Uma comunidade consome em média 50 kWh/dia. O local tem 5 horas-pleno-sol/dia. Cada painel solar tem potência…

Questão

Uma comunidade consome em média 50 kWh/dia. O local tem 5 horas-pleno-sol/dia. Cada painel solar tem potência de pico Pp = 400 W e o sistema tem perdas (inversor, cabos, sujeira) combinadas de 25% (ou seja, rendimento sistema ?s = 0,75). O armazenamento será em banco de baterias nominal de 48 V, com rendimento de descarga do banco e controladores ?b = 0,90 e profundidade de descarga permitida DOD = 0,80. Avalie: (a) número mínimo de painéis de 400 W necessários; (b) capacidade de armazenamento necessária em Ah no banco de 48 V para autonomia de 1 dia; (c) comente sucintamente sobre viabilidade técnica considerando disponibilidade de sol e perdas.

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

Resposta esperada

Passo a passo modelo de resposta: 1) Energia diária demandada Ereq = 50 kWh = 50 000 Wh. 2) Energia gerada por painel por dia considerando horas-pleno-sol H = 5 h e rendimento do sistema ?s = 0,75: Ep = Pp·H·?s = 400 W·5 h·0,75 = 1500 Wh/painel·dia. 3) Número mínimo de painéis N = Ereq / Ep = 50 000 Wh / 1500 Wh ˜ 33,33 ? arredondar para 34 painéis de 400 W. 4) Energia que deve ser armazenada no banco para 1 dia considerando perdas do banco ?b = 0,90: Ebat_needed = Ereq / ?b = 50 000 Wh / 0,90 ˜ 55 556 Wh. 5) Levando em conta DOD = 0,80, capacidade útil = capacidade_nominal·DOD ? capacidade_nominal = Ebat_needed / DOD = 55 556 Wh / 0,80 ˜ 69 445 Wh. 6) Converter para Ah em 48 V: C(Ah) = capacidade_nominal (Wh) / V = 69 445 Wh / 48 V ˜ 1 446 Ah. Arredonde para especificação comercial, por exemplo 1500 Ah a 48 V. 7) Conclusão de viabilidade técnica: Com 34 painéis de 400 W e banco ˜ 1500 Ah a 48 V (capacidade nominal ˜ 72 kWh), o sistema cobre 50 kWh/dia considerando 5 h de sol e perdas; entretanto, é necessário avaliar variabilidade climática, espaço para instalação dos 34 painéis (área ~34·2 m² ˜ 68 m² assumindo 2 m² por painel), custos de investimento e manutenção. A solução é tecnicamente viável se o regime de sol for consistente; caso contrário recomenda-se dimensionar maior reserva (dias de autonomia adicionais) ou reduzir demanda por eficiência energética.

Explicação

A solução apresentada segue um raciocínio lógico que considera a energia demandada, a geração de energia pelos painéis e as perdas do sistema, resultando em um dimensionamento adequado dos componentes. Além disso, a análise da capacidade de armazenamento leva em conta a profundidade de descarga e o rendimento do banco de baterias, garantindo que a autonomia desejada seja atendida. Por fim, a viabilidade técnica é discutida com foco na disponibilidade de sol e espaço necessário, o que é fundamental para a implementação do sistema.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• — Se faltar energia a tarde, o refrigerador de vacinas aguenta? — perguntou a agente de saude, ao testar um painel…
• "— Será que construir uma usina nuclear aqui traria mais benefícios que uma fazenda solar? — questionou Ana durante o…
• Durante uma audiência pública sobre o custo da energia elétrica, um técnico da concessionária levou um folheto com o…
• Ao interpretar uma tabela, um aluno observa que a energia elétrica consumida por um aparelho foi de 1,5 kWh. Que…
• Projete e justifique um arranjo para converter um fluxo de calor constante de 5 W entre Th = 400 K e Tc = 300 K em…
• Um sistema fotovoltaico recebe 6 000 kJ de energia solar por dia e fornece 1 500 kJ de energia elétrica útil. Calcule a…

Todas as questões de Geração e Consumo de Energia Elétrica