Energia de um painel fotovoltaico - Apostilas - Engenharia Elétrica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Ronaldinho890
Ronaldinho8904 de Março de 2013

Energia de um painel fotovoltaico - Apostilas - Engenharia Elétrica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia elétrica sobre o estudo da energia de um painel fotovoltaico, tratamento de resultados, questão-problema.
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Energia eléctrica fornecida por um painel fotovoltaico

Introdução

Numa experiência laboratorial, montou-se um circuito eléctrico com o intuito de simular um circuito de uma casa com um gerador fotovoltaico, dispondo a lâmpada e o painel fotovoltaico a uma determinada distância e a um determinado ângulo de inclinação do painel. Em seguida registou-se[1] os valores da tensão (V) e da intensidade de corrente (A) ao longo de 14 minutos, mantendo 8cm de distância entre a lâmpada e o painel, estando este a uma inclinação de 0º. Depois, repetiu-se o procedimento, alterando o ângulo de inclinação para 45º.

Tratamento de Resultados

Os valores obtidos da experiência estão registados na tabela 1 e 2.

Na tabela 1 dispôs-se o painel a uma amplitude de 0º, mantendo a 8cm de distância, e registou- se os valores da tensão (V) e intensidade de corrente (A).

Calculou-se, posteriormente, a resistência ( ) e a potência fornecida (W) p nel fotovoltaico.

Para o cálculo da resistência fez-se a tensão (V) a dividir por intensidade da corrente (A).

Para o cálculo da potência, elevou-se a intensidade da corrente ao quadrado (I²) multiplicando pela resistência ( ) obtida anteriormente.

Na tabela 2 dispôs-se o painel a uma amplitude de 45º, procedendo da mesma forma como para a tabela 1.

Tabela 1 | |

Ângulo de inclinação: 0º | |

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Distância da lâmpada ao painel: 8cm | |

Tensão

(V) | Intensidade de corrente (A) | Resistência

( ) | Potência fornecida (W) | |

| | | | |

0,1450 | 0,0268 | 5,4104 | 0,0039 | |

0,1850 | 0,0267 | 6,9288 | 0,0049 | |

0,2320 | 0,0264 | 8,7879 | 0,0061 | |

0,2680 | 0,0259 | 10,3475 | 0,0069 | |

0,3440 | 0,0236 | 14,5763 | 0,0081 | |

0,3630 | 0,0225 | 16,1333 | 0,0082 | |

0,3890 | 0,0205 | 18,9756 | 0,0080 | |

0,4060 | 0,0186 | 21,8280 | 0,0076 | |

0,4110 | 0,0177 | 23,2203 | 0,0073 | |

0,4130 | 0,0172 | 24,0116 | 0,0071 | |

0,4200 | 0,0163 | 25,7669 | 0,0068 | |

0,4240 | 0,0155 | 27,3548 | 0,0066 | |

0,4280 | 0,0147 | 29,1156 | 0,0063 | |

0,4290 | 0,0145 | 29,5862 | 0,0062 | |

Tabela 2 | |

Ângulo de inclinação: 45º | |

Distância da lâmpada ao painel: 8cm | |

Tensão

(V) | Intensidade de corrente (A) | Resistência ( ) | Potência fornecida (W) | |

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| | | | |

0,1380 | 0,0201 | 6,8657 | 0,0028 | |

0,1900 | 0,0199 | 9,5477 | 0,0038 | |

0,2200 | 0,0197 | 11,1675 | 0,0043 | |

0,2690 | 0,0188 | 14,3085 | 0,0051 | |

0,1930 | 0,0183 | 10,5464 | 0,0035 | |

0,3150 | 0,0176 | 17,8977 | 0,0055 | |

0,3360 | 0,0166 | 20,2410 | 0,0056 | |

0,3510 | 0,0159 | 22,0755 | 0,0056 | |

0,3570 | 0,0154 | 23,1818 | 0,0055 | |

0,3630 | 0,0149 | 24,3624 | 0,0054 | |

0,3690 | 0,0146 | 25,2740 | 0,0054 | |

0,3730 | 0,0142 | 26,2676 | 0,0053 | |

0,3800 | 0,0134 | 28,3582 | 0,0051 | |

0,3850 | 0,0130 | 29,6154 | 0,0050 | |

Após a realização das tabelas, construiu-se os respectivos gráficos.

Gráfico 1

Gráfico 2

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Conclusões

Através dos gráficos 1 e 2 podemos verificar que a potência fornecida acompanha o aumento da resistência até um determinado valor (Pmáx)[2]. Podemos ainda verificar que Pmáx (0º) > Pmáx (45º). Podemos então concluir que o rendimento do painel fotovoltaico é máximo quando está a um ângulo de 0º.

