ผลตภณฑทใชอบแหงในการศกษานม 2 ชนดไดแก 1. เนอหม เพอนำาไปผลตเปนหมแดดเดยว ขนตอนเตรยม

เนอหมกอนการอบแหง จะนำาเนอหมมาหนใหเปนชนโดยมขนาดประมาณ กวาง 4 cm ยาว 6 cm และหนา 0.3 cm โดยเนอหมทใชอบทงหมดมนำาหนก 20 kg หลงจากหนเนอหมแลว นำาไปหมกทงไว แลวนำาเนอหมทหมกมาเรยงลงบนตะแกรงสแตนเลส จากนนนำาเขาเครองอบแหงฯ การทดลองการอบแหงจะทำาการเปลยนอตราการไหลของอากาศทไหลผานเครองอบแหงฯ ท 3 อตราการไหล ไดแก 0.1 0.2 และ 0.3 kg/s การทดลองจะเรมตงแต 8.30 ถง 18.00 น.

2. หนงปลา เพอนำาไปผลตหนงปลาทอดกรอบ ขนตอนเตรยมหนงปลากอนการอบแหง จะนำาหนงปลาทลอกออกมาจากตวปลาไปหมกดวยเครองปรงรส หลงจากการหมกแลวนำาหนงปลามาเรยงลงบนตะแกรงสแตนเลส จากนนนำาเขาเครองอบแหงฯ โดยสามารถอบไดครงละ 6 kg การทดลองการอบแหงจะทำาการเปลยนอตราการไหลของอากาศทไหลผานเครองอบแหงฯ ท 3 อตราการไหล ไดแก 0.1 0.2 และ 0.23 kg/s การทดลองจะเรมตงแต 8.30 ถง 18.00 น.

การว เคราะห

10

อตราสวนความชน คำานวณจาก

eo

e

MMMM

MR−−=

(1)

เมอ M คอความจความชนชวขณะ, kg water / kg dry matter Me คอความจความชนสมดล, kg water / kg dry matter Moคอความจความชนเรมตนของตวอยาง, kg water / kg dry matter

ความรอนทสะสมไวในทราย คำานวณจาก ( )sisfpsss TTCmQ −=

(2)

เมอ Cps คอความรอนจำาเพราะของทราย, kJ/kg°C ms คอมวลของทราย, kg Qs คอความรอนททรายสะสมไว, kJ Tsi และ Tsf คออณหภมเรมตนและอณภมทเวลาใดๆ ของทราย, °C ประสทธภาพเชงความรอน คำานวณจาก

c

fifopac IA

)TT(Cm −=η

(3)

เมอ Ac คอพนทรบรงสอาทตยของตวเกบรงสอาทตย, m2

Cpa คอความรอนจำาเพาะของอากาศ, kJ/kg°C I คอรงสอาทตยทตกกระทบตวเกบรงสอาทตย, W/m2

m คออตราการไหลเชงมวลของอากาศ, kg/s Tfi และ Tfo คออณหภมของอากาศทเขาและออกจากตวเกบรงสอาทตยตามลำาดบ, °C ηc คอประสทธภาพเชงความรอน

ผลการว จ ย

ผลการทดลองอบหมแดดเดยว

11

การทดลองอบแหงหมแดดเดยวไดแปรเปลยนตวแปรทใชทดลองไดแกอตราการไหลของอากาศจำานวน 3 คา ไดแกอตราการไหลท 0.1 0.2 และ 0.3 kg/s โดยมความเขมรงสอาทตยและอณหภมอากาศแวดลอมแสดงดงภาพท 12 และ 13 จากภาพท 12 พบวารงสอาทตยมคาสงทสดเวลาประมาณ 12.30 น. ซงสอดคลองกบอณหภมอากาศแวดลอมทขนสงสดทเวลาใกลเคยงกน

0

200

400

600

800

1000

1200

8:30

9:10

9:50

10:30

11:1

011:5

012:3

013:1

013:5

014:3

015:1

015

:50

16:30

17:10

17:5

0

Time of day,h

Sola

r rad

iati

on,W

/m2

m=0.1 kg/s(19-04-08)

m=0.3 kg/s(24-04-08)

m=0.2 kg/s (28-04-08)

