Lição de casa da aula: Força do Vento Física

Nesta atividade, nós vamos praticar a descrever as vantagens e desvantagens das turbinas eólicas e quais locais são adequados para parques eólicos.

Questão 1

Um volume de ar que passa por uma turbina eólica tem uma massa de 1,5×10 kg. Se o ar estiver se movendo a 5 m/s, qual é a energia cinética do volume de ar? Dê sua resposta em megajoules para 2 números significativos.

Questão 2

A capacidade instalada de uma turbina eólica é a potência máxima que ela pode produzir.

Qual é a capacidade instalada de um parque eólico contendo 180 turbinas se a capacidade instalada de uma turbina eólica for 3,6 MW?

Qual das seguintes é a principal razão pela qual um parque eólico não atinge sua capacidade instalada na maior parte do tempo?

  • AA velocidade do vento não é constante; assim, as turbinas eólicas nem sempre estão produzindo sua potência máxima.
  • BUma grande quantidade de energia é perdida para aquecer a transmissão da corrente elétrica do parque eólico até o ponto em que ela se conecta à rede elétrica.
  • CMuita energia é perdida para aquecer nos geradores nas turbinas eólicas; assim, a potência real de um parque eólico é sempre menor do que a capacidade instalada.
  • DTurbinas eólicas não são confiáveis e geralmente quebram; assim, na maioria das vezes, nem todas as turbinas do parque eólico estão operando.
  • ETurbinas eólicas tornam-se menos eficientes ao longo do tempo; assim, a potência máxima que eles podem produzir diminui com o tempo.

Questão 3

O gráfico representa a potência útil de um tipo particular de aerogerador em função da velocidade do vento. A tabela mostra informação relativa à velocidade do vento em três locais diferentes medidos em cinco dias consecutivos.

Calcule a velocidade média do vento em cada local nos cinco dias em que a velocidade do vento foi medida e utilize essa informação para determinar qual o local que produzirá maior potência útil se um aerogerador for lá instalado.

Velocidade do Vento (m/s)
Dia 1Dia 2Dia 3Dia 4Dia 5
Local A6,55,97,03,54,0
Local B1,12,83,12,44,1
Local C8,54,67,14,25,5
  • ALocal C
  • BLocal B
  • CLocal A

Questão 4

Os aerogeradores convertem a energia do movimento do ar em energia .

  • Atérmica, química
  • Bpotencial gravítica, elétrica
  • Cpotencial gravítica, cinética
  • Dcinética, elétrica
  • Ecinética potencial gravítica

Questão 5

Que tipo de corrente elétrica produzem os aerogeradores?

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

Questão 6

O diagrama apresenta três localizações em que os aerogeradores podem ser colocados. A velocidade média do vento é de 1,2 m/s no vale, 5,5 m/s no promontório e 7,9 m/s no oceano.

Qual das três localizações não é adequada para aerogeradores?

  • AO promontório
  • BO mar
  • CO vale

Porque é que esta localização não é adequada para aerogeradores?

  • AHá mais espaço no mar, só alguns aerogeradores poderiam ser colocados no vale, enquanto muitos mais caberiam no mar.
  • BOs aerogeradores perturbam a paisagem, portanto é melhor colocá-los em lugares remotos tais como promontórios e próximo do mar.
  • CA velocidade do vento aumenta linearmente com a altura acima da água do mar, assim seria melhor colocar aerogeradores em locais de elevada altitude.
  • DOs aerogeradores não podem gerar eletricidade se a velocidade do vento for inferior a 3 m/s.
  • EAerogeradores no mar são mais baratos que os em terra, portanto colocar aerogeradores no vale seria mais caro que colocá-los no mar.

Questão 7

A tabela apresenta as velocidades médias do vento em três localidades diferentes, a potência útil de um aerogerador e o custo da construção de um parque eólico em cada localidade.

Velocidade Média do Vento ( m/s)Potência Útil de um Aerogerador (W)Custo da Construção de um Parque Eólico com 200 Aerogeradores
Localidade A10,81‎ ‎440£ 1,1 mil milhões
Site B12,31‎ ‎640£ 1,2 mil milhões
Site C7,5690£ 0,7 mil milhões

Qual seria a potência útil total de um parque com 200 aerogeradores instalados na localidade A quando a velocidade do vento é a velocidade média do vento para essa localidade?

Ignorando quaisquer custos que envolvem a manutenção do parque eólico, qual é o custo por megawatt pela construção de um parque eólico com 200 aerogeradores? Apresente a resposta em milhões libras.

  • A£ 3 milhões
  • B£ 1 milhões
  • C£ 8 milhões
  • D£ 4 milhões
  • E£ 5 milhões

Ignorando quaisquer custos que envolvem a manutenção do parque eólico, em que localidade o custo por megawatt pela construção do parque eólico com 200 aerogeradores seria mínimo?

  • ALocalidade A
  • BLocalidade B
  • CLocalidade C

Questão 8

O London Array é um parque eólico localizado na costa de Kent no Estuário do Tamisa. A sua capacidade instalada é de 630 MW. Qual é a energia total produzida pela London Array no decorrer de um ano se gera 50% da sua capacidade? Utilize 365 para o número de dias num ano. Apresente a resposta em gigawatt-horas com 2 algarismos significativos.

Questão 9

O Parque Eólico Hornsea é um parque eólico em construção no Mar do Norte, na costa de Inglaterra. Quando estiver completa, a primeira etapa do projeto fornecerá 1,2 GW de energia quando funcionar na sua capacidade instalada.

Se o parque eólico funcionar a 60% da sua capacidade instalada ao longo de um ano, quanta energia produzirá em 1 ano? Apresente a resposta em gigawatt-hora com 2 algarismos significativos. Utilize o valor de 365 para o número de dias num ano.

Em 2014, o Reino Unido utilizou 302 TWh de eletricidade. Se o Reino Unido tiver utilizado a mesma quantidade de eletricidade no ano seguinte, que percentagem da eletricidade do Reino Unido poderia ser fornecida pelo Parque Eólico Hornsea? Apresente a resposta com 1 casa decimal.

  • A6,1%
  • B12,2%
  • C2,1%
  • D0,6%
  • E2,5%

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