(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Energia Sustentável

A energia solar é uma fonte limpa e renovável que pode ser utilizada para gerar eletricidade. Um dos dispositivos mais comuns para a conversão de energia solar em energia elétrica é o painel fotovoltaico, que utiliza o efeito fotovoltaico para produzir uma corrente contínua. Em um dia ensolarado, um painel fotovoltaico com uma área de 1 metro quadrado e eficiência de 20% pode produzir aproximadamente quantos watts de potência? Considere a potência radiante típica da luz solar incidente na Terra, que é de aproximadamente 1000 watts por metro quadrado.

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?

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?

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.