DIMVS
Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 105

ENEM 2017 Questão 105

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.

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Mesmo com ausência de ventos por curtos períodos, essa estação continua abastecendo a cidade onde está instalada, pois o(a)

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Resolução

A questão aborda o funcionamento de uma estação híbrida de geração de eletricidade que utiliza energia eólica e biogás, com capacidade de armazenar energia excedente na forma de hidrogênio. O conceito central é o uso de diferentes fontes e formas de armazenamento para garantir o fornecimento contínuo de energia, mesmo quando uma das fontes (vento) está indisponível. É necessário compreender processos como eletrólise, combustão de biogás e hidrogênio, células a combustível e os princípios de armazenamento de energia. O raciocínio parte da análise de como a estação pode continuar fornecendo energia na ausência de vento: o hidrogênio produzido anteriormente (quando havia vento) é armazenado e, junto ao biogás, pode ser utilizado em processos de combustão ou em células a combustível para gerar eletricidade, mantendo o abastecimento da cidade.

Comentários por alternativa

  1. A Planta mista de geração de energia realiza eletrólise para enviar energia à rede de distribuição elétrica.
    A alternativa A está incorreta porque a eletrólise é um processo que consome energia elétrica para produzir hidrogênio, não um meio direto de enviar energia à rede. O envio de energia ocorre pela conversão do hidrogênio armazenado em eletricidade, não pela eletrólise em si.
  2. B Hidrogênio produzido e armazenado é utilizado na combustão com o biogás para gerar calor e eletricidade.
    A alternativa B está correta pois descreve o mecanismo de continuidade do fornecimento: o hidrogênio produzido e armazenado durante períodos de vento é utilizado, junto ao biogás, em processos de combustão (ou em células a combustível) para gerar calor e eletricidade, garantindo o abastecimento mesmo sem vento.
  3. C Conjunto de turbinas continua girando com a mesma velocidade, por inércia, mantendo a eficiência anterior.
    A alternativa C está errada porque, sem vento, as turbinas não continuam girando indefinidamente por inércia, e mesmo que girassem, não manteriam a eficiência de geração de energia. A inércia só mantém o movimento por um curto período, insuficiente para abastecimento contínuo.
  4. D Combustão da mistura biogás-hidrogênio gera diretamente energia elétrica adicional para a manutenção da estação.
    A alternativa D está incorreta pois a combustão da mistura biogás-hidrogênio não gera energia elétrica diretamente, mas sim calor, que precisa ser convertido em eletricidade por meio de um gerador ou célula a combustível.
  5. E Planta mista de geração de energia é capaz de utilizar todo o calor fornecido na combustão para a geração de eletricidade.
    A alternativa E está errada porque não é possível utilizar todo o calor gerado na combustão para produzir eletricidade devido às limitações de eficiência dos sistemas termodinâmicos (Segunda Lei da Termodinâmica). Sempre há perdas térmicas.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que é uma estação híbrida de geração de energia?
É uma instalação que combina duas ou mais fontes de energia, como eólica e biogás, para garantir fornecimento contínuo e eficiente.
2. Como o hidrogênio pode ser produzido a partir da energia eólica?
A energia elétrica gerada pelas turbinas eólicas pode ser usada na eletrólise da água, separando-a em hidrogênio e oxigênio.
3. O que é biogás e como ele é utilizado na geração de energia?
Biogás é uma mistura de gases, principalmente metano, obtida da decomposição de matéria orgânica e pode ser queimado para gerar calor e eletricidade.
4. Como o hidrogênio armazenado pode ser convertido novamente em eletricidade?
O hidrogênio pode ser utilizado em células a combustível ou queimado em motores/generadores para produzir eletricidade.
5. Por que a eletrólise não é um método de envio direto de energia elétrica à rede?
Porque a eletrólise consome energia elétrica para produzir hidrogênio, que só depois pode ser convertido em eletricidade para a rede.
6. Qual a principal limitação do uso da inércia das turbinas para geração contínua de energia?
A inércia mantém o movimento por pouco tempo e não garante geração eficiente sem vento constante.
7. Por que não é possível converter todo o calor da combustão em eletricidade?
Devido à Segunda Lei da Termodinâmica, sempre há perdas de energia na forma de calor não aproveitável nos processos de conversão.