---
title: "โซลาร์เพื่อการเกษตร: ปั๊มน้ำโซลาร์ คำนวณ Head และอัตราไหล Agrivoltaics และฟาร์มอัจฉริยะ"
url: https://modsengineeringmath.com/learn/solar-pv/solar-agriculture/
site: "Mod's Engineering Mathematics (อาจารย์มด)"
language: th
updated: 2026-10-13
---

> ออกแบบโซลาร์เซลล์สำหรับการทำฟาร์มและการเกษตรในไทย: ความต้องการน้ำของพืช ET₀ Kc หัวสูบรวม TDH การสูญเสียในท่อ Hazen-Williams กำลังปั๊ม ρgQH ขนาดแผงจากพลังงานไฮดรอลิก ปั๊ม DC บัสเลส ปั๊มบาดาล ปั๊ม AC ผ่าน VFD ถังเก็บน้ำแทนแบตเตอรี่ บ่อปลาและเครื่องเติมอากาศ ฟาร์มปศุสัตว์ ห้องเย็น agrivoltaics Land Equivalent Ratio และ IoT สมาร์ตฟาร์ม พร้อมเครื่องคำนวณ

ฉบับ Markdown ของ https://modsengineeringmath.com/learn/solar-pv/solar-agriculture/ สำหรับผู้ช่วย AI และเครื่องมือค้นหา สูตรเขียนเป็น LaTeX ($…$ และ $$…$$) แล็บโต้ตอบและรูปมีเฉพาะในหน้าเว็บ

# โซลาร์เพื่อการเกษตร: ปั๊มน้ำโซลาร์ คำนวณ Head และอัตราไหล Agrivoltaics และฟาร์มอัจฉริยะ

// บทที่ 16.17 · ออกแบบระบบโซลาร์เซลล์ · Solar Pumping & Agrivoltaics


พื้นที่เกษตรจำนวนมากอยู่ไกลสายไฟ หรือใช้เครื่องสูบน้ำดีเซลที่ค่าน้ำมันแพงและต้องเฝ้า ขณะที่พืชต้องการน้ำมากที่สุดในวันที่แดดจัดที่สุด ปั๊มน้ำโซลาร์จึงเป็นงานโซลาร์ที่คืนทุนเร็วที่สุดงานหนึ่ง หน้านี้คำนวณตั้งแต่ความต้องการน้ำของพืชจนถึงจำนวนแผง แล้วขยายไปยังบ่อปลา ฟาร์มสัตว์ ห้องเย็น และการทำเกษตรใต้แผง

สรุปใน 30 วินาที

- พลังงานไฮดรอลิก (kWh) = ปริมาตร (m³) × หัวสูบ (m) ÷ 367

- หัวสูบรวม = ยกสถิต + ระดับลดขณะสูบ + สูญเสียในท่อ + แรงดันปลายทาง

- ถังเก็บน้ำ = แบตเตอรี่ที่ถูกที่สุด · ปั๊ม DC บัสเลส / ปั๊ม AC + VFD โซลาร์

- แผง ≈ 1.3–2 เท่าของกำลังปั๊ม 1 kWp ยกน้ำ 38 m ได้ ≈ 18 m³/วัน

## น้ำที่พืชต้องการ พื้นฐาน

K1 Crop water requirement ความต้องการน้ำของพืช

$$ET_c = K_c\,ET_0\ [\text{mm/วัน}] \qquad V = \frac{ET_c\,[\text{mm}]\times A\,[\text{m}^2]}{1000\,\eta_{irr}}\ [\text{m}^3] \qquad 1\ \text{mm บน } 1\ \text{ไร่} = 1.6\ \text{m}^3$$

$ET_0$ (reference evapotranspiration) ในไทยประมาณ 3.5–6 mm/วัน สูงสุดช่วงหน้าแล้ง $K_c$ ขึ้นกับพืชและระยะการเติบโต (0.4–1.2) $\eta_{irr}$ = ประสิทธิภาพการให้น้ำ: น้ำหยด 85–95 % สปริงเกลอร์ 70–80 % ปล่อยตามร่อง 50–60 % — การเปลี่ยนเป็นน้ำหยดจึงลดขนาดระบบสูบได้มาก

