Física2ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Proponha e justifique uma solução energética para uma comunidade rural de 20 residências cuja demanda média é…

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

Proponha e justifique uma solução energética para uma comunidade rural de 20 residências cuja demanda média é 500 W por residência durante 6 h/dia. Considere disponibilidade solar, eficiência dos painéis 15%, baterias com eficiência 80% e irradiância média 500 W/m². Apresente cálculos para potência pico necessária do arranjo fotovoltaico e capacidade mínima de armazenamento (kWh).

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

Resposta esperada

Cálculo modelo: energia diária por residência E1 = 500 W · 6 h = 3,0 kWh. Total comunidade E_total = 3,0 kWh · 20 = 60 kWh/dia. Considerando perdas no armazenamento: energia a produzir E_prod = E_total / ?_bateria = 60 kWh / 0,80 = 75 kWh/dia. Assumindo 5 h equivalentes de pico solar (hora de sol equivalente), potência de pico necessária P_peak = E_prod / 5 h = 75 kWh / 5 h = 15 kW. Área estimada dos painéis usando irradiância média e eficiência: potência disponível por m² = irradiância·?_panel = 500 W/m² · 0,15 = 75 W/m²; área ˜ P_peak / 75 W/m² = 15000 W / 75 W/m² = 200 m². Capacidade mínima de bateria para 1 dia útil (energia armazenável) = E_prod = 75 kWh; se considerar DOD máximo de 80% para preservar vida útil, banco ˜ 75 kWh / 0,80 ˜ 93,75 kWh. Justificativa: sistema fotovoltaico de ~15 kW com ˜95 kWh de bateria atende a demanda diária com margem para perdas, aproveita recurso solar local e evita impacto ambiental de geradores a combustível; deve-se avaliar custo/benefício, topografia, e possibilidade de complemento hidráulico ou híbrido conforme disponibilidade local.

Explicação

Os cálculos apresentados consideram a demanda total de energia da comunidade, levando em conta as perdas de eficiência tanto dos painéis solares quanto das baterias. A proposta de um sistema fotovoltaico dimensionado para atender essa demanda, juntamente com a capacidade de armazenamento adequada, assegura um fornecimento contínuo de energia. Além disso, a justificativa enfatiza a sustentabilidade e a viabilidade econômica da solução proposta.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

energia solar fotovoltaica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de potência elétrica · eficiência de sistemas energéticos

📚 Reveja

Revisar cálculos de potência e armazenamento em sistemas fotovoltaicos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode errar ao não considerar a eficiência dos painéis e das baterias, resultando em um cálculo incorreto da potência necessária.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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