(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia Sustentável

No contexto da transição energética, a busca por fontes de energia renováveis e menos poluentes é uma prioridade global para a mitigação das mudanças climáticas e a sustentabilidade ambiental. O sol, uma fonte inesgotável de energia, é aproveitado por meio de painéis fotovoltaicos que convertem a luz solar em eletricidade, um processo que não emite gases de efeito estufa. Em uma atividade interdisciplinar que envolve conhecimentos de física e geografia, estudantes são desafiados a propor soluções para aumentar a adoção da energia solar em um bairro residencial que deseja reduzir sua pegada de carbono. Considerando as tecnologias existentes e o impacto ambiental, qual iniciativa poderia ser implementada para promover o uso eficiente de energia solar nessa comunidade, levando em conta tanto a geração quanto o consumo energético?

A usina de energia das ondas no Porto de Rosent está localizada na costa oeste, onde as ondas do oceano são particularmente fortes e regulares. O engenheiro responsável está avaliando o potencial energético do local, que depende da altura das ondas, da frequência com que elas atingem a costa e da densidade da água do mar. Considerando o contexto da geração de energia oceânica, identifique quais aspectos são relevantes para o cálculo da energia disponível nessa usina de ondas a partir da altura das ondas, da periodicidade de chegada delas à costa e das propriedades físicas da água do mar.

Na região onde uma escola está localizada, a incidência diária de radiação solar é de cerca de 5,2 kWh/m². Considerando que uma família deseja instalar um sistema de aquecimento de água utilizando coletores solares com uma eficiência de conversão de 60%, e que o consumo diário médio de água quente da família é de 150 litros, incluindo os dias de maior e menor consumo, calcule a área mínima necessária de coletores solares para atender a demanda. Considere que a temperatura inicial da água é de 20°C e a temperatura desejada para o banho é de 40°C, e despreze as perdas de calor durante o aquecimento e armazenamento da água.

A usina hidrelétrica é uma instalação projetada para a geração controlada de energia a partir do potencial de energia da água. Considere um cenário em que uma usina hidrelétrica utiliza um reservatório de grande volume para armazenar água que será liberada gradualmente para impulsionar as turbinas e gerar eletricidade. Qual é o principal processo físico que ocorre nas turbinas da usina hidrelétrica para que a energia potencial da água armazenada no reservatório seja convertida em energia elétrica?