Física3ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Comunidade exige potência média P=60 kW contínuos. Opção A: gerador diesel ?_g=0,35, consumo específico s=0,29…

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

Comunidade exige potência média P=60 kW contínuos. Opção A: gerador diesel ?_g=0,35, consumo específico s=0,29 L/kWh, PCI=36×10^6 J/L. Opção B: painéis PV com irradiância média G=800 W/m² por 6 h/dia, eficiência dos módulos ?_p=0,18, área disponível A=400 m², inversor ?_inv=0,95, baterias ?_b=0,90. Calcule energia diária, consumo de combustível e perdas em A; potência e energia diária geradas em B, área necessária para suprir toda a demanda e capacidade de bateria requerida; compare e indique a opção mais adequada considerando eficiência e disponibilidade solar.

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

Resposta esperada

Resolução: E_day=60 kW·24 h=1440 kWh. A) Combustível: V=s·E_day=0,29·1440=417,6 L/d. Energia química: E_q=V·PCI=417,6·36×10^6=1,503×10^10 J. Energia elétrica entregue=1440 kWh (5,184×10^9 J); ?=5,184×10^9/1,503×10^10˜0,35 (perdas ˜65%). B) P_inc=A·G=400·800=320000 W; P_pan=320000·0,18=57,6 kW; P_out=57,6·0,95=54,72 kW. Energia gerada por dia=54,72 kW·6 h=328,32 kWh/d. Área necessária para 1440 kWh: A_req=1440/(G·?_p·?_inv·6 h/1 m²)=˜1755 m². Energia a armazenar para 24 h: E_storage=(1440-328,32)/?_b˜1235 kWh. Conclusão: com A=400 m² o sistema PV não supre a demanda (328 kWh/d << 1440 kWh/d) e exigiria ˜4,4× mais área e grande banco de baterias; o gerador diesel atende a demanda imediata (˜418 L/d) mas tem maiores perdas e consumo de combustível. Opção técnica: escolher PV se houver área e investimento para baterias (melhor eficiência energética e renovabilidade); caso contrário, manter diesel ou implementar sistema híbrido para reduzir consumo de combustível.

Explicação

A análise mostra que o gerador diesel atende à demanda de energia imediata, mas com altas perdas e consumo de combustível, enquanto o sistema de painéis solares, apesar de ser mais eficiente e renovável, não consegue suprir a demanda com a área disponível. A necessidade de uma área significativamente maior e um banco de baterias robusto para o sistema solar torna-o inviável na situação apresentada. Portanto, a escolha entre os sistemas deve considerar a disponibilidade de espaço e investimento em armazenamento, além da eficiência energética.

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

potência e eficiência

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

potência e eficiência · cálculo de energia

📚 Reveja

Revisar conceitos de potência, eficiência e energia em sistemas de geração.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os conceitos de potência e energia, calculando apenas a energia sem considerar a eficiência dos sistemas.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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