ภาพท 12 รงสอาทตยในวนททำาการทดลองอบแหงหมแดดเดยว

2022242628303234363840

8:30

9:15

10:0

010

:45

11:3

012

:1513

:0013

:4514

:30

15:15

16:0

016

:45

17:3

0

Time of a day,h

Am

bie

nt

tem

per

atu

re,o C

m=0.1 kg/s (19-04-08) m=0.3 kg/s (24-08-08)

m=0.2 kg/s(28-04-08)

12

ภาพท 13 อณหภมอากาศแวดลอมในวนททำาการทดลองอบแหงหมแดดเดยว

อณหภมแผนดดกลนรงสอาทตยมคาสงสด 69°C ทอตราการไหล 0.1 kg/s เมออตราการไหลของอากาศเพมขนอณหภมแผนดดกลนรงสอาทตยจะมคาลดลง สอดคลองกบอณหภมอากาศทออกจากตวเกบรงสอาทตย มคาสงสดท 46°C ทอตราการไหล 0.1 kg/s แสดงดงภาพท 14 และ 15 ทงนเนองจากอตราการไหลเพมทำาใหการสญเสยความรอนลดลง ผลทตามมากคอประสทธภาพของตวเกบรงสจะเพมขนเมออตราการไหลเพมขน โดยมคาสงสดท 42% ทอตราการไหล 0.3 kg/s ดงภาพท 16

20

30

40

50

60

70

80

8:30

9:15

10:0

010

:45

11:3

012

:15

13:0

013

:45

14:3

015

:15

16:0

016

:45

17:3

0

Time of day,h

Ave

rage

abs

orbe

r pl

ate

tem

pera

ture

,o C

m=0.1 kg/s (19-04-08)

m=03 kg/s (24-04-08)

m=0.2 kg/s (28-04-08)

ภาพท 14 อณหภมแผนดดกลนรงสทอตราการไหลตางๆเทยบกบเวลา

13

20

25

30

35

40

45

50

8:30

9:15

10:0

010

:45

11:3

012

:15

13:0

013

:45

14:3

015

:15

16:0

016

:45

17:3

0

Time of a day,h

Ave

rage

out

let

air

tem

p,o C

m=0.1 kg/s (19-04-08)

m=0.3 kg/s (24-04-08)

m=0.2 kg/s (28-04-08)

ภาพท 15 อณหภมอากาศขาออกจากตวเกบรงสอาทตยทอตราการไหลตางๆเทยบกบเวลา

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0.1 0.2 0.3 0.4

Air mass flow rate, kg/s

Eff

icie

ncy,

%

ภาพท 16 ประสทธภาพเชงความรอนของตวเกบรงสอาทตยทอตราการไหลตางๆ

ภาพท 17 แสดงอณหภมของทราย พบวาเมอเวลาเพมขนทรายจะสะสมความรอนไว โดยไดรบความรอนจากแผนดดกลนรงส จนกระทงถงเวลาประมาณ 15.00 น. ทรายจงจะเรมคลายความรอนออกมา อณหภมของทรายมคาสงทอตราการไหลของอากาศตำา จากการคำานวณพบวาความรอนททรายสะสมไวสงสดเทากบ 6,039.4 kJ ความรอนททรายสะสมไวจะถายเทกลบมาสอากาศทไหลผานตวเกบ

14

รงสอาทตย ซงจะเหนไดวาอณหภมอากาศหลงเวลา 18.00 น. (รงสอาทตยเหลอนอย) ยงคงมคาสงอย สามารถใชในการอบแหงผลตภณฑได

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

8:30

9:15

10:00

10:45

11:30

12:15

13:00

13:45

14:30

15:15

16:00

16:45

17:30

Time of day,h

Ave

rage

san

d te

mp,

oC

m=0.1 kg/s(19-04-08)

m=0.3 kg/s (24-04-08)

m=0.2 kg/s (28-04-08)

