Lista I_Energia_Fotovoltaica

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INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – IFRN 
CAMPUS JOÃO CÂMARA 
TECNOLOGIA EM ENERGIAS RENOVÁVEIS 
DISCIPLINA: SISTEMA DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
DOCENTE: ALEXANDRO V. ROCHA 
DISCENTES: ANDREA DE CARVALHO; ARTHUR FERNANDES; IZABELA 
MELO; JACKELINE CLEMENTINO. 
 
LISTA DE EXERCÍCIO 1. 
1. A faixa da frequência da radiação solar é entre 320 nm, e 1100 nm, e possui a 
seguinte divisão: 53% de radiação invisível. (Pequena parte de infravermelho e 
grande parte de ultravioleta) e 47% de luz visível. 
 
2. Massa de ar é uma grande quantidade de ar em determinadas condições de 
temperatura, pressão e umidade. 
 
3. Nos equinócios a radiação solar incidem verticalmente na linha do equador e nos 
solstícios os raios incidem com uma inclinação neste mesmo local por causa do 
movimento de translação que a Terra faz. O ângulo de inclinação máximo que atinge 
esse local é 23°. 
 
4. Temos duas formas de radiação: A radiação direta e a radiação difusa, somadas 
resultam na radiação global. Radiação direta: Corresponde aos raios solares que 
chegam diretamente do sol em linha reta e incidem sobre o plano horizontal com 
uma inclinação que depende do ângulo azimutal. Radiação difusa: Corresponde 
aos raios solares que chegam indiretamente ao plano. 
 
5. Irradiância também chamada de irradiação é uma grandeza utilizada para 
qualificar a radiação solar. Sua unidade é expressa em w/m2. Sendo mais 
utilizada nas indústrias fotovoltaica. 
 
6. A classificação dos materiais na natureza, quanto a condutividade elétrica, é: 
 
 Condutores: os elétrons de valência estão fracamente ligados ao 
átomo, podendo ocorrer o deslocamento deste. Exemplo: Cobre, 
Ouro, Prata. 
 Semicondutores: possui características de um condutor e isolante ao 
mesmo tempo. E estes matérias possui ligações covalentes, isto é, 
compartilham seus elétrons. Exemplo: Silício, Germânio. 
 Isolantes: tem os elétrons rigidamente ligados aos seus átomos, 
criando-se uma resistividade alta. Exemplo: madeira. 
 
7. A função do material P é conduzir os elétrons, por isso faz parte da banda de 
condução, e o material tipo N faz parte da banda de valência, onde ocorre as 
lacunas que são preenchidas, nessa banda os elétrons são semi-livres. 
 
8. Zona de depleção é quando ocorre o excesso de cargas positivas e negativas na 
junção PN, produzindo um campo elétrico que impede a passagem de elétrons 
do lado N para o lado P estabelecendo um equilíbrio e gerando uma barreira de 
potencial. 
 
9. O efeito fotoelétrico quando exposto a uma radiação eletromagnética, emite 
elétrons. Já o efeito fotovoltaico, transforma a radiação eletromagnética do sol 
para energia elétrica através de uma diferença de potencial. 
 
10. Os tipos de células fotovoltaicas são: 
 
 Monocristalino: Custo mais elevado em comparação com os outros 
tipos, assim como sua eficiência. No processo de fabricação o dióxido 
de silício é desoxidado em grandes fornos, purificado e solidificado; 
 Policristalino: são mais baratas do que as monocristalino, assim como 
a eficiência que é um pouco menor. O processo de preparação das 
células é igual a produção da monocristalino, porém menos 
rigoroso; 
 Amorfo: São mais baratas e seu rendimento é mais reduzido entre 8% 
a 13% em comparação com as outras. No processo de fabricação, 
Tem alto grau de complexidade, pois suas estruturas cristalinas 
apresentam alto grau de desordem na estrutura dos átomos. Mas 
possui uma fabricação relativamente simples e barata; 
 Filme fino: seu custo é mais baixo do que o dos painéis PV.A 
eficiência é semelhante as células e no processo de fabricação, são 
impressas em painéis flexíveis. 
 
11. A curva característica de uma célula fotovoltaica é uma representação gráfica 
que mostra como os parâmetros elétricos se relacionam. De acordo com o 
gráfico abaixo, tem-se a função IxV (corrente versus tensão) ela mostra como a 
corrente se relaciona com a tensão. E dessa curva podemos extrair valores de: 
 
 Corrente de curto-circuito (Isc); 
 Corrente de máxima potência (Imp); 
 Tensão de circuito aberto (Voc); 
 Potência máxima (Pmp); 
 Tensão de máxima potência (Vmp). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Curva característica. 
12. Circuito equivalente da célula fotovoltaica: 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: Circuito equivalente da célula fotovoltaica. 
 
 IL – Corrente fotogerada; 
 D – Diodo; 
 Rp – Resistência em paralelo; 
 Rs – Resistência em série; 
 I – Corrente 
 V – Tensão de saída. 
 
13. Quando painéis são ligados em serie, a corrente que passa pelos painéis será a 
mesma a tensão terá valores diferentes. Já na ligação de painéis em paralelo, 
acontecera o inverso da anterior, a corrente mudará seu valor ao passar pelas 
placas e a tensão será a mesma. E pode ocorrer a limitação da eficiência da 
célula. 
 
14. O gráfico a seguir mostra influência da variação da radiação solar na curva 
característica (I x V), a radiação causa variação na corrente de saída para 
qualquer valor de tensão de forma diretamente proporcional, sendo que a tensão 
não varia: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3: Curva característica mostrando a influência da radiação. 
15. A influência da temperatura em uma célula fotovoltaica esta descrita no 
seguinte gráfico, o aumento da temperatura faz com que a tensão diminua 
diretamente proporcional com esta, enquanto que a corrente praticamente não 
mude: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Curva característica mostrando a influência da temperatura. 
16. O padrão de teste STC (Standard Test Conditions) é um ensaio que 
submetem os painéis para conhecer as definições de pico para operação das 
células, neste ensaio é considerado valores da irradiância (1000 W/m²), 
distribuição espectral (AM 1,5) e um valor de temperatura (25 °C). 
 
17. O padrão de teste NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) esta 
relacionado com as propriedades térmicas e óticas empregados nos matérias 
que compõem as células e também mostra a temperatura nas condições 
nominais de operação, essa temperatura está entre 40 °C e 50 °C. E quanto 
menor o NOCT melhor o desempenho do painel em campo porque as perdas 
por temperaturas são menores. 
 
18. Quando um painel é ligado em série ocorre a diminuição da corrente e 
aumento de tensão, se colocados em paralelo, ocorre o aumento da corrente e 
diminuição da tensão. 
 
19. Nesse caso, o painel sombreado estará recebendo menos radiação solar que 
os outros painéis, isso limitara a corrente de todo conjunto série. Além da 
perda de potencia no gerador fotovoltaico, há riscos de danos do módulo 
parcialmente sombreado. 
 
20. O diodo de by-pass tem função de oferecer a corrente um caminho 
alternativo, a fim de evitar a ocorrência de “pontos quentes” e, assim limitam 
a dissipação de potencia no conjunto de células sombreadas. O diodo de 
bloqueio é outro componente de proteção, tem a função de impedir o fluxo de 
corrente de um conjunto em serie com tensão maior para um com tensão 
menor.