## หัวสูบรวม (Total Dynamic Head) พื้นฐาน

K2 Total dynamic head หัวสูบรวม

$$H = H_{static} + H_{drawdown} + H_{friction} + H_{outlet}$$

- $H_{static}$ ระยะแนวดิ่งจากผิวน้ำนิ่งถึงจุดปล่อยน้ำสูงสุด (หรือปากถังพักบนหอสูง)

- $H_{drawdown}$ ระดับน้ำในบ่อบาดาลที่ลดลงขณะสูบ (จากผลทดสอบบ่อ)

- $H_{outlet}$ แรงดันที่ต้องการที่หัวจ่าย: น้ำหยด 7–15 m (0.7–1.5 bar) สปริงเกลอร์ 20–30 m ปล่อยลงถัง 0

K3 Pipe friction (Hazen–Williams, SI) การสูญเสียแรงเสียดทานในท่อ

$$h_f = \frac{10.67\,L\,Q^{1.852}}{C^{1.852}\,d^{4.87}} \qquad (Q\ \text{m}^3/\text{s},\ d\ \text{m},\ C_{PE/PVC}\approx 140\text{–}150)$$

สังเกตเลขชี้กำลัง 4.87 ของเส้นผ่านศูนย์กลาง: ขยายท่อเพียงขนาดเดียวลดการสูญเสียได้ 3 เท่า ท่อเล็กเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ปั๊มโซลาร์ได้น้ำน้อยกว่าที่คาด

ตัวอย่าง K-1

### ท่อ PE ยาว 200 m อัตราไหล 7.3 m³/h

- $Q = 7.3/3600 = 0.00203\ \text{m}^3/\text{s}$, $C$ = 140

- ท่อ 2 นิ้ว ($d$ ≈ 0.050 m): $h_f$ ≈ 5.0 m

- ท่อ 2½ นิ้ว ($d$ ≈ 0.0635 m): $h_f$ ≈ 1.6 m (+ ข้อต่อ วาล์ว ≈ 1.4 m → ใช้ 3 m)

- ประหยัดหัวสูบ 3.4 m ≈ 9 % ของหัวสูบรวม → แผงเล็กลงเกือบ 10 % ด้วยค่าท่อที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย

## กำลังปั๊มและขนาดแผง กลาง

K4 Hydraulic power and energy กำลังและพลังงานไฮดรอลิก

$$P_{hyd} = \rho g Q H \quad\Rightarrow\quad P_{hyd}\,[\text{kW}] = \frac{Q\,[\text{m}^3/\text{h}]\times H\,[\text{m}]}{367} \qquad E_{hyd}\,[\text{kWh}] = \frac{V\,[\text{m}^3]\times H\,[\text{m}]}{367}$$

K5 Electrical input (wire-to-water) กำลังไฟฟ้าที่ปั๊มต้องการ

$$P_{el} = \frac{P_{hyd}}{\eta_{pump}\,\eta_{motor}\,\eta_{ctrl}} \qquad \eta_{w2w} \approx 0.40\text{–}0.60$$

K6 PV array for pumping ขนาดแผงสำหรับปั๊มน้ำ

$$P_{PV} = \frac{E_{hyd}}{\eta_{w2w}\,PSH\,PR_{pump}} \qquad \frac{V}{P_{PV}} = \frac{367\,PSH\,PR_{pump}\,\eta_{w2w}}{H}\ \left[\tfrac{\text{m}^3}{\text{วัน}\cdot\text{kWp}}\right]$$

ตัวอย่าง K-2

### สวนผัก/ผลไม้ 5 ไร่ ให้น้ำหยดจากบ่อบาดาล

- K1: $ET_0$ = 5 mm/วัน $K_c$ = 1.0 → 5 mm/วัน × 8,000 m² ÷ 1000 ÷ 0.9 = 44.4 m³/วัน

- K2: $H$ = 20 (ระดับน้ำนิ่ง) + 5 (ลดขณะสูบ) + 3 (ท่อ 2½ นิ้ว) + 10 (น้ำหยด) = 38 m

- สูบ 6 ชั่วโมงช่วงแดดดี → $Q$ = 7.4 m³/h · K4: $P_{hyd} = 7.4 \times 38/367 = 0.77$ kW

- K5: $\eta_{w2w}$ = 0.5 → $P_{el}$ ≈ 1.5 kW → เลือกปั๊มบาดาลโซลาร์ 1.5 kW ที่ให้ 7–8 m³/h ที่ 38 m (ตรวจจากกราฟ Q-H ของผู้ผลิต)

