L’isola di Moja: conoscere le fonti d energia rinnovabili Teach article

Tradotto da Flora Ognissanto. Renewable energy is notL'energia rinnovabile non è importante solo per il mondo industrializzato, potrebbe essere un requisito indispensabile per sconfiggere la povertà nei paesi in via di sviluppo. Marlene Rau presenta un attività didattica da “Practical…

Nel mondo sviluppato
tendiamo a dare per scontato
la disponibilità dell’elettricità

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concessa da Gatsenko
Alexander / iStockphoto

Secondo quanto afferma il Programma di Sviluppo delle Nazioni Unitew1, l’elettricità è un fattore importante per vincere la povertà. Spesso nelle comunità prive d’elettricità i bambini non possono andare a scuola perché impegnati ad aiutare nella raccolta della biomassa da usare come combustibile – ma l’istruzione è un elemento cruciale per uscire dalla povertà.

In Perù questa casa è
connessa ad un micro-
sistema idrico che genera
elettricità e che permette alla
famiglia di ascoltare la radio,
guardare la televisione e
avere luce

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concessa da Practical Action /
Warwick Franklin

Inoltre, senza radio, computer o internet, le comunità non hanno accesso ad informazioni essenziali sulle tecniche di allevamento, ad allerte sulle alluvioni o alle notizie locali. La mancanza d’energia significa anche che le persone devono lottare per avviare una semplice attività che potrebbe aiutarli ad uscire dall’indigenza.

L’ente Practical Action (ovvero, “azioni concrete”, precedentemente noto come “Intermediate Technology Development Group”) è una istituzione benefica con sede nel Regno Unito che da più di quarant’anni lavora con le comunità più povere del mondo, concentrandosi specialmente sull’energia e tecnologia come catalizzatori per il cambio. La sezione sulla scuola nel loro sito webw2 offre una serie di risorse educative e materiali didattici sull’ingegneria sostenibile, il cambiamento climatico e le energie rinnovabili.

Quest’articolo presenta una delle attività scolastiche, l’isola di Moja, dove gli studenti esaminano le possibili opzioni e scelgono le tecnologie più appropriate per provvedere alle necessità di quattro comunità che abitano l’isola fittizia. L’attività dura un paio d’ore ed è pensata per studenti tra gli undici ed i sedici anni, per consolidare la loro comprensione sulle sorgenti d’energia rinnovabili.

L’attività dell’isola di Moja

In Sri Lanka, questi bambini
aspettano di avere nelle loro
case la luce generata da una
piccola turbina

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concessa da Practical Action /
Zul Mukhida

Sapevate che un quinto della popolazione mondiale non ha accesso all’elettricità? Di questo l’85% vive in aree rurali (International Energy Agency, 2010). Per di più, specialmente nei paesi in via di sviluppo, la maggior parte di coloro che vi hanno accesso in aree remote non è collegata ad un rete di distribuzione nazionale, ma deve trovare altri modi per generare elettricità. La ragione principale è che spesso non è conveniente prolungare la rete elettrica: il prezzo di un MWh fornito attraverso una rete di distribuzione è inferiore a quello erogato da sistemi esterni, ma il costo per estenderla alle zone più remote, dove abitano solo poche persone, può essere molto elevato. Inoltre i sistemi di trasmissione a lunga percorrenza perdono più energia, per esempio per la lunghezza dei cavi. Per questo spesso i governi sono riluttanti ad un investimento per un ampliamento della rete elettrica nazionale alle regioni più lontane. Spesso una valida alternativa sono le tecnologie su piccola scala per l’energia rinnovabile, che per di più sono meno care dei generatori a diesel.

Un esempio di progetto che ha avuto buon esito è quello sull’energia eolica, su piccola scala, gestito da Practical Action in Sri Lanka. In rete si possono trovare informazioni sul progetto e guardarne il videow3.  Attualmente la tecnologia per l’energia rinnovabile su piccola scala è ben sviluppata, però spesso è difficile avervi accesso e finanziarla. Secondo l’esperienza di Practical Action i progetti sull’energia rinnovabile a piccola scala con maggior successo sono quelli che coinvolgono nella pianificazione e nel processo decisionale le stesse persone che ne trarrebbero beneficio e a cui si fornisce la formazione necessaria affinché possano svolgere l’installazione e manutenzione.

