FísicaENEMBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

(Dissertativa) Uma escola rural está a d = 1,80 km da rede. Demanda média contínua P_avg = 6,0 kW (24 h)…

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

(Dissertativa) Uma escola rural está a d = 1,80 km da rede. Demanda média contínua P_avg = 6,0 kW (24 h). Custos: extensão de rede R$ 12.000/km e transformador R$ 20.000; perdas na linha 2,0% por km. Alternativa: sistema fotovoltaico com G = 5,0 kWh·m?²·dia, ?_pv = 16%, custo R$ 450/m², bateria para 1 dia de autonomia R$ 300/kWh. Avalie quantitativa e proponha solução técnica.

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

Resposta esperada

Energia diária E=6,0 kW·24 h=144 kWh/dia. Extensão rede: custo linha=1,80·12 000=R$21 600; +transformador R$20 000 ? R$41 600. Perdas ˜2%/km·1,8 km=3,6% ? perda ˜5,18 kWh/dia. Sistema PV: área A=E/(G·?)=144/(5·0,16)=144/0,8=180 m². Custo PV˜180·450=R$81 000. Bateria 1 dia=144 kWh ? custo ˜144·300=R$43 200. Total PV˜R$124 200. Comparação: extensão de rede tem menor custo inicial (R$41,6k vs R$124,2k) e perdas moderadas; PV+kits tem custo inicial maior, maior autonomia e menor emissões. Proposta: indicar extensão de rede se objetivo for menor custo imediato; caso haja restrição ambiental, independência ou impossibilidade de conexão, optar por PV+bateria e considerar híbrido (rede + PV) para reduzir demanda e perdas. Incluir análise de custo/benefício de longo prazo: calcular custo por kWh anualizado, O&M e vida útil (ex.: painéis 25 anos, baterias 8–10 anos) e avaliar subvenções e tarifa local para decisão final.

Explicação

A análise comparativa entre os custos da extensão da rede elétrica e do sistema fotovoltaico, incluindo a autonomia das baterias, permite identificar a opção mais econômica e viável para a escola rural. A proposta considera não apenas o custo inicial, mas também fatores como a independência energética e o impacto ambiental, essenciais para uma decisão informada. Além disso, a inclusão de uma análise de custo/benefício de longo prazo garante uma avaliação abrangente das opções disponíveis.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

sistemas de energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

sistemas de energia · cálculo de custos

📚 Reveja

Revisar cálculos de custos e eficiência de sistemas fotovoltaicos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os custos de instalação com os custos operacionais, levando a uma análise financeira incorreta da solução proposta.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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