Física1ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Considere uma comunidade que precisa suprir uma demanda média P_dem = 50 kW. Avalie, comparando…

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

Considere uma comunidade que precisa suprir uma demanda média P_dem = 50 kW. Avalie, comparando micro-hidrelétrica (G1) e arranjo fotovoltaico com baterias (G2), qual solução é mais adequada considerando geração, transporte, perdas (use I = P/V e P_perda = I²·R), custo e impacto ambiental. Apresente suposições e cálculos estimados.

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

Resposta esperada

Exemplo de avaliação (suposições): ?_h = 0,7; V_trans = 11·10^3 V; R_linha = 0,5 O; 1 kW = 1000 W. Para P_dem = 50 000 W: I = P/V = 50 000/11 000 ˜ 4,55 A. Perdas P_perda = I²·R ˜ (4,55)²·0,5 ˜ 10 W (desprezível). Micro-hidrelétrica: potência instalada ˜ P_dem/?_h ˜ 50 000/0,7 ˜ 71 430 W (˜71,4 kW); custo depende de obra e impacto sobre curso d'água. Solar + baterias: energia diária E = 50 kW·24 h = 1 200 kWh; com 5 h de pico P_array ˜ 1 200/5 = 240 kW; considerando perdas/inversores e carga/bateria, P_array ajustado ˜ 240/0,85 ˜ 282 kW; bateria para 12 h de autonomia: E_bat ˜ 50 kW·12 h/0,85 ˜ 706 kWh. Conclusão: se houver vazão constante e baixo impacto ambiental local, micro-hidrelétrica tende a ser mais eficiente e de menor área ocupada; se restrições ambientais, variabilidade de vazão ou preferência por menor impacto sobre ecossistemas aquáticos, solar com baterias é mais flexível, porém requer maior área, maior investimento em armazenamento e possível custo por kWh mais alto. Escolha deve considerar disponibilidade hídrica, custo inicial versus operacional, perdas de transmissão e impacto ambiental local.

Explicação

A análise considera a eficiência de cada sistema em atender a demanda energética, levando em conta as perdas durante o transporte e os custos associados. A micro-hidrelétrica se destaca em locais com vazão constante e baixo impacto ambiental, enquanto o sistema fotovoltaico com baterias oferece flexibilidade e menor impacto nos ecossistemas, mas com custos e área ocupada maiores. A escolha ideal depende das condições locais de recursos hídricos e das prioridades da comunidade em relação a custo e sustentabilidade.

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

geração de energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência elétrica · análise de custos e impactos

📚 Reveja

Revisar conceitos de geração de energia e perdas elétricas.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os conceitos de geração e transporte de energia, não considerando as perdas adequadamente em seus cálculos.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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