FísicaENEMBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma comunidade rural tem consumo médio diário E_daily = 120 kWh e pico simultâneo P_peak = 12 kW. Duas opções…

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

Uma comunidade rural tem consumo médio diário E_daily = 120 kWh e pico simultâneo P_peak = 12 kW. Duas opções para suprir pelo menos 60% da demanda diária são: (A) micro-hidrelétrica com Q = 0,20 m³/s, queda h = 8,0 m e rendimento global ? = 0,60; (B) sistema fotovoltaico com 4,5 h de sol pleno por dia, rendimento dos módulos ?_pv = 0,18 e irradiância de pico G = 1000 W/m². Compare quantitativamente as duas opções: calcule potência contínua disponível e energia diária gerada por (A) e potência de pico e área necessária dos módulos para (B) fornecer 60% de E_daily. Discuta disponibilidade, impactos ambientais e vantagem técnica.

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

Resposta esperada

Cálculos: potência hidro P_h = ?·g·Q·h·?. Com ? = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s²: P_h =1000·10·0,20·8·0,60 = 9 600 W ˜ 9,6 kW. Energia diária = P_h·24 h = 9,6 kW·24 h = 230,4 kWh/dia, portanto cobre >100% da demanda e 60% exigiria ˜0,6·120 =72 kWh/dia (atendido). Para PV: energia requerida =72 kWh/dia; com 4,5 h de sol pleno potência média necessária P_pv =72 kWh/4,5 h =16 kW de pico. Área necessária A = P_pv/(G·?_pv) = 16000 W/(1000 W/m²·0,18) ˜ 88,9 m². Discussão: micro-hidrelétrica fornece potência contínua e gera »60% com menor área ocupada e operação 24 h, mas depende de vazão constante e pode afetar ecossistemas locais (peixes, sedimentos); requer obra civil e licenciamento. PV requer área de ~89 m², é modular e menos impactante localmente, mas geração é intermitente e exige baterias ou complementação para garantir 60% útil; custos de baterias e inversores aumentam investimento. Recomendação técnica: se o curso d'água tiver disponibilidade estável o aproveitamento hidráulico é mais eficiente (maior energia contínua e menor necessidade de armazenamento); se vazão variar muito ou haja restrições ambientais/legais, a solução PV modular com armazenamento e/ou gerador de apoio pode ser preferível. Incluir análise de custos e manutenção local para decisão final.

Explicação

A análise quantitativa das duas opções mostra que a micro-hidrelétrica oferece uma fonte de energia contínua e suficiente para atender à demanda, enquanto o sistema fotovoltaico requer uma área significativa e depende da disponibilidade solar. A discussão sobre impactos ambientais e aspectos técnicos revela que a escolha entre as tecnologias deve considerar a estabilidade da fonte hídrica e as restrições locais, além dos custos de implementação e manutenção. A recomendação final deve ser baseada na viabilidade e eficiência de cada sistema em relação às condições específicas da comunidade.

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

energia renovável

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência e energia · análise de sistemas energéticos

📚 Reveja

Revisar conceitos de potência e energia em sistemas de geração renovável.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os conceitos de potência e energia, calculando apenas a energia sem considerar a potência necessária para atender a demanda.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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