Uma usina a carvão fornece potência contínua P = 10 MW. Propõe-se substituí-la por turbinas eólicas de 2,5 MW…
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 usina a carvão fornece potência contínua P = 10 MW. Propõe-se substituí-la por turbinas eólicas de 2,5 MW com fator de capacidade k = 0,35. a) Quantas turbinas são necessárias para igualar a potência média disponível? b) Se for exigido garantir 24 h de suprimento com armazenamento quando o vento cessar, calcule a energia diária a armazenar E_armaz (MWh) e a capacidade de bateria mínima considerando rendimento do sistema ? = 0,90. Discuta vantagens e limitações físicas da substituição.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: potência média por turbina P_med = 2,5 MW·0,35 = 0,875 MW. Turbinas necessárias N = P/P_med = 10/0,875 ˜ 11,43 ? 12 turbinas (arredondar para inteiro). Energia diária exigida E_dia = P·24 = 10 MW·24 h = 240 MWh. Capacidade de bateria mínima = E_dia/? = 240/0,90 ˜ 266,7 MWh. Discussão: vantagens incluem redução de emissões e uso de recurso renovável; limitações físicas incluem variabilidade do vento (necessidade de armazenamento ou reserva), ocupação de área, custos e impactos ambientais locais; gerar média equivalente exige número suficiente de turbinas e gestão de intermitência do sistema.
Explicação
Os cálculos realizados consideram a potência média disponível de cada turbina e a necessidade de suprir a demanda contínua da usina a carvão, resultando no número necessário de turbinas. A energia diária a ser armazenada é calculada com base na potência total exigida e no tempo de operação, levando em conta a eficiência do sistema de armazenamento. A discussão aborda aspectos importantes da transição para energia renovável, como a variabilidade da fonte e os impactos ambientais, que são cruciais para avaliar a viabilidade da substituição.
Raio-X da questão
potência eólica
avaliacao
potência elétrica · energia eólica
Revisar conceitos de potência, fator de capacidade e armazenamento de energia.
O aluno pode confundir a potência média com a potência nominal das turbinas, não considerando o fator de capacidade na hora de calcular o número de turbinas necessárias.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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