energia eléctrica fornecida por um painel fotovoltaico

ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 10.º ANO – ALF 1.2 ENERGIA ELÉCTRICA FORNECIDA POR UM PAINEL FOTOVOLTAICO O que se pretende Analisar alguns dos factores que optimizam o rendimento de um painel fotovoltaico, ou seja, que maximizam a potência eléctrica disponibilizada por este. Os factores que irão ser objecto de análise são o conjunto de equipamentos eléctricos a que o painel fotovoltaico irá fornecer energia eléctrica e a inclinação do painel fotovoltaico relativamente à radiação incidente. Para tal iremos recorrer a um reóstato, cuja resistência variável permitirá simular a resistência equivalente de um conjunto de equipamentos ligados em simultâneo, por forma a observarmos o efeito da resistência externa ao painel fotovoltaico na potência disponibilizada por este e em que condições esta é máxima. Após termos determinado a potência máxima disponibilizada pelo painel fotovoltaico, e mantendo o cursor do reóstato na correspondente posição, bem como a distância entre a fonte de radiação e o painel, vamos então orientar o painel segundo diferentes inclinações em relação à radiação incidente, por forma a observarmos o efeito da inclinação do painel fotovoltaico na potência disponibilizada por este e quais as condições em que esta é máxima. Verificar significados Princípio de funcionamento de um painel fotovoltaico Sistema que converte energia de uma radiação em energia eléctrica por interacção da radiação com um material semi‐condutor, ao nível atómico, de que resulta uma diferença de potencial. Potência eléctrica fornecida ao reóstato pelo painel fotovoltaico A V W 1 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 10.º ANO – ALF 1.2 Resistência eléctrica do reóstato  Lista de material e reagentes Descrição Amperímetro Voltímetro Fios de ligação Transferidor Reóstato 0‐100  Candeiro com lâmpada de 60W Painel Fotovoltaico Quantidade
1 1 5 1 1 1 1 Procedimento 1ª Parte 1. Definir a seguinte tabela numa folha de cálculo em Excel, de forma a que o software calcule automáticamente R e P cada vez que seja introduzido um par de valores U e I: U (V) I (A) () 2. Observar a seguinte figura e montar o circuito eléctrico (amperímetro em série no circuito e voltímetro em paralelo com os extremos da resistência). Fig. 1 Imagem do circuito eléctrico. 3. Colocar o candeiro de forma a que a radiação incida perpendicularmente à superfície do painel fotovoltaico. 2 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 10.º ANO – ALF 1.2 4. Medir a distância entre a lâmpada e o o painel fotovoltaico e manter esta distância durante toda experiência. 5. Colocar o cursor do reóstato na posição correspondente à resistência mínima. 6. Ligar o interruptor do candeiro. 7. Introduzir na folha de cálculo o par de valores medidos no amperímetro (intensidade da corrente em A) e no voltímetro (diferença de potencial em V). 8. Mover ligeiramente a posição do cursor do reóstato. 9. Introduzir na folha de cálculo o par de valores medidos no amperímetro e no voltímetro. 10. Repetir 8. e 9. até obter cerca de 9 pares de medições. 2ª Parte 1. Definir a seguinte tabela numa folha de cálculo em Excel, de forma a que o software calcule automaticamente P cada vez que seja introduzido um par de valores U e I:  (°) U (V) I (A) 2. Deitar o candeiro e dispor o painel fotovoltaico de forma a que a radiação incida perpendicularmente à superfície do painel fotovoltaico. 3. Manter a distância entre a lâmpada e o painel fotovoltaico medida em 4./1ª Parte. 4. Ligar o interruptor do candeiro. 5. Colocar o cursor do reóstato na posição correspondente à potência eléctrica máxima determinada na 1ª Parte (procurar encontrar os correspondentes mais próximos possíveis valores de U e I). 6. Introduzir na folha de cálculo o par de valores medidos no amperímetro (intensidade da corrente em A) e no voltímetro (diferença de potencial em V) para um ângulo de 90°. 7. Inclinar o painel fotovotaico e registar o valor do ângulo de inclinação medido com o transferidor. Fig. 2 Imagem do painel fotovoltaico inclinado. 3 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 10.º ANO – ALF 1.2 8. Introduzir na folha de cálculo o par de valores medidos no amperímetro (intensidade da corrente em A) e no voltímetro (diferença de potencial em V). 9. Repetir 7. e 8. até obter medições para pelo menos 3 ângulos de inclinação diferentes. Resultados 1ª Parte U (V) 0,090 0,242 0,335 0,373 0,460 0,521 0,562 0,628 0,661 I(A) 0,0521 0,0454 0,0392 0,0365 0,0313 0,0262 0,0211 0,0164 0,0123 R=U/I ( 1,73 5,33 8,55 10,22 14,70 19,89 26,64 38,29 53,74 P=UxI (W) 0,0047 0,0110 0,0131 0,0136 0,0144 0,0137 0,0119 0,0103 0,0081 Tabela 1 Registos da diferença de potencial, intensidade da corrente e potência eléctrica em função da resistência do reóstato. P (W) 0,0160
0,0140
0,0120
0,0100
0,0080
0,0060
0,0040
0,0020
0,0000
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
R ()
Gráfico 1 Potência disponibilizada pelo painel fotovoltaico em função da resistência do circuito. 4 ACTIVIDADE LABORATORIAL – FÍSICA 10.º ANO – ALF 1.2 2ª Parte  () 90 127 140 U (V) 0,383 0,164 0,071 I(A) 0,0371 0,0231 0,0124 P=UxI (W) 0,0142 0,0038 0,0009 Tabela 2 Registos da diferença de potencial, intensidade da corrente e potência eléctrica em função da inclinação do painel fotovoltaico. P (W)
0,0160
0,0140
0,0120
0,0100
0,0080
0,0060
0,0040
0,0020
0,0000
0
50
100
150
 ()
Gráfico 2 Potência disponibilizada pelo painel fotovoltaico em função da inclinação do painel. 5