Física1ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma comunidade rural de 10 residências tem consumo médio estimado de 200 W por residência durante 5 h diárias…

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 de 10 residências tem consumo médio estimado de 200 W por residência durante 5 h diárias. A comunidade está a 4 km da rede elétrica existente. Elabore uma recomendação tecnica justificando, com cálculos, se é mais adequado estender a rede ou implantar um microgerador solar fotovoltaico com baterias, considerando disponibilidade de recurso solar (5 h pico/dia), eficiência do sistema (25% perdas totais) e critérios de eficiência energética e impacto ambiental.

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

Resposta esperada

Estimativa de demanda: por residência E_res = 200 W · 5 h = 1,0 kWh/dia. Para 10 residências E_total = 10 kWh/dia. Considerando perdas de 25%, energia útil necessária = 10 kWh / (1 - 0,25) = 13,33 kWh/dia. Com 5 h pico/dia potência PV necessária P_PV = 13,33 kWh / 5 h = 2,666 kW ˜ 2,7 kW instalado. Armazenamento recomendado: capacidade baterias ˜ 13,33 kWh (para autonomia de um dia) com profundidade de descarga apropriada; inverter e perdas já consideradas nas perdas totais. Extensão de rede: 4 km implica custo elevado de infraestrutura, além de perdas de linha e tempo de implantação; impactos ambientais localizados pela obra. Comparação técnico-econômica e ambiental: solução fotovoltaica tem baixa complexidade de instalação, menor impacto ambiental e custos escaláveis para a demanda apresentada; nível de eficiência energético maior por evitar perdas de transporte a longa distância. Recomenda-se implantar microgeração fotovoltaica de aproximadamente 3 kW com baterias ˜15 kWh (incluindo margem de segurança), priorizando consumo eficiente (LEDs, eletrodomésticos eficientes) para reduzir a capacidade e o custo. Se houver expectativa de crescimento populacional ou necessidade de cargas elevadas contínuas, reavaliar custo de extensão da rede considerando custos locais por quilômetro e possível integração híbrida (PV + extensão/gerador).

Explicação

A análise considera a demanda energética da comunidade e as perdas associadas à geração e transporte de energia, demonstrando que a microgeração solar é mais eficiente e sustentável. Além disso, a extensão da rede elétrica apresenta altos custos e impactos ambientais, enquanto a solução fotovoltaica oferece flexibilidade e menor complexidade de instalação. A recomendação de um sistema fotovoltaico com baterias atende à demanda com maior eficiência energética e menor impacto ambiental.

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

microgerador solar fotovoltaico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência elétrica · análise de viabilidade econômica

📚 Reveja

Revisar cálculos de consumo energético e eficiência de sistemas solares.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a quantidade de energia necessária com a potência, não considerando o tempo de uso diário.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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