Uma comunidade remota consome em média 10 kW contínuos (E_diário = 240 kWh/dia). Compare dois sistemas para…

Questão

Uma comunidade remota consome em média 10 kW contínuos (E_diário = 240 kWh/dia). Compare dois sistemas para suprir essa demanda: (1) gerador diesel com eficiência ?_gen = 0,35; energia por litro de diesel ˜ 10 kWh/L; custo do diesel = R$ 6,00/L; (2) sistema solar fotovoltaico com insolaçao média 5 h/dia, eficiência combinada inversor+bateria ?_sys = 0,855, custo de instalação PV = R$ 4000/kW_pico, custo baterias R$ 800/kWh (armaz. para 1 dia), vida útil 20 anos. Usando fórmulas E = P·t e ? = P_out/P_in, avalie custo por kWh, eficiência e impactos ambientais; apresente cálculo e recomendação técnica justificando fatores técnicos e econômicos.

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

Resposta esperada

Modelo de resposta — Cálculos: demanda diária E = 10 kW·24 h = 240 kWh/dia. 1) Diesel: energia útil 240 kWh; com ?_gen = 0,35, energia do combustível requerida = 240/0,35 = 685,71 kWh ˜ 68,57 L/dia (1 L ˜10 kWh). Custo diário = 68,57·6,00 = R$ 411,43. Custo por kWh ˜ 411,43/240 = R$ 1,71/kWh. Emissões e poluição: alta emissão de CO2 e particulados; dependência logística de combustível. 2) Solar + baterias: energia diária necessária na geração considerando perdas: E_pv = E/?_sys = 240/0,855 ˜ 280,70 kWh/dia. Com 5 h/dia de pico, potência pico requerida ˜ 280,70/5 ˜ 56,14 kW_p. Custo PV ˜ 56,14·4000 = R$ 224.560. Capacidade de armazenamento ˜ 240 kWh ? custo baterias ˜ 240·800 = R$ 192.000. Inversor e balance ˜ R$ 20.000 (estimativa). Investimento total ˜ R$ 436.560. Energia anual ˜ 240·365 = 87.600 kWh; ao longo de 20 anos: 1.752.000 kWh. Custo nivelado aproximado = 436.560 / 1.752.000 ˜ R$ 0,249/kWh (não incluindo manutenção; com O&M estimado +0,05 R$/kWh ? ~R$ 0,30/kWh). Avaliação: o gerador diesel tem custo operacional muito maior (˜ R$ 1,71/kWh) e impacto ambiental significativo; o sistema solar exige alto CAPEX inicial, mas reduz custo por kWh e emissões ao longo da vida útil. Recomendação técnica: optar por sistema fotovoltaico com dimensionamento seguro (incluir reserva de bateria para 1–2 dias, proteção contra sombreamento) e instalar gerador diesel como redundância para situações excepcionais. Considerar análise de sensibilidade (redução de custo de baterias, tarifas locais, financiamento) e estudo geográfico (radiação solar, disponibilidade de manutenção).

Explicação

A análise detalha os custos operacionais e o impacto ambiental de cada sistema, permitindo uma comparação clara entre o gerador diesel e o sistema solar fotovoltaico. Os cálculos demonstram que, apesar do alto investimento inicial no sistema solar, o custo por kWh ao longo do tempo é significativamente menor, além de apresentar menos emissões. A recomendação de um sistema fotovoltaico com redundância de diesel reflete uma abordagem equilibrada entre eficiência econômica e sustentabilidade.

Raio-X da questão

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