L île Moja : initiation aux sources d énergie renouvelables Teach article

Traduit par Camille Ducoin. L'énergie renouvelable n'est pas seulement importante pour le monde développé : dans les pays en voie de développement, elle peut être nécessaire pour surmonter la pauvreté. Marlene Rau présente une activité pédagogique de l'organisation Practical Action.

Dans le monde développé, on
a tendance à considérer
l’accès à l’électricité comme
acquis

Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
Gatsenko Alexander /
iStockphoto

L’électricité est un facteur important pour combattre la pauvreté, comme le signale le Programme de Développement des Nations Uniesw1 Souvent, dans les communautés privées d’électricité, les enfants ne peuvent pas aller à l’école car ils doivent aider à ramasser la biomasse servant de combustible, alors que l’éducation est un élément crucial pour échapper à la pauvreté.

Ici au Pérou, la maison de
cette famille est connectée à
un système micro-
hydrolique, qui génère
l’électricité nécessaire pour la
radio, la télévision et
l’éclairage.

Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
Practical Action / Warwick
Franklin

De plus, sans accès aux radios, aux ordinateurs, ou à Internet, les communautés sont privées d’informations sur les techniques d’agriculture, les alertes aux inondations et autres nouvelles locales. Du fait de la pénurie d’énergie, les gens ont du mal à lancer de petites entreprises qui pourraient les aider à sortir de la pauvreté.

Practical Action (qui s’appelait auparavant Intermediate Technology Development Group) est une organisation caritative d’aide au développement basée au Royaume Uni. Depuis plus de quarante ans, elle travaille avec les communautés les plus pauvres de la planète en centrant son action sur l’énergie et la technologie, sources de changement. La partie éducative du site Internet de l’organisationw2 fournit des ressources pédagogiques et supports de cours sur le développement durable, le changement climatique et les sources d’énergie renouvelables.

Cet article présente l’une des activités éducatives : l’île Moja. Les élèves sont chargés d’étudier les options possibles pour les quatre communautés vivant sur cette île fictive, et de sélectionner les technologies les mieux adaptées à leurs besoins. Destinée à des enfants de 11-16 ans, cette activité d’une heure ou deux renforce leur compréhension des sources d’énergie renouvelables.

The Moja Island activity

Sri Lanka : ces enfants sont
impatients de voir arriver
chez eux la lumière générée
par une petite éolienne

Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
Practical Action / Zul Mukhida

Saviez-vous qu’un cinquième des habitants de la planète n’a pas accès à l’électricité ? Parmi eux, 85% vivent dans des zones rurales (Agence Internationale de d’Énergie, 2010). De plus, la plupart des gens qui y ont accès dans des régions isolées ne sont pas reliés à un réseau national, mais doivent trouver d’autres moyens de produire de l’énergie. En effet, il est souvent non rentable d’étendre le réseau : bien que le coût du MWh fourni par un réseau établi soit plus bas que par des systèmes hors-réseau, le coût de l’extension du réseau pour alimenter quelques personnes isolées peut être très élevé. Qui plus est, les systèmes de transmission à longue distance génèrent plus de pertes d’énergie, par exemple à cause de la longueur des câbles. C’est pourquoi les gouvernements sont souvent peu enclins à investir pour étendre les réseaux nationaux aux régions isolées. La production d’énergie renouvelable à petite échelle offre une alternative viable, et moins coûteuse que les groupes électrogènes.

Un exemple de réussite : le projet d’énergie éolienne à petite échelle mis en place par Practical Action au Sri Lanka. Vous pouvez trouver en lignew3 des informations complémentaires, ainsi qu’une vidéo sur le projet. Les techniques de production d’énergie renouvelable à petite échelle sont maintenant assez bien développées, mais l’accès à la technologie et au financement est souvent difficile. Selon l’expérience de Practical Action, les projets qui fonctionnent le mieux sont ceux dans lesquels les personnes concernées participent à la planification et à la prise de décision, et reçoivent une formation afin pouvoir réaliser l’installation et en assurer la maintenance.

