FísicaENEMBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma comunidade remota precisa de 5,0 kW contínuos (24 h/dia). Compare duas soluções para suprir essa demanda…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Uma comunidade remota precisa de 5,0 kW contínuos (24 h/dia). Compare duas soluções para suprir essa demanda: (A) painéis solares com área total 60 m², eficiência 18%, irradiância média efetiva 800 W/m² por 5 h/dia; perdas de armazenamento/inversor 10%; (B) gerador diesel com rendimento 30%, energia do combustível 9,0×10^7 J/L e custo 4,0 R$/L. Calcule a energia útil diária gerada pela solução A, a quantidade de combustível e o custo diário para B, e discuta eficiência, custo e impactos ambientais de cada opção.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: E_req = P·t = 5.000 W · 24 h = 120 kWh = 4,32×10^8 J. A) Solar: E_inc = A·I·t = 60 m² · 800 W/m² · 5 h = 240 kWh. E_útil = ?_panel · (1 - perdas) · E_inc = 0,18 · 0,90 · 240 kWh = 38,88 kWh (insuficiente). Área necessária: I·t por m² = 800 W/m² · 5 h = 4 kWh/m²; ?_net = 0,162 ? A_req = 120 kWh /(0,162·4 kWh/m²) ˜ 185 m². B) Diesel: E_útil por litro = ?_gerador · E_dens = 0,30 · 9,0×10^7 J = 2,7×10^7 J = 7,5 kWh/L. Litros/dia = 120 kWh / 7,5 kWh/L = 16 L/dia. Custo diário = 16 L · 4,0 R$/L = R$64/dia. Conclusão: Com 60 m² a solução solar produz ~38,9 kWh/dia (muito abaixo de 120 kWh), exigindo ˜185 m² de painéis para atender a demanda — maior investimento inicial e necessidade de armazenamento; baixo custo operacional e menores emissões. O gerador diesel supre a demanda com ~16 L/dia (R$64/dia) mas implica emissão de poluentes, dependência de combustível e custo operacional contínuo. Recomenda-se analisar disponibilidade de área, custos iniciais vs operacionais e impacto ambiental; uma solução híbrida pode combinar vantagens.

Explicação

A análise das duas soluções mostra que a energia solar, apesar de ser uma opção sustentável, não atende à demanda com a área disponível, exigindo um investimento maior em painéis e armazenamento. Por outro lado, o gerador diesel consegue suprir a necessidade, mas gera custos operacionais contínuos e impactos ambientais negativos. Essa comparação destaca a importância de considerar tanto a viabilidade técnica quanto os aspectos econômicos e ambientais ao escolher uma fonte de energia.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

energia solar e diesel

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de energia · eficiência energética

📚 Reveja

Revisar cálculos de eficiência e impactos ambientais de fontes de energia.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a eficiência do sistema com a energia total gerada, não considerando as perdas no armazenamento e inversor.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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