Un esempio di Practical Action in Kenya

Parte di un fiume è stato
canalizzato per generare
elettricità attraverso un
sistema idroelettrico su
piccola scala

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concessa da Practical Action /
Zul Mukhida

In Kenya il 96% della popolazione non ha accesso alla rete elettricaw4. Una comunità di Mbuiri, un villaggio a nord di Nairobi, ha incanalato parte di un fiume per produrre energia in piccole centrali idroelettriche. In rete ci sono un video sull’energia micro-idroelettrica in Kenya e altro materiale riguardante questo progetto di Practical Actionw5.

Questo è il contesto per l’attività Isola di Moja.

Materiale

Tutto il necessario per svolgere l’attività può essere scaricato gratuitamente dalla pagina web di Practical Actionw6, inclusi i video che mostrano l’energia rinnovabile in azione. È necessario il file dal titolo ‘Powerpoint presentation introducing activity’ (presentazione in Powerpoint d’introduzione all’attività).

L’attività è pensata per quattro gruppi con un massimo di quattro studenti per gruppo. Una classe numerosa potrebbe essere divisa in otto gruppi, con due dei gruppi impegnati in ognuna delle comunità dell’isola. Per ogni gruppo di studenti sono necessari:

  • Una mappa dell’isola (l’originale dal sito di Practical Action è a colori, una versione in bianco e nero è disponibile nel sito di Science in School websitew7)
  • Una serie di carte informative sull’energia rinnovabile che descrivano le otto fonti di energia includendo vantaggi e svantaggi.
  • Una carta che descriva le comunità che abitano l’isola di Moja.
  • Un foglio per le scelte riguardanti le energie rinnovabili

Introduzione all’attività

L’isola di Moja. Cliccare
sull’immagine per ingrandirla

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concessa da Revellation design

Si introduce l’isola di Moja con la presentazione in PowerPoint® scaricabile dalla rete, si illustra il problema, ovvero soddisfare il bisogno energetico nelle comunità rurali, e si crea l’ambientazione per l’attività di classe. Si discute sul perché siano scarse le possibilità per quelle persone senza accesso alla rete elettrica di esservi collegate in un prossimo futuro.

  • L’isola di Moja è un piccolo paese situato al largo della costa Africana orientale, nell’Oceano Indiano.
  • Non possiede una rete elettrica.
  • I 1450 isolani usano principalmente lampade al cherosene e candele per la luce, legno per cuocere il cibo.

Il compito

  1. Il governo dell’isola ha deciso di fare un investimento per generare elettricità usando tecnologie per l’energia rinnovabile su piccola scala. In quanto scienziati, è richiesto agli studenti di identificare le opzioni più appropriate per le comunità dei villaggi dell’isola.
  2. Agli studenti viene in mente qualche energia rinnovabile che sia adatta per l’isola di Moja? Discutetene brevemente in classe. Gli studenti potrebbero suggerire quelle opzioni di cui sono già a conoscenza, come l’energia eolica e solare.
  3. Analizzate la posizione dell’isola, tenendo conto delle informazioni basiche di rilievo: com’è il clima (luce solare, vento e pioggia)? Ci sono maree? Ci sono onde?
  4. Dividete la classe in quattro gruppi e distribuite il materiale. Ogni gruppo rappresenterà una delle quattro comunità sull’isola di Moja – gli Ericas, Hankis, Moodis e Sandis, con cinque villaggi ciascheduno.
  5. Vengono lasciati ai gruppi una quarantina di minuti perché leggano le carte con le informazioni sulle rispettive comunità, le energie rinnovabili e per decidere la soluzione più appropriata per i cinque villaggi della propria comunità. Possono scegliere tra il geotermico, il solare, l’eolico, l’idroelettrico, l’energia ricavabile dalle maree o dalle onde, la biomassa o biogas (si veda la Tabella 1 qua sotto). Per esempio con le carte gli studenti possono stabilire che alcune delle comunità si affidino alle fonti di energia sulla terra ferma piuttosto che a quelle sul mare. Sebbene il costo sia certamente un fattore importante, è un tema che non fa parte di questa attività.
    Ogni gruppo riporta le proprie conclusioni nel foglio di lavoro a disposizione.

