Ficha 01 · Energia, eficiência e recurso solar

Exercício 1 · Potência e energia numa cozinha em Braga

Numa moradia em Braga, o forno elétrico tem 2,2 kW e funciona, em média, 1,5 h por dia. A máquina de lavar roupa tem 1,8 kW em ciclo e faz 12 ciclos por mês, de 1 hora cada. O mês tem 30 dias e a eletricidade custa 0,20 €/kWh (valor didático). (a) Calcula a energia consumida por cada equipamento num mês. (b) Calcula o custo total. (c) Como explicarias à cliente a diferença entre «2,2 kW» e «2,2 kWh», sem usar jargão?

Exercício 2 · Água quente num turismo rural em Évora

Uma casa de turismo rural em Évora aloja, em média, 8 hóspedes por dia, e cada um gasta 55 litros de água quente, aquecida de 14 °C para 55 °C (c = 4,18 kJ/(kg·°C); 1 L ≈ 1 kg). (a) Calcula a energia diária em kJ e em kWh. (b) Calcula a eletricidade consumida e o custo diário, a 0,20 €/kWh, se o aquecimento for feito por uma resistência elétrica com rendimento de 100 %. (c) Idem para uma bomba de calor com COP de 3,0. (d) Qual a poupança anual, com a casa aberta 365 dias? (e) A bomba de calor custa mais 1 500 € do que a resistência: qual o retorno da diferença?

Exercício 3 · Rendimento da cadeia fotovoltaica

Num sistema fotovoltaico, os módulos têm eficiência de 20,5 %. As perdas por sujidade e sombra deixam passar 95 % da radiação útil, a cablagem tem rendimento de 98,5 % e o inversor de 96,5 %. (a) Calcula o rendimento global, da radiação à eletricidade alternada. (b) Com 900 W/m² de irradiância, que potência alternada se obtém por m² de módulo? (c) Que medidas práticas ajudam a subir este rendimento?

Exercício 4 · Ordenar e classificar medidas de eficiência

O pavilhão desportivo de uma escola em Chaves tem a fatura de eletricidade muito alta. A direção quer instalar painéis fotovoltaicos de imediato. (a) Que ordem de intervenção propões, segundo a hierarquia da energia? (b) Classifica cada medida como passiva, ativa ou comportamental: 1) isolar a cobertura; 2) trocar os projetores por LED; 3) desligar as luzes das salas vazias; 4) pintar a cobertura de cor clara; 5) instalar um sistema fotovoltaico; 6) agendar a limpeza e a lavagem para as horas de maior produção.

Exercício 5 · Coordenadas do Sol e filas de módulos em Bragança

Bragança está a φ = 41,8° N. Um armazém tem cobertura plana, onde se querem instalar duas filas de módulos inclinados a 30°, cada módulo com 1,76 m de comprimento no sentido da inclinação. (a) Calcula a altura do Sol ao meio-dia solar nos solstícios de verão e de inverno e nos equinócios. (b) Qual a inclinação que recomendarias para os módulos, dentro da faixa habitual em Portugal continental? (c) Qual a altura do bordo superior de um módulo inclinado a 30°? (d) Que sombra projeta esse bordo ao meio-dia solar do solstício de inverno, e que cuidado daí resulta para a distância entre as filas?

Exercício 6 · Que superfície usar: telhado ou fachada?

Uma moradia em Aveiro tem duas hipóteses para instalar módulos de 440 Wp: A) telhado a sudoeste com inclinação de 30°, com espaço para 6 módulos; B) fachada vertical a sul, com espaço para 8 módulos. Produtividade de referência: 1 450 kWh/kWp (orientação e inclinação ideais). Usa a tabela de curvas de penalização desta UC (sudoeste a 30° = 96 %; sul a 90° = 63 %). Instalado, cada módulo custa 750 €. (a) Calcula a produção anual de cada hipótese. (b) Calcula o custo por kWh anual produzido. (c) Que conclusão e que recomendação darias?

Exercício 7 · Fileira e calor num módulo de 410 Wp

Módulo de 410 Wp: Voc = 37,8 V, Vmp = 31,6 V, Imp = 12,98 A; coeficiente de tensão de -0,27 %/°C (admite o mesmo para Vmp); coeficiente de potência de -0,34 %/°C. Inversor: gama MPPT de 150 a 800 V, tensão máxima de entrada de 1 000 V. A temperatura mínima do local é de -8 °C e a célula pode chegar a 70 °C. (a) A fileira de 12 módulos em série é compatível? (b) Quantos módulos, no máximo, em série, tendo em conta só a tensão máxima no frio? (c) Que potência dá um módulo com a célula a 55 °C e 1 000 W/m²?