(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Energia Sustentável

A usina eólica Vento Verde está localizada em uma região com ventos de aproximadamente 10 m/s. Com um parque de 30 turbinas, cada uma com capacidade de 3 MW, a usina pode gerar energia suficiente para abastecer uma pequena cidade de 40 mil habitantes. Considerando um fator de capacidade de 30% e a densidade do ar local de 1,225 kg/m³, calcule a energia que seria produzida em um dia de operação contínua, e avalie como essa energia poderia afetar a redução de emissões de carbono da cidade. Dados: 1 MW = 1.000 kW = 1.000.000 W

A energia solar é uma fonte limpa e renovável que pode ser utilizada para gerar eletricidade. Um dos dispositivos mais comuns para a conversão de energia solar em energia elétrica é o painel fotovoltaico, que utiliza o efeito fotovoltaico para produzir uma corrente contínua. Em um dia ensolarado, um painel fotovoltaico com uma área de 1 metro quadrado e eficiência de 20% pode produzir aproximadamente quantos watts de potência? Considere a potência radiante típica da luz solar incidente na Terra, que é de aproximadamente 1000 watts por metro quadrado.

Considerando a atual necessidade de transição para fontes de energia mais sustentáveis, uma escola planeja instalar painéis solares para gerar parte da eletricidade consumida. As despesas iniciais incluem o custo dos painéis, do inversor (que converte a corrente contínua gerada pelos painéis em corrente alternada utilizável) e da instalação. Para determinar a viabilidade econômica do projeto, é necessário calcular o período de retorno do investimento, que corresponde ao tempo necessário para que as economias geradas pela redução na conta de eletricidade compensem o valor do investimento inicial. Supondo que o custo total do projeto seja de R$ 40.000,00, que a escola atualmente gaste em média R$ 1.000,00 por mês com eletricidade e que os painéis solares tenham uma vida útil de 25 anos, sem considerar depreciação ou outros custos, qual seria o período de retorno do investimento em anos?

A usina termelétrica de uma cidade opera com uma eficiência energética de 30%, o que significa que apenas 30% da energia gerada é convertida em eletricidade. Considerando que a energia total gerada é de 200 MW e que a demanda diária de eletricidade da cidade é de 1500 MWh, calcule quantas toneladas de CO2 seriam evitadas de serem emitidas anualmente se a usina fosse modernizada para atingir uma eficiência de 40%. Considere que para cada MWh de eletricidade gerada, são emitidas 0,7 toneladas de CO2 durante o processo de geração de energia.