Compare duas soluções para fornecer 5,0 kW contínuos a uma comunidade remota: (A) painéis solares (irradiância…
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
Compare duas soluções para fornecer 5,0 kW contínuos a uma comunidade remota: (A) painéis solares (irradiância efetiva 800 W/m² por 6 h/dia, eficiência 18%) + armazenamento; (B) gerador a diesel (? = 30%, energia do diesel = 45 MJ/kg, densidade 0,85 kg/L). Calcule área mínima de painéis (m²) e volume diário de diesel (L); discuta vantagens físicas e ambientais.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: demanda diária E = P·24 h = 5,0 kW·24 h = 120 kWh = 432 MJ (1 kWh = 3,6 MJ). Painéis: energia útil por m² = irradiância·tempo·? = 800 W/m²·6 h·0,18 = 0,864 kWh/m²·dia. Área mínima = 120 kWh / 0,864 kWh·m?² ˜ 139 m². Diesel: energia combustível necessária = E/?_gen = 432 MJ / 0,30 = 1440 MJ; massa = 1440/45 ˜ 32 kg; volume = 32/0,85 ˜ 37,6 L/dia. Armazenamento requerido (fora do sol): energia = 5 kW·18 h = 90 kWh; considerando eficiência de baterias ˜ 90% ? capacidade ˜ 100 kWh. Discussão sucinta: solar reduz emissões e custo operacional e depende de grande área e de baterias (custo e perdas); diesel é compacto e fornece energia contínua sem grandes baterias, mas gera emissões, ruído, custos recorrentes e dependência logística. Avalie também variáveis locais (irradiação real, custo de combustível, disponibilidade de terreno, impacto ambiental) para decidir custo/benefício.
Explicação
A solução apresentada realiza os cálculos necessários para determinar a área de painéis solares e o volume de diesel, considerando a eficiência e a energia requerida. Além disso, discute as vantagens e desvantagens de cada sistema, abordando aspectos ambientais e operacionais. Essa análise permite uma comparação clara entre as duas opções, levando em conta fatores práticos e sustentáveis.
Raio-X da questão
energia renovável e não renovável
avaliacao
cálculo de eficiência energética · conversão de unidades
Revisar conceitos de eficiência energética e cálculo de área e volume.
O aluno pode confundir a eficiência dos painéis solares com a quantidade total de energia gerada, não considerando a irradiância e o tempo de exposição corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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