(Originais Teachy 2023) - Questão Média de Energia Sustentável

Os sistemas de energia solar fotovoltaica convertem a luz do sol em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico, que ocorre quando certos materiais são expostos à luz e geram uma corrente elétrica. Este processo é amplamente utilizado em painéis solares para geração de energia elétrica sustentável. Considerando a importância do dimensionamento correto de um sistema fotovoltaico para garantir sua eficiência e a máxima captação de energia solar, analise o seguinte cenário: uma residência deseja instalar um sistema de energia solar para suprir em média 80% de sua demanda energética anual, que é de 10.000 kWh. Sabendo que a irradiação solar média na região é de 5,5 kWh/m²/dia e considerando uma eficiência média dos painéis de 15%, determine a área necessária de painéis solares para atender a esta demanda, desconsiderando quaisquer perdas no sistema de geração e transmissão.

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.

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

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.