Uma escola rural consome em média E_daily = 120 kWh/dia. Há 5,0 horas-pleno-sol/dia. Deseja-se um sistema…
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 escola rural consome em média E_daily = 120 kWh/dia. Há 5,0 horas-pleno-sol/dia. Deseja-se um sistema híbrido: painéis P_pico = 320 W/un, inversor ?_inv = 0,95, perdas do sistema 10% (f_perdas = 0,10), banco 48 V, autonomia T_aut = 24 h e gerador que cubra 30% da demanda diária. Calcule: (a) número mínimo de painéis; (b) capacidade do banco em Ah (48 V); (c) potência mínima do gerador (kW). Apresente fórmulas e valores usados.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) Energia a ser atendida por PV: E_PV=E_daily·(1-0,30)=120·0,7=84 kWh. Eficiência total ?_tot=?_inv·(1-f_perdas)=0,95·0,9=0,855. Energia requerida dos painéis =84/0,855=98,25 kWh. P_array=98,25/5 h=19,65 kW ? N=ceil(19,650 W/320 W)=62 painéis. (b) Assumir DoD=0,8 ? E_bat=E_daily/DoD=120/0,8=150 kWh =150000 Wh. Capacidade C=150000 Wh/48 V=3125 Ah ˜3130 Ah. (c) Energia por gerador E_gen=0,30·120=36 kWh. Se o gerador operar t_gen=6 h/dia (hipótese operacional), P_gen=36/6=6 kW. (Regra geral: P_gen=E_gen/t_gen.)
Explicação
Os cálculos realizados consideram a eficiência do sistema e as perdas, garantindo que a energia gerada pelos painéis atenda à demanda reduzida após a inclusão do gerador. A capacidade do banco de baterias foi determinada levando em conta a profundidade de descarga, assegurando que a energia armazenada seja suficiente para um dia de autonomia. Por fim, a potência do gerador foi calculada com base na parte da demanda que ele precisa cobrir, considerando o tempo de operação diário.
Raio-X da questão
sistemas híbridos de energia
avaliacao
cálculo de potência elétrica · sistemas de energia renovável
Revisar cálculos de potência e capacidade de baterias em sistemas de energia.
O aluno pode confundir a potência necessária com a energia total consumida, não considerando as perdas do sistema e a autonomia desejada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cotidiano
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