(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia 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.

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?

Em um projeto de energia renovável, uma escola técnica decidiu integrar um sistema híbrido de geração que combina painéis solares fotovoltaicos e uma pequena turbina eólica. A produção de energia elétrica com esses sistemas pode variar ao longo do dia e da noite devido à intermitência na radiação solar e no vento. Para garantir o fornecimento contínuo de energia, a escola precisa implementar um sistema de armazenamento de energia que possa ser facilmente integrado à configuração existente. Considerando as opções de armazenamento de energia disponíveis, como baterias de íon-lítio, reservatórios de hidrogênio e armazenamento térmico, qual seria a solução de armazenamento mais adequada para esse cenário híbrido, levando em conta a eficiência, a modularidade e a capacidade de fornecer energia em períodos de baixa ou nenhuma geração dos sistemas fotovoltaicos e eólicos?

Considerando a atual necessidade de transição para fontes de energia mais sustentáveis, uma escola planeja instalar painéis solares para gerar parte da eletricidade consumida. As despesas iniciais incluem o custo dos painéis, do inversor (que converte a corrente contínua gerada pelos painéis em corrente alternada utilizável) e da instalação. Para determinar a viabilidade econômica do projeto, é necessário calcular o período de retorno do investimento, que corresponde ao tempo necessário para que as economias geradas pela redução na conta de eletricidade compensem o valor do investimento inicial. Supondo que o custo total do projeto seja de R$ 40.000,00, que a escola atualmente gaste em média R$ 1.000,00 por mês com eletricidade e que os painéis solares tenham uma vida útil de 25 anos, sem considerar depreciação ou outros custos, qual seria o período de retorno do investimento em anos?