Insula Moja: învăţând despre sursele de energie regenerabilă Teach article

Tradus de Mircea Băduţ. Energia regenerabilă nu este importantă doar în lumea dezvoltată; în ţările în curs de dezvoltare ea poate constitui o precondiţie pentru a depăşi sărăcia. Marlene Rau prezintă o activitate de învăţământ a grupului “Practical Action”.

În lumea dezvoltată obişnuim
să considerăm firească
disponibilitatea energiei

Pentru imagine, multumim
Gatsenko Alexander /
iStockphoto

Energia electrică este un factor important în combaterea sărăciei, după cum declară şi Programul pentru dezvoltare al Naţiunilor Unitew1 (UNDP). În comunităţile fără electricitate, copiii de obicei nu pot urma o şcoală deoarece ei participă la strângerea de combustibil lemnos – deşi educaţia constituie un factor crucial în depăşirea sărăciei.

Aici în Peru, această casă
familială este conectată la o
schemă de micro-
hidrocentrală care generează
electricitate suficientă pentru
ascultarea radioului,
urmărirea televiziunii şi
pentru iluminat

Pentru imagine, multumim
Practical Action / Warwick
Franklin

În plus, fără acces la radio, la calculatoare şi la Internet, comunităţile rămân fără informaţii vitale privind agricultura şi zootehnia, sau privind riscurile de inundaţii şi alte ştiri de interes local. Lipsa de energie mai înseamnă şi faptul că oamenii se straduiesc din greu să pornească orice activitate care i-ar putea ajuta să iasă din sărăcie.

Organizaţia de caritate “Practical Action” din Marea Britanie (cunoscută anterior ca Intermediate Technology Development Group) lucrează de peste patruzeci de ani cu cele mai sărace comunităţi ale lumii, concentrându-se pe energie şi pe tehnologie ca elemnte catalizatoare pentru schimbare. Secţiunea de educaţie a web-site-ului de caritatew2 furnizează o gamă de resurse educaţionale şi de materiale de învăţământ despre ingineriile durabile, depre schimbările climatice şi despre energiile regenerabile.

Articolul de faţă prezintă o activitate didactică: “Insula Moja”, în care elevii trebuie să ia în considerare opţiunile disponibile celor patru comunităţi ce trăiesc pe o insulă fictivă, şi să selecteze cele mai potrive tehnologii pentru a le satisface nevoile. Destinat elevilor cu vârste între 11 şi 16 ani, această lecţie de una-două ore ajutându-i să-şi consolideze înţelegerea şi cunoştiinţele despre sursele de energie regenerabilă.

Lecţia “insulei Moja”

În Sri Lanka – aceşti copii se
aşteaptă să aibă lumină în
case generată de o mică
turbină eoliană

Pentru imagine, multumim
Practical Action / Zul Mukhida
 

Ştiaţi că o cincime din populaţia globului nu are acces la electricitate? Iar din aceasta, 85% trăieşte în zone rurale (International Energy Agency, 2010). În plus, cei mai mulţi oameni trăind în zone îndepărtate din ţările în curs de dezvoltare nu sunt conectaţi la o reţea energetică naţională, trebuind deci să găsească metode alternative de a genera electricitate. Principalul motiv este că racordarea la un sistem energetic naţional este scumpă: costul per MWh (mega-waţi-oră) furnizat prin reţeaua electrică existentă este mult mai mic decât al energiei generate de sisteme energetice izolate, dar costul de extindere a reţelei până la locuinţe izolate din regiuni îndepărtate este foarte mare. În plus, transportarea energiei la distanţă mare se face cu pierderi semnificative, datorită îndeosebi firelor lungi. Astfel că deseori administraţiile/guvernele sunt refractare la a investi în extinderea sistemelor energetice naţionale până la locaţii îndepărtate. În aceste condiţii, tehnologiile de exploatare la scară mică a energiilor regenerabile devin alternative viabile, fiind mai ieftine decât generatoarele electrice cu motoare diesel.

Un exemplu de succes îl constituie proiectul de turbină eoliană de mici dimensiuni derulat de “Practical Action” în Sri Lanka. Puteţi afla informaţii despre proiect şi puteţi viziona on-line un film despre proiectw3. Tehnologiile de exploatare la scară mică a energiilor regenerabile sunt astăzi destul de bine dezvoltate, dar totuşi accesul la tehnologie şi la finanţare este dificil. În experienţa organizaţiei “Practical Action”, cele mai reuşite proiecte de energie regenerabilă la scară redusă sunt cele care implică nemijlocit oamenii afectaţi de proiect: în planificare şi în confecţionarea deciziilor, şi prin instruirea lor astfel încât să poată prelua instalarea şi întreţinerea instalaţiilor.

