Uma comunidade precisa de 500 kWh/dia. Duas soluções locais estão disponíveis: (a) painéis fotovoltaicos com…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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 precisa de 500 kWh/dia. Duas soluções locais estão disponíveis: (a) painéis fotovoltaicos com eficiência ?_PV = 18% e área útil A = 100 m²; irradiância média I_s = 5 kWh/m²·dia; (b) minihidrelétrica com vazão média Q = 0,5 m³/s, queda útil h = 10 m, eficiência do gerador ?_h = 0,7. Use ? = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Calcule a energia diária estimada de cada opção (use P_h = ?·g·Q·h·?_h) e discuta, com base nos resultados físicos e em fatores geográficos/ambientais, qual solução atende melhor a demanda.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: PV: E_PV = I_s·A·?_PV = 5 kWh/m²·dia ·100 m² ·0,18 = 90 kWh/dia. Minihidro: P_h = ?·g·Q·h·?_h = 1000·10·0,5·10·0,7 = 35.000 W ? E_h = 35 kW·24 h = 840 kWh/dia. Conclusão física: a minihidrelétrica gera muito mais (840 kWh/dia) que os painéis (90 kWh/dia) e supre os 500 kWh/dia. Considerações: disponibilidade do recurso hídrico ao longo do ano (vazão sazonal), impactos ambientais locais (pequenas barragens, fauna), custo de implantação e manutenção, necessidade de reservatório para regularização, integração à rede e perdas de transmissão locais. Em áreas com vazão constante e impactos controláveis, a solução hidrelétrica é tecnicamente mais eficaz; em áreas sem fluxo estável ou com restrições ambientais, PV com armazenamento pode ser preferível. Fórmulas usadas: E_PV = I_s·A·?_PV, P_h = ?·g·Q·h·?_h (? em kg/m³, g em m/s², Q em m³/s, h em m, P em W).
Explicação
Os cálculos realizados mostram que a minihidrelétrica tem uma capacidade de geração significativamente maior do que os painéis fotovoltaicos, atendendo bem à demanda diária de energia. Além disso, fatores geográficos e ambientais, como a disponibilidade de água e os impactos da instalação, influenciam a viabilidade de cada solução. Portanto, em locais com recursos hídricos adequados, a minihidrelétrica é a opção mais eficaz, enquanto em áreas com restrições, a energia solar pode ser mais apropriada.
Raio-X da questão
energia renovável
avaliacao
cálculo de energia · eficiência de sistemas
Revisar os conceitos de eficiência e cálculo de energia em sistemas renováveis.
O aluno pode confundir a eficiência dos sistemas com a quantidade total de energia gerada, não considerando a área ou a vazão corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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