Ano 2021#physics

Sobre o tema

A energia hidrelétrica de pequena escala, como em miniusinas, e a energia solar fotovoltaica são fontes renováveis complementares que podem atender comunidades isoladas. O cálculo do potencial hidrelétrico envolve a conversão de energia potencial gravitacional da água em energia elétrica, dependendo da altura da queda, vazão e densidade da água. Já a energia solar é calculada pela potência dos painéis e horas de sol. Neste problema, combina-se ambas para suprir uma demanda mensal de 2 MWh, exigindo conhecimentos de conversão de unidades, potência e energia. Esse tipo de dimensionamento é crucial para projetos de eletrificação rural sustentável.

Tópicos relacionados

Energia hidrelétrica de pequena escala
Conversão de energia potencial em elétrica
Dimensionamento de sistemas renováveis
Cálculo de potência de queda d'água
Energia solar fotovoltaica

Enunciado

Q: Como calcular a potência de uma mini hidrelétrica?

A potência é dada por P = ρ * Q * g * h, onde ρ é a densidade da água (1000 kg/m³), Q é a vazão (m³/s), g é a aceleração da gravidade (10 m/s²) e h é a altura da queda (m).

Note e adote: Densidade da água: 1kg/litro. 1 mês = 30 dias. Aceleração da gravidade: g = 10 m/s^2.
Uma comunidade rural tem um consumo de energia elétrica de 2 MWh por mês.
Para suprir parte dessa demanda, os moradores têm interesse em instalar uma miniusina hidrelétrica em uma queda d'água de 15 m de altura com
vazão de 10 litros por segundo. O restante do consumo seria complementado com painéis de
energia solar que produzem 40 kWh de energia por mês cada um.
Considerando que a miniusina hidrelétrica opere 24h por dia com 100% de eficiência,
o número mínimo de painéis solares necessários para suprir a demanda da comunidade seria de:

Alternativas

A)
12
B)
23
C)
30
D)
45
E)
50

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Perguntas frequentes

Como calcular a potência de uma mini hidrelétrica?

A potência é dada por P = ρ Q g * h, onde ρ é a densidade da água (1000 kg/m³), Q é a vazão (m³/s), g é a aceleração da gravidade (10 m/s²) e h é a altura da queda (m).

Qual a diferença entre energia potencial e cinética em hidrelétricas?

A energia potencial da água armazenada em altura é convertida em energia cinética ao cair, e depois em elétrica. A altura da queda determina a energia potencial disponível.

Quantos painéis solares são necessários para suprir uma residência?

Depende do consumo mensal e da potência dos painéis. Por exemplo, se uma residência consome 300 kWh/mês e cada painel produz 40 kWh/mês, seriam necessários 8 painéis.