Prova EPE de Geração de Energia – Analista de Pesquisa Energética (FGV)

Apesar do aumento da geração por centrais eólicas e solares, a geração hidráulica segue sendo a principal fonte de energia elétrica do Brasil, atendendo a cerca de 60% do consumo nacional.
A respeito das estruturas hidráulicas de uma usina hidrelétrica, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.
( ) Do ponto de vista do controle de fluxo de água, os vertedouros de descarga controlada possuem comportas que possibilitam o controle da vazão vertida, permitindo um maior controle do reservatório.
( ) Durante a operação normal, o controle da admissão de água no conduto forçado é feito por stop-logs, sistema geralmente automatizado e operado a partir da sala de controle da planta.
( ) A dinâmica do controle da potência ativa gerada pela planta está diretamente relacionada aos servomotores responsáveis pela abertura e pelo fechamento do distribuidor.
As afirmativas são, respectivamente,

A turbina hidráulica é um sistema majoritariamente mecânico que converte a energia potencial contida em um corpo de água (um rio ou reservatório) em energia mecânica rotacional.
A respeito dos princípios de funcionamento e operação de turbinas hidráulicas, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.
( ) A turbina Francis é classificada como uma turbina de reação de fluxo misto (entrada tangencial e saída axial). Quanto à velocidade do rotor, são classificadas em lentas, normais, rápidas e extrarrápidas.
( ) A turbina Pelton é indicada para quedas elevadas, em locais em que a vazão de água é normalmente reduzida. O número de jatos depende, entre outros fatores, da potência gerada e da altura de queda.
( ) A turbina Kaplan é usualmente indicada para grandes vazões e baixas quedas. Está normalmente associada a maiores velocidades específicas (acima de 250rpm), faixa de operação que reduz o rendimento da turbina Francis.
As afirmativas são, respectivamente,

As usinas hidrelétricas estão geralmente associadas ao alagamento de vastas áreas para a criação do reservatório.
O volume da água no reservatório depende de diversos fatores, como por exemplo o volume de chuvas, a regularização da vazão dos rios à montante e a quantidade água que passa pelas turbinas na produção de energia.
Com relação ao reservatório e aos conceitos básicos de hidrologia associados, analise as afirmativas a seguir.
I. O reservatório de uma usina de reservatório possui, entre outras funções, aumentar a queda bruta do empreendimento e garantir regularidade na geração de energia. Um exemplo desse gênero de usina é a de Itaipu Binacional, que devido ao volume do reservatório possui regularização acima da mensal.
II. A previsão do volume de água que chegará ao reservatório é um dado essencial à operação de usinas a fio d’água. Para planejar a vazão turbinada, hidrelétricas com grandes reservatórios utilizam os dados das estações hidrometeorológicas espalhadas ao longo da área alagada e de seus afluentes.
III. O assoreamento é um problema comum em grandes reservatórios, afetando a capacidade de geração de energia e a vida útil dos empreendimentos. Parte do assoreamento decore da erosão das margens, o que pode ser atenuado com a conservação da mata ciliar ao longo do curso d’água.
Está correto o que se afirma em

Com base nos conceitos de turbinas hidráulicas e nos problemas técnicos que podem surgir em sua operação, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.
( ) O fenômeno da cavitação, que consiste na formação de bolhas de vapor pela redução da pressão de um líquido, as quais colapsam ao passar por zonas de pressão absoluta maior que a do vapor, pode gerar vibrações, perda de eficiência e desgastes nas paredes de superfícies metálicas da turbina.
( ) O vórtice de núcleo é um fenômeno usual em hidrelétricas que utilizam turbinas Francis. A formação do vórtice ocorre normalmente na saída do rotor da turbina, estendendo-se ao tudo de sucção.
( ) Uma forma prática de reduzir a probabilidade de cavitação é aumentar a velocidade de escoamento do fluido na turbina, o que reduz a chance de ocorrer a formação de diferenças de pressão no interior da turbina.

As afirmativas são, respectivamente,

A captura da energia cinética do ar em movimento para geração de energia elétrica depende do projeto adequado da turbina eólica, o qual passa pela definição de diversos critérios como seu perfil aerodinâmico, número de pás, controles, entre outros.
Com relação a este tipo de turbinas, analise as afirmativas a seguir.
I. A potência de uma massa de ar que flui perpendicularmente à área varrida pelas pás de uma turbina eólica varia com o quadrado da velocidade do vento.
II. O controle do ângulo de ataque das pás de uma turbina eólica permite manter a potência capturada dos ventos constante para altas velocidades de vento.
III. A potência da turbina é máxima para ângulo de azimute (yaw) zero.
Está correto o que se afirma em

A potência mecânica obtida do vento por meio do rotor da turbina eólica é convertida em energia elétrica por meio de um gerador e injetada na rede elétrica.
Ao longo do tempo diversas formas de implementar esse conceito foram desenvolvidas, fazendo uso de diferentes tipos de geradores. Uma forma bastante comum consiste em empregar um gerador de indução duplamente alimentado.
Assinale a opção que apresenta as principais características desta tecnologia de geradores.

