“Quando o sol se põe, a iluminação do posto de saúde não pode falhar”, afirmou uma moradora durante a escolha…
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
“Quando o sol se põe, a iluminação do posto de saúde não pode falhar”, afirmou uma moradora durante a escolha de um sistema fotovoltaico para a comunidade. O projeto prevê lâmpadas com potência total de 100 W, usadas por 6 h após o anoitecer, isto é, por 21 600 s. No local, cada painel fornece potência de 200 W durante 5 h diárias, ou 18 000 s. Considerando perdas no controlador e na bateria, apenas 80% da energia gerada pelo painel fica disponível para uso. Para o dimensionamento, devem ser usadas as expressões Econsumida=P*t e Egerada=P*t*0,80, com energia em J, potência em W e tempo em s. A solução deve suprir a iluminação noturna com o menor número de painéis e a menor capacidade de armazenamento possível. Com base nos dados do texto, identifique a configuração mínima que garante o funcionamento diário da iluminação após o pôr do sol.
- A) Instalar 1 painel de 200 W e armazenamento de 2,16 x 10^6 J.
- B) Instalar 1 painel de 200 W e armazenamento de 1,44 x 10^6 J.
- C) Instalar 1 painel de 200 W e armazenamento de 0 J.
- D) Instalar 1 painel de 200 W e armazenamento de 2,88 x 10^6 J.
- E) Instalar 2 painéis de 200 W e armazenamento de 2,16 x 10^6 J.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcular a energia consumida pela iluminação por noite. E = P*t = 100 W * 21600 s = 2,16 x 10^6 J.
- Calcular a energia disponível gerada por um painel de 200 W durante 5 h (18000 s), já considerando a perda de 20 por cento. Egerada = 200 * 18000 * 0,80 = 2,88 x 10^6 J. Como 2,88 x 10^6 J é maior que 2,16 x 10^6 J, um único painel basta para repor a energia consumida no dia.
- Determinar a capacidade de armazenamento. Como o painel só gera energia durante o dia e a iluminação funciona após o pôr do sol, a iluminação noturna deve ser suprida pela bateria. Logo, a bateria precisa armazenar exatamente a energia usada à noite: 2,16 x 10^6 J.
- Conclusão. A configuração mínima é 1 painel de 200 W com armazenamento de 2,16 x 10^6 J, que corresponde à alternativa A, igual ao gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa B usa uma capacidade menor que a energia noturna necessária. A alternativa C ignora que a iluminação ocorre quando não há geração solar. A alternativa D superestima o armazenamento ao usar a energia total gerada pelo painel. A alternativa E aumenta o número de painéis sem necessidade, pois um painel já fornece energia suficiente.
💡 Dica: Calcule a energia consumida e gerada para determinar o número mínimo de painéis.
Alternativa por alternativa
A iluminação consome 100*21 600=2,16 x 10^6 J. Um painel disponibiliza 200*18 000*0,80=2,88 x 10^6 J, e a bateria deve armazenar a energia noturna.
O aluno provavelmente calculou uma energia noturna diferente da correta, como se a iluminação durasse 4 h (100 W * 14400 s = 1,44 x 10^6 J), ou aplicou o fator de 80 por cento de forma incorreta.
O aluno supõe que, como o painel gera energia durante o dia, não é preciso armazenar nada, esquecendo que a iluminação funciona à noite, quando não há geração solar.
O aluno toma a energia total gerada pelo painel (2,88 x 10^6 J) como capacidade de armazenamento, quando o armazenamento só precisa cobrir a energia consumida à noite.
O aluno acredita que um painel não é suficiente, possivelmente por comparar a potência ou a energia sem aplicar corretamente o fator de 80 por cento, ou por não comparar a energia gerada (2,88 x 10^6 J) com a consumida (2,16 x 10^6 J).
Raio-X da questão
energia, potência, tempo, eficiência
avaliacao
potência e energia elétrica · unidades de tempo e energia
estude cálculo de energia elétrica e eficiência de sistemas fotovoltaicos
confundir potência com energia ou não considerar a eficiência do sistema ao calcular energia disponível.
pensamento_critico
cotidiano
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