ภาพท 17 อณหภมของวสดสะสมความรอน (ทราย) ทอตราการไหลตางๆเทยบกบเวลา

การเปลยนแปลงของอตราสวนความชนกบเวลาอบแหงทอตราการไหลตางๆ และการตากแดด แสดงดงภาพท 18 เสนกราฟการอบแหง เปน เ สนการฟท เหมอนกบการอบแหง ทวไป การเปลยนแปลงความจความชนของเนอหมมคาลดลงเมออตราการไหลของอากาศเพมขน เนองจากเมออตราไหลของอากาศเพมขน ความหนาของชนขอบเขตความเรวและความรอนระหวางอากาศกบผวของเนอหมมคาลดลง เปนเหตใหอตราการถายเทความรอนและมวลมคามาก (Fikiin et al., 1999) อตราการอบแหงทอตราการไหลของอากาศ 0.3 kg/s ใชเวลาในการอบแหงทสนทสดคดเปน 51.2% เมอเทยบกบเวลาทใชในการตากแดด ภาพท 19 แสดงเนอหมระหวางการอบในเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยฯ

15

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5 6 7Elapsed drying time,h

Moi

stur

e ra

tio

m=0.1kg/sm=0.2kg/sm=0.3kg/sOpen sun drying

ภาพท 18 การเปลยนแปลงของอตราสวนความชนและการตากแดดหมแดดเดยวเทยบกบเวลา

ภาพท 19 เนอหมทอยระหวางการอบแหงในเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค

ผลการทดลองอบแหงหนงปลา

การทดลองอบแหงหนงปลาทำาการทดลองในชวงเดอนพฤษภาคม 2551 ภาพท 20 แสดงรงสอาทตย อณหภมและความชนสมพทธในวนททดลอง ไดแก วนท 24 พฤษภาคม 2551 ทดลองอบแหงดวยอตราการไหล 0.2 kg/s วนท 25 พฤษภาคม 2551 ทดลองอบแหงดวยอตราการไหล 0.23 kg/s และ วนท 26 พฤษภาคม

16

2551 ทดลองอบแหงดวยอตราการไหล 0.1 kg/s จะเหนไดวาในบางชวงเวลาจะมเมฆมากจงทำาใหรงสอาทตยมคาทเปลยนแปลงขนลง เนองจากในชวงเดอนพฤษภาคม เรมเขาสฤดฝน ทองฟาจงมเมฆคอนขางมาก

0

200

400

600

800

1000

1200

09:0

009

:30

10:0

010

:30

11:0

011

:30

12:0

012

:30

13:0

013

:30

14:0

014

:30

15:0

0

Time of a day,h

Sol

ar r

adia

tion

,W/m

2

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Rel

ativ

e h

um

idit

y,%

Tem

per

atu

re,oC

I(m=0.1kg/s,26/6/08) I(m=0.2kg/s,24/6/08) I(m=0.23kg/s,25/6/08)Ta(m=0.1kg/s,26/6/08) Ta(m=0.2kg/s,24/6/08) Ta(m=0.23kg/s,25/6/08)RH(m=0.1kg/s,26/6/08) RH(m=0.2kg/s,24/6/08) RH(m=0.23kg/s,25/6/08)

ภาพท 20 สภาวะแวดลอมในวนททำาการทดลองอบแหงหนงปลา

ภาพท 21 แสดงความชนสมพทธของอากาศกอนเขาและหลงออกจากหองอบแหง จากการทดลองพบวาความชนสมพทธของอากาศกอนเขาหองอบแหงมคาเฉยประมาณ 35% เมออากาศรอนไหลผานหองอบแหงจะดดซบความชนจากผลตภณฑทำาใหความชนเพมมากขน โดยความชนสมพทธของอากาศหลงออกจากหองอบแหงมคาเฉยประมาณ 60%

17

0

10

20

30

40

50

60

70

09:00

09:30

10:00

10:30

11:00

11:30

12:00

12:30

13:00

13:30

14:00

14:30

15:00

Time of a day,h

Rel

ativ

e h

um

idit

y,%

RH-amb(m=0.1kg/s) RH-amb(m=0.2kg/s) RH-amb(m=0.23kg/s)

