Questão 125 do ENEM 2021 — Ciências da Natureza

Para resolvermos essa questão, precisamos determinar quanta energia elétrica seria gerada no Brasil utilizando painéis solares com as mesmas características dos alemães e, em seguida, calcular quantas residências essa energia conseguiria abastecer.

1. Organizando os dados

O enunciado nos fornece as seguintes informações para o cenário brasileiro:

• Irradiação solar anual no Brasil ($I$): $2\ 200 \text{ kWh/m}^2$
• Área dos painéis solares ($A$): $170 \text{ km}^2$
• Eficiência das células solares ($\eta$): $15\% = 0,15$
• Consumo médio residencial anual ($C$): $2\ 000 \text{ kWh}$

Nota: O valor de $30\ 000 \text{ GWh}$ gerados na Alemanha é apenas uma informação de contexto e não será usado no nosso cálculo, pois queremos saber a energia gerada nas condições de irradiação do Brasil.

2. Conversão de unidades

A irradiação está em $\text{kWh/m}^2$, mas a área dos painéis está em $\text{km}^2$. Precisamos converter a área para metros quadrados ($\text{m}^2$). Sabemos que $1 \text{ km} = 10^3 \text{ m}$, logo: $1 \text{ km}^2 = (10^3 \text{ m})^2 = 10^6 \text{ m}^2$

Portanto, a área total dos painéis é: $A = 170 \times 10^6 \text{ m}^2$

3. Cálculo da energia solar incidente

A energia total que chega aos painéis (energia incidente) é o produto da irradiação solar pela área: $E_{\text{incidente}} = I \times A$ $E_{\text{incidente}} = 2\ 200 \text{ kWh/m}^2 \times 170 \times 10^6 \text{ m}^2$ $E_{\text{incidente}} = 374\ 000 \times 10^6 \text{ kWh} = 374 \times 10^9 \text{ kWh}$

4. Cálculo da energia elétrica gerada

Como a eficiência dos painéis é de $15\%$, apenas essa porcentagem da energia incidente é convertida em energia elétrica útil: $E_{\text{gerada}} = E_{\text{incidente}} \times \eta$ $E_{\text{gerada}} = 374 \times 10^9 \text{ kWh} \times 0,15$ $E_{\text{gerada}} = 56,1 \times 10^9 \text{ kWh}$

5. Número de residências abastecidas

Por fim, para descobrir quantas residências ($N$) podem ser abastecidas, dividimos a energia total gerada pelo consumo médio de uma residência: $N = \frac{E_{\text{gerada}}}{C}$ $N = \frac{56,1 \times 10^9 \text{ kWh}}{2\ 000 \text{ kWh/residência}}$ $N = \frac{56,1 \times 10^9}{2 \times 10^3}$ $N = 28,05 \times 10^6 \text{ residências}$

Isso significa que a energia gerada seria suficiente para abastecer aproximadamente $28$ milhões de residências.

Analisando as alternativas, o valor mais próximo é o da alternativa C.