Questão 3
FUVEST 2021
(FUVEST - 2021 - 2ª FASE)
Painéis solares fotovoltaicos têm sido cada vez mais usados em instalações elétricas domésticas e industriais. Considere um painel solar conectado a um resistor variável de resistência Rv. Ajustando-se o valor de Rv, são medidas a corrente e a ddp entre os terminais do resistor e é obtida a curva mostrada na figura 1. Com base nos dados do gráfico:
a) Calcule a resistência Rv quando a ddp é de 6 V.
b) Em quais dos pontos marcados (1, 2 ou 3) a potência fornecida ao resistor é maior? Justifique sua resposta.
Um parâmetro importante para o funcionamento de painéis solares é a irradiância da luz solar (medida em W/m2 ), que corresponde ao fluxo de energia por unidade de área perpendicular à direção do fluxo. A irradiância depende de vários fatores, tais como as condições atmosféricas e a latitude do local. Em um dado local e horário, a direção da luz solar (linhas vermelhas na figura 2) faz um ângulo de 30º com a direção perpendicular ao solo. A figura 2 mostra duas situações para um painel solar nessa localidade: (I) o painel está inclinado em 30º em relação ao solo e (II) o painel está paralelo ao solo.
c) Considerando que a irradiância é a mesma nas duas situações e que, na situação (I), a energia por unidade de tempo coletada no painel solar é P1, calcule P2, que é a energia por unidade de tempo coletada na situação (II).
Note e adote:
Gabarito:
Resolução:
a) Quando a ddp é 6V temos no resistor Rv uma corrente de 10 A.
Pela Lei de Ohm: R = V/i = 0,6 ohm.
b) A potência dissipada num resistor é dada por P = Vi.
No ponto 1 a ddp é nula, e no ponto 3 a corrente é nula. Assim, nesses 2 pontos a potência dissipada pelo resistor é nula.
Dessa forma, a potência fornecida ao resistor é maior no ponto 2: P2 = 16*8 = 128 W, que é claramente maior que as outras que são nulas.
c) Supondo que o painel tenha uma área A, P1 = I*A, em que I é a irradiância que é dita constante.
Na segunda situação o painel foi rotacionado:
P2 = IAcos(30º).
P2 = 0,86P1.
Lembrando que cos(30º) = sen(60º).