Un exemplu de “acţiune practică” în Kenya

O parte din râu este colectată
pentru a genera electricitate
într-o micro-hidrocentrală

Pentru imagine, multumim
Practical Action / Zul Mukhida

În Kenya, 96% dintre oameni nu au acces la reţeaua de electricitatew4. O comunitate din Mbuiri, un sat la nord de Nairobi, a amenajat o aducţiune dintr-un râu pentru a genera electricitate într-o mică hidrocentrală. Se poate urmări on-line un film despre micro-hidrocentrala din Kenya şi se pot găsi alte materiale de fond despre acest proiect “Practical Action”w5.

Această secţiune stabileşte scena pentru activitatea didactică “Insula Moja”

Materiale

Materialele necesare pentru a desfăşura leţia pot fi descărcate gratuit de pe web-site-ul Practical Actionw6, plus câteva filmuleţe arătând energia regenerabilă în acţiune. Veţi avea nevoie de fişierul denumit ‘Powerpoint presentation introducing activity’.

Activitatea lecţiei este concepută pentru patru grupe de până la patru elevi fiecare. O clasă mare poate fi divizată în opt grupe, cu câte două grupe lucrând pentru fiecare dintre comunităţile Moja. Pentru fiecare grup de elevi, vor fi necesare:

  • O hartă a insulei Mojo (harta originală de pe web-site-ul Practical Action este color, în timp ce prin web-site-ul Science in School este disponibilă o hartă alb-negruw7)
  • Un set de carduri descriind aspecte cheie privind energiile regenerabile, care vor furniza informaţii de fond, inclusiv avantajele şi dezavantajele a opt surse de energie regenerabilă
  • Patru carduri cu comunităţile din insula Moja, cu informaţii de fond despre comunităţile de locuitori distincte ale insulei
  • O foaie de lucru tabelară (fişă) cu opţiunile de energie regenerabilă.

Introducere în lecţie

Insula Moja. Clicați pe
imagine pentru a o mări

Pentru imagine, multumim
Revellation design

Se prezintă insula Mojo folosind documentul PowerPoint descărcat anterior pentru a explica problematicile cerinţelor de energie în comunităţile rurale, şi se stabileşte scena pentru activitatea lecţiei. Se discută despre lipsa de şanse de conectare a majorităţii oamenilor la sistemul energetic în viitorul apropiat.

  • Insula Moja este o ţară mică situată în apropierea coastei de est a Africii, în Oceanul Indian.
  • Nu are sistem electroenergetic naţional.
  • Cei 1450 de locuitori ai insulei folosesc în principal gaz lampant pentru iluminat şi pentru gătit.

