Compare, qualitativa e quantitativamente, duas soluções de armazenamento para suprir um pico P_pico = 150 kW…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Compare, qualitativa e quantitativamente, duas soluções de armazenamento para suprir um pico P_pico = 150 kW por t = 3,0 h: (A) baterias com densidade de energia E_dens = 150 Wh/kg; (B) reservatório elevado com ?h = 30 m. Considere g = 10 m/s² e ?_água = 1000 kg/m³. Calcule energia requerida e estime massa de bateria e volume de água; discuta eficiência e impactos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia requerida: E = P·t = 150 kW·3 h = 450 kWh = 450·3,6×10^6 J = 1,62×10^9 J. Bateria: E_dens = 150 Wh/kg = 0,15 kWh/kg = 0,15·3,6×10^6 J/kg = 5,4×10^5 J/kg ? massa ˜ 1,62×10^9 / 5,4×10^5 ˜ 3,0×10^3 kg. Reservatório: energia por m^3 = ? g ?h = 1000·10·30 = 3,0×10^5 J/m^3 ? volume ˜ 1,62×10^9 / 3,0×10^5 ˜ 5,4×10^3 m^3. Discussão: baterias ocupam menos volume e têm implantação flexível, mas custo/vida útil e materiais são limitantes; reservatório exige relevo e grande volume de água, com menores custos por J se viável geograficamente; eficiência típica: baterias ˜ 85–95% (round-trip), bombeamento ˜ 70–85%; escolha depende de disponibilidade de área/elevação, custo e impacto ambiental.
Explicação
A explicação aborda de forma clara o cálculo da energia necessária e a comparação entre as duas soluções de armazenamento, destacando a massa das baterias e o volume do reservatório. Além disso, a discussão sobre eficiência e impactos ambientais fornece uma visão abrangente das vantagens e desvantagens de cada opção. Essa análise permite uma escolha informada com base em fatores práticos e econômicos.
Raio-X da questão
armazenamento de energia
avaliacao
armazenamento de energia · cálculo de energia
Revisar conceitos de energia, densidade e eficiência em sistemas de armazenamento.
O aluno pode confundir a densidade de energia com a energia total, não realizando os cálculos corretamente para determinar a massa da bateria ou o volume de água necessário.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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