Questão 70 Fuvest 2023 - 1ª fase
The expression “dark doldrums” chills the hearts of renewable-energy engineers, who use it to refer to the lulls when solar panels and wind turbines are thwarted by clouds, night, or still air. On a bright, cloudless day, a solar farm can generate prodigious amounts of electricity. But at night solar cells do little, and in calm air turbines sit useless.
The dark doldrums make it difficult for us to rely totally on renewable energy. Power companies need to plan not just for individual storms or windless nights but for difficulties that can stretch for days. Last year, Europe experienced a weeks-long “wind drought,” and in 2006 Hawaii endured six weeks of consecutive rainy days. On a smaller scale, communities that want to go all-renewable need to fill the gaps. The obvious solution is batteries, which power everything from mobile phones to electric vehicles; they are relatively inexpensive to make and getting cheaper. But typical models exhaust their stored energy after only three or four hours of maximum output, and—as every smartphone owner knows—their capacity dwindles with each recharge. Moreover, it is expensive to collect enough batteries to cover longer discharges.
We already have one kind of renewable energy storage: more than ninety per cent of the world’s energy-storage capacity is in reservoirs, as part of a technology called pumped-storage hydropower, used to smooth out sharp increases in electricity demand. Motors pump water uphill from a river or a reservoir to a higher reservoir; when the water is released downhill, it spins a turbine, generating power. A pumped-hydro installation is like a giant, permanent battery, charged when water is pumped uphill and depleted as it flows down. Some countries are expanding their use of pumped hydro, but the right geography is hard to find, permits are difficult to obtain, and construction is slow and expensive. The hunt is on for new approaches to energy storage.
The New Yorker. Abril, 2022. Adaptado.
Segundo o texto, quando a geração de energia por células solares ou turbinas eólicas é insuficiente para atender à demanda, uma fonte de energia alternativa envolveria a conversão de
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energia nuclear em elétrica. |
| b) |
energia mecânica em térmica. |
| c) |
energia mecânica em elétrica. |
| d) |
energia solar em mecânica. |
| e) |
energia química em elétrica. |
Tradução do texto.
A expressão "marasmo escuro" (dark doldrums) arrepia, dá calafrios nos corações de engenheiros de energia renovável, que a usam para se referir às calmarias (lulls) quando os painéis solares e as turbinas eólicas são frustrados, impedidos de funcionar (thwarted) pelas nuvens, pela noite ou pelo ar parado. Em um dia brilhante e sem nuvens, uma fazenda solar pode gerar quantidades prodigiosas de eletricidade. Mas à noite, as células solares fazem pouco e, em ares calmos, as turbinas ficam inúteis.
Os marasmos escuros tornam difícil para nós confiarmos totalmente em energia renovável. As empresas de energia precisam se planejar não apenas para tempestades individuais ou noites sem vento, mas por dificuldades que possam esticar por dias. No ano passado, a Europa experimentou uma "seca de vento" de semanas e, em 2006, o Havaí suportou seis semanas de dias chuvosos consecutivos. Em menor escala, comunidades que desejam se tornar totalmente renováveis precisam preencher as lacunas.
A solução óbvia são as baterias, que alimentam tudo, desde telefones celulares a veículos elétricos; elas são relativamente baratas de fazer e estão ficando mais baratas. Mas os modelos típicos esgotam sua energia armazenada após apenas três ou quatro horas de saída máxima e, como todo proprietário de smartphone sabe, sua capacidade diminui a cada recarga. Além disso, é caro coletar baterias suficientes para cobrir descargas mais longas.
Já temos um tipo de armazenamento de energia renovável: mais de noventa por cento da capacidade de armazenamento de energia do mundo está em reservatórios, como parte de uma tecnologia chamada energia hidrelétrica de armazenamento bombeado, usada para suavizar aumentos acentuados na demanda de eletricidade. Os motores bombeiam água morro acima de um rio ou reservatório para um reservatório mais alto; quando a água é liberada ladeira abaixo, ela gira uma turbina, gerando energia. Uma instalação hidrelétrica bombeada é como uma bateria gigante e permanente, carregada quando a água é bombeada para cima e esgotada à medida que flui para baixo. Alguns países estão expandindo seu uso de hidrelétricas bombeadas, mas a geografia certa é difícil de encontrar, as licenças são difíceis de obter e a construção é lenta e cara. A busca por novas abordagens para o armazenamento de energia continua.
Com base no texto, conclui-se que, quando a produção de energia por células solares e turbinas eólicas não é suficiente para suprir a demanda, podem ser usados os reservatórios de água em altitudes elevadas, conforme descrito no último parágrafo.
Elevar a altura de uma porção de água através dos motores significa armazenar energia mecânica, mais especificamente energia potencial gravitacional. Quando necessário, esta energia mecânica é convertida em energia elétrica através da queda d'água, que induz a rotação das turbinas geradoras de energia elétrica.
Vale destacar que a utilização de baterias como solução para o problema ainda não é uma solução viável, uma vez que elas têm autonomia de apenas poucas horas. Este fato inviabiliza a alternativa que sugere a conversão de energia química (armazenada nas baterias) em energia elétrica (obtida pelo uso das baterias).
Temos, portanto, que a alternativa correta é a c, pois, quando a geração de energia por células solares ou turbinas eólicas é insuficiente para atender à demanda, uma fonte de energia alternativa envolveria a conversão de energia mecânica em elétrica.