Uma comunidade tem consumo elétrico diário com potência média P_med = 5,0 kW contínua e picos adicionais…
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
Uma comunidade tem consumo elétrico diário com potência média P_med = 5,0 kW contínua e picos adicionais P_pico = 15,0 kW por t_pico = 3,0 h/dia. Compare duas soluções para suprir a demanda diária E_day: (A) gerador diesel consumindo q = 0,36 L/kWh e custo diesel C = R$6,00/L; (B) sistema fotovoltaico com irradiância média I = 5,0 kWh/m²·dia, rendimento do painel ?_PV = 0,16, inversor ?_inv = 0,95, baterias ?_bat = 0,90 e DoD = 0,80. Calcule E_day, consumo diário de diesel e custo (A), área de painéis e capacidade nominal de bateria necessária (B). Considere 1 kWh = 3,6×10^6 J.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Resposta-modelo: E_day = P_med·24 + P_pico·t_pico = 5,0·24 + 15,0·3 = 165 kWh/day (5,94×10^8 J). (A) Diesel: V = E_day·q = 165·0,36 = 59,4 L/day; custo = 59,4·6,00 = R$356,40/day. (B) Energia útil por m²: E_m2 = I·?_PV·?_inv·?_bat = 5,0·0,16·0,95·0,90 = 0,684 kWh/m²·dia ? A = E_day / E_m2 = 165 / 0,684 ˜ 241 m². Energia noturna = E_day - P_med·(horas_sol), supondo 5 h de sol: 165 - 5,0·5 = 140 kWh. Bateria útil = 140 / ?_bat = 140 / 0,90 = 155,6 kWh. Com DoD = 0,80 ? capacidade nominal ˜ 155,6 / 0,80 ˜ 194,5 kWh.
Explicação
O cálculo de E_day considera tanto a potência média quanto os picos de consumo, resultando na demanda total de energia diária. Para o gerador diesel, o volume de combustível e o custo são determinados pela eficiência do consumo, enquanto para o sistema fotovoltaico, a área dos painéis e a capacidade da bateria são calculadas com base na energia disponível e na necessidade de armazenamento para períodos sem sol. Esses passos garantem que ambas as soluções atendam à demanda energética da comunidade de forma eficiente e econômica.
Raio-X da questão
consumo elétrico e energias renováveis
avaliacao
cálculo de energia elétrica · potência elétrica
Revisar cálculos de consumo energético e dimensionamento de sistemas fotovoltaicos.
O aluno pode confundir a relação entre potência e energia, calculando incorretamente a energia total consumida ao longo do dia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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