Uma cidade precisa de potência média de 200 kW. Disponibilidades: insolação média 5 kWh/m²·dia; potencial…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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 cidade precisa de potência média de 200 kW. Disponibilidades: insolação média 5 kWh/m²·dia; potencial hídrico com Q = 2,0 m³/s e queda h = 10 m. Eficiências: painéis 15%, turbina 70%. Compare geração solar, hídrica e híbrida quanto à viabilidade; use ? = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s².
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Solar: 5 kWh/m²·dia ? potência média = (5 kWh/24 h) = 0,208 kW/m² = 208 W/m²; com 15% ? 31,2 W/m². Área ˜ 200000 W / 31,2 W/m² ˜ 6 410 m². Hidro: P = ? g Q h ? =1000·10·2·10·0.7 = 140000 W = 140 kW. Conclusão: hidrelétrica disponível fornece ˜140 kW (insuficiente sozinha); solar exige ˜6,4×10³ m² para 200 kW (viável em espaço aberto); combinação (hidro 140 kW + solar complementar ˜60 kW) reduz área solar para ˜1 920 m². Recomenda-se solução híbrida com diesel de reserva para segurança, avaliando custos, variabilidade solar e impactos ambientais.
Explicação
A análise comparativa entre as fontes de energia solar e hídrica revela que a hidrelétrica, com sua capacidade de 140 kW, não atende à demanda sozinha, enquanto a energia solar requer uma área significativa para gerar 200 kW. No entanto, a combinação das duas fontes permite uma solução híbrida mais eficiente, reduzindo a necessidade de área para a geração solar e garantindo um fornecimento mais estável de energia. A inclusão de um sistema de reserva, como o diesel, é essencial para mitigar a variabilidade da geração solar e assegurar a confiabilidade do fornecimento.
Raio-X da questão
potência média, geração de energia
avaliacao
potência média · eficiência de sistemas
Revisar os conceitos de potência e eficiência em sistemas de geração de energia.
O aluno pode confundir a eficiência dos sistemas com a potência gerada, não considerando a relação entre ambos na análise de viabilidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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