Uma comunidade consome E_daily = 120 kWh/dia. Opção H (microturbina): vazão Q = 0,50 m^3/s, queda útil h = 4,0…

Questão

Uma comunidade consome E_daily = 120 kWh/dia. Opção H (microturbina): vazão Q = 0,50 m^3/s, queda útil h = 4,0 m, ? = 1000 kg/m^3, g = 10 m/s^2, eficiências ?_t = 0,60 e ?_g = 0,90, custo = R$150000. Opção S (fotovoltaico): área A = 800 m^2, irradiância típica G = 1000 W/m^2, insolação efetiva H = 5,0 h/dia, ?_p = 0,18, inversor ?_inv = 0,92, custo R$1200/m^2. Vida útil = 25 anos. Calcule energia diária de cada opção, verifique se atendem a demanda e compare custo aproximado por kWh (investimento dividido por energia total produzida na vida útil). Use P_h = ?·g·Q·h·?_t·?_g e E_S = G·A·?_p·H·?_inv.

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

Resposta esperada

Cálculo para H (hidráulica): P_h = ?·g·Q·h·?_t·?_g = 1000·10·0,50·4,0·0,60·0,90 = 10 800 W = 10,8 kW. Energia diária E_h = P_h·24 h = 10,8 kW·24 h = 259,2 kWh/dia. Atende a demanda de 120 kWh/dia (sobras de capacidade). Energia anual E_h,ano = 259,2·365 = 94 608 kWh/ano. Energia total em 25 anos = 94 608·25 = 2 365 200 kWh. Custo por kWh (hidro) ˜ 150 000 / 2 365 200 ˜ R$0,063/kWh. Cálculo para S (fotovoltaico): potência efetiva média durante insolação P_S = G·A·?_p·?_inv = 1000·800·0,18·0,92 = 132 480 W = 132,48 kW. Energia diária E_S = P_S·H = 132,48 kW·5,0 h = 662,4 kWh/dia. Atende a demanda de 120 kWh/dia (sobras). Energia anual E_S,ano = 662,4·365 = 241 776 kWh/ano. Investimento PV = 1200·800 = R$960 000. Energia total em 25 anos = 241 776·25 = 6 044 400 kWh. Custo por kWh (PV) ˜ 960 000 / 6 044 400 ˜ R$0,159/kWh. Conclusão e avaliação: ambos supririam a demanda média diária; a microturbina entrega energia contínua (disponibilidade 24 h) e tem custo de investimento por kWh ˜ R$0,063, inferior ao PV ˜ R$0,159/kWh. Considerações adicionais: avaliar variabilidade (vazão sazonal, secas), impacto ambiental local, custos operacionais e manutenção, disponibilidade de área para painéis e restrições legais. Se a vazão fosse intermitente, seria necessário armazenamento ou complementação; se houver limitação de área ou restrições ambientais, o PV pode ser preferível apesar de custo/kWh maior. Recomenda-se análise hidrológica detalhada e estudo de impacto ambiental antes da decisão final.

Explicação

A análise comparativa das duas opções de geração de energia mostra que a microturbina apresenta um custo por kWh significativamente menor em relação ao sistema fotovoltaico, além de fornecer energia contínua. Ambas as opções atendem à demanda da comunidade, mas a escolha deve considerar fatores como variabilidade de recursos, impacto ambiental e custos operacionais. A avaliação detalhada das condições locais e das restrições legais é essencial para uma decisão informada sobre a tecnologia a ser adotada.

Raio-X da questão

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