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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 125 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H23 · Física: Fontes de energia e transformações energéticas

O Brasil possui um nível de irradiação solar tão alto que mesmo no local menos ensolarado do país é possível gerar mais eletricidade solar que no local mais ensolarado da Alemanha, que investe muito no desenvolvimento e implantação de plantas fotovoltaicas.

No ano de 2013, a quantidade de energia elétrica gerada em toda a Alemanha a partir de células solares, cuja eficiência média é de 15\%, somou 30\ 000\text{ GWh} em uma área estimada de 170\text{ km}^2. Por sua vez, no chamado cinturão solar brasileiro, a irradiação chega a atingir 2\ 200\text{ kWh/m}^2 anuais. Uma alternativa de geração de energia elétrica nessa região é a instalação de células solares como as da Alemanha, que podem abastecer milhões de residências. No Brasil, nos últimos anos, o consumo médio residencial foi da ordem de 2\ 000\text{ kWh} anuais.

PIERRO, B. Para aproveitar o sol. Pesquisa Fapesp, n. 258, ago. 2017 (adaptado).

O número de residências, em milhões, que poderiam ser abastecidas caso fossem instalados, no cinturão solar brasileiro, painéis solares com área e eficiência equivalentes aos utilizados na Alemanha é mais próximo de:

  1. A
    2,3
  2. B
    15
  3. C
    28
  4. D
    56,1
  5. E
    187
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Resolução comentada

A ideia é calcular quanta energia elétrica os painéis produziriam no Brasil e dividir pelo consumo de uma residência.

A irradiação é a energia solar que chega por metro quadrado. A eficiência de 15\% indica que só essa fração vira eletricidade.

  1. Converter a área para m²: 170\ \text{km}^2 = 170\times 10^{6}\ \text{m}^2 = 1{,}7\times 10^{8}\ \text{m}^2.

  2. Energia solar recebida no ano:

    1{,}7\times 10^{8}\times 2\ 200 = 3{,}74\times 10^{11}\ \text{kWh}

  3. Energia elétrica gerada, com 15\% de eficiência:

    0{,}15\times 3{,}74\times 10^{11} = 5{,}61\times 10^{10}\ \text{kWh}

  4. Número de residências, com consumo de 2\ 000\ \text{kWh} por ano cada:

    \frac{5{,}61\times 10^{10}}{2\times 10^{3}} = 2{,}805\times 10^{7}\approx 28\ \text{milhões}

Os 30\ 000\ \text{GWh} da Alemanha não entram na conta, pois só a área e a eficiência dos painéis são reaproveitadas. Servem apenas de distração.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa E engana quem esquece de multiplicar pela eficiência de 15%, tratando toda a irradiação como eletricidade.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aerra a conversão de km² para m² (usa fator menor que 10^6), obtendo valor cerca de dez vezes menor.
  • Bnão corresponde ao cálculo correto; resulta de usar dados errados, como a energia alemã de 30\ 000\ \text{GWh}.
  • Ddobra o resultado ao dividir por 1\ 000 kWh em vez de 2\ 000 kWh (ou erra na eficiência).
  • Eesquece de aplicar a eficiência de 15\% (daria 3{,}74\times10^{11}/2\ 000\approx 187 milhões).

Assuntos: Fontes de energia e transformações energéticas, Consumo de energia elétrica e instalações residenciais.

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