Geração de energia elétrica de fontes alternativas

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PÓS - Engenharia Elétrica - Eletrotécnica 
PROVA - Geração de energia elétrica de fontes alternativas 
 
1) Dentro do ciclo de Brayton, os produtos da combustão de uma turbina a _______ possuem uma 
temperatura relativamente elevada e em um sistema de geração isolado eles são lançados para a 
atmosfera. Contudo, o calor presente nesses gases pode ser utilizado em outro sistema, como na produção 
de ______ para o acionamento de uma turbina, a partir do ciclo de Rankine. Com isso, é possível criar um 
ciclo combinado, chamado de Brayton-Rankine. 
Assinale a alternativa que completa adequadamente as lacunas acima:
Alternativas: 
• Vapor; Gás. 
• Gás; Vapor. CORRETO 
• Vapor; Vento. 
• Vento; Gás. 
• Calor; Vapor. 
Resolução comentada: Os produtos da combustão de uma turbina a gás possuem uma temperatura 
relativamente elevada e em um sistema de geração isolado eles são lançados para a atmosfera. Contudo, o 
calor presente nesses gases pode ser utilizado em outro sistema, como na produção de vapor para o 
acionamento de uma turbina a vapor. Com isso, é possível criar um ciclo combinado, formado por uma 
turbina a gás e uma turbina a vapor, chamado de Brayton-Rankine. Essa combinação tem como objetivo 
maximizar o aproveitamento dos combustíveis e da energia térmica gerada no processo geração. 
2) As células solares podem ser fabricadas utilizando diversos tipos de processo e tecnologias de 
fabricação. Sobre o tema, associe as colunas a seguir: 
 
Assinale a alternativa que traz a associação correta entre as duas colunas.
Alternativas: 
• I-A; II-B; III-C. 
• I-C; II-A; III-B. CORRETO 
• I-B; II-C; III-A. 
• I-B; II-A; III-C. 
• I-C; II-B; III-A. 
Resolução comentada: O painel de silício monocristalino é produzido a partir de blocos de silício 
ultrapuros submetidos a um processo de cristalização. O silício policristalino é formado por um aglomerado 
de pequenos cristais de silício, com tamanhos e orientações diferentes. Os filmes finos são fabricados a 
partir da deposição de camadas de materiais sobre uma base 
3) A maioria das usinas termoelétricas que utilizam a biomassa como fonte na geração de energia elétrica 
se baseiam na transformação de calor em trabalho útil, operando como máquinas térmicas. 
Sobre as máquinas térmicas, assinale a alternativa correta. 
 
Alternativas: 
• Uma máquina térmica depende de uma fonte de fornecimento de calor, um reservatório de baixa 
temperatura e da máquina de conversão de calor em trabalho útil. CORRETO 
• A máquina térmica opera de forma contínua, com o objetivo de retirar o calor de determinada 
substância, deixando a temperaturas menores que 0 ºC. 
• Uma máquina térmica se baseia no princípio do congelamento instantâneo de um líquido para a 
criação de uma crosta rígida e inquebrável, utilizada na geração de eletricidade. 
• A máquina térmica realiza o transporte de energia entre seus reservatórios por meio de um líquido 
denso, normalmente petróleo, que é queimado durante todo o processo. 
• Todos os tipos de máquinas térmicas possuem elemento que realiza a geração de fumaça branca, 
utilizada no processo de defumação da biomassa. 
Resolução comentada: Uma máquina térmica opera segundo um determinado ciclo termodinâmico e 
depende de uma fonte ou reservatório térmico de fornecimento de calor de alta temperatura, um 
reservatório ou absorvedouro de rejeição de calor de baixa temperatura e da máquina de conversão de 
calor em trabalho útil, a qual fica ligado a um gerador elétrico. 
4) O controlador de carga é um elemento utilizado em sistemas fotovoltaicos autônomos. Sobre ele, 
considere as seguintes afirmações. 
( ) Os controladores do tipo liga/desliga são construídos com chaves manuais, cabendo ao operador 
acioná-las, colocá-las em série ou em paralelo com os painéis e a carga. 
( ) Os controladores do tipo liga/desliga têm a função de desconectar a bateria dos painéis e da carga. 
( ) Os controladores PWM possuem circuitos eletrônicos que permitem otimizar o carregamento da bateria, 
aumentando a sua vida útil. 
( ) Os controladores MPPT permitem que o painel fotovoltaico opere sempre em seu ponto de máxima 
potência. 
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que contém a sequência 
correta, respectivamente, de cima para baixo. 
 
