(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia Sustentável

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?

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?

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.