RH-inlet(m=0.1kg/s) RH-inlet(m=0.2kg/s) RH-inle t(m=0.23kg/s)

RH-outle t(m=0.1kg/s) RH-outlet(m=0.2kg/s) RH-outlet(m=0.23kg/s)

ภาพท 21 ความชนสมพทธของอากาศกอนเขาและหลงออกจากหองอบแหง

ตารางท 1 ถง 3 แสดงถงการสภาวะแวดลอม นำาหนกผลตภณฑ ความชนและอตราสวนความชน ระหวางการทดลองอบแหงทอตราการไหล 0.1 0.2 และ 0.23 kg/s ตามลำาดบ

การเปลยนแปลงของอตราสวนความชนกบเวลาอบแหงทอตราการไหลตางๆ และการตากแดด แสดงดงภาพท 22 อตราการอบแหงทอตราการไหลของอากาศ 0.23 kg/s ใชเวลาในการอบแหงทสนทสดคดเปน 64.3% เมอเทยบกบเวลาทใชในการตากแดด รองลงมาไดแกอตราการไหลอากาศท 0.2 และ 0.1 kg/s ตามลำาดบ

ตารางท 1 ผลการทดลองอบแหงชนบางหนงปลา ทอตราไหลอากาศ 0.1 kg/s

เวลา

(นาท)

อณหภมแวดลอม(

oC)

อณหภมเขาหองอบ(oC)

ความชนสมพทธ

อากาศ(%)

น.น.ทเวลาใดๆ(กรม)

ความชน(มาตรฐานแหง)

อตราสวนความชน

0 31.3 49 65.1 292.4 3.10 1.0030 31.3 51 63.3 228.4 2.20 0.7160 32.5 53 61.2 153.3 1.15 0.3790 32.7 56 59.4 112.7 0.58 0.19120 34.5 58 57 97.3 0.36 0.12

18

150 33.6 51 56.3 94.2 0.32 0.10180 34.0 56 52.9 91.0 0.28 0.09210 34.7 53 54.2 89.9 0.26 0.08

ตารางท 2 ผลการทดลองอบแหงชนบางหนงปลา ทอตราไหลอากาศ 0.2 kg/s

เวลา

(นาท)

อณหภมแวดลอม(

oC)

อณหภมเขาหองอบ(oC)

ความชนสมพทธ

อากาศ(%)

น.น.ทเวลาใดๆ(กรม)

ความชน(มาตรฐานแหง)

อตราสวนความชน

0 33.5 46 59 393.3 2.60 1.0030 33.8 47 58 299.3 1.74 0.6760 35.0 54 57.3 222.9 1.04 0.4090 34.9 51 56.6 162.7 0.49 0.19120 35.6 45 53.5 148.6 0.36 0.14150 35.4 60 52.3 138.4 0.27 0.10180 34.2 55 54.4 137.6 0.26 0.08

ตารางท 3 ผลการทดลองอบแหงชนบางหนงปลา ทอตราไหลอากาศ 0.23 kg/s

เวลา

(นาท)

อณหภมแวดลอม(

oC)

อณหภมเขาหองอบ(oC)

ความชนสมพทธ

อากาศ(%)

น.น.ทเวลาใดๆ(กรม)

ความชน(มาตรฐานแหง)

อตราสวนความชน

0 31.7 44 55.3 329.0 3.10 1.0030 33.2 47 63.8 261.2 2.26 0.7360 32.4 48 59.9 187.7 1.34 0.4390 34.3 51 58.9 130.1 0.62 0.2012 33.7 44 56.2 106.9 0.33 0.11

