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Lição de casa da aula: Energia Solar Physics

Nesta atividade, nós vamos praticar a descrever as vantagens e desvantagens das células fotovoltaicas e como calcular a produção total de energia dos painéis solares.

Q1:

Um fabricante faz um tipo de painel solar que tem uma potência útil de 290 W quando exposto diretamente à luz solar. 8 destes painéis solares são colocados no teto de uma casa que recebe uma média de 3,2 horas de luz direta por dia no decurso de um ano. Qual é a energia útil dos painéis solares nesta casa no decurso de um ano? Assuma que há 365 dias num ano. Apresente a resposta em quilowatt-horas, arredondada às unidades.

Q2:

Há 5 200 casas numa cidade. A quantidade de eletricidade fornecida a essas casas durante todo o ano é de 1,976×10 kWh. Um fabricante faz um tipo de painel solar que tem uma potência útil de 330 W quando exposto diretamente à luz solar. O número médio de horas de luz solar no decurso de um ano na cidade é de 2,8 horas. Quantos painéis solares têm que ser colocados no teto de cada casa por forma a satisfazer toda a cidade com a quantidade de eletricidade que necessita? Assuma que cada casa deve ter o mesmo número de painéis solares e que a energia consumida pela cidade é constante durante o ano. Utilize o valor de 365 para o número de dias num ano.

Q3:

Um fabricante produz um tipo de painel solar que tem uma potência útil de 300 W quando é exposto diretamente à luz solar. Num dia de verão, 1 destes painéis solares é exposto diretamente à luz solar por 6 horas. Qual é a energia útil do painel solar nestas 6 horas? Apresente a resposta em quilos joules.

Q4:

A barragem de Longyangxia é uma represa hidrelétrica do rio Amarelo na província de Qinghai, na China. Ao lado da barragem localiza-se uma dos maiores parques solares do mundo, com 9 km2 de células fotovoltaicas.

A saída dos geradores hidrelétricos na barragem de Longyangxia e a saída das células fotovoltaicas são acopladas. Quando a potência de saída das células fotovoltaicas é baixa, pode-se permitir que mais água flua através da barragem. Isso aumenta a potência de saída da barragem e, assim, a potência total pode ser mantida constante.

Qual das seguintes opções descreve corretamente as vantagens deste sistema?

  1. Tanto as células fotovoltaicas quanto os geradores hidrelétricos produzem corrente contínua, que pode ser facilmente combinada para produzir uma saída de corrente mais alta da usina.
  2. A usina utiliza menos água do que se fosse uma usina totalmente hidrelétrica.
  3. A estação de energia pode fornecer energia de corrente contínua e energia de corrente alternada para a rede de transmissão de energia elétrica da China.
  4. As células fotovoltaicas podem ser usadas como fonte de energia de backup quando o nível de água da barragem é baixo.
  5. A estação de energia pode continuar gerando energia à noite quando não há luz solar.
  • Ac e d
  • Bc e a
  • Cb e d
  • Db e e
  • Ea e e

Q5:

A Estação Amundsen-Scott South Pole é uma estação de pesquisa Antártica localizada no Pólo Sul. Durante o inverno antártico, a estação de pesquisa recebe energia de vários geradores que utilizam o combustível para jatos JP-8. Qual das alternativas a seguir explica melhor por que os painéis solares não são adequados para geração de energia durante o inverno antártico?

  • APainéis solares param de funcionar abaixo de 0C, assim eles são inúteis no Pólo Sul, onde as temperaturas raramente são superiores a 20C.
  • BNevascas no Pólo Sul cobririam os painéis solares na neve, bloqueando assim qualquer luz solar de alcançá-los. Os painéis solares teriam que ser continuamente limpos da neve, o que é impraticável.
  • CDurante o inverno antártico, o Pólo Sul não recebe luz solar por vários meses, assim os painéis solares seriam inúteis.
  • DOs painéis solares não são confiáveis e exigem manutenção frequente, o que é impraticável em temperaturas que estão frequentemente abaixo de 20C.

Q6:

Agadez Weather Station é uma estação meteorológica no deserto do Saara, no Níger. Qual das alternativas a seguir explica corretamente as vantagens de usar painéis solares e uma bateria para alimentar a estação meteorológica?

  1. O Saara tem muito pouca cobertura de nuvens. Assim, muita luz solar incidiria nos painéis solares, produzindo uma alta potência elétrica.
  2. A eficiência dos painéis solares aumenta com a temperatura. Assim, os painéis solares são ideais para locais com altas temperaturas diurnas.
  3. O Saara é muito grande. Assim, as estações meteorológicas no Saara são muito remotas. Seria muito caro ligar a estação meteorológica à rede elétrica de qualquer país ao redor do Saara.
  4. Os painéis solares exigem pouca manutenção. Assim, eles são ideais para locais remotos.
  • Aa, b, c
  • Ba, b, d
  • Cb, c, d
  • Da, c, d

Q7:

As células fotovoltaicas são frequentemente usadas para alimentar satélites. Quais das seguintes razões são as razões pelas quais as células fotovoltaicas são escolhidas como fonte de energia para os satélites?

  1. As células fotovoltaicas não necessitam de um combustível sólido ou líquido, que precise ser reabastecido, para continuar gerando energia.
  2. As células fotovoltaicas requerem pouca manutenção.
  3. As células fotovoltaicas fornecem corrente contínua, que é o que a maioria dos sistemas elétricos precisa para funcionar.
  4. As células fotovoltaicas fornecem corrente alternada, que é o que a maioria dos sistemas elétricos precisa para funcionar.
  5. As células fotovoltaicas sempre foram muito baratas de fabricar.
  6. Não há nuvens no espaço para bloquear a luz solar que as células fotovoltaicas precisam.
  • Ab, c, d, f
  • Bc, d, e, f
  • Ca, b, c, f
  • Da, b, d, f
  • Ea, b, c, e

Q8:

Que tipo de corrente as células fotovoltaicas geram?

  • ACorrente alternada
  • BCorrente contínua
  • CCorrente pulsante
  • DCorrente alternada retificada

Q9:

A eletricidade custa p 12,8 por kWh. Um casa típica necessita de 3 500 kWh de eletricidade por ano.

Quanto é que uma casa típica gasta em eletricidade por ano se esta for fornecida pela rede nacional? Apresente a resposta em libras.

Se painéis solares forem instalados com um custo total de £ 2‎ ‎240 e estes suprirem todas as necessidades elétricas durante um ano, quantos anos passarão para que a poupança total seja feita por terem painéis solares?

Q10:

Preencha os espaços em branco: as células fotovoltaicas convertem energia em energia .

  • Atérmica, elétrica
  • Bradiante, cinética
  • Celétrica, radiante
  • Dradiante, elétrica
  • Eradiante, térmica

Esta aula inclui 1 questão adicional para assinantes.

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