Suponha que a densidade média de energia da luz solar seja de
e a eficiência geral do sistema fotovoltaico seja de
. Calcule a área de terra coberta com células fotovoltaicas necessária para produzir 1000 MW , o tamanho de uma grande central elétrica típica.
Passo 1
Vamos resolver um problema que envolve energia solar e eficiência de sistemas fotovoltaicos. A questão nos pede para calcular a área de terra necessária coberta com células fotovoltaicas para produzir 1000 MW de energia, considerando que a densidade média de energia da luz solar é de
e a eficiência do sistema é de 10%. Para resolver isso, vamos precisar entender como a energia, a potência e a eficiência estão relacionadas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa cada termo:
-
Densidade de energia da luz solar (
): É a quantidade de energia solar recebida por unidade de área por segundo, medida em . Aqui, . -
Eficiência (
): É a porcentagem da energia solar que o sistema fotovoltaico consegue converter em energia elétrica útil. Aqui, . -
Potência desejada (
): É a quantidade de energia que queremos produzir, medida em megawatts (MW). Aqui, .
Passo 3
Precisamos saber qual área (
) de células fotovoltaicas é necessária para produzir a potência desejada. A relação entre esses valores é dada pela fórmula:
Queremos encontrar
, então vamos rearranjar a fórmula:
Passo 4
Vamos substituir os valores conhecidos na fórmula. Primeiro, precisamos garantir que todas as unidades estejam compatíveis. Sabemos que:
Substituindo na fórmula:
Passo 5
Calculando o denominador:
Agora, dividindo a potência pela eficiência multiplicada pela densidade de energia:
Passo 6
Vamos converter a área para unidades mais comuns:
Resposta
A área necessária de terra coberta com células fotovoltaicas para produzir 1000 MW, dado uma densidade de energia solar de
e uma eficiência de 10%, é de 12,5 quilômetros quadrados.