- K6: $E_{hyd} = 44.4 \times 38/367 = 4.6$ kWh → $P_{PV} = 4.6/(0.5 \times 5 \times 0.75) = 2.45$ kWp → 5 แผง × 580 W = 2.9 kWp (≈ 1.9 เท่าของกำลังปั๊ม)

- ถังพัก 1 วัน (≈ 45 m³) หรือบ่อพัก ช่วยให้วันครึ้มยังให้น้ำได้

## เครื่องคำนวณปั๊มน้ำโซลาร์

## ชนิดปั๊มและตัวควบคุม พื้นฐาน

| ชนิด | กำลัง | เหมาะกับ | หมายเหตุ |

| ปั๊ม DC บัสเลส (BLDC) ผิวดิน/แช่ | 100 W–1.5 kW | บ่อตื้น สระ ร่องสวน น้ำหยดแปลงเล็ก | ประสิทธิภาพสูง ต่อแผงผ่านคอนโทรลเลอร์ MPPT ของปั๊ม |

| ปั๊มบาดาล DC บัสเลส (submersible) | 0.5–4 kW | บ่อบาดาล 3–4 นิ้ว หัวสูบสูง | เลือกใบพัดแบบ helical rotor สำหรับหัวสูงอัตราไหลต่ำ หรือ centrifugal สำหรับอัตราไหลสูง |

| ปั๊ม AC 3 เฟสเดิม + Solar VFD | 0.75–75 kW | ฟาร์มใหญ่ ใช้ปั๊มเดิม ระบบชลประทาน | VFD ที่มี MPPT รับ DC จากแผงโดยตรง (ต่อแผงแรงดันสูง 500–800 V) สลับใช้ไฟ AC ได้ |

| ปั๊มหอยโข่ง/ไดอะแฟรม 12–24 V | < 200 W | รดน้ำต้นไม้ พ่นยา งานเล็ก | ต่อแบต/แผงเล็ก |

- ทำไมไม่ใช้อินเวอร์เตอร์ off-grid + ปั๊ม AC ธรรมดา: ปั๊มดึงกระแสกระชากสูงตอนสตาร์ต ต้องมีแบตและอินเวอร์เตอร์ใหญ่ ปั๊มโซลาร์และ solar VFD ปรับความเร็วตามแสง สตาร์ตนุ่มนวล ไม่ต้องมีแบต

- ฟังก์ชันที่ควรมีในคอนโทรลเลอร์: MPPT, ป้องกันบ่อแห้ง (dry-run), สวิตช์ลูกลอยถังเต็ม, ป้องกันกระแสเกิน/แรงดันเกิน, บันทึกข้อมูลและส่งค่าผ่านมือถือ

- ความปลอดภัย: สาย DC จากแผงถึงคอนโทรลเลอร์ยาวและอยู่กลางแจ้ง ใช้สาย PV และอุปกรณ์ DC ตาม หน้าสายไฟ กราวด์โครงแผงและท่อโลหะ ติด SPD เพราะพื้นที่โล่งฟ้าผ่าบ่อย

## งานฟาร์มอื่นที่ใช้โซลาร์ได้ดี

| งาน | แนวทาง | ข้อควรระวัง |

| บ่อปลา/กุ้ง เครื่องเติมอากาศ (ตีน้ำ) | เครื่องตีน้ำกลางวันใช้โซลาร์ตรง กลางคืนซึ่งออกซิเจนต่ำสุดใช้ไฟกริด/แบต/เครื่องปั่นไฟ | ห้ามไฟดับตอนเช้ามืด สัตว์น้ำตายได้ ต้องมีระบบสำรอง |

| โรงเรือนไก่/สุกร | หลังคาโรงเรือนกว้าง โหลดพัดลมระบบ EVAP กลางวันตรงกับแดด | แผงทนแอมโมเนีย IEC 62716 ทำความสะอาดบ่อยขึ้น |

| ห้องเย็น เก็บผลผลิต | ทำความเย็นช่วงกลางวัน ใช้มวลความเย็น/น้ำแข็งเก็บพลังงาน | ออกแบบฉนวนและประตูก่อน |

| อบแห้งผลผลิต | ตู้อบลมร้อนพลังแสงอาทิตย์ + พัดลม DC จากแผง | ควบคุมความชื้นและอุณหภูมิ |

