ENEM 2017 — questão 103 de Física
Enunciado em texto
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.
[Figura: turbinas eólicas enviam eletricidade para a rede de distribuição e para a produção de hidrogênio; o hidrogênio segue para armazenamento e, de lá, para uma válvula de mistura junto com o biogás; a mistura alimenta a planta mista de geração de energia, que envia eletricidade para a rede e calor para o destino da energia térmica. Parte do hidrogênio vai também para um posto de abastecimento (combustível).]
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)
a) planta mista de geração de energia realiza eletrólise para enviar energia à rede de distribuição elétrica.
b) hidrogênio produzido e armazenado é utilizado na combustão com o biogás para gerar calor e eletricidade.
c) conjunto de turbinas continua girando com a mesma velocidade, por inércia, mantendo a eficiência anterior.
d) combustão da mistura biogás-hidrogênio gera diretamente energia elétrica adicional para a manutenção da estação.
e) planta mista de geração de energia é capaz de utilizar todo o calor fornecido na combustão para a geração de eletricidade.
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O problema real da energia eólica é que o vento não obedece a horário. A pergunta é como a estação continua abastecendo a cidade quando não há vento — ou seja, onde a energia ficou guardada.
Seguindo as setas da figura, que é onde a resposta está:
1. As turbinas eólicas geram eletricidade. Parte vai direto para a rede.
2. A outra parte vai para a produção de hidrogênio — eletrólise da água: a eletricidade quebra e o guarda essa energia em ligações químicas.
3. O é armazenado em tanques.
4. Quando falta vento, o hidrogênio armazenado se junta ao biogás na válvula de mistura e vai para a planta mista, onde é queimado para gerar eletricidade (e calor).
O ponto conceitual: o hidrogênio aqui não é fonte de energia — é meio de armazenamento. A energia veio do vento; o é apenas a forma em que ela espera. É a mesma função que uma bateria cumpre, só que química e estocável em grande volume.
Por que as outras caem, e cada uma erra de um jeito diferente:
• A (a planta mista realiza eletrólise para enviar energia à rede): inverte o sentido. Eletrólise consome eletricidade para fazer hidrogênio; ela acontece na etapa de produção, não na planta de geração.
• C (as turbinas continuam girando por inércia): o rotor realmente continua girando um pouco, mas a inércia armazena energia por segundos, não pelas horas de uma calmaria. E extrair energia freia o rotor rapidamente.
• D (a combustão gera diretamente energia elétrica): combustão gera calor; o calor move uma turbina, que move um gerador. Não há conversão direta de combustão em eletricidade.
• E (utiliza TODO o calor da combustão para gerar eletricidade): proibido pela Segunda Lei da Termodinâmica — nenhuma máquina térmica converte todo o calor em trabalho. E a própria figura desmente: há uma seta rotulada "Calor" saindo para o "destino da energia térmica".
A alternativa E é a mais instrutiva: ela é falsa por princípio físico e, ao mesmo tempo, contradita pelo desenho. Duas testemunhas independentes derrubando a mesma afirmação.
A ideia em uma frase: o hidrogênio não gera energia, guarda energia — e a estação sobrevive à calmaria queimando o que o vento produziu antes.
Resposta: alternativa B.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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