Un impianto idroelettrico genera abbastanza elettricità per 40 abitazioni.

Tabella 1: Informazioni sulle fonti d’energia rinnovabili
Generazione Vantaggi Svantaggi Impatto ambientale Energia fornita
Energia Geotermica
L’acqua sotterranea viene riscaldata dalle rocce incandescenti presenti sotto la superficie terrestre. Il vapore che ne risulta può essere usato per far ruotare turbine, le quali, accoppiate a dei generatori, producono elettricità. È gratuito e disponibile giorno e notte. Disponibile solo in alcune parti del mondo. A volte vengono emessi gas velenosi. Un certo impatto è dovuto agli impianti utilizzati per portare il vapore alle turbine. Infrastrutture, come per esempio le strade, saranno necessarie per trasportare sul sito i materiali da costruzione, inoltre lo stabilimento in sé occupa molto spazio. Una centrale geotermica genera energia elettrica sufficiente per 20 abitazioni.
Energia solare
Si utilizza l’energia solare in due modi:
1) Riscaldare pannelli solari che a loro volta scaldano acqua
2) Con celle fotovoltaiche che trasformano la luce in corrente elettrica.
L’energia solare è usufruibile gratuitamente purché sia presente il sole. I pannelli solari richiedono l’irradiazione costante del sole a meno che l’energia prodotta non venga accumulata in batterie. Acquistare fotocellule è caro. L’impatto, seppur di piccola entità, può essere causato dalla necessità di avvalersi di ampie aree per i pannelli (circa 2 m2 ciascuno). Un singolo pannello fotoelettrico è sufficiente a produrre energia per 5 abitazioni.
Energia Eolica
Il vento fa girare delle pale, le quali fanno ruotare una turbina; questa a sua volta aziona il generatore per produrre elettricità.

Ogniqualvolta il vento soffi si genera energia elettrica.

Sono necessarie un gran numero di turbine per produrre un grosso quantitativo di energia. Funziona bene solo per luoghi ventosi (colline o in mare aperto). Un certo impatto dovuto alle turbine, per esempio per il rumore ed il pericolo che costituiscono per gli uccelli. I pipistrelli ne soffrono particolarmente per via del cambiamento di pressione causato dalle turbine. Due turbine eoliche forniscono abbastanza elettricità per 15 abitazioni.
Energia idroelettrica
L’acqua corrente viene deviata da un fiume per far sì che giri una ruota idraulica o turbina, la quale a sua volta fa funzionare un generatore per produrre elettricità. Se si ha un buon approvvigionamento di pioggia ci sarà sempre acqua per produrre corrente. Disponibile solo in zone montuose con fiumi. Un certo impatto nel deviare i fiumi: si rischia di sconvolgere l’ecosistema della zona o la fertilità del terreno circostante. Un impianto idroelettrico genera abbastanza elettricità per 40 abitazioni.
Energia mareomotrice
Si pone uno sbarramento attraverso la foce di un estuario. Col cambio delle maree l’acqua passa attraverso delle gallerie presenti nella barricata muovendo una turbina, la quale aziona un generatore per produrre corrente elettrica. L’energia viene generata ogni volta che ci siano maree. Costruire gli sbarramenti è caro. Un certo impatto dovuto alla barriera che può interrompere il flusso di marea sulla riva e quindi il movimento dei nutrienti e degli organismi, tra cui la migrazione dei pesci. Un singolo sbarramento produce energia elettrica per 25 abitazioni.
Energia del moto ondoso
Buoys (floats) are placed in the sea, and convert wave Delle boe galleggianti sul mare oscillano verticalmente per via delle onde e trasferiscono questo movimento a una turbina collegata ad un generatore di corrente. into vertical movement inside the buoy. This drives a turbine which in turn drives the generator to produce electricity. L’elettricità è prodotta ovunque siano presenti delle onde. Sono necessarie numerose boe per generare energia sufficiente per un paese. La tecnologia disponibile funziona solo per onde ampie. L’impatto è minimo ed presente solo quando ci sono molti galleggianti nell’acqua. Dieci boe forniscono sufficiente energia per 10 abitazioni.
Biomassa
Si sottopongono a combustione materiali organici solidi (legno, letame, canna da zucchero) e il calore rilasciato viene usato per produrre vapore, il quale mette in funzione un generatore di corrente elettrica. Le piante sono rinnovabili, possono essere coltivate ininterrottamente. La combustione produce anidride carbonica e altri agenti inquinanti. Inquinamento dovuto alla combustione. Un solo impianto può fornire energia per 25 abitazioni.
Biogas
Piante e letame vengono lasciati decomporre in un serbatoio. Il metano che ne deriva si brucia e il calore generato è utilizzato per produrre vapore, il quale aziona un generatore per produrre elettricità. Fa uso di prodotti di scarto naturali. La combustione produce anidride carbonica e altre sostanze inquinanti. L’inquinamento dovuto alla combustione. Una singola centrale produce energia sufficiente per 20 abitazioni.
  1. Gli studenti vengono invitati ad esporre alla classe le loro decisioni (senza apportare giustificazioni in questa fase).
  2. Utilizzando la Tabella 2, si riassume l’attività svolta contando il numero di gruppi che hanno scelto ognuna delle fonti di energia. Quali sono state le scelte energetiche più popolari per l’isola di Moja?
Tabella 2: Le scelte energetiche più popolari
Sorgenti d’energia Numero di gruppi
Eolico  
Solare  
Acqua (idroelettrico, onde, maree)  
Geotermico  
Biologico (biomassa, biogas)  
  1. Per finire si chiede agli studenti di giustificare le proprie scelte. Non ci sono risposte giuste o sbagliate, la cosa più importante è che gli alunni siano in grado di motivare le proprie decisioni.

Ringraziamenti

L’attività su Moja Island è stata sviluppata dal gruppo di Practical Actionw2 (Bren Hellier, funzionario della pubblica istruzione, e Peter Crowther, consulente esterno).

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References

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

Web References

Resources

Author(s)

La dottoressa Marlene Rau è nata in Germania e cresciuta in Spagna. Dopo aver conseguito il dottorato in biologia dello sviluppo presso l’European Molecular Biology Laboratory (Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare) in Heidelberg, Germania, ha studiato giornalismo e comunicazione della scienza. È una degli editori di Science in School dal 2008.


Review

Quest’articolo e attività scolare può essere utilizzata in qualsivoglia lezione di scienze ovunque nel mondo e in qualsiasi materia che includa nel proprio programma le fonti d’energia rinnovabili. Infatti, poiché l’argomento richiede conoscimenti derivanti da diverse discipline, tra cui la biologia, la fisica, la chimica, la geografia, la geologia, la meteorologia e persino l’economia e la matematica, questa attività scolastica potrebbe essere l’occasione ideale per studiare ed apprendere attraverso un progetto interdisciplinare.

Il materiale per l’attività scolastica può essere scaricato gratuitamente. Gli studenti assumono il ruolo di esperti scienziati e decidono, in piccoli gruppi, quali tipi di sorgenti d’energia rinnovabili sarebbero più appropriati da usare in un dato ambiente fittizio.

L’articolo può suscitare dibattiti sul fatto che una data fonte d’energia rinnovabile sia o meno adatta a certe condizioni ambientali. In quanto probabilmente la risposta sarebbe negativa, la discussione potrebbe in seguito concentrarsi sulle caratteristiche che uno specifico ambiente dovrebbe avere per essere considerato un buon candidato per una data fonte energetica rinnovabile.

Gli insegnanti potrebbero anche utilizzare il metodo presentato per studiare diverse tematiche.


Michalis Hadjimarcou, Cipro




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