Projete um arranjo de painéis fotovoltaicos (Vmp = 36 V, Imp = 8,33 A, P = 300 W por painel) para alimentar um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete um arranjo de painéis fotovoltaicos (Vmp = 36 V, Imp = 8,33 A, P = 300 W por painel) para alimentar um inversor de 48 V que deve fornecer P_load = 3,0 kW contínuos com eficiência ?_inv = 90% durante 2 h. Calcule número de painéis e configuração (n_série × n_paralelo) e estime a energia diária gerada considerando 5 h de sol a G = 1000 W/m². Mostre fórmulas e cálculos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Potência DC necessária: P_dc = P_load / ?_inv = 3000 W / 0,90 = 3333,3 W. 2) Escolha de tensão de string: optar por n_série = 2 ? V_string ˜ 2·Vmp = 72 V (compatível com entrada MPPT para banco 48 V). 3) Corrente requerida da string: I_req = P_dc / V_string = 3333,3 / 72 ˜ 46,3 A. 4) Número de strings em paralelo: n_paralelo = ceil(I_req / Imp) = ceil(46,3 / 8,33) = 6. 5) Total de painéis: N = n_série·n_paralelo = 2·6 = 12 painéis. 6) Energia gerada por painel por dia: E_panel = P_panel·t_sol = 300 W·5 h = 1500 Wh = 1,5 kWh. 7) Energia total gerada por dia: E_total = 12·1,5 kWh = 18 kWh. 8) Comparação com demanda: energia necessária no AC para 2 h = 3,0 kW·2 h = 6,0 kWh; energia DC necessária = 6,0 kWh / 0,90 = 6,667 kWh. Como E_total = 18 kWh > 6,667 kWh, o arranjo proposto (2×6, 12 painéis) atende a necessidade com folga.
Explicação
A análise começa com a determinação da potência DC necessária, levando em consideração a eficiência do inversor, o que garante que a demanda de energia seja atendida. A escolha da configuração em série e paralelo dos painéis é feita para atingir a tensão desejada e a corrente necessária, resultando em um número total de painéis que atende à demanda de energia. A comparação entre a energia gerada e a energia necessária confirma que o arranjo proposto é capaz de suprir a carga com folga.
Raio-X da questão
painéis fotovoltaicos
avaliacao
cálculo de potência elétrica · circuitos elétricos
Revisar cálculos de potência e arranjos em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a potência total necessária com a potência de um único painel, não considerando a eficiência do inversor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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