Original Title: The integration of renewable energy sources and IoT devices as a future sustainable energy solution
Source: doi.org/10.61945/cjbar.2020.2.1.1
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើសមាហរណកម្មប្រភពថាមពលកកើតឡើងវិញ និងឧបករណ៍ IoT ជាដំណោះស្រាយថាមពលប្រកបដោយចីរភាពនាពេលអនាគត

ចំណងជើងដើម៖ The integration of renewable energy sources and IoT devices as a future sustainable energy solution

អ្នកនិពន្ធ៖ TY Bunly (Graduate School of Science, Royal University of Phnom Penh), CHEY Chan Oeurn (Graduate School of Science, Royal University of Phnom Penh)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2020, Insight: Cambodia Journal of Basic and Applied Research

វិស័យសិក្សា៖ Renewable Energy and Internet of Things

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ប្រទេសកម្ពុជានៅតែជួបប្រទះនឹងបញ្ហាកង្វះខាតថាមពលអគ្គិសនី ដែលបណ្តាលមកពីការផលិតមានកម្រិត និងការប្រើប្រាស់ថាមពលមិនទាន់មានប្រសិទ្ធភាព។ ការស្រាវជ្រាវនេះស្វែងរកជម្រើសថ្មីតាមរយៈការរួមបញ្ចូលគ្នានូវប្រព័ន្ធថាមពលព្រះអាទិត្យ និងបច្ចេកវិទ្យា IoT។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រពិសោធន៍ដោយដំឡើងប្រព័ន្ធសូឡាភ្ជាប់ជាមួយបណ្តាញអគ្គិសនី (On-grid solar system) និងប្រព័ន្ធកុងតាក់ឆ្លាតវៃ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យ និងគ្រប់គ្រងការប្រើប្រាស់អគ្គិសនីពីចម្ងាយ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Traditional Grid System without Smart Control
ការប្រើប្រាស់បណ្តាញអគ្គិសនីរដ្ឋដោយគ្មានប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងឆ្លាតវៃ
ងាយស្រួលប្រើប្រាស់ និងមិនទាមទារការដំឡើងប្រព័ន្ធបញ្ជាស្មុគស្មាញ ឬការវិនិយោគលើឧបករណ៍បន្ថែម។ ចំណាយប្រាក់ច្រើនលើថ្លៃអគ្គិសនីប្រចាំខែ និងងាយមានការខ្ជះខ្ជាយថាមពលនៅពេលអ្នកប្រើប្រាស់ភ្លេចបិទកុងតាក់ ឬឧបករណ៍អគ្គិសនី។ ខាតបង់ប្រាក់ និងថាមពលដោយសារកង្វះប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងការប្រើប្រាស់ឱ្យមានប្រសិទ្ធភាព និងបញ្ចេញឧស្ម័នកាបូនិកច្រើន។
On-grid Solar System with IoT Control
ប្រព័ន្ធសូឡាភ្ជាប់បណ្តាញរួមបញ្ចូលជាមួយឧបករណ៍បញ្ជា IoT
