ATIVIDADE 3 – GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – 54_2024

O desempenho hidráulico é um fator crucial na produção de energia hidrelétrica, refletindo a eficiência com que a energia potencial da água é transformada em eletricidade. Em uma usina hidrelétrica, diversas perdas de energia ocorrem ao longo do processo. Entre as principais estão as perdas por fricção da água nas tubulações, assim como a dissipação de energia na forma de calor. Outras fontes de perda incluem vazamentos, atrito em partes mecânicas e ineficiências nas turbinas e geradores. Por isso, otimizar o rendimento hidráulico é essencial para aumentar a eficiência da conversão e minimizar as perdas no sistema.

Elaborado pelo professor, 2024.

A potência elétrica gerada pode ser calculada utilizando a equação a seguir, que leva em consideração as condições do aproveitamento hidrelétrico:

​P=ngQH

Onde, P é potência elétrica gerada, n é o rendimento total do sistema, g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²), Q é a vazão e H a altura da queda d’água.

Diante disso, assinale a alternativa que apresenta corretamente o rendimento total do sistema e a potência elétrica gerada respectivamente, considerando um aproveitamento hidrelétrico com uma altura de 90 metros, uma vazão de 35 m³/s e rendimentos de 98% para o sistema hidráulico, 93% para a turbina e 96% para o alternador:

Os aerogeradores desempenham um papel fundamental na geração de energia renovável, aproveitando a energia cinética do vento. A potência disponível para um rotor é influenciada por diversos fatores, incluindo sua área de varredura e a velocidade do vento no local em que está instalado. No caso de um pequeno aerogerador, a análise da potência que o vento pode fornecer é crucial para determinar sua viabilidade como fonte de energia.

Elaborado pelo professor, 2024.

Considere um aerogerador com um rotor de raio de 3 metros, instalado a uma altura de 20 metros em uma área onde a velocidade média do vento nesse nível é de 5,2 metros por segundo. Considere a seguinte equação para calcular a potência do vento:

P_eólica=1/2 dAv³

Onde P_eólica é a potência disponível no vento, d é a densidade, A é a área de varredura das pás e v é a velocidade do vento.

Se a densidade do ar na região for de 1,2 quilogramas por metro cúbico, assinale a alternativa correta que apresenta a potência que o vento fornece a esse rotor na velocidade média mencionada.

Nos sistemas fotovoltaicos, a energia solar é convertida diretamente em eletricidade através do efeito fotovoltaico, que ocorre nas células fotovoltaicas. Essas células, formadas por materiais semicondutores, como o silício, convertem a radiação solar em corrente contínua. Os módulos fotovoltaicos são compostos por arranjos de células e têm como função captar a radiação solar, transformando-a em energia elétrica. Além disso, são projetados para operar entre 25 e 30 anos, suportando condições climáticas adversas.

Elaborado pelo professor, 2024.

Considerando um sistema fotovoltaico que utiliza módulos de silício policristalino, com uma eficiência de 18%, uma área total de captação de 50 m² e uma radiação solar incidente de 1000 W/m², utilize a seguinte relação para determinar a potência elétrica gerada pelo sistema.

P=nAR

Onde P é a potência elétrica gerada, n é o rendimento do sistema, A é a área de captação dos painéis solares e R é a radiação solar incidente.

Assinale a alternativa correta que apresenta a potência elétrica gerada pelo sistema.

Com o aumento das preocupações ambientais e a necessidade de diversificação da matriz energética, muitos países têm investido na utilização de fontes de energia renováveis e não renováveis para geração de eletricidade. As fontes primárias de energia são aquelas que provêm diretamente dos recursos naturais, enquanto as fontes secundárias são o resultado de transformações desses recursos. Além disso, a classificação entre fontes renováveis e não renováveis depende da capacidade de reposição da fonte ao longo do tempo.

Elaborado pelo professor, 2024.

Com base nesse contexto, assinale a alternativa correta que representa uma fonte de energia primária e renovável.

Você foi contratado para avaliar o projeto de uma hidrelétrica na bacia do rio Paraná. Foi pedido que você, como engenheiro eletricista, analise os seguintes dados:

Custo da usina: 1.300.000R$ + 6000 R$/kW;

Custo de operação e manutenção: 6 R$/kW*ano;

Vida útil: 60 anos;

Energia firme: 300 MW;

Taxa de utilização: 13%.

Baseando-se nas informações fornecidas, calcule o custo unitário anual da usina hidrelétrica do projeto em questão.

Os aerogeradores com tecnologia de rotor de eixo horizontal são amplamente utilizados em usinas eólicas. Esse tipo de aerogerador converte a energia cinética do vento em energia elétrica, utilizando suas pás aerodinâmicas e um conjunto de componentes essenciais, como a nacele e a torre. Esses sistemas modernos possuem mecanismos para ajustar o ângulo das pás e otimizar a captura da energia do vento. A nacele abriga componentes importantes como o gerador, o sistema de controle e, em alguns casos, uma caixa de velocidades que adapta a rotação do rotor à frequência da rede elétrica.

Elaborado pelo professor, 2024.

Considerando os aerogeradores de eixo horizontal, assinale a alternariva correta que apresenta a principal função da nacele.

A geração eólica se configura como uma fonte de geração limpa de emissão de poluentes e versátil. Os geradores eólicos podem ser instalados em diferentes configurações, regiões e com diferentes modos de operação, se configurando como uma alternativa viável de energia renovável de grande escala.

DOS REIS, Lineu Belico. Geração de energia elétrica. Editora Manole, 2000. (adaptado).

Sobre a geração de energia eólica é possível afirmar que:

I. Na Nacele de um gerador eólico encontramos elementos como caixa de engrenagem, sistemas de controle, gerador e demais equipamentos de controle mecânico.

II. As usinas eólicas utilizam geradores assíncronos para gerar energia, utilizando ferramentas como caixas de velocidade para adequar a frequência da energia gerada para a frequência da rede.

III. A geração eólica é mais encontrada em terra, entretanto uma modalidade de geração que está em constante crescimento é a geração eólica offshore que gera energia em alto mar, não necessitando de espaço em terra e captando ventos de altas velocidades.

IV. Os geradores eólicos apresentam a possibilidade de apresentar rotor de eixo vertical ou horizontal, entretanto, os rotores de eixo horizontal são os rotores mais comuns por motivos como manutenção mais barata e menos trabalhosa e maior altura de instalação, apesar de apresentar maior segurança.

É correto o que se afirma em: