Uma comunidade necessita de E_req = 1,20×10^8 J para cobrir picos de consumo. Compare duas soluções físicas…
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 necessita de E_req = 1,20×10^8 J para cobrir picos de consumo. Compare duas soluções físicas: (A) armazenar energia elevando água a h = 40,0 m com eficiência ?_A = 0,85 (use g = 10 m/s² e E_disp = ?_A·m·g·h); (B) baterias com densidade energética u = 2,00×10^5 J/kg e eficiência ?_B = 0,90 (E_disp = ?_B·m_b·u). Calcule as massas necessárias e avalie vantagens/desvantagens físicas e geográficas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: (A) m = E_req/(?_A·g·h) = 1,20×10^8 /(0.85·10·40) = 1,20×10^8 /340 ˜ 3,53×10^5 kg de água. (B) m_b = E_req/(?_B·u) = 1,20×10^8 /(0.90·2,00×10^5) = 1,20×10^8 /1,80×10^5 ˜ 6,67×10^2 kg de baterias (~667 kg). Avaliação: a solução A exige grande volume e disponibilidade de reservatório e relevo adequado; apresenta baixa densidade de massa (muito material barato) e boa durabilidade, porém impacto ambiental local e variação sazonal. A solução B ocupa menos espaço e é geograficamente flexível, tem alta densidade energética por massa, mas custos materiais, degradação cíclica e requisitos de mineração/reciclagem. Em termos de eficiência operativa, ambas perdem energia (?_A e ?_B); escolha depende de topografia, recursos hídricos, custo por kWh, impacto ambiental e necessidade de resposta rápida. Equações usadas: E_disp,A = ?_A·m·g·h; E_disp,B = ?_B·m_b·u.
Explicação
Os cálculos realizados para ambas as soluções consideram a eficiência e as características físicas de cada método de armazenamento de energia, resultando em massas necessárias que refletem a viabilidade de cada abordagem. A avaliação das vantagens e desvantagens leva em conta fatores como espaço, impacto ambiental, custos e flexibilidade geográfica, essenciais para a escolha da solução mais adequada para a comunidade. A comparação destaca a importância de considerar não apenas a quantidade de energia necessária, mas também as implicações práticas e ambientais de cada alternativa.
Raio-X da questão
armazenamento de energia
avaliacao
armazenamento de energia · eficiência energética
Revisar conceitos de energia potencial e densidade energética.
O aluno pode confundir as fórmulas de energia potencial e energia das baterias, aplicando incorretamente os valores de eficiência.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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