คำนวณระบบพลังงานเรือไฟฟ้า
นิยาม · หน้าที่ · ความสำคัญ
1 สูตรหลักที่ต้องใช้
2 C-rate (อัตราการจ่าย/ชาร์จ)
1C = จ่าย/ชาร์จจนหมดใน 1 ชั่วโมง
- 0.5C ของ 100Ah = 50 A (หมดใน ~2 ชม.)
- 1C ของ 100Ah = 100 A (หมดใน ~1 ชม.)
3 พลังงานใช้ได้จริง
ไม่ควรลากแบตจนหมดเกลี้ยง — เผื่อ margin เพื่อยืดอายุแบต
4 ตัวอย่างคำนวณเต็ม (แพ็กจริง 24S 280Ah + มอเตอร์ 15 kW)
- แรงดันแพ็ก = 24 × 3.2 = 76.8 V (24S LiFePO₄)
- พลังงานเต็ม = 76.8 V × 280 Ah = 21,504 Wh ≈ 21.5 kWh
- ใช้ได้จริง 80% = 21,500 × 0.80 ≈ 17,200 Wh
- มอเตอร์เร่งเต็ม 15 kW → กระแส = 15,000 ÷ 76.8 ≈ 195 A (≈ 0.7C ของ 280Ah — แพ็กรับไหว)
- แล่นเดินทางใช้กำลังเฉลี่ย ~5 kW → เวลาวิ่ง = 17,200 ÷ 5,000 ≈ 3.4 ชั่วโมง
- ถ้าเร่งเต็ม 15 kW ตลอด → วิ่งได้แค่ 17,200 ÷ 15,000 ≈ 1.1 ชั่วโมง
DOD กับการวางแผนพลังงานเรือจริง
5 DOD (Depth of Discharge) — ใช้แบตลึกแค่ไหน
DOD คือ "ใช้ความจุไปกี่เปอร์เซ็นต์" ก่อนชาร์จใหม่ เช่น ใช้ไป 80% แล้วชาร์จ = DOD 80%
ยิ่งใช้ลึก (ลากแบตจนเกือบหมด) อายุแบตยิ่งสั้นลง — เป็นความสัมพันธ์ผกผัน เพราะการคายประจุลึกทำให้วัสดุในเซลล์ขยาย-หดตัวมาก เกิดความเครียดสะสม
| DOD เฉลี่ยที่ใช้ | อายุการใช้งานโดยประมาณ |
|---|---|
| 100% (ลากจนหมด) | สั้นสุด |
| 80% | ปานกลาง |
| 50% | ยาวสุด (อาจเกิน 2 เท่าของ 100%) |
6 ตัวอย่างวางแผนเรือจริง (แพ็ก 24S 280Ah)
- พลังงานเต็ม = 76.8 V × 280 Ah = 21,504 Wh ≈ 21.5 kWh
- ใช้ได้จริง 80% (DOD 80%) = 21,500 × 0.80 ≈ 17,200 Wh
- เดินเบาประหยัด ใช้กำลังเฉลี่ย 3,000 W → เวลาวิ่ง = 17,200 ÷ 3,000 ≈ 5.7 ชั่วโมง
- ถ้าแล่น 10 km/h → ระยะ ≈ 10 × 5.7 ≈ 57 km
เลือกขนาดอุปกรณ์ดัดแปลงเรือไฟฟ้า
7 เลือกขนาดมอเตอร์ตามชนิดเรือ
เลือกขนาดมอเตอร์จากขนาดเรือ น้ำหนักบรรทุก จำนวนผู้โดยสาร และความเร็วที่ต้องการใช้ — ตารางนี้แบ่งตามลักษณะการใช้งาน 3 แบบ: ในคลอง/แม่น้ำ · แม่น้ำสายใหญ่ · ใกล้ชายฝั่ง
| ลำดับ | รายการ | รายละเอียด | ||
|---|---|---|---|---|
| แบบ 1 คลอง/แม่น้ำ | แบบ 2 แม่น้ำ | แบบ 3 ชายฝั่ง | ||
| 1 | ขนาดเรือ ก×ย×ส (ม.) | 1.4×8×0.4 | 1.8×9×0.6 | 2.4×9.7×1.2 |
| 2 | กินน้ำลึก (ม.) | 0.4 | 0.4 | 0.7 |
| 3 | น้ำหนักบรรทุก (ตัน) | 0.8 | 1.6 | 3.4 |
| 4 | จำนวนผู้โดยสาร (คน) | 8–10 | 10–12 | 10–12 |
