(Originais Teachy 2023) - Questão Média de Energia Sustentável

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 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.

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 energia nuclear é utilizada em diversas tecnologias, incluindo a geração de eletricidade e aplicações médicas. No contexto da geração de eletricidade, a fissão nuclear é um processo que libera grandes quantidades de energia e é controlado em reatores nucleares para gerar vapor, que por sua vez aciona turbinas geradoras de eletricidade. Considerando o princípio da conservação de energia e o ciclo de conversão de energia em uma usina nuclear, analise o seguinte cenário: Em uma usina nuclear, a cada 1 kg de urânio-235 fissionado, cerca de 170 terajoules de energia são liberados. Se uma usina nuclear tem uma eficiência de 35% na conversão de energia térmica em energia elétrica, quantos megawatts-hora (MWh) de eletricidade poderiam ser produzidos a partir da fissão de 1 tonelada de urânio-235?