Assim, a transformação de energia que ocorre no painel fotovoltaico é a energia emitida pelo sol (Energia Radiante) transformada em energia eléctrica.

[1] O procedimento descrito não foi concretizado devido a problemas técnicos com o material a utilizar, passando a utilizar-se os valores obtidos a partir do manual adoptado.

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[2] Desprezando a variação registada no gráfico 2 de 0.0051W para 0.0035W

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1 Painel Fotovoltaico

Escola Secundária Campos Melo

2010/2011

APL 1.2 – Energia eléctrica fornecida por um painel fotovoltaico

Questão-Problema:

Como obter rendimento máximo numa instalação de painéis fotovoltáicos de modo a produzir energia eléctrica necessária para alimentar um conjunto de electrodomésticos?

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Introdução Teórica:

O aproveitamento da energia solar na produção da corrente eléctrica exige equipamentos adequados. Como exemplo destes aparelhos, temos os painéis fotovoltáicos. Estes aparelhos sao compostos por células solares que convertem directamente a energia solar em energia eléctrica. Estas células solares operam, praticamente com o mesmo rendimento, independentemente se o céu está ou não nublado.

Os fotões da radiação solar, ao incidirem nas células do painél, colidem com os átomos, dos materiais que as compõem, provocando um deslocamento dos electrões, gerando assim, uma diferença de potencial entre os pólos do painel.

É possível dimensionar os painéis fotovoltaicos, de tal modo que possam fornecer electrecidade a um conjunto de electrodomésticos. Para isso, é necessário ter em consideração a potência média solar recebida por unidade da superfície terrestre durante o dia e a potência a debitar. Na experiência que se vai realizar, o reóstato simulará um conjunto de electrodomésticos. O reóstato é um dispositivo que permite variar a resistência exterior do circuito eléctrico, que optimiza o rendimento do painel fotovoltaico.

A resistência depende da diferença de potencial (U) nos terminais do painel e da intensidade da corrente (I) que percorre o circuito. A expressão física que traduz a relação entre U, R e I é:

A unidade do sistema internacional de resistência eléctrica é o ohm (Ω)

1 Ω= 1V.A-1 (1 ohm é igual a 1 volt por ampere).

No circuito eléctrico, a potência depende da diferença de potencial dos terminais do painel e da intensidade da corrente que percorre o circuito. A expressão física que traduz esta relação é:

P = U x I

Equação da...

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Processos de Separação de Misturas

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Separação magnética (misturas heterogéneas)

Trata-se de um método de separação específico das misturas com um componente ferromagnético como o cobalto, o níquel e, principalmente, o ferro. Estes materiais são extraídos pelos ímanes, fenómeno que se pode aplicar para reter as suas partículas ou para desviar a sua queda.

Separação por sublimação (misturas heterogéneas)

A sublimação é a passagem directa de sólido a gás que sofrem algumas substâncias como o iodo, em determinadas condições de pressão e temperatura. A sublimação pode-se aplicar às soluções sólidas e às misturas, sempre uma das substâncias possa sofrer este fenómeno. Basta aquecer a mistura ou solução à temperatura adequada e recolher os vapores que, quando arrefecem, se vêem submetidos a uma sublimação regressiva, ou seja, passam directamente de gás a sólido.

Separação por solução e filtragem (misturas heterogéneas)

Para separar uma mistura sólida, pode recorrer-se a um solvente selectivo e, portanto, à separação por solução. Às vezes é possível encontrar um bom solvente para um dos componentes da mistura que, no entanto, não dissolve o outro ou os outros componentes, obtendo-se uma suspensão.

Filtragem – quando uma suspensão passa através de um papel de filtro, as suas partículas ficam retidas se o diâmetro da malha que forma o papel for suficientemente pequeno.

No caso das partículas sólidas serem muito pequenas pode recorrer-se a um filtro de porcelana porosa. O mais corrente é o filtro de papel, que se dobra em quatro partes, formando-se um cone que se adapta à forma do funil. Existem também filtro de areia, argila e carvão.

Decantação (misturas heterogéneas)

Trata-se da separação de dois líquidos ou de um líquido e de um sólido, aproveitando a sua diferença de densidade. Para separar um líquido de um sólido de maior densidade deixa-se repousar durante certo tempo, para que o sólido se deposite no fundo do recipiente. Se as partículas sólidas forem muito pequenas, esse tempo pode prolongar-se por horas ou até

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mesmo dias. A partir do momento em que se depositou totalmente, inclina-se o recipiente com cuidado até se verter o líquido sem que o sólido seja arrastado. Para a obtenção de melhores resultados pode também ser utilizada uma vareta de vidro como material auxiliar.

