ท่ามกลางกระแสการรณรงค์เพื่อการประหยัดพลังงาน จากการบริโภคทรัพยากรอย่างเต็มที่ของโลกของ เราในปัจจุบัน ทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไปอย่าง แหล่งพลังงานจากฟอสซิลต์ เริ่มเหลือน้อยลงไปทุกที ซึ่งเป็นเหตุให้ต้นทุนด้านพลังงานเพิ่มสูงขึ้นไปทุกวัน อย่างหลีกเหลี่ยงไม่ได้ และยังมีกระแสความกังวลเรื่องการปล่อยมลภาวะโดยเฉพาะการปล่อย คาร์บอน สู่บรรยากาศ จากการผลิตไฟฟ้าด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลต์ มากและดังขึ้นเรื่อยๆ การหาแหล่งพลังงานทางเลือก หรือ แหล่งพลังงานทดแทน จึงเป็นเรื่องเร่งด่วน สำหรับการบริหารจัดการพลังงาน และทรัพยากร ของประเทศและของทั่วโลก

โซล่าเซลล์ หรือ เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่มีไม่จำกัด  และเป็น

พลังงานสะอาด จึงเป็นทางเลือกใหม่ของแหล่งพลังงานที่อยู่ในความสนใจและถูกกล่าวถึงมากที่สุดในปัจจุบัน

ไฟถนน ที่มีความจำเป็นต่อความปลอดภัยในการเดินทาง และการใช้ชีวิตของผู้คนยามค่ำคืน ซึ่งมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูง และอยู่ในที่กลางแจ้ง จึงมีความเหมาะสมในการเอาพลังงานพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้งาน เป็นลำดับต้นๆ การออกแบบระบบ ไฟถนนโซล่าเซลล์ ให้เหมาะสม จึงมีความจำเป็นที่ต้องเข้าใจถึง หลักคิดในการออกแบบ และส่วนประกอบต่างๆ เพื่อก่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดและใช้ทรัพยากรให้คุ้มค่า (ตามความตั้งใจเบื้องต้นในการประหยัดทรัพยากร )

 Battery แบตเตอรี่ เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญสำหรับโคมไฟถนนโซล่าเซลล์ใช้สำหรับเก็บประจุไฟฟ้า และจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ต่างๆ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ

 แบตเตอรี่ปฐมภูมิ (Primary Battery)
แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จจนเต็มมาจากโรงงาน เช่น แบตเตอรี่นาฬิกา แบตเตอรี่ไฟฉาย ซึ่งเมื่อใช้ไฟในแบตเตอรี่จนหมด ก็ไม่สามารถกลับนำมาใช้ใหม่ได้

 แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (Secondary Battery)
แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จใหม่ได้ เมื่อแบตเตอรี่มีไฟที่อ่อนลง เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่มือถือ หรือแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์

    ระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ จะใช้แบตเตอรี่แบบทุติยภูมิ ซึ่งสามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้ใหม่ เมื่อแบตเตอรี่มีกำลังไฟที่อ่อนลง แบตเตอรี่จะเก็บพลังงานไฟฟ้า ที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์ เข้ามาเก็บไว้ แล้วปล่อยกำลังไฟฟ้าออกไปให้กับโหลด ในเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ ในช่วงเวลากลางคืน หรือเมฆครึ้มตลอดวัน

การชาร์จแบตเตอรี่ ในระบบการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ จะผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ โดยผ่าน เครื่องควบคุมการชาร์จ และแบตเตอรี่ที่ใช้ จะมีหลายชนิด เช่น ลีดเอซิด (Lead-Acid Battery), อัลคาไลน์ (Alkaline), นิคเกิลแคดเมียม (Nickel-cadmium) แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดก็คือ แบตเตอรี่ ลีดเอซิด เพราะมีอายุการใช้งานที่ยืนยาว และมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่สูง ส่วนโหลดอาจจะเป็นโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือถ้าต้องการใช้งานกับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ ก็ต้องต่อผ่านอินเวอร์เตอร์ เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้า

โครงสร้างของแบตเตอรี่ แบบลีดเอซิด (Lead-Acid Battery)

    ภายในลีดเอซิดแบตเตอรี่ จะประกอบด้วยเซลล์อยู่ภายใน โดยต่อกันแบบอนุกรม จำนวนเซลล์ ขึ้นอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่นั้นๆ ว่าให้มีค่าแรงดันใช้งานที่เท่าไร โดยทั่วไปหนึ่งเซลล์มีแรงดันประมาณ 2 โวลท์ ดังนั้นถ้าให้จ่ายไฟ 12 โวลท์ จะมีแผงภายในจำนวน 6 เซลล์ ต่ออนุกรมกันอยู่

    การปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ จะแบ่งออกเป็นสองแบบด้วยกัน ดังนี้

