(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia Sustentável

Com o crescente interesse por fontes de energia sustentáveis, a inovação tecnológica tem transformado o setor energético, possibilitando a transição para um futuro mais limpo e renovável. A geração distribuída por meio de painéis solares, por exemplo, tornou-se mais acessível em muitas regiões devido a avanços em eficiência e redução de custos. A adoção de veículos elétricos também representa um passo significativo rumo à diminuição da dependência em combustíveis fósseis. Considerando essas inovações e as perspectivas futuras de crescimento das energias limpas, analise o seguinte cenário: Uma cidade no Brasil está planejando uma expansão do seu sistema de transporte público, visando a substituição de ônibus movidos a diesel por uma frota de ônibus elétricos alimentados por energia solar. A cidade deseja diminuir tanto a emissão de poluentes atmosféricos quanto os custos operacionais a longo prazo. Com base nesse contexto e nos conhecimentos sobre fontes renováveis de energia, qual seria o mais importante aspecto a ser avaliado no planejamento dessa transição energética para garantir a viabilidade e sustentabilidade do projeto de adoção de ônibus elétricos alimentados por energia solar?

A usina hidrelétrica é uma instalação projetada para a geração controlada de energia a partir do potencial de energia da água. Considere um cenário em que uma usina hidrelétrica utiliza um reservatório de grande volume para armazenar água que será liberada gradualmente para impulsionar as turbinas e gerar eletricidade. Qual é o principal processo físico que ocorre nas turbinas da usina hidrelétrica para que a energia potencial da água armazenada no reservatório seja convertida em energia elétrica?

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 de Cana-de-Açúcar da cidade de Leme, em São Paulo, adotou recentemente uma iniciativa para maximizar a eficiência energética e reduzir o impacto ambiental. A empresa decidiu implementar um sistema de cogeração de energia que utiliza biomassa como combustível. O processo começa com a queima de bagaço de cana, um subproduto da produção de açúcar, para gerar vapor. Esse vapor aciona turbinas que, por sua vez, movem geradores elétricos, convertendo a energia térmica em energia elétrica. Considerando que a produção de bagaço de cana é contínua e que a queima desse resíduo é parte fundamental do processo de cogeração, avalie como a intermitência na disponibilidade de bagaço de cana pode afetar a geração de energia elétrica nesta usina, levando em conta os princípios de inércia térmica e a eficiência da conversão de energia nesta forma de cogeração.