Sendo 2 módulos fotovoltaicos de 15 \mathrm{~V} / 10 \mathrm{~A}, cada um, faça uma ligação série dos módulos para formar um arranjo fotovoltaico (gerador FV), o qual deve alimentar uma carga consumidora de 100 W . Pede-se:
a) Qual a tensão final do arranjo fotovoltaico;
b) Corrente máxima de saída do arranjo FV;
c) Potência de pico do gerador fotovoltaico;
d) Corrente fornecida à carga.

Passo 1

O enunciado pede quatro resultados sobre o arranjo fotovoltaico formado por dois módulos ligados em série e a carga de 100\\ \mathrm{W}. Perguntas:
  • (a) Qual a tensão final do arranjo fotovoltaico?
  • (b) Qual a corrente máxima de saída do arranjo FV?
  • (c) Qual a potência de pico do gerador fotovoltaico?
  • (d) Qual a corrente fornecida à carga?
Informações relevantes dadas no enunciado e visíveis na figura (peguei estes valores da imagem/enunciado):
  • Cada módulo tem tensão característica 15\\ \mathrm{V} e corrente característica 10\\ \mathrm{A}.
  • Os dois módulos são ligados em série para formar o arranjo.
  • A carga consumidora exige potência 100\\ \mathrm{W}.

Passo 2

Entender a ligação em série e as grandezas que mudam: numa conexão em série entre módulos fotovoltaicos (ou entre fontes em geral),
  • a corrente que passa por todos os componentes em série é a mesma,
  • as tensões se somam.
    Explicando devagar: se cada módulo tem tensão nominal V_1 e V_2 e eles estão em série, a tensão total V_{\mathrm{total}} vale
V_{\mathrm{total}} = V_1 + V_2.
Aqui V_1 = 15\\ \mathrm{V} e V_2 = 15\\ \mathrm{V}, portanto aplicando a fórmula:
V_{\mathrm{total}} = 15 + 15 = 30\\ \mathrm{V}.

Passo 3

Corrente máxima do arranjo em série: como a corrente é a mesma em todos os módulos em série, a corrente máxima que o arranjo pode fornecer é limitada pelo menor valor de corrente que cada módulo consegue fornecer nas suas condições (aqui ambos têm o mesmo valor). Logo, a corrente máxima do conjunto é igual à corrente nominal de um módulo:
I_{\mathrm{max}} = 10\\ \mathrm{A}.

Passo 4

Potência de pico do gerador FV: potencia elétrica (instantânea) é dada por produto de tensão pela corrente:
P = V \cdot I.
Para o pico (assumindo que a tensão e corrente nominais podem ser atingidas simultaneamente), usa-se V_{\mathrm{total}}=30\\ \mathrm{V} e I_{\mathrm{max}}=10\\ \mathrm{A}:
P_{\mathrm{pico}} = 30 \cdot 10 = 300\\ \mathrm{W}.
Comentário prático: isso significa que, nas condições de teste que geram 15\\ \mathrm{V} e 10\\ \mathrm{A} por módulo, o arranjo atinge até 300\\ \mathrm{W}. Na prática real a potência varia com irradiância/temperatura, mas para este exercício usamos os valores fornecidos.

Passo 5

Corrente fornecida à carga de 100\\ \mathrm{W}: se a carga consome P_{\mathrm{carga}}=100\\ \mathrm{W} e está ligada ao arranjo cuja tensão de operação é V_{\mathrm{total}}=30\\ \mathrm{V}, a corrente consumida pela carga é dada por
I_{\mathrm{carga}} = \frac{P_{\mathrm{carga}}}{V_{\mathrm{total}}}.
Substituindo os valores:
I_{\mathrm{carga}} = \frac{100}{30} = \frac{10}{3}\\ \mathrm{A}.
Como número decimal aproximado:
I_{\mathrm{carga}} \approx 3{,}333\ldots\\ \mathrm{A} \approx 3{,}33\\ \mathrm{A}.

Passo 6

Verificação rápida de consistência: a corrente pedida pela carga I_{\mathrm{carga}} é menor que a corrente máxima do arranjo I_{\mathrm{max}}=10\\ \mathrm{A}. Portanto, o arranjo é capaz de suprir a carga (pelo menos em termos de corrente nominal). Também a potência da carga 100\\ \mathrm{W} é menor que a potência de pico teórica do arranjo 300\\ \mathrm{W}, reforçando a viabilidade no cenário ideal do enunciado.

Resposta

(a) 30\\ \mathrm{V}
(b) 10\\ \mathrm{A}
(c) 300\\ \mathrm{W}
(d) 3{,}33\\ \mathrm{A}

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