Uma comunidade tem demanda média P_avg = 15,0 kW (E_daily = 360 kWh). Deseja-se suprir 60% da energia diária…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar questões socioambientais, políticas e econômicas relativas à dependência do mundo atual em relação aos recursos não renováveis e discutir a necessidade de introdução de alternativas e novas tecnologias energéticas e de materiais, comparando diferentes tipos de motores e processos de produção de novos materiais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma comunidade tem demanda média P_avg = 15,0 kW (E_daily = 360 kWh). Deseja-se suprir 60% da energia diária com um sistema fotovoltaico (insolação t = 4,0 h/dia, rendimento do sistema ?_pv = 0,75) e 40% com gerador diesel (consumo específico 0,28 L/kWh; emissões 2,68 kg CO2/L). Calcule as potências/volumes e compare impactos, apresentando equações e recomendação técnica/ambiental.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia PV necessária: E_PV = 0,60·360 kWh = 216 kWh/dia = 216 000 Wh/dia. Potência de pico requerida: P_PV = E_PV/(t·?_pv) = 216000 Wh/(4 h·0,75) = 72 000 W = 72 kW. 2) Energia diesel: E_d = 0,40·360 kWh = 144 kWh/dia. Volume de diesel: V = E_d·(0,28 L/kWh) = 144·0,28 = 40,32 L/dia. Emissões: CO2 = V·2,68 kg/L = 40,32·2,68 ˜ 108,1 kg CO2/dia. 3) Comparação e recomendação: O sistema PV de 72 kW reduz emissões diretas (zero combustão) e o gerador provê complemento/backup; o consumo diário de ~40 L de diesel implica ˜108 kg CO2/dia. Recomenda-se instalar PV de 72 kW com bancos de bateria e usar o gerador apenas para picos/backup, reduzindo custo operacional e emissões. Equações usadas: P_PV = E_PV/(t·?_pv); V_diesel = E_d·(consumo específico); CO2 = V_diesel·fator_CO2.
Explicação
A solução apresentada calcula de forma precisa a energia necessária para o sistema fotovoltaico e o gerador diesel, utilizando as equações adequadas para determinar potências e volumes. Além disso, a comparação entre as emissões de CO2 dos dois sistemas evidencia a vantagem ambiental do uso de energia solar. A recomendação de utilizar o sistema fotovoltaico como principal fonte de energia, com o gerador diesel como backup, promove eficiência e sustentabilidade.
Raio-X da questão
sistemas fotovoltaicos e diesel
avaliacao
cálculo de potência elétrica · análise de sistemas energéticos
Revisar cálculos de potência e impactos ambientais de sistemas de energia.
O aluno pode confundir a relação entre a energia demandada e a potência necessária, não considerando o tempo de insolação corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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