Un exemple : Practical Action au Kenya

Une partie d’une rivière est
canalisée afin de générer de
l’électricité à partir
d’instalations
hydroélectriques à petite
échelle

Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
Practical Action / Zul Mukhida

Au Kenya, 96% de la population n’a pas accès au réseau électriquew4. Une communauté de Mbuiri, un village au nord de Nairobi, a canalisé une partie d’une rivière de façon à générer de l’électricité à partir d’installations hydroélectriques à petite échelle. Un vidéo sur l’énergie micro-hydrolique au Kenya est disponible en lignew5, ainsi que des informations complémentaires sur ce projet de Practical Action.

Le décor de l’activité sur l’île Moja est maintenant en place.

Matériel

Tout le matériel requis pour réaliser cette activité peut être téléchargé librement sur le site Internet de Practical Actionw6, y compris des vidéos montrant l’énergie renouvelable en action. Il vous faudra le fichier intitulé ‘Powerpoint presentation introducing activity’.

Cette activité est conçue pour quatre groupes comprenant chacun jusqu’à quatre élèves. Une classe nombreuse peut être divisée en huit groupes, avec deux groupes travaillant sur chaque communauté de Moja. Pour chaque groupe d’élèves, il faut :

  • Une carte de l’île Moja (la carte originale, sur le site de Practical Action, fonctionne en couleur. Une version en noir et blanc est disponible sur le site de Science in Schoolw7)
  • Un ensemble de fiches sur les sources d’énergie renouvelables, donnant des informations de base sur ces huit sources d’énergie, dont leurs avantages et inconvénients respectifs
  • Une des quatre fiches contenant des informations sur chacune des quatre communautés vivant sur l’île Moja
  • Une fiche de travail sur le choix de l’énergie.

Présentation de l’activité

L’île Moja. Cliquer sur l’image
pour l’agrandir

Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
Revellation design

Présentez l’île Moja en utilisant la présentation PowerPoint® téléchargeable, afin d’expliquer les principales difficultés face aux besoins en énergie dans les communautés rurales, et de planter le décor de l’activité. Discutez : pourquoi est-il peu probable que la majorité des personnes privées de réseau électrique s’y trouvent raccordées dans un futur proche ?

  • L’île Moja est un petit pays situé au large de la côte est de l’Afrique, dans l’Océan Indien.
  • Elle n’a pas de réseau électrique.
  • Les 1450 insulaires utilisent principalement des lampes à kérosène pour s’éclairer et du bois pour cuire la nourriture.

