Em 2017, foi inaugurado, no estado da Bahia, o Parque Solar Lapa, composto por duas usinas (Bom Jesus da Lapa e Lapa) e capaz de gerar cerca de 300 GWh de energia por ano. Considere que cada usina apresente potência igual a 75 MW, com o parque totalizando uma potência instalada de 150 MW. Considere ainda que a irradiância solar média é de 1 500 W m2 e que a eficiência dos painéis é de 20%. Parque Solar Lapa entra em operação.
Disponível em: www.canalbioenergia.com.br. Acesso em: 9 jun. 2022 (adaptado).
Nessas condições, a área total dos painéis solares que compõem o Parque Solar Lapa é mais próxima de:
A) 1 000 000 m2
B) 500 000 m2
C) 250 000 m2
D) 100 000 m2
E) 20 000 m2
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Fisiologia (não se aplica), Genética (não se aplica), Ecologia (não se aplica), mas principalmente Biofísica e Sustentabilidade (fontes renováveis).
Nível da Questão: Médio
Gabarito: B
Tema/Objetivo Geral (Opcional): Analisar a relação entre potência instalada em um parque solar e a área de painéis necessária, levando em conta a irradiância solar média e a eficiência dos painéis.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
- 📌 Retomar o Comando da Questão
O enunciado descreve um parque solar de 150 MW (potência instalada total), irradiância solar média de 1500 W m² e eficiência de 20%. Solicita-se a área total dos painéis necessária para atingir essa potência. - 📌 Explicação Detalhada
O objetivo é determinar a área total de painéis capaz de gerar 150 MW, levando em conta que nem toda a irradiância (1500 W m²) é convertida em energia, mas apenas 20% devido à eficiência. - 📌 Identificação de Palavras-chave
- “Potência instalada (150 MW)”
- “Irradiância (1500 W m²)”
- “Eficiência (20%)”
- “Área total”
- 📌 Definição do Objetivo
Calcular a área dos painéis solares necessária para suprir 150 MW, usando a equação que relaciona potência, irradiância e eficiência.
➡ Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
- 📌 Conceitos Teóricos Essenciais
- Irradiância: Representa a energia solar que incide por unidade de área, medida em W m².
- Eficiência dos painéis: Percentual que indica a fração de energia solar convertida em energia elétrica.
- Potência: Medida em Watts (W), corresponde à energia gerada ou consumida por unidade de tempo.
- 📌 Definições Importantes
- Potência instalada (150 MW): Potência máxima que o conjunto de painéis pode fornecer.
- Cálculo da área: Considera a energia solar disponível e a fração que o painel converte em eletricidade.
➡ Com esses conceitos estabelecidos, prossigamos para a interpretação do texto.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
- 📌 Análise do Contexto
O Parque Solar Lapa, com duas usinas, totaliza 150 MW de potência instalada. A irradiância é 1500 W m² e a eficiência de 20%. Queremos saber quantos metros quadrados de painéis são necessários. - 📌 Identificação de Frases-chave
- “Irradiância solar média de 1500 W m²”
- “Eficiência dos painéis de 20%”
- “Potência instalada de 150 MW”
- 📌 Relação com o Conteúdo Biológico
Neste caso, não há foco em aspectos de fisiologia ou genética, mas sim em biofísica ou ecologia (uso de energia solar). A aplicação envolve conversão de energia luminosa em energia elétrica.
➡ Agora que o texto foi interpretado, vamos desenvolver o raciocínio para a resolução completa.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
- 📌 Resolução Completa
- Potência Total: 150 MW corresponde a 150 x 10^6 W.
- Energia Disponível por Área: Cada m² recebe 1500 W de irradiância. Mas a eficiência é 20%.
- Eficiência: 20% de 1500 W m² = 0,2 x 1500 = 300 W m².
- Área Necessária: Se cada m² efetivamente fornece 300 W, para 150 x 10^6 W, a conta é: Área = (150 x 10^6) / 300 Área = (150 x 10^6) / (3 x 10^2) (rearranjando mentalmente sem fracionar em formato textual) Área = (150 / 3) x (10^6 / 10^2) Área = 50 x 10^4 Área = 5 x 10^5 Isso é 500000 m².
- 📌 Explicação da Lógica Biológica
A conversão de energia solar em elétrica depende de quanta luz atinge a superfície e da fração transformada em eletricidade. O resultado indica a extensão de painéis necessária.
➡ Agora que o raciocínio foi desenvolvido, vamos analisar as alternativas apresentadas.
Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
- 📌 Reescrita das Alternativas
A) 1000000 m²
B) 500000 m²
C) 250000 m²
D) 100000 m²
E) 20000 m² - ✅ Justificativa da Alternativa Correta
B) 500000 m².
✔ O cálculo resultou em 500000 m², que é 5 x 10^5 m², correspondendo à alternativa B. - ❌ Análise das Alternativas Incorretas
- A (1000000 m²): Excede o valor calculado.
- C (250000 m²): É metade do valor calculado.
- D (100000 m²): Muito inferior ao valor encontrado.
- E (20000 m²): Também inferior.
➡ Finalmente, vamos concluir com o resumo final.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
- 📌 Resumo do Raciocínio
Para fornecer 150 MW a partir de 1500 W m² com 20% de eficiência, a energia efetivamente convertida por m² é 300 W. Dividindo 150 x 10^6 W por 300 W m², obtemos 500000 m². - 📌 Reafirmação da Alternativa Correta
A alternativa correta é B, 500000 m². - 🔍 Resumo Final
O Parque Solar Lapa, com 150 MW e eficiência de 20% frente a 1500 W m², requer uma área aproximada de 500000 m² de painéis para suprir essa potência instalada.
