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 , 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.
    é
    Onde 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:
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:
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:
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

Os datasheet exibidos abaixo citam as características operacionais de alguns módulos fotovoltaicos comerciais. Extraia os principais parâmetros de cada módulo, e esboce uma aproximação das curvas características I-V.
Nome Módulo FV Módulo 1
Potência máxima [Wp] 530
Tensão circuito aberto [V] 49.30
Tensão no ponto de máxima potência [V] 41.31
Corrente curto-circuito [A] 13.72
Corrente no ponto de máxima potência [A] 12.83
Eficiência [%] 20.5
Nome Módulo FV Módulo
Potência máxima [Wp] 140
Tensão circuito aberto [V] 22,5
Tensão no ponto de máxima potência [V] 18
Corrente curto-circuito [A] 8,4
Corrente no ponto de máxima potência [A] 7,77
Eficiência [%] 14
Para o módulo com potência de 240 Wp , com os seguintes dados a seguir:


Sabendo que a potência pico é obtida a 1000 , calcule a eficiência de conversão elétrica.
Projete um filtro ativo passa-faixa de ganho unitário, utilizando a conexão em cascata de um filtro ativo passa-baixas e um filtro ativo passa-altas. O filtro deverá ter frequência central em 200 Hz e banda passante de 1.000 Hz . Utilize capacitores de .
a) Desenhe o esquema do filtro
b) Determine as frequências de corte inferior e superior
c) Calcule os valores dos resistores (filtro PB) e (filtro PA)
d) Explique o que acontecerá se for conectada uma carga de à saída do filtro
Obs: e
Para um filtro PB de segunda ordem e resposta Butterworth, com ganho máximo igual a 4 e frequência de corte igual a , determinar o ganho, em decibéis, para:
a)
b)
c)
d)
Obs: