Geração de Energia Eólica e Solar

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O vento é utilizado para produzir eletricidade a partir da energia cinética criada pelo ar 
em movimento. Isso é transformado em energia elétrica por meio de turbinas eólicas 
ou sistemas de conversão de energia eólica. Uma turbina eólica é composta, 
basicamente, por seis partes: torre, eixo, rotor, gerador elétrico, caixa de engrenagens 
e pás. 
 
Considerando o excerto apresentado sobre a turbina eólica, analise as afirmativas a 
seguir. 
 
I. O rotor é o coração de uma turbina eólica, ou seja, é a peça central giratória de uma 
turbina eólica em funcionamento. 
II. O gerador elétrico é colocado entre dois ímãs para induzir a eletricidade a fluir a 
partir de um condutor, por meio de um processo conhecido como indução eletrostática. 
III. Uma caixa de engrenagens transforma a rotação lenta das pás do rotor e do eixo 
em rotações mais rápidas, as quais são mais adequadas para acionar um gerador 
elétrico. 
IV. O eixo conecta diretamente o rotor ao gerador elétrico, transferindo a energia 
mecânica rotacional gerada pelo rotor diretamente para a entrada do gerador elétrico. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois a afirmativa I está correta, 
já que o rotor é o componente principal de uma turbina eólica, incluindo as partes 
giratórias visíveis de uma turbina, como as pás e o cubo. A afirmativa III está correta, 
pois a caixa de engrenagens é um componente padrão em turbinas, funcionando 
como a caixa de marchas de um automóvel. O objetivo é aumentar sua velocidade de 
rotação. A afirmativa IV está correta, pois o eixo da turbina eólica é conectado ao 
centro do rotor. Quando o rotor gira, o eixo também gira. Dessa forma, o rotor 
transfere sua energia mecânica rotacional para o eixo, que entra em um gerador 
elétrico na outra extremidade. 
 
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I, III e IV, apenas. 
• 
 
A geração de energia eólica está presente em várias partes do mundo. No norte da 
Noruega, por exemplo, as temperaturas podem variar entre -20 °C no inverno e +20 
°C. Assim, as turbinas eólicas, nesse local, devem ser protegidas do acúmulo de gelo 
e, caso ainda exista uma condição de pouco vento, a turbina eólica precisará de um 
fornecimento externo de energia para aquecimento interno. 
 
Desse modo, a respeito do efeito da temperatura na geração de energia eólica, analise 
as afirmativas a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas. 
 
I. ( ) A influência da temperatura será muito pequena, abaixo de 1%. 
II. ( ) A turbina produzirá 4% menos em um dia frio. 
III. ( ) A turbina produzirá 16% menos em um dia frio. 
IV. ( ) A turbina produzirá 16% a mais em um dia frio. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
Sua resposta está correta. A sequência está correta, pois a afirmativa IV é 
verdadeira. Em um dia frio, a turbina produz 16% a mais, já que a temperatura mais 
baixa aumentará a densidade (peso por metro cúbico) do ar. A energia do vento varia 
em proporção à densidade do ar. 
 
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F, F, F, V. 
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Nos últimos anos, elementos solares modulares e estruturas integrativas de edifícios 
foram amplamente desenvolvidos. Muitos estudos e diversas aplicações se 
concentraram nesse campo. Existem cerca de 1.000 patentes e produtos industriais 
relacionados, incluindo, principalmente, três sistemas de módulo, os quais são 
baseados no sistema solar térmico, no sistema solar fotovoltaico e nos sistemas 
solares fotovoltaicos/térmicos. 
 
Diante desse contexto, assinale a alternativa correta que apresenta a diferença entre 
um sistema solar térmico e um sistema fotovoltaico. 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois as tecnologias de geração 
de energia térmica solar exploram o sol como fonte de calor. Uma usina térmica solar 
típica captura a radiação infravermelha que cai na Terra e a utiliza para aquecer um 
fluido termodinâmico, a fim de acionar uma máquina de calor. 
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Dispositivos térmicos solares utilizam o calor gerado pelo sol, mas dispositivos 
fotovoltaicos convertem luz em eletricidade. 
• 
 
A energia solar é o recurso energético mais importante para a vida na Terra. Como 
consequência, ela é responsável por muitas de nossas fontes de energia comuns, 
podendo ser utilizada para produzir calor e gerar eletricidade. A quantidade de energia 
solar incidente na Terra é enorme e maior que as necessidades de energia atuais e 
previstas no futuro. 
 
A respeito desse assunto, assinale a alternativa que corresponde a qual partícula do 
sol gera energia a partir das células solares. 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois a absorção de luz 
por uma célula solar é controlada pelo band gap do semicondutor do qual 
ela é feita. Cada semicondutor absorve fótons de luz com energia maior que 
sua largura de banda, mas permanece transparente para os fótons com 
energia menor que sua largura de banda. Eles simplesmente passam pela 
célula. 
 
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Fótons. 
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Os coletores solares podem ser instalados em espaço aberto desobstruído, como no 
telhado, sendo montados com inclinação igual à latitude local ou montados de forma 
integrada ao edifício, nas fachadas, por exemplo. 
 
Assim, tome como exemplo a luz solar total que incide sobre uma célula solar com 
eficiência de 20%, com área de 2 m2, em um ângulo de incidência de 60º em relação 
ao normal da célula. Qual é o valor correto da potência de saída dessa célula solar? 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois a potência de saída da 
célula é de 200 W. A área projetada da célula normal à direção da luz do sol é
. A eficiência da célula é de 20%, sendo que a luz solar total tem 
uma intensidade de aproximadamente 1000 W , então, a potência de saída é 
de . 
 
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200 W. 
 
A maioria das turbinas eólicas do mundo utiliza o chamado “gerador assíncrono 
trifásico” (enrolamento em gaiola), também conhecido como “gerador de indução para 
gerar corrente alternada”. O gerador tem algumas propriedades mecânicas que são 
úteis para turbinas eólicas, como o escorregamento do gerador e certa capacidade de 
sobrecarga. 
 
Nesse sentido, assinale a alternativa correta que apresenta o que ocorre com a 
velocidade de rotação do rotor de uma turbina eólica típica (com um gerador 
assíncrono conectado diretamente à rede elétrica) se a velocidade do vento dobrar de 
7 m/s para 14 m/s. 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois a velocidade do gerador 
assíncrono irá variar com a força de rotação (momento ou torque) aplicada a ele. Na 
prática, a diferença entre a velocidade de rotação na potência de pico e em marcha 
lenta é muito pequena, cerca de 1%. Logo, se a velocidade do vento dobrar de 7 m/s 
para 14 m/s, o rotor girará aproximadamente 0,5% mais rápido. 
 
• 
O rotor girará aproximadamente 0,5% mais rápido. 
• 
 
A energia eólica representa a principal fonte de nova geração de energia e um 
importante player no mercado mundial de energia. Sua geração depende da 
velocidade do vento para que seja possível transformar a energia eólica em energia 
elétrica. 
 
Nesse sentido, com base em nossos estudos sobre o assunto, assinale a alternativa a 
seguir que apresenta a resposta correta a respeito da velocidade do vento necessária 
para tornar os grandes sistemas de energia eólica economicamente viáveis. 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois, em geral, diz-se que os 
grandes sistemas requerem velocidades de vento de seis metros por segundo (21,6 
Km/h). Pesquisas da Universidade de Stanford estimam que as áreas adequadas têm 
ampla propagação global, o suficiente para que, se apenas 20% do potencial fosse 
capturado, a demanda mundial de eletricidade seria sete vezes mais satisfatória. 
 
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Seis metros por segundo (21,6 Km/h). 
 
Para a geração solar em grande escala, baseada em rede, normalmente há um 
gerador alternativo disponível para fornecer energia quando aenergia solar não estiver 
disponível. Vários sistemas de armazenamento de energia também são capazes de 
armazenar energia elétrica quando o sol não está brilhando. 
 
Assim, considerando o excerto apresentado, pensando sobre um projeto de sistema 
fotovoltaico puramente conectado à rede, analise as afirmativas a seguir. 
 
I. O sistema conectado à rede não precisa, necessariamente, de armazenamento em 
bateria porque a rede pode captar e fornecer energia quando necessário. 
II. O sistema fotovoltaico deve ser projetado de modo que o painel fotovoltaico 
continue a alimentar a rede, mesmo em caso de falha desta. 
III. O sistema fotovoltaico conectado à rede só pode ser projetado em torno da carga 
necessária que precisa ser alimentada. 
IV. A configuração do painel fotovoltaico deve garantir que os limites de tensão e 
corrente contínua na entrada do inversor sejam respeitados. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois a afirmativa I está correta, 
visto que esse sistema gera corrente contínua (DC) utilizando o módulo fotovoltaico, 
converte a corrente contínua gerada (DC) em corrente alternada (AC) e transporta a 
AC para a rede elétrica geral. A afirmativa IV também está correta, pois o sistema 
deve ser projetado para que os limites de tensão na entrada do inversor sejam 
respeitados, evitando a sobrecarga e os danos nos equipamentos. 
 
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I e IV, apenas. 
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A velocidade do vento é uma das características mais críticas na geração de energia 
eólica. Na verdade, a velocidade do vento varia no tempo e espaço, determinada por 
muitos fatores, como condições geográficas e meteorológicas. Logo, a quantidade de 
energia que o vento pode gerar também varia. 
 
A respeito da velocidade do vento na geração de energia eólica, analise as afirmativas 
a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas. 
 
I. ( ) Se a velocidade do vento dobra, a energia permanece a mesma. 
II. ( ) Se a velocidade do vento dobra, a energia é oito vezes maior. 
III. ( ) Se a velocidade do vento dobra, a energia também dobra. 
IV. ( ) Se a velocidade do vento dobra, a energia é quatro vezes maior. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
 
Sua resposta está correta. A sequência está correta, pois a afirmativa II é verdadeira. 
Para obter maior potência eólica, é necessária maior velocidade do vento. Como a 
produção de energia eólica é proporcional à potência cúbica da velocidade média do 
vento, uma pequena variação na velocidade do vento pode resultar em uma grande 
mudança na energia eólica. 
 
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F, V, F, F. 
 
As células solares utilizam uma parte diferente do espectro solar das estações de 
energia térmica solar, contando com maior energia e radiação de comprimento de 
onda mais curto. Por sua vez, as usinas térmicas solares utilizam luz infravermelha e 
quase infravermelha de comprimento de onda mais longa. 
 
Considerando o excerto apresentado sobre células solares, analise as afirmativas a 
seguir. 
 
I. As células solares utilizam semicondutores para transformar luz em energia. 
II. O fósforo no semicondutor de uma célula solar fornece elétrons livres. 
III. O boro nos semicondutores de uma célula solar fornece elétrons livres. 
IV. Quando você combina silício tipo P e tipo N em uma célula solar, os elétrons 
migram de N para P, deixando o lado N vazio. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
Sua resposta está correta. A alternativa está correta, pois a afirmativa I está correta, 
visto que, quando a luz atinge uma célula solar, como o silício, absorve a luz e acaba 
a transformando em corrente elétrica. A afirmativa II também está correta, pois o 
fósforo tem cinco elétrons em sua camada externa, enquanto o silício tem quatro. 
Um átomo de fósforo se liga ao silício, deixando um elétron desemparelhado. O 
silício com fósforo é chamado “silício do tipo N” porque carrega uma carga negativa. 
 
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I e II, apenas. 
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