19

0150 32.6 42 58.7 102.3 0.27 0.09164 33.9 51 57.6 101.1 0.26 0.08

ภาพท 22 การเปลยนแปลงของอตราสวนความชนและการตากแดดหนงปลาเทยบกบเวลา

ภาพท 23 แสดงการเปลยนแปลงของกระแสและแรงเคลอนไฟฟาทเซลแสงอาทตยผลตไดเทยบกบเวลา เซลแสงอาทตยผลตกระแสไฟฟาได 11 A และแรงเคลอนไฟฟา 13.8 V กระแสไฟฟาทผลตไดจะนำาไปประขไวในแบตเตอร ตอจากนนนำาไปผานชดแปลงไฟฟาจากกระแสตรงเปนกระแสสลบ เพอนำาไปจายใหกบพดลม

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 50 100 150 200 250 300Elapsed drying time,min

m=0.1kg/s(26/6/08)m=0.2kg/s(24/6/08)m=0.23kg/s (25/6/08)Open sun drying

Moi

stu

re r

atio

20

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Time of a day,h

Ele

ctri

cal c

urre

nt,A

11.5

12

12.5

13

13.5

14

Vol

tage

, V

Current, A

Voltage,Vl

ภาพท 23 กระแสและแรงเคลอนไฟฟาทแผงเซลแสงอาทตยผลตไดเทยบกบเวลา

การว เคราะห เศรษฐศาสตร

ในการศกษาการอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค จะทำาการการวเคราะหเศรษฐศาสตร ดวยการวเคราะหระยะเวลาการคนทน ทงกรณคดและไมคดดอกเบย โดยคำานวณจากสมการ (Newnan 1983)

( )

( )

+−+= n

n

iii

BJ1

11

(4)

เมอ J คอเงนลงทนเรมตน B คอกำาไรสทธตอป i คออตราดอกเบย n คอระยะเวลาการคนทน

ในการวเคราะหนตงสมมตฐานวาเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคทำางาน 240 วนตอป (เนองจากชวงวนทเหลอเปนชวงฤดฝน) หนงวนจะอบผลตภณฑได 2 ครง ในชวงไตรมาสแรกของปน อตราดอกเบยเงนกจากธนาคารมคาประมาณ 7% ตารางท 4 และ 5 แสดงรายละเอยดการวเคราะหระยะเวลาการคนทนของการอบ

21

แหงเนอหมแดดเดยวและหนงปลาตามลำาดบ จากตารางท 4 พบวาเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค มตนทนการผลต 99,800 บาท ทงนตนทนในการสรางเครองเกอบครงเปนตนทนของระบบผลตไฟฟาจากเซลแสงอาทตย ซงมราคาแผงเซลแสงอาทตยรวมราคาคาตดตงประมาณ 200 บาท/วตต แมจะดเหมอนวามตนทนเรมแรกสง แตจะเหนไดวาไมมตนทนทางดานพลงงานเลย เพราะสามารถนำาพลงงานแสงอาทตยมาใชในการผลตไฟฟาและความรอน หากมองในระยะยาวแลวจะเกดประโยชนอยางยง ในการทไมมคาใชจายทางดานพลงงานและระบบผลตไฟฟาจากเซลแสงอาทตยยงมคาการบำารงรกษาทตำาดวย ดงนนในการอบแหงหมแดดเดยวจงมระยะเวลาการคนทน กรณไมคดดอกเบย 0.31 ป กรณคดดอกเบย 0.33 ป ซงเปนระยะเวลาการคนทนทเรวมาก ทงนเนองจากไมมตนทนทางดานพลงงานดงทไดกลาวมาแลว สวนการอบแหงหนงปลานนไมคดตนทนหนงปลาสด เนองจากเปนสวนเหลอทงในการผลตปลาสม จากการวเคราะหระยะเวลาการคนทนพบวามระยะเวลาการคนทน กรณไมคดดอกเบย 1.6 ป กรณคดดอกเบย 1.75 ป หากเปรยบเทยบระยะเวลาการคนทนระหวางการอบแหงเนอหมแดดเดยวกบหนงปลาพบวาการอบแหงเนอหมแดดเดยวดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคจะคนทนเรวกวา ทงนเนองจากเนอหมแดดเดยวเมออบแหงแลวมนำาหนกหลงการอบแหงตอกโลกรมผลตภณฑสดมากวาหนงปลา อกทงราคาขายเนอหมแดดเดยวยงสงกวาหนงปลาแหงอกดวย

