Петя - внук Петренко, но Петренко - не дедушка Пети. Кем приходится Пете Петренко?

Петя - внук, как сказано в условиях задачи, внуком можно быть только по отношению к дедушке и бабушке.

В задаче сказано, что Петренко - не дедушка Пети, значит, методом исключения выясняем, что Петренко - это бабушка Пети. Тем более, что Петренко - несклоняемая фамилия, а значит и женщина, и мужчина могут носить такую фамилию.