(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.

O município de Vila Verde está buscando maneiras de reduzir seu consumo energético e tornar seus sistemas mais eficientes. A prefeitura decidiu iniciar um projeto de modernização da iluminação pública, substituindo as antigas lâmpadas de vapor de mercúrio por lâmpadas de LED. Sabendo que a eficiência energética é a relação entre a quantidade de energia empregada para iluminar e a quantidade de luz emitida, e considerando que as lâmpadas de vapor de mercúrio têm uma eficiência luminosa de 40 lm/W, enquanto as lâmpadas de LED têm uma eficiência luminosa de 100 lm/W, calcule a porcentagem de melhoria na eficiência energética que o município de Vila Verde obterá ao realizar essa substituição. Considere apenas a eficiência luminosa das lâmpadas e despreze qualquer outro fator que possa afetar a eficiência energética do sistema de iluminação.

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?

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.