(Originais Teachy 2023) - Questão Média de Energia Sustentável

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.

Em um projeto de energia renovável, uma escola técnica decidiu integrar um sistema híbrido de geração que combina painéis solares fotovoltaicos e uma pequena turbina eólica. A produção de energia elétrica com esses sistemas pode variar ao longo do dia e da noite devido à intermitência na radiação solar e no vento. Para garantir o fornecimento contínuo de energia, a escola precisa implementar um sistema de armazenamento de energia que possa ser facilmente integrado à configuração existente. Considerando as opções de armazenamento de energia disponíveis, como baterias de íon-lítio, reservatórios de hidrogênio e armazenamento térmico, qual seria a solução de armazenamento mais adequada para esse cenário híbrido, levando em conta a eficiência, a modularidade e a capacidade de fornecer energia em períodos de baixa ou nenhuma geração dos sistemas fotovoltaicos e eólicos?

Um grupo de alunos do ensino médio está desenvolvendo um projeto prático para a Feira de Ciências de sua escola, com foco em energias sustentáveis. Eles decidem apresentar um protótipo de aquecedor solar que pode ser facilmente construído com materiais acessíveis. Como parte da preparação para a apresentação, eles devem considerar a eficiência do aquecedor em diferentes cenários de uso. Considerando os princípios básicos da energia sustentável e a importância de maximizar a eficiência na conversão de energia solar em calor, qual fator deve ser priorizado na otimização do projeto apresentado, de modo a garantir que o aquecedor funcione de maneira mais eficiente possível, sem aumentar significativamente seu custo de produção?

Os painéis solares fotovoltaicos são feitos de células que convertem a luz solar em corrente elétrica contínua, mas essa energia gerada depende de fatores como a intensidade da radiação solar, a inclinação e a orientação do painel em relação ao sol. Considerando um sistema de painéis solares em uma região que possui uma expectativa anual de 5,5 horas diárias de sol pleno, e sabendo que a energia solar é uma fonte intermitente, qual seria, teoricamente, a máxima quantidade de energia que poderia ser gerada por um painel de 1 m² de área, se todas as condições ideais fossem atendidas sem interrupções ao longo do ano? Suponha uma eficiência de conversão fotovoltaica de 20% e que não há perdas no sistema de conversão e armazenamento da eletricidade gerada.