(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia 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?

A empresa Clean Energy Ltda. está avaliando a viabilidade econômica de substituir parte de sua frota de veículos por modelos elétricos. Atualmente, a frota da empresa é composta por 50 veículos movidos a diesel que consomem, em média, 10.000 litros de combustível por mês, a um custo unitário de R$ 4,50 o litro. A empresa está considerando a aquisição de veículos elétricos que custam R$ 100.000 cada um e têm uma autonomia de 300 km por carga. Os veículos elétricos não requerem gastos com combustível, mas precisam ser recarregados. A Clean Energy Ltda. planeja implementar um sistema de recarga que custará R$ 1.000 por ponto de recarga e que será instalado em sua sede. Considerando que cada veículo diesel percorre, em média, 10 km por litro e que o custo de eletricidade para recarregar os veículos elétricos é de R$ 0,30 por kWh, determine qual deve ser a proporção mínima de veículos elétricos na frota da empresa para que a substituição seja financeiramente vantajosa, considerando um horizonte de análise de 5 anos e uma taxa de desconto de 10% ao ano. Desconsidere quaisquer outros custos operacionais e de manutenção dos veículos.

A usina termelétrica de uma cidade opera com uma eficiência energética de 30%, o que significa que apenas 30% da energia gerada é convertida em eletricidade. Considerando que a energia total gerada é de 200 MW e que a demanda diária de eletricidade da cidade é de 1500 MWh, calcule quantas toneladas de CO2 seriam evitadas de serem emitidas anualmente se a usina fosse modernizada para atingir uma eficiência de 40%. Considere que para cada MWh de eletricidade gerada, são emitidas 0,7 toneladas de CO2 durante o processo de geração de energia.

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?