ជួយសន្សំសំចៃការចំណាយអគ្គិសនី កាត់បន្ថយការខ្ជះខ្ជាយថាមពល និងអនុញ្ញាតឱ្យតាមដានព្រមទាំងគ្រប់គ្រងការប្រើប្រាស់ពីចម្ងាយ។ ទាមទារការវិនិយោគដំបូងលើឧបករណ៍ (Hardware) និងចំណេះដឹងផ្នែកបច្ចេកទេសក្នុងការដំឡើងនិងតភ្ជាប់ប្រព័ន្ធអ៊ីនធឺណិត។ ផលិតថាមពលបាន ១៧៦,៩៦ kWh ក្នុងមួយឆ្នាំ (សន្សំបានប្រមាណ ១៣២ ៧២០ រៀល) ដោយចំណាយដើមលើប្រព័ន្ធបញ្ជាត្រឹមតែ ៦៥ ដុល្លារ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះទាមទារឱ្យមានការវិនិយោគលើផ្នែករឹង (Hardware) ជាច្រើនប្រភេទសម្រាប់ដំឡើងប្រព័ន្ធសូឡា និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រង IoT ប៉ុន្តែមានតម្លៃសមរម្យសម្រាប់ការរៀបចំប្រព័ន្ធបញ្ជា។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យប្រមូលបានពីការដំឡើងប្រព័ន្ធសាកល្បងនៅលើដំបូលអគារ ក្រុមហ៊ុន Solar Green Energy Cambodia (SOGE) ក្នុងរាជធានីភ្នំពេញ ដែលមានលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុនិងកម្រិតពន្លឺព្រះអាទិត្យអំណោយផល។ លទ្ធផលនៃការផលិតថាមពលអាចនឹងមានការប្រែប្រួល ប្រសិនបើប្រព័ន្ធនេះត្រូវបានដំឡើងនៅតំបន់ដែលមានស្រមោលបាំងច្រើន ឬនៅរដូវវស្សាដែលមានភ្លៀងធ្លាក់ច្រើនខែនៅក្នុងប្រទេសកម្ពុជា។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានេះមានភាពជាក់ស្តែង និងស័ក្តិសមយ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ការអនុវត្តនៅកម្ពុជា ដើម្បីកាត់បន្ថយការចំណាយអគ្គិសនី និងលើកកម្ពស់ប្រសិទ្ធភាពថាមពល។

ជារួម ការរួមបញ្ចូលគ្នានូវប្រព័ន្ធសូឡាភ្ជាប់បណ្តាញ និងឧបករណ៍ IoT គឺជាដំណោះស្រាយដែលមានតម្លៃសមរម្យ ងាយស្រួលអនុវត្ត និងមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការចូលរួមដោះស្រាយបញ្ហាកង្វះថាមពលនៅកម្ពុជាប្រកបដោយចីរភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី១៖ សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃប្រព័ន្ធអគ្គិសនី និងថាមពលសូឡា: ស្វែងយល់ពីរបៀបដែលបន្ទះសូឡាផលិតចរន្តជាប់ (DC) និងការប្រើប្រាស់ Inverter ដើម្បីបំប្លែងទៅជាចរន្តឆ្លាស់ (AC) សម្រាប់ប្រើប្រាស់ក្នុងផ្ទះ ដោយអាចសិក្សាតាមរយៈ Coursera ឬវីដេអូបង្រៀននៅលើ YouTube
  2. ជំហានទី២៖ ស្វែងយល់ពីឧបករណ៍ Microcontrollers និង IoT: ចាប់ផ្តើមអនុវត្តការសរសេរកូដបញ្ជា (Programming) លើបន្ទះសៀគ្វី Arduino Nano និង ESP8266 ដោយប្រើប្រាស់កម្មវិធី Arduino IDE ដើម្បីភ្ជាប់ឧបករណ៍ទៅកាន់បណ្តាញ Wi-Fi។