Alternativas: 
• V – F – F – F. 
• V – F – V – V. 
• F – V – V – V. CORRETO 
• V – V – V – V. 
• F – V – F – F. 
Resolução comentada: Os controladores do tipo liga/desliga são construídos com relés ou chaves 
eletrônicas, acionados automaticamente e instalados em série ou em paralelo com os painéis e, em série 
com a carga, a função de desconectar a bateria destes outros elementos. Isso indica que a primeira 
afirmativa está incorreta e a segunda correta. Os controladores PWM possuem circuitos eletrônicos que 
permitem otimizar o carregamento da bateria, aumentando a sua vida útil. Os controladores MPPT 
permitem que o painel fotovoltaico opere sempre em seu ponto de máxima potência. Isso torna verdadeira 
a terceira e quarta afirmativas. 
5) Quando tratamos de um sistema fotovoltaico autônomo, ele tem por objetivo substituir ou compensar a 
falta da rede elétrica em um local. Nesse sistema, a energia é gerada pelos _______ e armazenada nas _______, 
que têm seu processo de carregamento regulado pelo_______. Para ser utilizada na alimentação dos 
equipamentos que encontramos em nossas residências, a energia passa pelo_______. 
Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas presentes no texto, respectivamente. 
 
Alternativas: 
• Painéis; Baterias; Controlador de carga; Inversor. CORRETO 
• Baterias; Painéis; Controlador de carga; Inversor. 
• Inversor; Painéis; Bateria; Controlador de carga. 
• Controlador de carga; Baterias; Inversor; Painéis. 
• Painéis; Baterias; Inversor; Controlador de carga. 
Resolução comentada: Completando as lacunas, o trecho fica: quando tratamos de um sistema 
fotovoltaico autônomo, ele tem por objetivo substituir ou compensar a falta da rede elétrica em um local. 
Nesse sistema, a energia é gerada pelos painéis e armazenada nas baterias, que têm seu processo de 
carregamento regulado pelo controlador de carga. Para ser utilizada na alimentação dos equipamentos que 
encontramos em nossas residências, a energia passa pelo inversor. 
6) Um dos ciclos utilizados em centrais termoelétricas é o ciclo de Rankine, que possui diversas variações. 
Sobre o tema, considere as seguintes afirmações: 
( ) O ciclo de Rankine simples utiliza uma bomba que empurra um fluido para o gerador de vapor, então, o 
vapor gerado aciona uma turbina, que está acoplada a um gerador elétrico, e segue para um condensador, 
onde volta ao estado líquido. 
( ) A diferença do ciclo de Rankine simples para o ciclo de Rankine com superaquecimento é a presença de 
um superaquecedor, colocado logo após o gerador de vapor. 
( ) O ciclo de Rankine é baseado na operação de uma turbina a gás que é acoplada a um gerador elétrico e 
acionada pela queima de um combustível com alto poder calorífico. 
( ) A eficiência do ciclo de Rankine é alta devido à presença de um compressor no sistema, que é acoplado 
mecanicamente com a turbina. 
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que indica a sequência 
correta, respectivamente, de cima para baixo. 
 
Alternativas: 
• V – V – F – V. 
• F – V – F – V. 
• F – F – V – F. 
• V – F – V – V. 
• V – V – F – F. CORRETO 
Resolução comentada: O processo do ciclo de Rankine simples se inicia com a bomba injetando o líquido 
no gerador de vapor, que por sua vez aplica o vapor na turbina. Após passar pela turbina e gerar trabalho, 
o vapor segue para o condensador, onde volta a ser líquido, encerrando o ciclo. O ciclo de Rankine com 
superaquecimento adiciona ao ciclo simples um superaquecedor, ligado entre o gerador de vapor e a 
turbina. 
7) A geração distribuída traz diversas vantagenspara o sistema elétrico, contudo, apresenta também 
algumas desvantagens. Sobre o assunto, considere as seguintes afirmações: 
( ) A geração distribuída permite a redução nos investimentos em novas linhas de transmissão, já que a 
energia gerada é injetada diretamente na rede de distribuição. 
( ) Esse tipo de geração muda o fluxo convencional da energia no sistema de distribuição, tornando 
necessária a redefinição dos sistemas de proteção. 
( ) A geração distribuída pode causar uma redução na tensão dos barramentos de distribuição devido ao 
aumento causado no consumo. 
( ) Como os consumidores passam a possuir geradores, a distribuidora passa a desligá-los da rede, 
deixando-os em um sistema isolado. 
Classifique as afirmativas em verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que contenha a sequência 
correta da classificação, respectivamente, de cima para baixo. 
 
Alternativas: 
• V – V – F – V. 
• V – F – F – V. 
• F – F – V – F. 
• F – V – V – F. 
• V – V – F – F. CORRETO 
Resolução comentada: A geração distribuída proporciona a redução nos investimentos de sistemas de 
transmissão de energia elétrica. Contudo, os sistemas de distribuição que foram projetados para o fluxo 
unidirecional de energia passam a ter um fluxo bidirecional com a inserção de consumidores que também 
são geradores de energia elétrica. De imediato, essa mudança torna necessária a redefinição de sistemas de 
proteção. Isso torna as duas primeiras afirmativas corretas. Devido a uma grande quantidade de geradores 
e poucos consumidores, a geração distribuída pode causar um aumento na tensão do barramento, onde 
esses geradores estão ligados na rede elétrica. Tal informação torna a terceira e quarta afirmativas falsas. 
8) As turbinas eólicas possuem diversos formatos e diversas características. Sobre elas, considere as 
seguintes afirmações: 
( ) As turbinas horizontais baseadas em hélices podem ter o ângulo das pás controlado. 
( ) Um modelo de turbina vertical é a Darrieus. 
( ) O máximo de potência que uma turbina eólica pode retirar da potência disponível do vento é de 95%. 
( ) As turbinas possuem diferentes classificações quanto ao nível de intensidade do vento que podem 
suportar e sua potência. 
Classifique as afirmativas como verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que contém a sequência 
correta, respectivamente, de cima para baixo. 
 
