Um módulo fotovoltaico tem potência nominal de 460 W e coeficiente térmico da potência máxima informada no catálogo de
.
Calcule a potência instantânea sob irradiância solar de
e temperatura do módulo de
.
Calcule a potência instantânea sob irradiância solar de
Passo 1
O enunciado pede a potência instantânea do módulo fotovoltaico nas condições dadas. Dados fornecidos:
- Potência nominal do módulo:
. - Coeficiente térmico da potência máxima:
. - Irradiância presente:
. - Temperatura do módulo:
.
O que se deve calcular: a potência instantânea
do módulo nessas condições.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (explicando bem devagar):
- A potência máxima de um módulo fotovoltaico varia aproximadamente de forma linear com a irradiância: se a irradiância é
, a potência escala com o fator , onde é a irradiância de referência (normalmente STC, ). - A potência máxima também varia com a temperatura do módulo: cada grau acima (ou abaixo) da temperatura de referência reduz (ou aumenta) a potência segundo o coeficiente térmico dado em
.
Assim, a fórmula prática e usada em provas e catálogos é
onde:
-
é a potência instantânea procurada; -
é a potência nominal (fornecida pelo catálogo) medida em condições de referência; -
é a irradiância atual; -
é a irradiância de referência ( em STC); -
é o coeficiente térmico em unidade decimal por grau (por exemplo, ); -
é a temperatura do módulo dada ( ); -
é a temperatura de referência (STC: ).
Explicando cada peça: o fator
corrige a potência proporcionalmente à energia luminosa disponível; o termo entre colchetes corrige a potência para a diferença de temperatura, usando o coeficiente térmico que diz quanto por cento a potência varia por grau Celsius.
Passo 3
Converter o coeficiente térmico do formato percentual para decimal:
Explicação:
por grau significa que a cada
acima da referência a potência cai
do seu valor; em cálculo isso fica
por grau.
Passo 4
Determinar os fatores de irradiância e de temperatura separadamente.
Irradiância de referência (STC):
.
Fator de irradiância:
Isto significa que há
a mais de irradiância que a condição de referência.
Passo 5
Calcular a variação de temperatura em relação à referência e o fator de temperatura.
Diferença de temperatura:
Fator de temperatura:
Calculemos:
portanto
Interpretação: por causa da temperatura elevada (40{^\circ}C acima de
C), a potência cai para
do valor que teria apenas pelo efeito da irradiância.
Passo 6
Agora juntar tudo na fórmula e calcular passo a passo:
Substituindo os números:
Primeiro
.
Depois . Para multiplicar:
Depois
Passo 7
Comentário final e cuidado prático (para a prova): a fórmula usada é a aproximação linear padrão adotada em catálogos. Ela assume proporcionalidade da potência com a irradiância e aplica o coeficiente térmico linearmente. Na prática, pequenas diferenças podem ocorrer (efeitos não-lineares, erro de medição de temperatura, definições diferentes de temperatura de referência), mas para tarefas de prova e dimensionamento rápido essa é a abordagem correta.