(Originais Teachy 2023) - Questão Difícil 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 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.

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?

Um grupo de alunos do ensino médio está desenvolvendo um projeto prático para a Feira de Ciências de sua escola, com foco em energias sustentáveis. Eles decidem apresentar um protótipo de aquecedor solar que pode ser facilmente construído com materiais acessíveis. Como parte da preparação para a apresentação, eles devem considerar a eficiência do aquecedor em diferentes cenários de uso. Considerando os princípios básicos da energia sustentável e a importância de maximizar a eficiência na conversão de energia solar em calor, qual fator deve ser priorizado na otimização do projeto apresentado, de modo a garantir que o aquecedor funcione de maneira mais eficiente possível, sem aumentar significativamente seu custo de produção?