| รั้วไฟฟ้า กล้อง ไฟส่องสว่าง | ระบบ 12/24 V ขนาดเล็กพร้อมแบต | ป้องกันการขโมย |

| เครื่องจักรเกษตรไฟฟ้า | ชาร์จรถไถ/โดรนพ่นยาไฟฟ้ากลางวัน | วางแผนโหลดตามแดด |

## Agrivoltaics: ปลูกพืชใต้แผงโซลาร์ กลาง

K7 Land equivalent ratio อัตราส่วนการใช้ที่ดินเทียบเท่า

$$LER = \frac{Y_{crop,AV}}{Y_{crop,mono}} + \frac{E_{PV,AV}}{E_{PV,mono}} \qquad LER > 1\ \Rightarrow\ \text{ทำร่วมกันดีกว่าแยกพื้นที่}$$

- โครงสร้าง: ยกแผงสูง 2.5–5 m ให้คนและเครื่องจักรทำงานได้ หรือแผงแนวตั้งสองหน้า (vertical bifacial) วางเป็นแถวห่าง GCR 0.2–0.4 ให้แสงผ่าน 50–80 %

- พืชที่เหมาะ: พืชทนร่มหรือชอบร่มบางส่วน ผักใบ สมุนไพร กาแฟ โกโก้ ไม้ผลบางชนิด หญ้าเลี้ยงสัตว์ — ในเขตร้อนร่มเงาบางส่วนช่วยลดความเครียดจากความร้อนและลดการระเหยของน้ำ

- ผลลัพธ์งานวิจัย: หลายโครงการรายงาน LER มากกว่า 1 (ในยุโรปบางโครงการ 1.6–1.9) แต่ผลขึ้นกับพืช ภูมิอากาศ และการออกแบบ ต้องทดลองในพื้นที่ก่อนขยาย

- อื่น ๆ: ปศุสัตว์ใต้แผง (แกะ แพะ ไก่) ช่วยควบคุมหญ้า · โซลาร์บนหลังคาโรงเรือน (ระวังแสงไม่พอสำหรับพืชในโรงเรือน) · โซลาร์ลอยน้ำบนบ่อเกษตร (ดู ลอยน้ำ)

## สมาร์ตฟาร์มพลังแสงอาทิตย์ กลาง

- เซนเซอร์ความชื้นดิน + คอนโทรลเลอร์ (ESP32/LoRaWAN) เปิดวาล์วน้ำหยดเมื่อดินแห้ง ประหยัดน้ำ 20–40 % จึงใช้แผงและปั๊มเล็กลง

- สถานีอากาศขนาดเล็ก วัดแสง อุณหภูมิ ความชื้น ฝน คำนวณ ET₀ เอง (สมการ FAO-56 Penman–Monteith)

- ระดับน้ำในถัง/บ่อบาดาล แจ้งเตือนผ่าน LINE/แอป เมื่อปั๊มทำงานผิดปกติ

- พลังงานของอุปกรณ์ IoT แผง 5–20 W + แบต LFP ขนาดเล็ก + ชิปชาร์จ MPPT (ดู ชิปสำหรับออกแบบ) ออกแบบให้อยู่ได้ 3–5 วันไม่มีแดด

## ประเด็นระดับปริญญาโท ขั้นสูง

- แบบจำลองระบบปั๊มรายชั่วโมง: เส้นโค้งปั๊มที่ความเร็วต่าง ๆ (affinity laws $Q \propto n,\ H \propto n^2,\ P \propto n^3$) ร่วมกับเส้นโค้งระบบท่อและกำลังแผงรายชั่วโมง หาปริมาณน้ำรายวันจริง (มีแสงขั้นต่ำที่ปั๊มเริ่มส่งน้ำได้)

- การจัดการน้ำใต้ดินอย่างยั่งยืน: ปั๊มโซลาร์ที่ค่าน้ำแทบเป็นศูนย์อาจกระตุ้นการสูบเกิน ต้องมีการวัดและกติกา

- Agrivoltaic modeling ร่วมแบบจำลองพืช (crop model) กับการกระจายแสงใต้แผง และวัดผลจริงในภูมิอากาศเขตร้อน

- PV-powered irrigation scheduling ด้วยการพยากรณ์แสงและความต้องการน้ำล่วงหน้า (MPC)

