(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Energia Sustentável

A energia nuclear é gerada a partir da fissão ou fusão de núcleos atômicos. No contexto de geração de eletricidade, as usinas nucleares utilizam a fissão controlada do urânio-235, que libera uma grande quantidade de energia. Este processo é realizado em reatores nucleares, e o calor liberado é utilizado para gerar vapor, que aciona turbinas conectadas a geradores. Considerando o fluxo de energia em uma usina nuclear, identifique a etapa em que a energia nuclear é convertida em energia elétrica.

Em um projeto de energia sustentável, uma escola do ensino médio decidiu implementar um sistema de iluminação LED com o objetivo de reduzir o consumo de energia. A escola planeja substituir 200 lâmpadas incandescentes de 60W por lâmpadas LED de 10W e prevê que cada lâmpada ficará acesa em média 6 horas por dia, durante 300 dias úteis por ano. Considerando o custo da energia elétrica de R$0,60 por kWh, como a escola poderia calcular a economia anual em reais com a substituição das lâmpadas, e qual seria a redução estimada na emissão de CO2, sabendo-se que cada kWh de eletricidade gera em média 0,45 kg de CO2?

A usina geotérmica de Larderello, na Itália, é uma das mais antigas do mundo e continua a operar graças ao calor proveniente do interior da Terra. A energia geotérmica é gerada através da utilização desse calor para aquecer a água e a transformar em vapor, que por sua vez aciona turbinas geradoras de eletricidade. A temperatura do vapor é um fator crítico para a eficiência do processo, e por isso a profundidade de perfuração é estrategicamente determinada. Com base nesse cenário, qual fator deve ser considerado prioritário no planejamento de uma usina geotérmica para assegurar que a temperatura do vapor atinja níveis ideais para a geração de energia elétrica de forma sustentável?

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.