 Shallow-Cycle Battery
เป็นแบตเตอรี่แบบรถยนต์ จะแบตเตอรี่ที่ออกแบบมา ให้สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้น้อย ประมาณ 10-20 เปอร์เซนต์ ของประจุไฟฟ้าทั้งหมด ก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ การปล่อยประจุไฟฟ้า จะมีหน่วยเป็นแอมอาวด์ (Ahr) หมายถึง ปริมาณการปล่อยประจุกระแสไฟฟ้าใน 1 ชั่วโมง แต่ในความเป็นจริง จะไม่สามารถปล่อยประจุจากแบตเตอรี่จนหมดได้ เช่น หากมีแบตเตอรี่ ขนาด 100 แอมอาวด์ แบตเตอรี่นี้จะปล่อยประจุไฟฟ้า ได้เพียง 10-20 แอมอาวด์ หลังจากนั้นจะต้องทำการชาร์จประจุให้เต็ม ก่อนการคลายประจุครั้งต่อไป ถ้าการปล่อยประจุมากเกินกว่าที่กำหนดไว้ จะทำให้แบตเตอรี่ มีอายุการที่ใช้งานที่สั้นลง เสื่อมเร็วอย่างมาก จำนวนครั้งในการชาร์จจะลดลง

 Deep-Cycle Battery
แบตเตอรี่ที่ออกแบบมา ให้สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มาก ประมาณ 60-80 เปอร์เซนต์ ของประจุไฟฟ้าทั้งหมด ก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ ส่วนใหญ่จะนำมาใช้กับ ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าในบ้านพักอาศัย แบตเตอรี่ชนิดนี้ จะมีราคาที่สูงกว่าแบบแรกมาก แต่ใช้เพียงไม่กี่ตัว ก็สามารถทดแทนประจุไฟฟ้ารวม จากแบตเตอรี่แบบแรกได้ แบตเตอรี่แบบนี้ จะมีความคุ้มค่าในระยะยาว

    การใช้แบตเตอรี่รถยนต์ แทนแบตเตอรี่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ แบบ Deep-Cycle สามารถใช้ได้ ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าใช้กระแสไฟไม่มาก แต่ต้องคำนวนให้ดีว่า ไม่ควรที่จะปล่อยกระแสไฟ ออกจากแบตเตอรี่ให้มากเกินไป เพราะถ้าปล่อยกระแสไฟ ออกจากแบตมากเกินไป จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง จนไม่สามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้อีกต่อไป

    อีกอย่าง แบตเตอรี่รถยนต์ มีอายุการใช้งานประมาณ 2 ปี แต่ถ้าเป็นแบตเตอรี่ ดีพไซเคิล ที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มาก จะมีอายุการใช้งาน 4-5 ปี ถ้าใช้งานกับระบบโซลาร์เซลล์แล้ว แบตเตอรี่แบบดีพไซเคิล มีความคุ้มค่ามากกว่า และราคา ณ ปัจจุบัน(2556) ถือว่าลดลงมาจากที่ผ่านมามาก อีกทั้ง ยังจ่ายกระแสไฟให้กับโหลดได้มากกว่า ก่อนที่จะต้องทำการชาร์จประจุใหม่

ข้อควรระวัง!

ไม่ควรปล่อยให้แบตเตอรี่ ปล่อยประจุไฟฟ้าจนหมด เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพในการเก็บประจุ ของแบตเตอรี่ลดลงไปอย่างมาก และบางครั้งจะไม่สามารถนำกลับมาชาร์จประจุได้อีกต่อไป ดังนั้น การชาร์จประจุเข้าแบตเตอรี่ ควรมีเครื่องควบคุมการชาร์จที่เหมาะสม ปรับแรงดันให้คงที่ ไม่ให้สูงไป เพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ หรือถ้าแบตเตอรี่มีแรงดันที่ต่ำ น้อยกว่าค่าที่ตั้งไว้ในเครื่องควบคุมการชาร์จ ระบบการชาร์จ ก็จะปลดโหลดในการใช้งานออกไปทันที ไม่ให้แบตเตอรี่มีการจ่ายไฟออก เพราะถ้าแบตเตอรี่จ่ายไฟออกไปจนหมด จะทำให้เซลล์ที่อยู่ข้างใน ไม่สามารถกลับมาชาร์จประจุได้อีก

ดังนั้นควรออกแบบวงจร ให้การชาร์จแบตเตอรี่เต็มทุกวัน เพราะถ้าแบตเตอรี่แบบลีดเอซิด ไม่เคยชาร์จเต็มเลย จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง ควรติดตั้งแบตเตอรี่ ที่อุณภูมิที่กำหนดไว้ในสเปค โดยส่วนใหญ่แล้ว แบตเตอรี่จะทำงานได้ดีที่อุณภูมิ 25 องศาเซลเซียส ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลง ถ้าอุณหภูมิต่ำลง จะทำให้ประสิทธิภาพในการเก็บประจุลดลง