Uma clínica remota demanda média E = 18,0 kWh/dia. Compare fisicamente duas soluções: (A) gerador diesel com…

Questão

Uma clínica remota demanda média E = 18,0 kWh/dia. Compare fisicamente duas soluções: (A) gerador diesel com rendimento térmico ?_th = 0,30 e poder calorífico do diesel 10,0 kWh/L; custo combustível 6,00 R$/L. (B) sistema fotovoltaico com insolação I = 5,00 kWh/m²·dia, ?_pan = 17% e perdas do sistema 25%; custo dos painéis 600 R$/m². Calcule (para cada opção) a energia efetiva por litro/m², combustível necessário ou área, custos básicos (litros·dias e custo combustível diário; área e custo de aquisição) e discuta vantagens ambientais e operacionais. Apresente cálculos e conclusões.

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

Resposta esperada

Modelo de resposta (passo a passo): 1) Gerador diesel - Dados: E =18,0 kWh/dia; poder calorífico q =10,0 kWh/L; rendimento ?_th =0,30. - Energia elétrica obtida por litro: E_L = q·?_th =10,0·0,30 =3,0 kWh/L. - Consumo diário de diesel: V = E / E_L =18,0 / 3,0 =6,0 L/dia. - Custo diário de combustível: C_comb = V·6,00 R$/L =6,0·6,00 =36,00 R$/dia. - Observações físicas: emissão de gases por litro, necessidade de manutenção, autonomia dependente do estoque de combustível. 2) Sistema fotovoltaico - Dados: I =5,00 kWh/m²·dia; ?_pan =0,17; perdas do sistema =25% ? ?_s =0,75. - Energia por metro quadrado por dia: E_m2 = I·?_pan·?_s =5,00·0,17·0,75 =0,6375 kWh/m²·dia. - Área necessária: A = E / E_m2 =18,0 / 0,6375 ˜28,235 m² ˜28,2 m². - Custo de aquisição aproximado (painéis): C_painel = A·600 R$/m² ˜28,235·600 ˜16.941 R$ (investimento inicial). - Observações físicas: geração depende de irradiância; necessidade de baterias ou sistema de armazenamento para atender à demanda noturna/variável; baixa emissão direta. 3) Comparação e análise - Consumo e custos: gerador consome ˜6 L/dia ? custo diário 36 R$/dia; sistema fotovoltaico exige investimento inicial ˜16.941 R$ (sem incluir inversor, baterias e instalação). Payback bruto (sem manutenção) = 16.941 / 36 ˜471 dias ˜1,29 anos; incluir baterias e instalação aumenta payback. - Eficiência e sustentabilidade: gerador converte energia química ? elétrica com baixo rendimento (30%) e emite poluentes; fotovoltaico converte radiação solar diretamente, sem emissões durante operação, maior sustentabilidade. - Operacionalidade: gerador garante fornecimento contínuo enquanto houver combustível; fotovoltaico requer armazenamento para continuidade à noite/tempo nublado. 4) Conclusão sugerida (física e prática) - Do ponto de vista energético e ambiental, a solução fotovoltaica reduz emissões e, em médio prazo, tende a ser mais econômica se houver recursos para investimento inicial e se for previsto sistema de armazenamento adequado. - Do ponto de vista de disponibilidade imediata e simplicidade de implementação, o gerador diesel é viável, mas tem custo operacional contínuo e impacto ambiental maior. Obs.: incluir baterias (capacidade em kWh), inversores e manutenção para análise de custo e confiabilidade mais completa; considerar variação sazonal da insolação e disponibilidade logística de combustível para avaliação final.

Explicação

A análise detalha as características operacionais e ambientais de cada solução, permitindo uma comparação clara entre os custos e a eficiência energética. O gerador diesel apresenta custos operacionais contínuos e impacto ambiental negativo, enquanto o sistema fotovoltaico, apesar do investimento inicial, oferece uma solução mais sustentável e de menor emissão. A consideração de fatores como armazenamento e variabilidade na geração solar é essencial para uma avaliação completa da viabilidade das opções.

Raio-X da questão

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