Insper 2016 (Engenharia) — questão 39 de Física
Enunciado em texto
Textos para as questões 36 a 39
Texto 1
A MAIOR USINA SOLAR DO MUNDO FICA NO DESERTO DA CALIFÓRNIA E É CAPAZ DE GERAR ENERGIA SUFICIENTE PARA 140 MIL CASAS
No meio do deserto da Califórnia, nos EUA, 300 mil espelhos trabalham sincronizados a um software especial para produzir energia. Trata-se do Ivanpah Solar Electric Generating System, a maior usina termo solar do mundo, capaz de gerar energia suficiente para alimentar 140 mil casas.
Assim como qualquer usina de energia, a Ivanpah produz energia elétrica ao criar um vapor de alta temperatura e girar uma turbina. A diferença é que, em vez de usar energia fóssil ou nuclear para isso, é utilizado o calor do sol, que, direcionado às torres por meio do sistema inteligente de espelhos, aquece a água, criando o vapor.
Ao todo são três unidades de geração de energia, que ocupam uma área equivalente a 14,2 quilômetros quadrados. A Ivanpah é gerenciada pela BrightSource Limitless e pela gigante Google, que tem investido pesado em projetos sustentáveis.
Contudo, a Ivanpah não é incrível apenas pelo seu resultado e tecnologia. Os 300 mil espelhos localizados no deserto são também um prato cheio ao olhar, conforme revelam as imagens abaixo.
[Imagens: à esquerda, uma ilustração de uma das unidades — uma torre alta no centro, cercada por fileiras circulares de espelhos, com as legendas em inglês SOLAR RECEIVER (no alto da torre), HELIOSTATS (os espelhos), TURBINE + CONDENSER e STORAGE (prédios ao pé da torre) e OPTIMIZATION/CONTROL SOFTWARE; à direita, uma foto aérea do deserto com três grandes campos circulares de espelhos, cada um com uma torre no centro.]
Disponível em: http://www.hypeness.com.br/2014/09/a-maior-usina-solar-do-mundo-e-espetaculo-tambem-para-os-olhos/. Acesso em 27.09.15.
Texto 2
Prato:
Locuções
p. cheio
fato que dá motivo para zombaria ou crítica
‹ não faça escândalo, que isso é um p. cheio para a vizinhança maledicente ›
p. comercial
m.q. prato feito ('refeição')
p. feito
1 refeição barata, a preço fixo, que já vem servida no prato e consiste ger. de um tipo de carne acompanhado de arroz, feijão, legumes etc., e pode incluir ou não sobremesa e uma bebida não alcoólica; prato comercial, pê-efe, sortido
2 fig. situação favorável, fato ou conjunto de fatos que leva a determinado objetivo ou que vem a calhar para determinado fim
‹ a vaga na empresa foi um p. feito para o jovem recém-formado ›
p. fundo
o que tem maior profundidade e é us. para sopa; prato covo
p. raso
prato pouco profundo, us. para comida sólida
p. único
um só tipo de comida, que constitui uma refeição
Disponível em: http://houaiss.uol.com.br/busca?palavra=prato. Acesso em: 19.09.15
Recentemente, em 2013, o engenheiro Steve Knudsen, do Laboratório Nacional Noroeste do Pacífico, EUA, apresentou uma forma inovadora para “armazenar energia elétrica”. Sua proposta consiste em utilizar a energia excedente de usinas solares e eólicas, como a Ivanpah Solar Electric Generating System, para bombear o ar da superficie até um maciço qualquer de rochas porosas. Tais rochas, tipicamente arenitos, estão a uma profundidade bastante grande, cerca de 500 m, e têm a capacidade de armazenar ar comprimido, como se fossem uma grande bexiga. Quando necessário, o ar pode ser liberado de volta a superfície, devolvendo a energia que foi consumida para comprimi-lo anteriormente. Com um rendimento de cerca de 80%, Knudsen afirma que cada maciço é capaz de alimentar, em média, 85 mil residências!
O projeto de Knudsen mostra-se como um projeto alternativo em relação aos métodos tradicionais de geração de energia. Assinale a alternativa que melhor descreve seus diferenciais em relação aos demais métodos:
(A) A característica mais evidente desse projeto é a de oferecer um meio de aproveitar a energia excedente das termoelétricas, gerando energia elétrica para a rede pública.
(B) A grande vantagem oferecida pelo projeto é a de utilizar o calor gerado por fontes geotérmicas para aumentar a pressão do ar em grandes maciços de rocha porosa. Ao ser liberado, esse ar se expande, movimentando turbinas que geram energia elétrica que alimenta a rede pública.
(C) A característica mais evidente deste projeto é a de propocionar um meio de aproveitar a energia elétrica gerada nas usinas de fissão norteamericanas, convertendo-a em energia eólica e radiante.
(D) O método proposto por Knudsen é impossível de ser concretizado, já que não se pode transformar energia solar e/ou eólica em elétrica e, em seguida, em energia mecânica.
(E) A maior vantagem do projeto descrito no texto é a de conseguir armazenar a energia elétrica proveniente de fontes renováveis, como a solar e a eólica, sob a forma de energia mecânica. Tal energia pode ser transformada novamente sob a forma de energia elétrica, quando a demanda assim o exigir.
(Enunciado e figura: Vestibular Insper 2016 (Engenharia) — Insper.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Insper Instituto de Ensino e Pesquisa.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que o projeto de Knudsen tem de diferente, com base no texto e nas transformações de energia envolvidas.
Passo 1 — as transformações. A eletricidade que sobra das usinas solares e eólicas aciona compressores (energia elétrica → energia mecânica). O ar comprimido nas rochas guarda essa energia, como uma mola comprimida guarda energia potencial. Quando a demanda sobe, o ar sai, se expande, gira turbinas e geradores (energia mecânica → energia elétrica), com rendimento de cerca de 80%.
Passo 2 — o diferencial. Usinas solares e eólicas produzem quando há sol ou vento, não necessariamente quando se precisa. O projeto armazena o excedente e o devolve depois. É exatamente o que diz a alternativa (E).
Por que não as outras: (A) o texto fala de energia excedente de usinas solares e eólicas, não de termoelétricas. (B) o ar é comprimido pela energia elétrica excedente, não por calor geotérmico. (C) não há usinas de fissão no texto, e “converter em energia eólica e radiante” não faz sentido. (D) essas transformações são corriqueiras: painéis e aerogeradores produzem eletricidade, e motores e compressores a transformam em energia mecânica.
⚠️ A armadilha: marcar (B) por causa do ar que se expande e move turbinas, que está certo, sem notar que a origem da energia ali (calor geotérmico) não é a do projeto.
A ideia em uma frase: o ar comprimido funciona como uma bateria mecânica: guarda a eletricidade que sobra das renováveis e a devolve quando ela faz falta.
Resposta: alternativa E.
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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