Um conjunto de células fotovoltaicas de Silício monocristalino foram fabricadas em uma indústria. Após o ensaio elétrico, cada célula apresentou a tensão de circuito aberto de aproximadamente 0,6847 V, a tensão no ponto de máxima potência de 0,5737 V, corrente de curto-circuito de 12,95 A e corrente de máxima potência de 12,25 A.
A fábrica pediu um projeto de um módulo fotovoltaico comercial com tensão de circuito aberto de 49,50 V e corrente de curto-circuito de 13 A. Projete o módulo.

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que a questão está pedindo. A gente tem várias células fotovoltaicas de Silício monocristalino, cada uma com algumas características elétricas específicas. A fábrica quer montar um módulo fotovoltaico que tenha uma tensão de circuito aberto total de 49,50 V e uma corrente de curto-circuito total de 13 A. Nosso objetivo é descobrir quantas células precisam ser conectadas em série e em paralelo para alcançar esses valores.

Passo 2

Primeiro, vamos entender como a conexão em série e em paralelo das células afeta a tensão e a corrente do módulo.
  • Conexão em Série: Quando conectamos células em série, a tensão de cada célula se soma, mas a corrente permanece a mesma.
    Vtotal = Ns times Vcélula é
    Onde Itotal = Np times Icélula é o número de células em série.
  • Conexão em Paralelo: Quando conectamos células em paralelo, a corrente de cada célula se soma, mas a tensão permanece a mesma.
    é
    Onde é o número de células em paralelo.

Passo 3

Vamos primeiro calcular quantas células precisamos colocar em série para atingir a tensão de circuito aberto de 49,50 V.
Usando a fórmula da conexão em série:
Ns = VtotalVcélula = 49,50 , V0,6847 , V approx 72,25 é
Como não podemos ter uma fração de célula, arredondamos para o inteiro mais próximo. Nesse caso, vamos precisar de 73 células em série.

Passo 4

Agora, vamos calcular quantas células precisamos colocar em paralelo para atingir a corrente de curto-circuito de 13 A.
Usando a fórmula da conexão em paralelo:
Np = ItotalIcélula = 13 , A12,95 , A approx 1,003 é
Como também não podemos ter uma fração de célula aqui, arredondamos para cima, ou seja, precisamos de 2 células em paralelo para garantir que a corrente seja pelo menos 13 A.

Passo 5

Finalmente, vamos verificar a tensão total com 73 células em série:
Vtotal = 73 times 0,6847 , V approx 49,95 , V
Esse valor está muito próximo dos 49,50 V desejados, o que é aceitável para o projeto.

Resposta

Para projetar o módulo fotovoltaico, conecte 73 células em série e 2 células em paralelo, totalizando 146 células no módulo.

Exercícios relacionados