นอกจากกา ร ว เ ค ร า ะห ถ ง ค ว าม เ ป น ไปทา งด า นเศรษฐศาสตรแลว การคำานงถงสภาวะแวดลอมกเปนสงสำาคญทจะละเลยไมได เปนททราบกนดวากาซเรอนกระจก (Greenhouse gas, GHGs) เปนกาซททำาใหเกดสภาวะโลกรอน สาเหตหลกอนหนงททำาใหเกดกาซเรอนกระจก คอโรงไฟฟาทผลตไฟฟาโดยใชเชอเพลงซอสซล ซงกาซเรอนกระจกหลกทเกดจากระบบผลตไฟฟาแบบนคอ กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) จากการศกษาของ Yamtripat et al. (2006) พบวา คาเฉยของการเกดกาซคารบอนไดออกไซดจากการใชเชอพลงซอสซลของโรงไฟฟาในประเทศไทยมคาประมาณ 720 Tons/GWh ดงนนหากสามารถลดความตองการใชพลงงานไฟฟาจากระบบผลตไฟฟาดวยเชอเพลงซอสซลลงได จดวาเปนการอนรกษสภาวะแวดลอมทางหนง

ตารางท 4 รายละเอยดการวเคราะหระยะเวลาการคนทนของการอบแหงเนอหมแดดเดยว

รายการ จำานวนราคาเนอหมสดบวกเครองปรงรส, บาท/กก. 120

22

ราคาหมแดดเดยว, บาท/กก. 300จำานวนครงการตากแหง, ครง/ป 480อตราสวนความแหง, กก.หมแดดเดยว/กก. หมสด 0.54ปรมาณสงสดในการตาก, กก./ครง 20ราคาเครองอบแหง (วสดและคาจาง), บาท 99,800มลคาซากเครอง, บาท 0อายการใชงาน, ป 10คาเสอมราคา, บาท 9,980คาบำารงรกษา, บาท/ป 500คาแรงงานคนงาน, บาท 71,040

คาเนอหมสด, บาท/ป1,152,0

00

รวมรายได, บาท/ป1,555,2

00เวลาในการอบแหง, ชวโมง/ครง 3.4

รวมคาใชจายทงหมด1,233,5

20รายไดสทธ 321,680ระยะเวลาคนทน (ไมคดดอกเบย), ป 0.31ระยะเวลาคนทน ( อตราดอกเบย 7%), ป 0.33

ตารางท 5 รายละเอยดการวเคราะหระยะเวลาการคนทนของการอบแหงหนงปลา

รายการ จำานวนราคาเครองปรงรส, บาท/กก. 10ราคาหนงปลาแหง, บาท/กก. 200จำานวนครงการตากแหง, ครง/ป 480อตราสวนความแหง, กก.หนงปลาแหง/กก. หนงปลาสด 0.3ปรมาณสงสดในการตาก, กก./ครง 6ราคาเครองอบ(วสดและคาจาง), บาท 99,800มลคาซากเครอง, บาท 0อายการใชงาน, ป 10คาเสอมราคา, บาท 9,980

23

คาบำารงรกษา, บาท/ป 500คาแรงงานคนงาน, บาท 71,040คาหนงปลาสด, บาท/ป 28,800รวมรายได, บาท/ป 172,800เวลาในการอบแหง, ชวโมง/ครง 3.0รวมคาใชจายทงหมด 110,320รายไดสทธ 62,480ระยะเวลาคนทน (ไมคดดอกเบย), ป 1.60ระยะเวลาคนทน ( อตราดอกเบย 7%), ป 1.75

