Quatro módulos FV de
estão ligados em série-paralelo para formar um arranjo fotovoltaico (GFV) com tensão de saída de 120 V , o qual deve alimentar uma carga consumidora de 600 W . Pede-se:
a) Tensão final do arranjo fotovoltaico;
b) Potência de pico do arranjo fotovoltaico;
c) Corrente máxima de saída do arranjo FV;
d) Corrente consumida pela carga.
a) Tensão final do arranjo fotovoltaico;
b) Potência de pico do arranjo fotovoltaico;
c) Corrente máxima de saída do arranjo FV;
d) Corrente consumida pela carga.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda).
-
Dados do enunciado:
- Número de módulos:
módulos idênticos. - Cada módulo: tensão
e potência de pico . - Os módulos estão ligados em série-paralelo para formar um arranjo com tensão de saída informada de
. - Carga a alimentar: potência consumida
.
- Número de módulos:
-
Pedidos:
(a) Tensão final do arranjo fotovoltaico.
(b) Potência de pico do arranjo fotovoltaico.
(c) Corrente máxima de saída do arranjo FV.
(d) Corrente consumida pela carga.
Passo 2
Entender como série e paralelo atuam (aula rápida e necessária para a prova).
- Em ligação em série:
- As tensões somam; se dois módulos de
cada forem ligados em série a tensão total é . - A corrente que passa por todos os módulos em uma mesma string (cadeia em série) é a mesma (não soma).
- As tensões somam; se dois módulos de
- Em ligação em paralelo:
- A tensão permanece igual à de cada ramo paralelo.
- As correntes dos ramos se somam, de modo que a corrente total é a soma das correntes de cada string.
No nosso caso, para obter
com módulos de
, precisamos de dois módulos em série por string. Como há 4 módulos no total, isso sugere duas strings de 2 em série ligadas em paralelo (configuração
em série
em paralelo). Esta é a interpretação óbvia e consistente com a tensão dada.
Passo 3
Calcular a corrente nominal de cada módulo (daí vem a corrente por string).
- Fórmula que relaciona potência, tensão e corrente:
onde
é potência (em W),
é tensão (em V) e
é corrente (em A).
- Isolando
:
- Para cada módulo:
Explicação didática: esse é o valor de corrente que o módulo entrega quando está produzindo os
à sua tensão
. Em uma string de dois módulos em série a tensão dobra mas a corrente da string é igual à corrente do módulo, ou seja,
.
Passo 4
Determinar a potência de pico total do arranjo.
- Soma das potências dos 4 módulos (cada um com
):
- Observação didática: a potência total em série-paralelo é simplesmente a soma de todas as potências dos módulos quando as condições são as mesmas (mesmas irradiações, etc.). Aqui estamos assumindo condição de pico para cada módulo (STC ou situação análoga).
Passo 5
Calcular a corrente máxima de saída do arranjo (duas formas, para reforçar o entendimento).
Método 1 — pela soma dos ramos em paralelo:
- Cada string (2 módulos em série) tem corrente
- Há 2 strings em paralelo, então a corrente total de saída é
Método 2 — usando potência total e tensão de saída (verifica consistência):
Comentário prático: os dois métodos dão o mesmo resultado, o que é uma boa checagem de consistência.
Passo 6
Calcular a corrente consumida pela carga.
- A carga consome
e opera à tensão . Usando :
Interpretação rápida e encorajamento: o arranjo pode fornecer até
e a carga exige
, então, em princípio, a geração de pico é suficiente para alimentar a carga com folga (na prática verificar perdas, controladores, eficiência do inversor, etc., mas isso foge ao enunciado).
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)