Considere um sistema fotovoltaico de pico 5 kW que produz, em média, 5 horas equivalentes de sol pleno por dia…
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
Considere um sistema fotovoltaico de pico 5 kW que produz, em média, 5 horas equivalentes de sol pleno por dia (energia diária ˜ 5 kW·5 h). Estime se esse arranjo é suficiente para bombear 20 m³/dia de água a h = 10 m, adotando g = 10 m/s² e eficiência global de bombeamento ? = 50%. Discuta disponibilidade, eficiência e medidas de otimização.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: m = 20 m³·1000 kg/m³ = 20 000 kg. Energia útil necessária E = m·g·h = 20 000·10·10 = 2 000 000 J = 2 000 000/3,6·10^6 ˜ 0,556 kWh. Com ? = 0,50, energia de entrada = 0,556/0,5 ˜ 1,11 kWh/dia. Energia gerada pelo arranjo ˜ 5 kW·5 h = 25 kWh/dia. Conclusão: 1,11 kWh << 25 kWh, portanto o sistema é mais que suficiente; recomendações: usar controle MPPT, bomba de potência compatível (~222 W média durante 5 h), reservatório para operar fora do pico solar, prever perdas sazonais, avaliar custo-benefício e impactos ambientais locais.
Explicação
A análise demonstra que a energia gerada pelo sistema fotovoltaico é significativamente maior do que a energia necessária para bombear a água, indicando que o sistema é capaz de atender à demanda. Além disso, as recomendações sobre otimização e controle garantem eficiência e sustentabilidade na operação do sistema. A consideração de perdas e impactos ambientais é crucial para a viabilidade a longo prazo do projeto.
Raio-X da questão
sistema fotovoltaico e bombeamento
avaliacao
cálculo de energia · sistemas de bombeamento
Revisar os conceitos de eficiência em sistemas de bombeamento e energia solar.
O aluno pode subestimar a energia necessária para bombear a água, não considerando a eficiência do sistema de bombeamento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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