(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil 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.

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?

No contexto da transição energética, a busca por fontes de energia renováveis e menos poluentes é uma prioridade global para a mitigação das mudanças climáticas e a sustentabilidade ambiental. O sol, uma fonte inesgotável de energia, é aproveitado por meio de painéis fotovoltaicos que convertem a luz solar em eletricidade, um processo que não emite gases de efeito estufa. Em uma atividade interdisciplinar que envolve conhecimentos de física e geografia, estudantes são desafiados a propor soluções para aumentar a adoção da energia solar em um bairro residencial que deseja reduzir sua pegada de carbono. Considerando as tecnologias existentes e o impacto ambiental, qual iniciativa poderia ser implementada para promover o uso eficiente de energia solar nessa comunidade, levando em conta tanto a geração quanto o consumo energético?

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?