## คำถามที่พบบ่อย

ปั๊มน้ำโซลาร์ต้องใช้แผงกี่วัตต์?
คำนวณจากน้ำที่ต้องการต่อวันและหัวสูบรวม พลังงานไฮดรอลิก (kWh) = ปริมาณน้ำ (m³) × หัวสูบ (m) ÷ 367 หารด้วยประสิทธิภาพรวมของปั๊ม มอเตอร์ และคอนโทรลเลอร์ (ประมาณ 40–60 %) ได้พลังงานไฟฟ้าต่อวัน แล้วหารด้วยชั่วโมงแดดสูงสุดและ PR เช่น น้ำ 44 m³/วัน หัวสูบ 38 m ต้องใช้แผงประมาณ 2.5 kWp โดยทั่วไปใช้แผง 1.3–2 เท่าของกำลังปั๊ม

ปั๊มน้ำโซลาร์ต้องมีแบตเตอรี่ไหม?
ส่วนใหญ่ไม่ต้อง ใช้ถังเก็บน้ำหรือบ่อพักแทนแบตเตอรี่ สูบน้ำขึ้นถังช่วงมีแดดแล้วปล่อยน้ำด้วยแรงโน้มถ่วงเมื่อต้องการ ถูกกว่าแบตเตอรี่มากและอายุยาวกว่า ใช้แบตเฉพาะเมื่อต้องสูบหรือให้น้ำตอนกลางคืน หรือเมื่อต้องการแรงดันคงที่ตลอดเวลา

Agrivoltaics คืออะไร คุ้มไหม?
คือการทำเกษตรและผลิตไฟฟ้าจากโซลาร์บนพื้นที่เดียวกัน โดยยกแผงสูงหรือเว้นระยะให้แสงผ่านพอสำหรับพืช เหมาะกับพืชที่ทนร่มหรือชอบร่มบางส่วน และพื้นที่แดดจัดที่พืชเครียดจากความร้อน ผลรวมการใช้ที่ดินมักดีกว่าแยกทำ (Land Equivalent Ratio มากกว่า 1) แต่โครงสร้างแพงกว่าฟาร์มปกติและต้องออกแบบให้เครื่องจักรเกษตรทำงานได้

## คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

**ปั๊มน้ำโซลาร์ต้องใช้แผงกี่วัตต์?**
คำนวณจากน้ำที่ต้องการต่อวันและหัวสูบรวม พลังงานไฮดรอลิก (kWh) = ปริมาณน้ำ (m³) × หัวสูบ (m) ÷ 367 หารด้วยประสิทธิภาพรวมของปั๊ม มอเตอร์ และคอนโทรลเลอร์ (ประมาณ 40–60 %) ได้พลังงานไฟฟ้าต่อวัน แล้วหารด้วยชั่วโมงแดดสูงสุดและ PR เช่น น้ำ 44 m³/วัน หัวสูบ 38 m ต้องใช้แผงประมาณ 2.5 kWp โดยทั่วไปใช้แผง 1.3–2 เท่าของกำลังปั๊ม

**ปั๊มน้ำโซลาร์ต้องมีแบตเตอรี่ไหม?**
ส่วนใหญ่ไม่ต้อง ใช้ถังเก็บน้ำหรือบ่อพักแทนแบตเตอรี่ สูบน้ำขึ้นถังช่วงมีแดดแล้วปล่อยน้ำด้วยแรงโน้มถ่วงเมื่อต้องการ ถูกกว่าแบตเตอรี่มากและอายุยาวกว่า ใช้แบตเฉพาะเมื่อต้องสูบหรือให้น้ำตอนกลางคืน หรือเมื่อต้องการแรงดันคงที่ตลอดเวลา

**Agrivoltaics คืออะไร คุ้มไหม?**
คือการทำเกษตรและผลิตไฟฟ้าจากโซลาร์บนพื้นที่เดียวกัน โดยยกแผงสูงหรือเว้นระยะให้แสงผ่านพอสำหรับพืช เหมาะกับพืชที่ทนร่มหรือชอบร่มบางส่วน และพื้นที่แดดจัดที่พืชเครียดจากความร้อน ผลรวมการใช้ที่ดินมักดีกว่าแยกทำ (Land Equivalent Ratio มากกว่า 1) แต่โครงสร้างแพงกว่าฟาร์มปกติและต้องออกแบบให้เครื่องจักรเกษตรทำงานได้