A figura mostra o funcionamento de uma estação híbrida de geração de…

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 foma de gás hidrogênio, usado no fornecimento de energia para a rede elétrica comum e para abastecer células a combustível. Disponível em: www.enertrag.com. Acesso em: 24 abr. 2015 (adaptado). Mesmo com ausência de ventos por curtos períodos, essa estação continua abastecendo a cidade onde está instalada, pois o(a)

GABARITO: B

A questão aborda o funcionamento de uma estação de energia híbrida que utiliza o hidrogênio como vetor energético para mitigar a intermitência da fonte eólica. O raciocínio baseia-se na interpretação do fluxo de energia apresentado no diagrama:

1. Quando há ventos, as turbinas eólicas geram eletricidade. Parte dessa energia é injetada na rede e parte é destinada à produção de hidrogênio (provavelmente via eletrólise).
2. O hidrogênio é armazenado, funcionando como uma 'bateria química'. O biogás também é armazenado.
3. Na ausência de ventos, o hidrogênio e o biogás são misturados e queimados na 'planta mista de geração de energia'. Como o diagrama indica setas de saída para 'Eletricidade' e 'Calor' a partir dessa planta, trata-se de um sistema de cogeração que garante a continuidade do abastecimento elétrico da rede.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno inverte o sentido da conversão de energia no processo de eletrólise. Por exemplo: o aluno considera a eletrólise como fonte de energia, calculando o balanço de potência como $P_{\text{total}} = P_{\text{eólica}} + P_{\text{hidrogênio}}$ em vez de $P_{\text{total}} = P_{\text{eólica}} - P_{\text{hidrogênio}}$, resultando em um erro de sinal no fluxo energético da rede.
• Correta. O diagrama mostra explicitamente que a mistura de hidrogênio e biogás entra na planta mista para produzir a eletricidade que abastece a rede na falta da geração direta das turbinas.
• Incorreta. O aluno superestima a inércia mecânica das turbinas. Por exemplo: o aluno assume que a velocidade angular $\omega$ permanece constante (100%) sem torque motor, ignorando o torque resistente da carga e o atrito. Ele calcula a potência como $P = \tau \cdot \omega_0$, obtendo o valor nominal de geração mesmo sem vento, o que é fisicamente impossível por longos períodos.
• Incorreta. O aluno ignora a finalidade principal do sistema e as etapas de conversão. Por exemplo: o aluno assume que o sistema gera apenas energia para si mesmo (manutenção), calculando uma eficiência de aproveitamento para a rede de 0% em vez de observar que a seta de eletricidade aponta para a rede de distribuição externa.
• Incorreta. O aluno desconsidera a Segunda Lei da Termodinâmica. Por exemplo: o aluno assume eficiência térmica de 100% ($\eta = 1{,}0$), realizando a operação $E_{\text{elétrica}} = Q_{\text{combustão}}$. Ao obter $1000\text{ J}$ de eletricidade para $1000\text{ J}$ de calor, ele ignora a seta 'Destino da energia térmica' que representa a dissipação ou uso secundário de calor inevitável em máquinas térmicas.