Uma célula fotovoltaica com dimensões 156 mm X 156 mm é iluminada em condições de teste padrão. A célula apresenta os seguintes parâmetros medidos:
,
. Calcule:
a) A potência desta célula fotovoltaica R: 5,84 W
b) O fator de forma da célula R: 0,798
c) A eficiência de conversão da célula. R: 23,99 %
a) A potência desta célula fotovoltaica R: 5,84 W
b) O fator de forma da célula R: 0,798
c) A eficiência de conversão da célula. R: 23,99 %
Passo 1
O enunciado dá uma célula com dimensões e parâmetros medidos, e pede três coisas (a, b, c). Lista do que foi dado:
- Dimensões da célula:
. - Tensão de circuito aberto:
. - Corrente de curto-circuito:
. - Tensão no ponto de máxima potência:
. - Corrente no ponto de máxima potência:
.
Perguntas:
a) Calcular a potência máxima da célula (potência elétrica útil que a célula entrega no ponto de máxima potência).
b) Calcular o fator de forma ( ) da célula.
c) Calcular a eficiência de conversão da célula (em condições de teste padrão, ou STC, com irradiância ).
a) Calcular a potência máxima da célula (potência elétrica útil que a célula entrega no ponto de máxima potência).
b) Calcular o fator de forma (
c) Calcular a eficiência de conversão da célula (em condições de teste padrão, ou STC, com irradiância
Passo 2
Cálculo da potência máxima elétrica extraída da célula.
Fórmula e explicação: a potência elétrica no ponto de máxima potência é o produto da tensão pelo ponto de máxima potência pela corrente no ponto de máxima potência. Em símbolos:
onde
é a tensão no ponto de máxima potência (em volts) e
é a corrente no ponto de máxima potência (em ampères).
Substituindo os valores dados:
Para ver a conta passo a passo:
Calcule cada termo:
Somando:
Arredondando para duas casas decimais (prática comum em especificações de células):
Passo 3
Cálculo do fator de forma (
).
Definição e interpretação: o fator de forma mede quão “quadrado” é a curva
-
da célula e indica a qualidade do máximo potência em relação ao produto ideal
. A fórmula é
onde
é o valor calculado antes,
é a tensão de circuito aberto e
é a corrente de curto-circuito.
Calcule o denominador:
Passo a passo:
Agora o
:
Arredondando a três casas decimais (prática comum para
):
Passo 4
Cálculo da eficiência de conversão da célula.
Definição: eficiência
é a razão entre a potência elétrica útil extraída (
) e a potência incidente sobre a célula (
):
Em STC a irradiância (fluxo de potência por área) é
Área da célula: converter as dimensões de milímetros para metros e multiplicar.
Potência incidente:
Agora a eficiência:
Convertendo para porcentagem e arredondando para duas casas decimais:
(Se usar o valor não arredondado
obtém-se
; a pequena diferença vem apenas do arredondamento intermediário.)
Passo 5
Resumo rápido e ânimo: os cálculos acima mostram como ir da curva
-
medida (Voc, Isc, Vmp, Imp) para as grandezas importantes da célula: potência máxima, fator de forma e eficiência. Dá para aplicar exatamente o mesmo procedimento em qualquer célula — só trocar os números. Você já tem tudo que precisa para este tipo de exercício na prova; respira fundo e manda ver!
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)