La mission

  1. The Moja Island government has decided to invest money in generating electricity through small-scale renewable energy technologies. As scientists, your students have been asked to identify the most appropriate renewable energy options for the village communities on the island.
  2. Le gouvernement de l’île Moja a décidé d’investir pour la production d’électricité par des technologies à petite échelle utilisant des sources d’énergie renouvelables. En tant que scientifiques, vos élèves ont été chargés d’identifier l’option la mieux adaptée pour les communautés villageoises de l’île.
  3. Les élèves ont-ils une idée d’énergie renouvelable qui pourrait être utilisée sur l’île Moja? Discutez cela brièvement en classe. Les élèves peuvent suggérer des options dont ils ont déjà entendu parler, comme les éoliennes et l’énergie solaire.
  4. Discutez de l’emplacement de l’île, en fournissant les informations nécessaires : quel est le climat (soleil, vent, pluie) ? Y a-t-il des marées ? Des vagues ?
  5. Divisez la classe en quatre groupes et distribuez les fiches. Chaque groupe représentera l’une des quatre communautés de l’île Moja : les Ericas, les Hankis, les Moodis et les Sandis, chacune occupant cinq villages.
  6. Laissez environ quarante minutes pour que chaque groupe lise les fiches d’informations sur sa communauté et sur les sources d’énergie renouvelables, et décide des solutions énergétiques les plus appropriées pour les cinq villages de sa communauté. Les élèves doivent choisir entre énergie géothermique, solaire, éolienne, hydroélectrique, marémotrice, énergie des vagues, biomasse ou biogaz (voir Tableau 1 ci-dessous). À partir des fiches, les élèves peuvent par exemple estimer que certaines communautés préféreront produire leur énergie sur terre ou en mer. Bien que le coût soit un facteur important, c’est une question séparée qui n’est pas traitée dans cette activité.
    Chaque groupe prend note de ses résultats sur la fiche de travail fournie.
Production Advantages Inconvénients Impact environnemental Énergie fournie
Tableau 1 : Informations sur les sources d’énergie renouvelables.
Énergie géothermique
L’eau souterraine est chauffée par des roches chaudes dans les profondeurs de la Terre. La vapeur résultante peut être utilisée pour faire tourner des turbines, qui actionnent des générateurs d’électricité. Gratuit, disponible jour et nuit. Disponible seulement dans certaines parties du monde. Parfois des gaz toxiques sont émis. Impact lié à l’installation de l’équipement nécessaire pour diriger la vapeur vers les turbines. Par exemple, il faut des routes pour acheminer le matériel de construction sur le site, et l’équipement lui-même prend beaucoup de place. Une usine géothermique fournit de l’électricité pour 20 foyers.
Énergie solaire
Utilise l’énergie du Soleil principalement de deux façons:
1) En chauffant des panneaux solaire permettant de chauffer l’eau
2) Avec des cellules solaires qui transforment l’énergie lumineuse en électricité.
L’énergie du Soleil est disponible gratuitement chaque fois que le Soleil brille. Les panneaux solaires requièrent un ensoleillement continu, à moins que l’énergie puisse être stockée dans des batteries. Les cellules solaires coûtent cher à l’achat. Impact mineur, lié au fait qu’une grande surface peut être nécessaire pour les cellules solaires (environ 2 m2 par cellule). Une cellule photovoltaïque fournit assez d’électricité pour 5 foyers.
Énergie éolienne
Le vent fait tourner une hélice, qui entraîne une turbine ; celle-ci entraîne le générateur d’électricité. Chaque fois que le vent souffle, de l’électricité est produite. Il faut un grand nombre de turbines pour produire beaucoup d’énergie. Cela ne fonctionne bien que sur des sites ventés (sur des collines ou en mer). Impact lié aux installations, comme le bruit et le danger pour les oiseaux. Les chauves-souris sont particulièrement affectées par les variations de pression dues aux éoliennes. Deux éoliennes fournissent assez d’électricité pour 15 foyers.
Énergie hydroélectrique
De l’eau courante est détournée d’une rivière de façon à faire tourner un moulin à eau, qui à son tour entraîne un générateur d’électricité. S’il pleut suffisamment, il y aura toujours de l’eau pour produire de l’électricité. Cela ne concerne que les régions vallonnées avec rivière. Impact lié au détournement des rivières. Cela peut perturber l’écologie locale ou la fertilité des terrains environnants. Une installation hydroélectrique fournit assez d’électricité pour 40 foyers.
Énergie marémotrice
Un barrage est placé en travers de l’embouchure d’un estuaire. L’eau de la marée passe à travers des trous pratiqués dans le barrage, entraînant une turbine qui à son tour entraîne un générateur d’électricité. Partout où il y a des marées, de l’électricité peut être produite. La construction des barrages coûte cher. Impact lié à l’installation du barrage, qui bloque le flux de la marée vers la côte et donc le déplacement des nutriments et des organismes, y compris les poissons migrateurs. Un barrage fournit assez d’électricité pour environ 25 foyers.
Énergie des vagues
Des flotteurs sont placés en mer, et convertissent le mouvement des vagues en mouvement vertical dans le flotteur. Ceci entraîne une turbine, qui à son tour entraîne un générateur d’électricité. Dès qu’il y a des vagues, de l’électricité est produite. Un grand nombre de flotteurs est nécessaire pour générer assez d’énergie pour une ville. La technique ne marche que si les vagues sont assez grosses. Impact minimal, et seulement lorsqu’il y a beaucoup de flotteurs sur l’eau. Dix flotteurs fournissent assez d’électricité pour 10 foyers.
Biomasse
De la matière organique solide (bois, fumier, sucre de canne) est brûlée : la chaleur émise est utilisée pour produire de la vapeur, qui entraîne un générateur d’électricité. Les plantes sont renouvelables ; elles peuvent pousser continuement. La combustion produit du dioxyde de carbone et autres polluants. Pollution due à la combustion. Une usine fournit assez d’électricité pour 25 foyers.
Biogaz
Les plantes et le fumier se décomposent (on les laisse pourrir) dans un réservoir. Le gaz de méthane résultant est brûlé et la chaleur émise est utilisée pour produire de la vapeur, qui entraîne un générateur d’électricité. Utilise des déchets naturels. La combustion produit du dioxyde de carbone et autres polluants. Pollution due à la combustion. Une usine fournit assez d’électricité pour 20 foyers.
  1. Demandez aux élèves d’annoncer leur décision devant la classe ; à ce stade, sans en donner les raisons.
  2. Faites le bilan de l’activité en comptant le nombre de groupes ayant choisi chaque type de source d’énergie ; utilisez le Tableau 2, ci-dessous. Quelle est l’option énergétique la plus prisée pour l’île Moja?
Tableau 2 : Les sources d’énergie les plus prisées
Sources d’énergie Nombre de groupes
Vent  
Soleil  
Eau (hydroélectrique, vagues, marée)  
Géothermique  
Biologique (biomasse, biogaz)  
  1. Enfin, demandez aux élèves d’expliquer leurs choix. Il n’y a pas de bonne ou mauvaise réponse : le plus important est qu’ils soient capables de justifier leurs décisions.

