Uma comunidade costeira precisa de armazenamento para cobrir P_pico = 200 kW por t = 4,0 h devido à…
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 costeira precisa de armazenamento para cobrir P_pico = 200 kW por t = 4,0 h devido à variabilidade de vento e sol. Compare três soluções: baterias Li-ion (densidade 250 Wh/kg, ? = 0,90), bombeamento hidro (queda h = 100 m, ? = 0,80) e hidrogênio (L = 1,20×10^8 J/kg, cadeia ? = 0,50). Calcule energia requerida e estime massa/volume; avalie vantagens, impactos e recomende solução adequada à geografia costeira.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia requerida: E = P·t = 200×10^3 W · (4·3600 s) = 2,88×10^9 J = 800 kWh. Li-ion (250 Wh/kg ˜0,25 kWh/kg): massa ˜800 kWh/0,25 kWh·kg?1 = 3200 kg (volumetria ˜4 m³ se 200 Wh/L). Bombeamento (g=10 m/s²): m_água = E/(g h ?)=2,88×10^9/(10·100·0,8)=3,6×10^6 kg ? 3600 m³ de água armazenada. Hidrogênio: m_H2 = E/(L·?)=2,88×10^9/(1,20×10^8·0,5) ˜48 kg. Avaliação: Li-ion oferece alta eficiência e resposta rápida, bom para armazenamento diário; bombeamento tem baixo custo por kWh e longa vida útil, excelente se houver desnível/topografia; H2 tem baixa eficiência global, mas alta densidade energética em massa, útil para armazenamento sazonal e acoplamento setorial. Recomendação: se a costa não dispõe de desnível suficiente, priorizar baterias Li-ion para cobertura diária e considerar H2 para armazenamento de longo prazo; se houver desnível viável, bombeamento hidro é preferível por custo-efetividade.
Explicação
A análise considera a energia necessária para atender à demanda, calculando a massa ou volume de cada solução de armazenamento com base em suas características específicas. A avaliação das vantagens e desvantagens de cada tecnologia permite entender qual é mais adequada para a geografia da comunidade, levando em conta fatores como eficiência, custo e viabilidade técnica. A recomendação final é baseada na combinação de fatores práticos e econômicos que atendem melhor às necessidades locais.
Raio-X da questão
armazenamento de energia
avaliacao
armazenamento de energia · cálculo de energia
Revisar conceitos de eficiência e armazenamento de energia em sistemas renováveis.
O aluno pode confundir as unidades de medida, utilizando kWh em vez de Wh, o que levará a um cálculo incorreto da massa ou volume necessário.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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