A geração eólica compartilha com outras fontes renováveis a característica de ser intermitente, ou seja, sua geração é fortemente dependente da disponibilidade do fluxo de vento, que por natureza é variável.
Quando a fonte eólica passa a ser responsável por uma parcela significativa da geração essa intermitência gera riscos de diferentes tipos ao sistema e, vez ou outra, estas usinas são solicitadas a saírem do sistema, o chamado constrained-off.
A respeito das possíveis razões normatizadas para aplicação deste tipo de restrição à geração eólica no Brasil, analise as afirmativas a seguir.
I. Em razão de indisponibilidade em instalações externas à respectiva usina.
II. Em razão de atendimento a requisitos de confiabilidade elétrica dos equipamentos pertencentes a instalações externas às respectivas usinas.
III. Por razão energética, motivada pela impossibilidade de alocação de geração de energia na carga.
Está correto o que se afirma em

A quantidade de energia gerada em uma usina eólica depende de diversos fatores de projeto, bem como de fatores naturais (onde a usina se encontra, a velocidade do vento e sua perenidade).
Uma figura de mérito que permite comparar diferentes instalações eólicas é o fator de capacidade (FC). Considere que um parque eólico é composto por 120 geradores eólicos de 3,65MW e sua produção anual é de 1TWh.
Assinale a opção que indica, respectivamente, o fator de capacidade aproximado desse parque eólico e o que ocorre com seu fator de capacidade caso seja mantido o diâmetro de rotor de todos os aerogeradores e diminuída a potência de seus respectivos geradores.

As turbinas eólicas têm características que desafiam o emprego dos geradores comumente utilizados em usinas térmicas e hidrelétricas. A baixa rotação da máquina primária e suas constantes variações de velocidade exigem soluções distintas das usadas em outros tipos de usina.
A respeito das diferentes tecnologias usadas para superar esses desafios, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.
( ) Usinas que empregam geradores de indução com rotor de gaiola de esquilo são incapazes de fornecer potência reativa à rede, sempre operando com fator de potência indutivo.
( ) O uso de geradores síncronos com terminais conectados diretamente à rede e com rotor de acoplamento direto a turbina, exige que a máquina seja construída com um alto número de polos, aumentando suas dimensões.
( ) Para que um gerador de indução forneça potência ativa à rede, a velocidade de rotação de seu rotor deve ser maior que sua velocidade síncrona, ou seja, deve operar com escorregamento negativo.
As afirmativas são, respectivamente,

Os parques eólicos offshore têm potencial para desempenhar um papel importante na transição para um futuro energético de baixo carbono, fornecendo uma fonte de eletricidade limpa e renovável. À medida que a tecnologia melhora e o custo de produção diminui, essa forma de geração pode se tornar uma parte cada vez mais importante do mix energético global.
A respeito das características deste tipo de empreendimento, analise as afirmativas a seguir.
I. Uma forma de concessão de empreendimentos eólicos offshore muito usada na Dinamarca, é o modelo Open Door. Nesse modelo, não há competição para a outorga do uso de áreas para exploração de potencial eólico offshore ao particular.
II. Entre as vantagens da geração eólica offshore está a maior facilidade de montagem e de manutenção pelo amplo espaço, que permite maior confiabilidade e retorno de capital em relação aos empreendimentos em terra firme.
III. O uso da tecnologia de corrente contínua para transmissão ao continente da energia gerada por parques eólicos offshore passa a ser competitiva para distâncias acima de 10km da costa.
Está correto o que se afirma em

O engenheiro ao calcular a taxa de energia que não é utilizada para a geração de energia elétrica, chegou ao resultado, em MW, igual a

O engenheiro ao calcular a variação total da entropia no processo de geração de energia elétrica, considerando um tempo t de funcionamento da usina, chegou ao resultado, em J/K, igual a

Com relação à geração geotérmica e à geração termonuclear, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.
( ) A energia geotérmica fornece menos de 0,02% da demanda anual de energia do mundo devido ao seu baixo potencial e por depender de reservatórios subterrâneos de vapor.
( ) A meia-vida de um núcleo significa o tempo necessário para que metade da quantidade original daquela substância decaia.
( ) No Boiling Water Reactor, o vaso de pressão contém a água de refrigeração do núcleo do reator, que fica circulando pelo gerador de vapor em um circuito denominado primário.
As afirmativas são, respectivamente,

Sobre a cogeração, assinale a afirmativa correta.

A respeito do uso da energia solar, assinale a afirmativa correta.

A respeito de uma usina solar heliotérmica, analise as afirmativas a seguir.
I. O mecanismo de rastreamento do Sol definido como virtual não necessita de sensores para o posicionamento dos coletores solares.
II. O concentrador cilíndrico parabólico rastreia o Sol em dois eixos, sendo capaz de apontar diretamente para o Sol desde o nascer até o poente.
III. A utilização de uma torre central possui perdas referentes ao transporte de energia térmica.
Está correto o que se afirma em

Considere uma planta de geração fotovoltaica formada por 16 placas fotovoltaicas.
Sabe-se que a corrente e a tensão nominais de cada placa são, respectivamente, 5 A e 12V.
Durante a operação da planta, a corrente medida foi de 20A.
Considerando que todas as placas operam nas suas condições nominais, assinale a afirmativa correta.

Considere uma planta solar fotovoltaica que fornece energia a um motor de indução de 10 HP e rendimento 80%.
Considerando 1HP = 750W e que o estágio de inversão de frequência opera com um rendimento de 75%, assinale a opção que indica a perda de potência no inversor, em kW.

Um sistema de geração de energia elétrica de uma empresa hipotética consiste na utilização da radiação solar no aquecimento de um fluido, e na sequência, a utilização desse fluido aquecido em uma máquina térmica para gerar eletricidade.
A descrição acima refere-se ao sistema

De modo a verificar a possibilidade do emprego da geração solar fotovoltaica em uma localidade, é necessário realizar a avaliação do potencial solar da região.
Assinale a opção que indica o instrumento empregado para medir a radiação solar direta.