วจารณผลการทดลอง

จากการทดลองพบวาประสทธภาพการอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค ขนอยกบรงสอาทตยและความเรวอากาศทใชในการอบแหง การอบแหงผลตภณฑทง 2 ชนดไดแก เนอหมแดดเดยวและหนงปลา แสดงใหเหนวาการอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค สามารถลดเวลาการอบแหงเผลตภณฑลงประมาณครงหนงจากเดมทเคยตากแดด และวสดสะสมความรอนจะคลายความรอนออกมา เมอรงสอาทตยเรมมคานอยลง ทำาใหสามารถอบแหงไดนานขน ซงสามารถอบแหงเผลตภณฑได 2 ครงตอวน ทำาใหสามารถเพมกำาลงการผลตได การวเคราะหเชงเศรษฐศาสตรปรากฎชดวาการอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคมระยะเวลาการคนทนทรวดเรว ทงนระยะเวลาการคนทนขนอยกบราคาของผลตภณฑและนำาหนกสดทายจากการอบแหง หากผลตภณฑมราคาขายหลงการอบแหงสง ระยะเวลาการคนทนเรว และหากมนำาหนกหลงการอบแหงตอนำาหนกผลตภณฑสดสง ระยะเวลาการคนทนจะเรวเชนกน ในการนำาเซลแสงอาทตยมาผลตไฟฟา เพอใชในการขบมอเตอรพดลมนน ชวงแรกของการทดลองพบปญหาวากระแสไฟฟาทผลตไดจากเซลแสงอาทตยไมสามารถขบมอเตรอ พดลมได เน องจากมอเตอร พดลมเปนมอเตอร เหน ยวนำา (Induction motor) ซงจะกนกระแสไฟฟาสงในชวงเรมตนหมน กระแสไฟฟาทผลตไดจากเซลแสงอาทตยจงไมเพยงพอตอการขบมอเตอร ดงนนจงไดแกปญหาดวยการเปลยนมอเตอรแบบเหนยวนำา เปนมอเตอรชนดทมตวเกบประจ (Capacitor motor) ซงจะกนกระแสไฟฟาในชวงเรมตนหมนนอย จงสามารถแกไขปญหาดงกลาวได

สร ปและขอเสนอแนะ

24

เครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคแบบมวสดสะสมความรอนทสรางขนนไดทำาการทดลองอบแหงผลตภณฑ 2 ชนด ไดแก เนอหมแดดเดยว และหนงปลา จากผลการทดลองพบวาเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคสามารถอบแหงเนอหมไดครงละ 20 kg โดยใชเวลาในการอบแหง 190 นาท คดเปน 51.2% ของเวลาทใชในการตากแดด ทอตราการไหลอากาศ 0.3 kg/s สวนการทดลองอบแหงหนงปลาพบวาสามารถอบแหงหนงปลาไดครงละ 6 kg โดยใชเวลาในการอบแหง 164 นาท คดเปน 64.3% ของเวลาทใชในการตากแดด ทอตราการไหลอากาศ 0.23 kg/s อตราการอบแหงมคามากขน เมออตราการไหลของอากาศเพมขน และประสทธภาพเชงความรอนของตวเกบรงสอาทตยมคาเพมขนเมออตราการไหลอากาศมากขนเชนกน ประสทธภาพเชงความรอนสงสดท 42% เซลแสงอาทตยสามารถผลตไฟฟาไดประมาณ 151 W สามารถขบพดลมไดตามทตองการ การวเคราะหเชงเศรษฐศาสตรดวยวธการวเคราะหระยะเวลาการคนทนทงกรณคดและไมคดดอกเบยเงนก พบวาการวเคราะหแบบคดดอกเบยจะทำาใหระยะเวลาการคนทนชากวา กรณไมมคดดอกเบยเลกนอย การอบแหงหมแดดเดยวมระยะเวลาการคนทน 0.33 ป ซงถอวาเปนระยะเวลาการคนทนทรวดเรวมาก สวนการอบแหงหนงปลามระยะเวลาการคนทน 1.75 ป ซงกถอวาเปนระยะเวลาการคนทนทคอนขางเรวเชนกน ปจจยทสงผลตอระยะเวลาการคนทนไดแก ราคาผลตภณฑหลงการอบแหง และนำาหนกสดทายของการอบแหงตอนำาหนกผลตภณฑสด นอกจากนนการนำาพลงงานแสงอาทตยมาผลตทงความรอนและกระแสไฟฟา ทำาใหไมมตนทนทางดานพลงงานทใชในการอบแหง ซงเปนเหตใหระยะเวลาการคนทนเรวมากขน หากพจารณาทางดานการอนรกษสภาวะแวดลอม เครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคใชพลงงานหมนเวยนทสะอาด เปนมตรกบสภาวะแวดลอม ซงอาจกลาวไดวาการอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคจากโครงการวจยนเปนมตรกบสภาวะแวดลอม ดงนนเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค สามารถนำาไปใชอบแหงผลผลตทางการเกษตรไดจรง สามารถลดระยะเวลาในการผลตลด เมอเทยบกบการตากแหงผลตภณฑ อกทงผลตภณฑทไดยงสะอาด และผลตภณฑไมถกทำาลายจากนกหรอแมลง การวเคราะหทางดานเศรษฐศาสตร แสดงใหเหนถงความเปนไปไดทจะนำาเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคไปใช เนองจากมระยะเวลาการคนทนทรวดเรว อยางไรกตามการอบแหงดวยเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยกยงมขอจำากดหนงในการใชงานกลาวคอชวงทไมมรงสอาทตยหรอรงสอาทตยมนอย ทำาใหไมสามารถอบแหงได