| 5 | ความเร็วทำการ (กม./ชม.) | 15 | 15 | 15 |
| 6 | ขนาดมอเตอร์ (kW) | 7 | 12 | 18 |
เลือกขนาดแบตเตอรี่ตามระยะทางต่อการชาร์จ
8 เลือกขนาดแบตเตอรี่ตามระยะทาง
อัตราใช้พลังงานตามขนาดมอเตอร์: 7 kW = 0.40 · 12 kW = 0.45 · 18 kW = 0.50 kWh/กม. (หาร 0.8 เพราะใช้แบตลึกจริง ~80%)
| ลำดับ | ขนาดมอเตอร์ (kW) | ผู้โดยสาร (คน) | ระยะทางต่อชาร์จ 1 ครั้ง (กม.) | ขนาดแบตเตอรี่ (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 7 | 8–10 | 5 | 3 |
| 2 | 10 | 5 | ||
| 3 | 15 | 8 | ||
| 4 | 20 | 10 | ||
| 5 | 25 | 13 | ||
| 6 | 30 | 15 | ||
| 7 | 12 | 10–12 | 5 | 3 |
| 8 | 10 | 6 | ||
| 9 | 15 | 8 | ||
| 10 | 20 | 11 | ||
| 11 | 25 | 14 | ||
| 12 | 30 | 17 | ||
| 13 | 18 | 10–12 | 5 | 4 |
| 14 | 10 | 6 | ||
| 15 | 15 | 9 | ||
| 16 | 20 | 13 | ||
| 17 | 25 | 16 | ||
| 18 | 30 | 20 |
ที่มา: กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) — https://kc.dede.go.th/knowledge-view-file.aspx?p=221
เครื่องคำนวน — สูตรระบบไฟฟ้า
1 กำลัง — แรงดัน — กระแส (P = V × A)
ป้อนค่าใด 2 ค่า → คำนวณค่าที่เหลือ
2 พลังงานแบตเตอรี่ (Wh = V × Ah)
3 เวลาวิ่ง (ชม. = Wh ÷ W)
4 C-rate — อัตรากระแสเทียบความจุ
เว้น 1 ช่อง ที่อยากรู้ — ระบบคำนวณให้ · เช่น ใส่ Ah + C-rate → กระแส หรือ ใส่ Ah + กระแส → C-rate
5 เลือกขนาดแบตตามระยะทาง
kWh = ระยะทาง × อัตราใช้พลังงาน ÷ 0.8 (DOD 80%)
แบบฝึกหัด — คำนวณพลังงานและระยะเวลาวิ่ง
ข้อ 1 หาพลังงานของแพ็ก
แพ็ก 24V 100Ah มีพลังงานเต็มกี่ Wh?
ข้อ 2 หากำลังและเวลาวิ่ง
จากแพ็กข้อ 1 ดึงเฉลี่ย 30A → กำลังกี่ W? และถ้าใช้ได้จริง 85% จะวิ่งได้กี่ชั่วโมง?
ข้อ 3 ออกแบบขนาดแพ็ก
อยากวิ่ง 4 ชั่วโมง ที่กำลังเฉลี่ย 600W ต้องมีพลังงานใช้ได้กี่ Wh? และต้องมีแพ็กกี่ Ah ที่ 24V (เผื่อใช้ได้ 85%)?
ข้อ 4 งบพลังงาน (วางแผนการใช้ไฟ)
ประมาณการใช้ไฟแต่ละช่วง แล้วรวมเป็น Wh ที่ต้องใช้ทั้งทริป
| ช่วงการใช้งาน | กำลัง (W) | เวลา (ชม.) | พลังงาน (Wh) |
|---|---|---|---|
| ออกตัว/เร่ง | |||
| แล่นเดินทาง | |||
| เดินเบา/จอดรอ | |||
| รวมพลังงานที่ต้องใช้ | |||
ข้อ 5 เลือกขนาดมอเตอร์และแบตเตอรี่
เรือยาว ~9 ม. บรรทุก ~1.6 ตัน ผู้โดยสาร 12 คน ต้องการวิ่ง 20 กม. ต่อการชาร์จ 1 ครั้ง — ใช้ ตารางที่ 7 และ 8 เลือกขนาดมอเตอร์และแบตเตอรี่