Comunidade isolada: E_daily = 120 kWh/dia. Dados: G_med = 5,00 kWh·m?²·dia?¹; ?_pv = 18%; ?_inv = 95%; ?_bat =…

Questão

Comunidade isolada: E_daily = 120 kWh/dia. Dados: G_med = 5,00 kWh·m?²·dia?¹; ?_pv = 18%; ?_inv = 95%; ?_bat = 90%; DoD = 80%; ?_g = 35%; Q_diesel = 43 MJ/kg; ?_diesel = 0,85 kg/L. Calcule: (a) área PV A e capacidade de bateria (kWh) para autonomia 24 h; (b) consumo diário e volume de diesel; (c) custo diário PV+armazen. vs diesel. Use custos: painéis 150 R$/m², baterias 500 R$/kWh, inversor =10% do capital, amort. 10 anos, combustível 5 R$/L.

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

Resposta esperada

Resolução modelo: 1) Energia útil por m²: E_m2 = ?_pv·G_med·?_inv·?_bat = 0,18·5,00·0,95·0,90 = 0,7695 kWh·m?2·dia?1. A = E_daily / E_m2 = 120 / 0,7695 = 156,0 m². 2) Energia a armazenar: E_stor = E_daily / ?_inv = 120 / 0,95 = 126,32 kWh. Capacidade banco = E_stor / DoD = 126,32 / 0,80 = 157,9 ˜ 158 kWh. 3) Diesel: Q = 43 MJ/kg = 43/3,6 = 11,944 kWh/kg. Eletricidade por kg = ?_g·Q_kWh = 0,35·11,944 = 4,1804 kWh/kg. Massa diária = 120 / 4,1804 = 28,72 kg. Volume diário = massa / ? = 28,72 / 0,85 = 33,79 L/dia. 4) Custos (capex): painéis = 150 R$/m²·156 = 23.400 R$; baterias = 500 R$/kWh·158 = 79.000 R$; subtotal = 102.400 R$; inversor = 10%·subtotal = 10.240 R$; total ˜ 112.640 R$. Amortização 10 anos ? custo anual = 11.264 R$/ano ? diário ˜ 30,8 R$/dia. Diesel custo diário = 33,79 L·5,00 R$/L = 168,9 R$/dia. Conclusão: O sistema PV + armazenamento dimensionado (A ˜ 156 m²; banco ˜ 158 kWh) supre a demanda de 24 h; o consumo diário de diesel seria ˜ 33,8 L. Em termos energéticos ambos geram 120 kWh/dia, mas economicamente (com os custos dados) o sistema PV+armazen apresenta menor custo operacional diário e reduz emissões (vantagem ambiental). (Forneça cálculos e justificativas detalhadas em relatório).

Explicação

Os cálculos realizados consideram a eficiência dos componentes do sistema fotovoltaico e a demanda de energia da comunidade, permitindo determinar a área necessária de painéis solares e a capacidade da bateria para garantir a autonomia. Além disso, a análise do consumo de diesel e os custos associados demonstram que o sistema fotovoltaico com armazenamento é mais econômico e sustentável em comparação ao uso de diesel. Essa abordagem proporciona uma visão clara dos benefícios financeiros e ambientais da energia renovável em relação às fontes fósseis.

Raio-X da questão

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