Remerciements

L’activité sur l’île Moja a été mise en place par l’équipe de Practical Actionw2 (Bren Hellier, responsable d’éducation, et Peter Crowther, consultant pédagogique indépendant).

Download

Download this article as a PDF

References

  • International Energy Agency (2010) World Energy Outlook 2010. Paris, France: OECD / IEA. ISBN: 9789264086241

Web References

Resources

Author(s)

Dr Marlene Rau est née en Allemagne et a grandi en Espagne. Après avoir obtenu un doctorat de biologie du développement au Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire à Heidelberg, en Allemagne, elle a étudié le journalisme et s’est tournée vers une carrière de communication scientifique. Elle est depuis 2008 l’un des éditeurs de Science in School.


Review

Cet article et l’activité qu’il présente peuvent être utilisés dans les classes de tous les pays du monde, dans le cadre de toute discipline abordant dans son programme les sources d’énergie renouvelables. Cette activité fait intervenir des connaissances dans différentes matières : biologie, physique, chimie, géographie, géologie, météorologie, voire même économie et mathématiques. C’est un sujet idéal pour étudier et apprendre dans le cadre de projets interdisciplinaires.

Les supports pour l’activité pédagogique peuvent être téléchargés gratuitement. Les élèves jouent le rôle d’experts scientifiques : en petits groupes, ils doivent décider quel type de source d’énergie renouvelable serait le mieux adapté à un environnement fictif donné.

Cet article permet de discuter en se demandant si toutes les sources d’énergies renouvelables peuvent être employées partout. La réponse sera probablement négative, et les discussions pourront alors porter sur la spécification des critères qu’un environnement doit remplir pour être un bon fournisseur de telle ou telle source d’énergie renouvelable.

Les enseignants peuvent utiliser une méthode similaire pour étudier différents sujets.


Michalis Hadjimarcou, Chypre




License

CC-BY-NC-SA