Exames e testes intermédios

1Médio 25 pontos (2008 – EE) Pretende-se instalar um painel fotovoltaico para carregar a bateria que alimenta o circuito elétrico do semáforo representado na figura 5.

11.1. Considere que uma célula fotovoltaica com a área de 1,00×10^-2 m² fornece, em média, durante um dia, a energia de 3,89×10⁴ J. Admitindo que a potência consumida pelo semáforo é 5,0×10² W, funcionando este 24 horas por dia, e que o rendimento da bateria é 50 %, calcule a área de painel fotovoltaico necessária para alimentar o circuito elétrico do semáforo. Apresente todas as etapas de resolução.

11.2. Com base na informação apresentada no texto, selecione a alternativa que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respetivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmação seguinte. O rendimento médio do painel fotovoltaico ______ da sua orientação relativamente aos pontos cardeais e ______ da sua inclinação.

2Fácil 5 pontos (2010 – 2ªF) Nas autoestradas, os telefones dos postos SOS são alimentados com painéis fotovoltaicos. Considere um painel fotovoltaico, de área 0,50 m² e de rendimento médio 10 %, colocado num local onde a potência média da radiação solar incidente é 600 W m^-2. Selecione a única opção que permite calcular a potência útil desse painel, expressa em W.

3Difícil (2010 – EE) Numa aula laboratorial, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por um painel fotovoltaico, um reóstato e aparelhos de medida adequados. Fazendo incidir no painel a radiação proveniente de uma lâmpada, os alunos realizaram as medições necessárias para determinarem a potência fornecida ao circuito, P, em função da resistência, R, introduzida pelo reóstato. Com os resultados obtidos, os alunos construíram o gráfico representado na Figura 4.

10.1. Selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta. Para poderem determinar o valor da potência fornecida ao circuito, os alunos mediram a diferença de potencial nos terminais do painel fotovoltaico e…

10.2. Indique o valor da resistência introduzida pelo reóstato para o qual a potência fornecida ao circuito é máxima.

10.3. Admita que, em cada ensaio, a lâmpada esteve ligada durante 2,0 minutos, fornecendo ao painel uma energia de 36 J. Determine o rendimento do painel fotovoltaico quando o reóstato introduz uma resistência de 40 Ω no circuito. Apresente todas as etapas de resolução.

10.4. Ao longo da experiência, os alunos usaram sempre a mesma lâmpada e mantiveram fixa a inclinação do painel em relação à direção da radiação incidente. Tiveram ainda um outro cuidado relacionado com o posicionamento da lâmpada. Identifique esse outro cuidado e apresente uma razão que o justifique.

10.5. Posteriormente, os alunos repetiram a experiência, mantendo fixo o valor da resistência introduzida pelo reóstato, mas variando a inclinação do painel em relação à direção da radiação incidente. Na tabela seguinte encontram-se registados os valores experimentais de potência, P, fornecida ao circuito pelo painel fotovoltaico, para os diversos ângulos, α, definidos pela direção em que se encontrava o painel e pela direção da radiação incidente.

4Médio 15 pontos (2013 – 2ªF) Os satélites estão, geralmente, equipados com painéis fotovoltaicos, que produzem energia elétrica para o funcionamento dos sistemas de bordo. Considere que a intensidade média da radiação solar, ao nível da órbita de um satélite geoestacionário, é 1,3×10³ W m^-2.

15.1. Para que a intensidade média da radiação solar incidente num painel colocado num satélite geoestacionário seja 1,3×10³ W m^-2, esse painel terá de estar orientado segundo um plano…

15.2. Admita que um satélite geoestacionário está equipado com um conjunto de painéis fotovoltaicos, adequadamente orientados, de rendimento médio 20 % e de área total 12 m². Determine a energia elétrica média, em quilowatt-hora (kW h), produzida por aquele conjunto de painéis fotovoltaicos durante um dia. Apresente todas as etapas de resolução.

5Médio 15 pontos (2016 – EE) Um edifício está equipado com um conjunto de painéis fotovoltaicos.

6.1. O rendimento de um painel fotovoltaico ______ da potência que ele fornece ao circuito exterior e ______ da sua orientação relativamente aos pontos cardeais.

6.2. O conjunto de painéis fotovoltaicos instalado no edifício tem uma área total de 160 m² e uma potência média de 3,7 kW. A energia média diária da radiação incidente em cada 1,0 m² de painel é 5,0 kW h. Calcule o rendimento médio do conjunto de painéis fotovoltaicos. Apresente todas as etapas de resolução.

6Médio 10 pontos (2019 – 2ªF) Para uma irradiância de 1000 W m^-2 e a 25 °C, um painel fotovoltaico, de área 1,63 m², fornece uma potência elétrica máxima quando a diferença de potencial nos seus terminais é 28,5 V e a corrente elétrica é 7,6 A. Determine o rendimento máximo do painel, nas condições consideradas. Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.

7Médio 14 pontos (2019 – EE) A Figura 4 apresenta as curvas características, a 25 °C, de um painel fotovoltaico, para três irradiâncias diferentes. Estas curvas representam a corrente elétrica, I, fornecida pelo painel, em função da diferença de potencial elétrico, U, nos seus terminais.

9.1. Qual é o esboço do gráfico que pode representar, para uma mesma irradiância, a potência elétrica, P, fornecida pelo painel, em função da diferença de potencial elétrico, U, nos seus terminais?

9.2. A corrente elétrica fornecida por um painel fotovoltaico para uma resistência exterior nula designa-se por corrente de curto-circuito. Conclua, com base no gráfico da Figura 4, se a corrente de curto-circuito é (ou não) diretamente proporcional à irradiância. Mostre como chegou à conclusão solicitada.