Uma comunidade remota tem carga contínua P_load = 120 kW. Avalie energeticamente duas opções para suprir essa…

Questão

Uma comunidade remota tem carga contínua P_load = 120 kW. Avalie energeticamente duas opções para suprir essa carga: (A) extensão de rede em V = 11,0 kV com resistência total ida+volta R = 5,00 O; (B) gerador diesel local com rendimento térmico elétrico ?_gen = 0,35 e densidade energética do diesel 36,0 MJ/L. Calcule energia diária demandada, perdas diárias em A, e consumo de diesel por dia em B. Apresente recomendação técnica baseada nos resultados.

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

Resposta esperada

Dados: P_load = 120 kW contínuos ? E_day = P·24 h = 120 kW·24 h = 2 880 kWh = 2 880·3,6 MJ = 10 368 MJ/dia. Opção A (linha 11,0 kV, R=5,00 O): I = P/V = 120000/11000 = 10,909 A; perdas P_perda = I²·R = (10,909)²·5,00 ˜ 595 W ˜ 0,595 kW. Energia perdida por dia = 0,595 kW·24 h ˜ 14,28 kWh/dia ˜ 51,4 MJ/dia. Fração perdida ˜ 14,28/2880 ˜ 0,5% («1%). Portanto a demanda na origem ˜ 120,595 kW. Opção B (gerador diesel, ?_gen = 0,35): energia elétrica diária E_day = 10 368 MJ; energia térmica necessária = E_day / ?_gen = 10 368 / 0,35 ˜ 29 623 MJ/dia. Com densidade 36,0 MJ/L ? volume diesel ˜ 29 623/36 ˜ 823 L/dia. Análise e recomendação técnica: A perda de transmissão na opção A é muito pequena (˜0,5% da energia diária) enquanto a opção B demanda ˜823 L de diesel por dia, implicando alto consumo de combustível, custos operacionais e logística de abastecimento. Em termos estritamente energéticos e de emissões, estender a rede (A) é preferível se o custo de instalação e a disponibilidade da rede forem viáveis; o gerador diesel (B) só é justificável se a extensão da rede for inviável por motivos geográficos ou financeiros imediatos. Observações adicionais: considerar custo-capital da extensão, disponibilidade de manutenção, confiabilidade, possibilidade de híbridos (rede + gerador ou renováveis) e perda de carga por quedas de tensão/transformadores, aplicando P_loss = I²R e eficiência do sistema em cada caso para refinamento.

Explicação

A análise das duas opções mostra que a extensão da rede apresenta perdas muito baixas, o que a torna energeticamente mais eficiente em comparação ao gerador diesel, que consome uma quantidade significativa de combustível. Além disso, o uso do gerador implica em custos operacionais elevados e desafios logísticos, enquanto a rede elétrica, se viável, oferece uma solução mais sustentável e confiável. Considerar fatores como custo de instalação e manutenção é crucial para uma decisão informada sobre a melhor alternativa energética.

Raio-X da questão

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