A decantação é muito utilizada para separar líquidos imiscíveis, ou seja, líquidos que não se misturam. Para isso, coloca-se a mistura a ser separada num funil de separação (ou funil de decantação ou funil ed bromo). Quando a superfície de separação das camadas líquidas estiver bem nítida, abre-se a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior, conforme o desenho:

Decantação em funil

Permite a separação de líquidos imiscíveis (que não se misturam homogeneamente).

Centrifugação (misturas heterogéneas)

Quando numa mistura de sólidos e líquidos, os sólidos possuem uma dimensão muito pequena, não são úteis nem a filtragem nem a decantação. O pequeno tamanho das partículas sólidas provoca uma obstrução dos poros do filtro, tornando a filtragem muito lenta mesmo que se produza vácuo por meio de uma bomba no interior do recipiente, para acelerar a filtragem. Por outro lado, a pequena dimensão das partículas faz com que sejam retidas pelo líquido, de modo que podem demorar muito tempo a depositar-se no fundo do recipiente, tornando ineficaz a decantação. Neste caso, introduz-se a mistura em tubos de ensaio que, colocados numa centrifugadora, giram em posição quase horizontal a grande velocidade, aumentando assim a rapidez com que se deposita o sólido compactado no fundo do tubo. Verte-se o líquido que sobrenada e fica completa a separação.

Centrifugação manual – Existem centrifugadoras industriais de grande valia e eficácia que giram a mais de 20.000 rotações por minuto mas, nos laboratórios continuam a utilizar-se pequenas centrifugadoras que, pelo seu baixo preço e fácil manejo, servem para trabalhos simples que não necessitam de altas velocidades nem de muitos minutos de centrifugação.

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Dessecação (misturas heterogéneas)

Produz-se aquecendo a amostra directamente à chama, com um aquecedor eléctrico ou numa estufa adequada, com o fim de evaporar o líquido volátil que empapa ou dissolve o sólido. Este permanece no recipiente. A dessecação termina quando se pesa o recipiente com pequenos intervalos de tempo e o seu peso não se altera.

Cristalização (misturas homogéneas)

Quando se deseja separar um componente sólido de uma solução líquido-sólido, pode deixar-se evaporar o líquido até que a solução fique saturada. A partir desse momento, o sólido ir-se-á separando em cristais. Pode-se acelerar este processo aumentando a temperatura e o contacto com o ar. Os cristais húmidos podem ser secados com um papel de filtro ou numa estufa, ou por filtragem ou decantação, quando a quantidade de líquido for muito grande.

Destilação (misturas homogéneas)

A destilação é eficaz na separação de dois ou mais líquidos solúveis entre si. Cada líquido possui uma temperatura de ebulição própria. Os líquidos podem ser separados por meio de um destilador. Ferve-se uma solução formada por líquidos num destilador, sendo a primeira fracção de líquido que se recolhe a que corresponde ao líquido mais volátil, dado que foi o primeiro a entrar em ebulição. Pode utilizar-se eficazmente sempre que os líquidos misturados ou dissolvidos não possuam temperaturas de ebulição muito parecidas. Em caso contrário é preciso utilizar destilações muito mais complexas.

Destilação fraccionada - para a separação dos componentes das misturas homogéneas líquido- líquido, recorre-se muitas vezes à destilação fraccionada. Ao aquecer a mistura num balão de destilação, os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de ebulição e podem ser separados. O petróleo é separado em suas fracções por destilação fraccionada, tal como mostra na figura:

Flutuação (misturas heterogéneas)

Aplica-se a uma mistura com um líquido de densidade intermediária em relação às dos componentes. O componente menos denso que o líquido flutuará, separando-se assim do

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componente mais denso, que se depositará. O líquido utilizado não deve, contudo, dissolver os componentes. Também é denominado por sedimentação fraccionada.

Cromatografia

Se a mistura a separar nos seus componentes for colorida, este processo permite separar os vários pigmentos, obtendo-se cromatogramas. Para a realização deste processo de separação será imprescindível a utilização de papel absorvente, assim como de um goblé com álcool etílico.

Bibliografia

 Activa multimédia Lexicultural

 Química e Física 8

 Diversos sites, nomeadamente:

 www.santateresa.g12.br

Ana Baptista

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