(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Energia Sustentável

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 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.

A empresa Clean Energy Ltda. está avaliando a viabilidade econômica de substituir parte de sua frota de veículos por modelos elétricos. Atualmente, a frota da empresa é composta por 50 veículos movidos a diesel que consomem, em média, 10.000 litros de combustível por mês, a um custo unitário de R$ 4,50 o litro. A empresa está considerando a aquisição de veículos elétricos que custam R$ 100.000 cada um e têm uma autonomia de 300 km por carga. Os veículos elétricos não requerem gastos com combustível, mas precisam ser recarregados. A Clean Energy Ltda. planeja implementar um sistema de recarga que custará R$ 1.000 por ponto de recarga e que será instalado em sua sede. Considerando que cada veículo diesel percorre, em média, 10 km por litro e que o custo de eletricidade para recarregar os veículos elétricos é de R$ 0,30 por kWh, determine qual deve ser a proporção mínima de veículos elétricos na frota da empresa para que a substituição seja financeiramente vantajosa, considerando um horizonte de análise de 5 anos e uma taxa de desconto de 10% ao ano. Desconsidere quaisquer outros custos operacionais e de manutenção dos veículos.

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.