A energia solar é a única fonte de energia do avião Solar Impulse 2, desenvolvido na École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça.
a) Para aproveitar a energia obtida dos raios solares e poder voar tanto à noite quanto de dia, o Solar Impulse 2, de massa aproximada m = 2000 kg, voava em alta altitude e velocidade vdia = 90 km/h durante o dia, armazenando energia solar para a noite. Ao anoitecer, o avião descia para altitudes menores e voava a uma velocidade aproximada de vnoite = 57,6 km/h. Qual é a variação da energia cinética do avião entre o dia e a noite?
b) As asas e a fuselagem do Solar Impulse 2 são cobertas por 270 m2 de células solares, cuja eficiência em converter energia solar em energia elétrica é de aproximadamente 25%. O avião tem um conjunto de motores cuja potência total vale P = 50,0 kW e baterias que podem armazenar até E = 164 kWh de energia total. Suponha que o avião está voando com seus motores a 80% da sua potência máxima e que as baterias estão totalmente descarregadas. Considerando que a intensidade de energia solar que chega até as células solares é de 1,2 kW/m2 , quanto tempo é necessário para carregar totalmente as baterias?
a) A variação de energia cinética pedida é:
b)
- A potência real desenvolvida pelos motores é:
- A potência captada pelas células solares pode ser determinada a partir da informação da intensidade de energia solar (1,2 kW/m2).
Assim:
Entretanto, segundo o enunciado, somente 25% desse total são convertidos em energia elétrica. Ou seja, apenas 0,25 · 324 = 81 kW.
Por fim, desses 81 kW, 40 kW serão destinados a colocar o motor em operação. Logo, o excedente, 41 kW, será empregado na carga da bateria (164 kWh).
Assim, para a bateria:
