Física2ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma escola rural sem acesso confiável à rede consome em média 15 kWh/dia. Compare duas soluções: (A) sistema…

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 escola rural sem acesso confiável à rede consome em média 15 kWh/dia. Compare duas soluções: (A) sistema fotovoltaico com banco de baterias; (B) gerador diesel. Considere: insolação média 4 kWh/m²·dia, eficiência do sistema PV (incl. perdas) 70%, rendimento do gerador 30%, diesel R$ 4,00/L com 10 kWh produzidos por litro, e custo de referência R$ 0,80/kWh. Proponha qual solução é mais adequada justificando com cálculo de dimensionamento básico, custos operacionais e aspectos ambientais.

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

Resposta esperada

Cálculo básico e comparação: (1) PV: energia gerada por kWp ˜ insolação·eficiência = 4 kWh·0,70 = 2,8 kWh/kWp·dia. Potência instalada ˜ 15/2,8 ˜ 5,4 kWp. Banco de baterias (autonomia 1 dia, inverter 90%): energia útil ˜ 15 kWh ? bateria ˜ 15/0,9 ˜ 16,7 kWh; com profundidade de descarga 50% ? banco ˜ 33 kWh. (2) Gerador diesel: consumo diário ˜ 15 kWh / (10 kWh/L) = 1,5 L/dia ? custo diário ˜ R$ 6,00 ? ~R$ 180/mês; emissões e manutenção contínuas. Análise custo/benefício e ambiental: PV exige investimento inicial maior (painéis, inversor, baterias) mas reduz custos operacionais e emissões; gerador tem baixo investimento inicial, custos operacionais e emissões contínuas e dependência de combustível. Recomendação: implantar sistema fotovoltaico dimensionado ~5,4 kWp com banco ˜33 kWh e gerador diesel como reserva pontual. Essa solução prioriza disponibilidade, menor custo operacional a médio prazo e menor impacto ambiental; o gerador fica como contingência para períodos prolongados sem sol.

Explicação

A análise demonstra que, apesar do investimento inicial mais alto do sistema fotovoltaico, ele proporciona menores custos operacionais e emissões de poluentes a longo prazo. O gerador diesel, embora tenha um custo inicial menor, gera despesas contínuas e impactos ambientais negativos. A combinação do sistema fotovoltaico com o gerador como reserva oferece uma solução sustentável e confiável para a escola rural.

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

sistemas de energia renovável

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

sistemas de energia · cálculo de custos

📚 Reveja

Revisar conceitos de eficiência energética e custos de operação de geradores.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os custos operacionais do gerador diesel com os do sistema fotovoltaico, subestimando o impacto ambiental do uso de combustíveis fósseis.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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