  3. ជំហានទី៣៖ សិក្សាពីប្រព័ន្ធបញ្ជូនទិន្នន័យឥតខ្សែ (Wireless Data Transmission): រៀនពីរបៀបតភ្ជាប់ និងប្រើប្រាស់ម៉ូឌុល HC-12 សម្រាប់បញ្ជូនទិន្នន័យក្នុងចម្ងាយខ្លី និងរបៀបបញ្ជូនទិន្នន័យឡើងទៅកាន់ប្រព័ន្ធ Cloud ដូចជា ThingSpeakBlynk ជាដើម។
  4. ជំហានទី៤៖ អនុវត្តគម្រោងខ្នាតតូច (Mini Project Implementation): សាកល្បងបង្កើតប្រព័ន្ធបញ្ជាកុងតាក់ពីចម្ងាយខ្នាតតូចមួយ ដោយប្រើប្រាស់ Relay Module ភ្ជាប់ជាមួយអំពូលភ្លើង ឬកង្ហារតូចៗ ហើយធ្វើការបញ្ជាការបិទបើកតាមរយៈ Smartphone មុននឹងឈានទៅគ្រប់គ្រងប្រព័ន្ធភ្លើងធំៗ។
  5. ជំហានទី៥៖ អភិវឌ្ឍចំណេះដឹងផ្នែកវិភាគទិន្នន័យថាមពល: រៀនពីរបៀបទាញយកទិន្នន័យ (Export Data) ពីឧបករណ៍ IoT មកកាន់កម្មវិធី Microsoft Excel ឬប្រើប្រាស់ភាសា Python (Pandas) ដើម្បីវិភាគរកមើលភាពខ្ជះខ្ជាយថាមពល និងវាយតម្លៃប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
on-grid solar systems (ប្រព័ន្ធសូឡាភ្ជាប់បណ្តាញ) ជាប្រព័ន្ធផលិតថាមពលពីពន្លឺព្រះអាទិត្យដែលតភ្ជាប់ផ្ទាល់ទៅនឹងបណ្តាញអគ្គិសនីជាតិ (Grid)។ ប្រព័ន្ធនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់ទាញយកថាមពលពីសូឡាមកប្រើប្រាស់ ហើយប្រសិនបើមានថាមពលសល់ វាអាចបញ្ជូនទៅកាន់បណ្តាញរដ្ឋវិញ ឬទាញភ្លើងពីរដ្ឋមកប្រើវិញនៅពេលសូឡាមិនអាចផលិតភ្លើងបានគ្រប់គ្រាន់។ ដូចជាអាងស្តុកទឹកពីរដែលតភ្ជាប់គ្នា ពេលទឹកភ្លៀង (ថាមពលសូឡា) ពេញ វាហូរចូលបណ្តាញទឹករបស់រដ្ឋ ហើយពេលរាំងស្ងួត យើងអាចទាញទឹកពីរដ្ឋមកប្រើវិញដោយស្វ័យប្រវត្តិ។
IoT devices (ឧបករណ៍អ៊ីនធឺណិតនៃវត្ថុ) ជាឧបករណ៍ ឬគ្រឿងបរិក្ខាររូបវន្តផ្សេងៗ (ដូចជាកុងតាក់ អំពូលភ្លើង ឬសេនស័រ) ដែលមានភ្ជាប់បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់ទទួលនិងបញ្ជូនទិន្នន័យទៅកាន់ប្រព័ន្ធអ៊ីនធឺណិត ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងអាចគ្រប់គ្រង និងតាមដានពួកវាពីចម្ងាយបាន។ ដូចជាការបង្រៀនរបស់របរប្រើប្រាស់ក្នុងផ្ទះឱ្យចេះប្រាប់ព័ត៌មានមកយើង និងចេះស្តាប់បញ្ជារបស់យើងពីចម្ងាយតាមរយៈទូរស័ព្ទដៃ។
Grid Tie Inverter (ឧបករណ៍បំប្លែងចរន្តភ្ជាប់បណ្តាញ) ជាឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលបំប្លែងចរន្តជាប់ (DC) ដែលផលិតបានពីបន្ទះសូឡា ទៅជាចរន្តឆ្លាស់ (AC) ដែលមានលក្ខណៈស្របតាមស្តង់ដារបណ្តាញអគ្គិសនីជាតិ ដើម្បីអាចប្រើប្រាស់ជាមួយបរិក្ខារក្នុងផ្ទះ និងបញ្ជូនទៅកាន់បណ្តាញរដ្ឋបាន។ ដូចជាអ្នកបកប្រែភាសាដែលជួយបកប្រែចរន្តអគ្គិសនីពីបន្ទះសូឡា (DC) ទៅជាចរន្តអគ្គិសនីរដ្ឋ (AC) ដើម្បីឱ្យឧបករណ៍ក្នុងផ្ទះអាចយល់និងប្រើប្រាស់បាន។
