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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 105 do ENEM 2017

2º dia · Ciências da Natureza · H23 · Química: Combustíveis e fontes de energia

A figura mostra o funcionamento de uma estação híbrida de geração de eletricidade movida a energia eólica e biogás. Essa estação possibilita que a energia gerada no parque eólico seja armazenada na forma de gás hidrogênio, usado no fornecimento de energia para a rede elétrica comum e para abastecer células a combustível.

Diagrama esquemático do funcionamento de uma estação híbrida: turbinas eólicas geram eletricidade direcionada tanto para a rede de distribuição elétrica quanto para uma unidade de produção de hidrogênio. O hidrogênio é direcionado para tanques de armazenamento de hidrogênio, de onde pode ser usado como combustível em um posto de abastecimento ou enviado para uma válvula de mistura. Nessa válvula, o hidrogênio mistura-se ao biogás proveniente de um tanque de armazenamento de biogás. A mistura segue para a planta mista de geração de energia, que produz eletricidade destinada à rede de distribuição elétrica e calor direcionado a um sistema térmico.

Disponível em: www.enertrag.com. Acesso em: 24 abr. 2015 (adaptado).

Mesmo com ausência de ventos por curtos períodos, essa estação continua abastecendo a cidade onde está instalada, pois o(a)

  1. A
    planta mista de geração de energia realiza eletrólise para enviar energia à rede de distribuição elétrica.
  2. B
    hidrogênio produzido e armazenado é utilizado na combustão com o biogás para gerar calor e eletricidade.
  3. C
    conjunto de turbinas continua girando com a mesma velocidade, por inércia, mantendo a eficiência anterior.
  4. D
    combustão da mistura biogás-hidrogênio gera diretamente energia elétrica adicional para a manutenção da estação.
  5. E
    planta mista de geração de energia é capaz de utilizar todo o calor fornecido na combustão para a geração de eletricidade.
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Resolução comentada

Pela figura, quando há vento, parte da eletricidade das turbinas vai para a rede e parte vai para a unidade de produção de hidrogênio, que é guardado em tanques. Ou seja, a energia do vento excedente fica armazenada como energia química no \ce{H2}.\n\nSem vento, as turbinas não geram eletricidade. O hidrogênio armazenado segue para a válvula de mistura, onde se junta ao biogás do outro tanque. A mistura vai para a planta mista, onde é queimada (combustão). A energia liberada pela combustão é transformada em eletricidade, enviada à rede, e em calor, enviado ao sistema térmico. É assim que a cidade continua abastecida.\n\nAnálise das alternativas:\n\n1. A eletrólise ocorre na unidade de produção de hidrogênio, não na planta mista.\n2. As turbinas param sem vento; não giram indefinidamente por inércia, pois o atrito as freia.\n3. A combustão não gera eletricidade diretamente: a energia química vira calor e só depois eletricidade, no gerador.\n4. Nenhuma máquina térmica aproveita todo o calor, e a própria figura mostra uma parte dele indo para o sistema térmico.\n\nAlternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA eletrólise ocorre na unidade de produção de hidrogênio, não na planta mista, que faz combustão.
  • CSem vento, as turbinas perdem velocidade por atrito; a inércia não mantém a eficiência.
  • DA combustão libera calor, que é convertido em eletricidade depois; não gera energia elétrica diretamente.
  • ENenhuma conversão térmica é 100% eficiente, e a figura mostra calor destinado ao sistema térmico.

Assunto: Combustíveis e fontes de energia.

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