Uma associação comunitária usa iluminação de 5,0 kW por 6,0 h/dia. Proponha e avalie duas soluções…
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 associação comunitária usa iluminação de 5,0 kW por 6,0 h/dia. Proponha e avalie duas soluções tecnológicas para reduzir o consumo elétrico e os custos: (a) trocar lâmpadas por LED que reduzem consumo em 60%; (b) instalar painel solar fotovoltaico com irradiância média de 5,0 kWh/m²·dia, eficiência do painel 15% e área disponível 40 m². Considere armazenamento com eficiência de 90% apenas se necessário. Apresente cálculos e argumento sobre disponibilidade, eficiência e relação custo/benefício.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: consumo atual = 5,0 kW·6,0 h = 30 kWh/dia. (a) LEDs: redução de 60% ? economia = 0,60·30 kWh = 18 kWh/dia; novo consumo = 12 kWh/dia. (b) PV: energia gerada = irradiância·eficiência·área = 5,0 kWh/m²·dia·0,15·40 m² = 30 kWh/dia. Considerando perdas e condicionamento, com armazenamento a 90% de eficiência a energia útil seria 30 kWh·0,90 = 27 kWh/dia. Avaliação: a troca por LED reduz imediatamente o consumo e a demanda de geração necessária, com baixo custo inicial e rápido retorno em muitos casos; a PV gera energia suficiente (30 kWh/dia) para suprir a carga diária de 30 kWh ou, após LEDs, para cobrir o consumo reduzido de 12 kWh/dia, permitindo até venda de excedente. Geografia influencia produção: irradiância média de 5,0 kWh/m²·dia é típica de regiões ensolaradas; em locais com menor irradiância a área requerida aumenta. Custo/benefício: priorizar eficiência (LED) antes de gerar (PV) costuma reduzir investimento em painel e armazenamento; combinar LEDs + PV melhora autonomia e reduz emissões. Recomenda-se primeiro a troca por LED e, em seguida, dimensionar PV para a nova demanda, incluindo análise de custos locais, disponibilidade de área, necessidade de armazenamento e incentivos.
Explicação
A resposta apresenta cálculos claros que demonstram a redução do consumo energético com a troca para LEDs, além de avaliar a viabilidade da instalação de painéis solares fotovoltaicos. A análise de eficiência e custo/benefício evidencia a importância de priorizar soluções que diminuem a demanda antes de investir em geração de energia. A consideração das condições locais e a combinação das duas soluções potencializam a sustentabilidade e a economia a longo prazo.
Raio-X da questão
redução de consumo elétrico
avaliacao
cálculo de consumo elétrico · eficiência energética
Revisar conceitos de eficiência energética e cálculo de consumo.
O aluno pode confundir a eficiência do painel solar com a quantidade total de energia gerada, não considerando a área disponível corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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