25

อาจพฒนาเครองโดยการใชชวมวลหรอกาซปโตเลยมเหลวมาเปนแหลงพลงงานความรอนรวม เพอใหสามารถอบแหงไดตลอดเวลา

การนำาเคร องตนแบบไปเผยแพร

เครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงคแบบมวสดสะสมความรอนนไดนำาไปเผยแพรใหกบกลมแมบานเกษตรกรแปรรปเนอสตวบานนาจารย ในวนท 24 เมษายน 2551 โดยมสมาชกกลมแมบานเกษตรกรแปรรปเนอสตวบานนาจารย เขารวมประมาณ 15 คน แสดงดงภาพท 24-27

ภาพท 24 การสาธตการใชเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค

26

ภาพท 25 การสาธตการใชเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค

ภาพท 26 การสาธตการใชเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค

27

ภาพท 27 การสาธตการใชเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบอโมงค

เอกสารอ างอง

กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน, 2542: แผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยจากขอมลภาพถายดาวเทยม พมพครงท 1 กรงเทพฯ: สำานกพมพบรษท จรงรชต จำากด.เสรม จนทรฉาย และยทธศกด บญรอด, การพฒนาเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยสำาหรบประเทศไทย, การประชมวชาการเครอขายพลงงานแหงประเทศไทยครงท 1, 11-13 พฤษภาคม 2548, ชลบร, หนา 147-150. Aboul-Enein, S., El-Sebaii, A.A., Ramadan, M.R.I., El-Gohary, H.G., 2000, Parametric study of solar air heater with and without thermal storage for solar drying, Renewable Energy, Vol. 21, 505-522.Bala B.K., Mondol M.R.A., biwas B.K., DasChowdury B.L. and Janjai S., Solar drying of pineapple using solar tunnel drier, Renewable Energy, 2003, Vol. 28, pp. 183-190.Fikiin A.G., Fikiin K.A. and Triphonov S.D., Equivalent thermophysical properties and surface heat transfer

28

coefficient of fruit layers in trays during cooling, Journal of Food Engineering, 1999, Vol. 40, pp. 7-13.Hossain M.A., Woods J.L. and Bala B.K., Optimization of solar tunnel drier for drying of chili without color loss, Renewable Energy, 2005, Vol. 30, pp. 729-742.

Newnan D.G., Engineering economic analysis. 2nd ed. California. Engineering Press, Inc., 1983. Yamtraipat N., Khedari J., Hirunlabh J. and Kunchornrat J., Assessment of Thailand indoor set-point impact on energy consumption and environment, Energy Policy, 2006, Vol. 34, pp. 765-70.

29