SMART grids (បណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃ) ជាបណ្តាញចែកចាយអគ្គិសនីដែលប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាឌីជីថល ដើម្បីតាមដាន និងគ្រប់គ្រងការផ្គត់ផ្គង់អគ្គិសនីពីប្រភពផលិតទៅកាន់អ្នកប្រើប្រាស់ ដែលជួយកាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពល និងឆ្លើយតបទៅនឹងតម្រូវការប្រើប្រាស់ភ្លាមៗ។ ជាបណ្តាញអគ្គិសនីរដ្ឋដែលមានខួរក្បាល អាចដឹងថាផ្ទះណាត្រូវការភ្លើងប៉ុន្មាន និងអាចបែងចែកភ្លើងបានដោយស្វ័យប្រវត្តិដើម្បីកុំឱ្យដាច់ភ្លើង ឬខ្ជះខ្ជាយ។
Cloud computing (ប្រព័ន្ធផ្ទុកនិងគ្រប់គ្រងទិន្នន័យលើពពក) ជាការប្រើប្រាស់បណ្តាញកុំព្យូទ័រ (Servers) នៅលើអ៊ីនធឺណិត ដើម្បីផ្ទុក គ្រប់គ្រង និងដំណើរការទិន្នន័យ ជំនួសឱ្យការប្រើប្រាស់កុំព្យូទ័រផ្ទាល់ខ្លួន។ នៅក្នុងការស្រាវជ្រាវនេះ វាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ផ្ទុកទិន្នន័យថាមពលដែលប្រមូលបានពីឧបករណ៍ IoT។ ដូចជាការជួលទូដែកសុវត្ថិភាពធំមួយនៅធនាគារតាមរយៈអ៊ីនធឺណិត ដើម្បីទុកកំណត់ត្រាប្រើប្រាស់ភ្លើងរបស់យើង ដែលយើងអាចចូលមើលពីកន្លែងណាក៏បាន។
Arduino Nano (បន្ទះសៀគ្វី អាកឌុយណូ ណាណូ) ជាបន្ទះសៀគ្វីកុំព្យូទ័រខ្នាតតូច (Microcontroller) ដែលអាចសរសេរកូដបញ្ជាបាន។ វាត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីអានទិន្នន័យពីសេនស័រ (ដូចជាកម្រិតវ៉ុល និងចរន្តភ្លើង) និងបញ្ជាទៅឧបករណ៍ផ្សេងៗទៀតឱ្យដំណើរការ។ ជាខួរក្បាលកុំព្យូទ័រដ៏តូចមួយដែលអាចទទួលពាក្យបញ្ជាដើម្បីត្រួតពិនិត្យ និងបញ្ជាគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចផ្សេងៗ ដូចជាការបើកឬបិទកុងតាក់ភ្លើង។
Gateway (ច្រកទ្វារបណ្តាញ) ជាឧបករណ៍ដែលដើរតួជាចំណុចកណ្តាលក្នុងការបញ្ជូនទិន្នន័យរវាងបណ្តាញពីរដែលខុសគ្នា។ នៅក្នុងប្រព័ន្ធនេះ វាទទួលទិន្នន័យពីសេនស័រតាមរយៈរលកសញ្ញាវិទ្យុ (HC-12) ហើយបញ្ជូនទិន្នន័យនោះបន្តទៅកាន់ប្រព័ន្ធ Cloud តាមរយៈ Wi-Fi។ ដូចជាអ្នកនាំសារប្រចាំភូមិដែលប្រមូលព័ត៌មានពីឧបករណ៍ក្នុងផ្ទះ ហើយរត់យកទៅរាយការណ៍ប្រាប់ប្រព័ន្ធអ៊ីនធឺណិតដើម្បីឱ្យយើងបានដឹង។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