(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia Sustentável

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.

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.

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?

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.