Alternativas: 
• V – F – F – F. 
• F – F – V – V. 
• V – V – V – F. 
• F – V – F – F. 
• V – V – F – V. CORRETO 
Resolução comentada: As turbinas horizontais baseadas em hélices podem ter o ângulo das pás 
controlado, permitindo o ajuste da sua velocidade de rotação e potência. Um modelo de turbina vertical é a 
Darrieus, que possui a maior eficiência entre os modelos desse tipo. O máximo de potência que uma 
turbina eólica pode retirar da potência disponível do vento é de 59,3%. As turbinas possuem diferentes 
classificações quanto ao nível de intensidade do vento que podem suportar e sua potência. 
9) A energia geotérmica pode ser aproveitada de diversas formas, dependendo das características naturais 
do local onde será instalada a usina. Sobre o assunto, considere as seguintes afirmativas: 
I – Quando uma central geradora geotérmica opera baseada na energia hidrotérmica, ela toma proveito de 
reservatórios de água quente e/ou vapor presentes entre rochas ou sedimentos. 
II – A técnica de aproveitamento via magma é aplicada em locais onde não há reservatórios subterrâneos, 
em que a água é injetada na rocha sólida e, quando aquecida, é levada de volta à superfície. 
III – Em um local onde se encontram reservatórios geopressurizados em rochas sedimentares, eles contêm 
uma mistura de água e metano, sob pressão elevada, que é aproveitada para a geração de eletricidade. 
IV – O aproveitamento da energia geotérmica via rocha quente e seca ocorre com a injeção de água 
diretamente sobre o magma, que se solidifica e fratura, criando um buraco trocador de calor, que é 
utilizado para a geração de eletricidade. 
Assinale a alternativa que indica quais afirmativas estão corretas. 
 
Alternativas: 
• II. 
• I - II - III - IV. 
• I - II - IV. 
• II - III - IV. 
• I - III. CORRETO 
Resolução comentada: A energia hidrotérmica advém de reservatórios de água quente e/ou vapor 
presentes entre rochas ou sedimentos. Ela pode ser aproveitada de duas formas: vapor quente, que tem a 
sua liberação feita por um tubo inserido no reservatório, onde o vapor, após passar por um processo de 
filtragem, é utilizado para acionar uma turbina ligada a um gerador elétrico; e água aquecida, da qual é 
separado o vapor que aciona a turbina, podendo a água restante ser injetada novamente na terra (método 
flash) ou ser utilizada para aquecer outro líquido em um outro processo de vaporização e geração de 
eletricidade (método ciclo binário). A técnica de rocha quente e seca é aplicada em locais onde não há 
reservatórios subterrâneos. Nesse caso é perfurado um poço e injetada água, que quando aquecida é 
levada à superfície para gerar eletricidade. Nos reservatórios geopressurizados se encontram em rochas 
sedimentares e contêm uma mistura de água e metano, sob pressão elevada. O aproveitamento do magma 
se dá com a injeção de água, solidificando-o e criando fraturas, gerando um buraco trocador de calor. Esse 
calor é então aproveitado para gerar eletricidade. 
10) Dentro do sistema elétrico de potência, o sistema mais afetado pela geração distribuída é o de 
distribuição de energia. Para estar pronto para os desafios da mudança de estrutura de suas redes, as 
concessionárias de distribuição estão investindo em novas tecnologias, como as redes inteligentes. 
Sobre as redes inteligentes, assinale a alternativa correta. 
 
Alternativas: 
• As redes inteligentes são redes elétricas que carregam, além de energia elétrica, dados, que 
permitem monitorar, supervisionar, controlar e proteger a rede de elétrica. CORRETO 
• As redes inteligentes têm a função de permitir o aumento da qualidade da energia da rede, já que 
são geradores inteligentes, injetam energia com fator de potência unitário na rede. 
• Quanto mais distantes as usinas de geração forem dos consumidores, melhor as redes inteligentes 
se aplicam, pois elas determinam por onde as linhas de transmissão devem passar. 
• Todas as redes de distribuição existentes no Brasil são inteligentes devido à presença de 
transformadores trifásicos. 
• As linhas de transmissão que integram as redes inteligentes devem ser de cobre, devido a sua 
característica de permitir a transmissão de dados juntamente com a energia. 
Resolução comentada: As redes inteligentes são redes elétricas que carregam, além de energia elétrica, 
dados, que permitem monitorar, supervisionar, controlar e proteger a rede elétrica. Isso é feito com a 
convergência de Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC), com as tecnologias associadas às redes 
elétricas.