Sarcinile

  1. Guvernul insulei Moja Island a decis să investească fonduri în generarea de electricitate prin tehnologii de energii regenerabile la scară mică. În calitate de experţi în ştiinţe, elevilor li se cere să identifice cele mai potrivite opţiuni de energie regenerabilă pentru comunităţile rurale ale insulei.
  2. Se pot gândi elevii la câteva opţiuni de energie regenerabilă care ar fi potrivite pentru insula Moja? Discutaţi pe scurt în clasă. Elevii pot propune opţiuni despre care ştiu deja, precum energia eoliană sau energia solară.
  3. Discutaţi despre localizarea insulei, furnizând informaţi de fond relevante: cum este relieful? cum este clima (soare, vânt şi ploi)? Sunt maree? Dar valuri?
  4. Divizaţi clasa în opt grupuri şi distribuiţi materialele. Fiecare grup va reprezenta una dintre cele patru comunităţi ale insulei Moja – Erica, Hanki, Moodi şi Sandis, fiecare comunitate ocupând câte cinci sate.
  5. Alocaţi aproximativ 40 de minute pentru ca grupurile să citească informaţiile de pe cardurile puse la dispoziţie, despre comunităţile asignate şi despre sursele de energie regenerabilă, şi respectiv pentru a decide asupra celor mai potrivite soluţii energetice pentru cele cinci sate. Sunt la dispoziţie opţiunile pentru energiile geotermală, solară, eoliană, hidroelectrică, a mareelor şi valurilor, a biomasei sau biogazului (vedeţi Tabelul 1). Pe baza informaţiilor din carduri, elevii pot – spre exemplu – să decidă ca anumite comunităţi să exploateze mai mult energiile de pe uscat sau de pe mare. Deşi costul este un factor important, el va fi tratat ca un aspect separat, nefăcând parte din lecţia curentă.
  6. Fiecare grup de elevi îşi va înregistra rezultatele în foaia de lucru (fişa) furnizată.
Mod de generare a energiei Avantaje Dezavanataje Impact asupra mediului Cantitatea de energie furnizată
Tabelul 1: Aspecte ale energiilor regenerabile
Energia geotermală
Apa din adâncuri este încălzită prin contact cu rocile fierbinţi din scoarţa Pământului. Aburul rezultat poate fi folosit pentru a acţiona turbine ce angrenează generatoare electrice producând energie electrică. Este gratuită şi disponibilă neîntrerupt. Este disponibilă doar în anumite părţi ale lumii. Uneori este însoţită de gaze toxice. Există oarece impact datorat instalării echipamentelor necesare pentru direcţionarea aburului către turbine. De exemplu, ar putea fi necesară şi o infrastructură pentru transportarea materialelor de construcţie la aşezământ. De asemenea, echipamentul însuşi poate ocupă mult spaţiu. O uzină geotermală tipică furnizează energie electrică suficientă pentru 20 de gospodării.
Energia solară
Energia solară poate fi exploatată în două moduri:
1) Pentru a încălzi apa ce trece prin panouri solare;
2) Prin (panouri de) celule solare care transformă energia luminoasă direct în electricitate.
Energia Soarelui este disponibilă gratuit câtă vreme Soarele străluceşte. Existenţa întreruperilor în strălucirea soarelui, noaptea şi pe timp înnourat. Continuitatea se poate asigura prin stocarea energiei. Celulele solare sunt scumpe. Un mic impact poate apărea atunci când trebuie alocate suprafeţe mari pentru captatorii solari. O instalaţie modernă tipică cu celule fotovoltaice poate furniza electricitate pentru 5 gospodării.
Energia eoliană
Vântul roteşte palele unei elice care învârte o turbină ce acţionează un generator producând energie electrică. Energie disponibilă gratuit când bate vântul. Pentru a produce cantităţi rezonabile de energie sunt necesare multe turbine. Se pretează bine în zonele vântoase (dealuri, pe coaste, în largul mării). Există efecte adverse, precum zgomot ambiental sau riscuri pentru zburătoare. De exemplu, liliecii sunt afectaţi de schimbările de presiune/circulaţie a aerului provocate de turbine. Două turbine eoliene ar putea furniza energie electrică pentru 15 gospodării.
Energia hidroelectrică
Apa curgătoare este deviată dintr-un râu pentru a învârti o turbină care la rândul ei roteşte un generator producând energie electrică. Dacă regimul pluviometric este normal/consistent, atunci va exista apă pentru a produce electricitate. Este recomandată doar pentru zonele deluroase cu râuri. Există un impact asupra râurilor (mai ales în cazul hidrocentralelor mari, cu amenajări de acumulare sau cu aducţiuni). Se pot dezechilibra ecosistemele din zonă şi fertilitatea solului din apropiere. O singură uzină hidroelectrică poate furniza electricitate pentru 40 de gospodării.
Energia mareelor
Un baraj este amplasat la gura unui estuar, astfel încât apa fluxului/refluxului – forţată să treacă prin găuri ale barajului – acţionează nişte turbine care învârt generatoarele pentru a produce energie electrică. Electricitatea este generată atunci când există maree (flux/reflux). Construirea barajelor este costisitoare. Instalarea barierei poate determina un impact asupra mediului, prin eventuala întrerupere a circulaţiei apei marine, respectiv prin blocarea nutrienţilor şi prin incomodarea migraţiei peştilor. Un baraj tipic poate furniza electricitate pentru 25 de gospodării.
Energia valurilor
Dispozitive flotante sunt plasate pe mare (precum geamandurile), şi pot converti mişcarea valurilor într-o mişcare capabilă să acţioneze turbine, care – la rândul lor – vor determina generatoarele să producă electricitate. Electricitatea este generată atunci când există valuri. În general este necesară amplasarea unui număr mare de dispozitive-gemandură. Tehnologia este eficientă doar acolo unde sunt valuri mari. Impactul asupra mediului este foarte mic, şi este semnificativ doar când sunt instalate foarte multe geamanduri. Zece dispozitive-gemandură pot furniza electricitate pentru 10 gospodării.
Energia biomasei
Anumite materiale organice solide (precum lemnul, bălegarul, trestia de zahăr, etc) sunt arse, iar căldura rezultată produce abur, care va acţiona generatoarele ce produc energie electrică. Se poate asigura o anumită continuitate prin corelarea cu activităţiile agricole şi zootehnice. Arderea determină eliberarea de bioxid de carbon şi de alte noxe. Impact: poluare cauzată prin ardere. O uzină de biomasă poate produce energie electrică pentru 25 de gospodării.
Energia biogazului
Anumite resturi vegetale, precum şi bălegarul, sunt descompuse biochimic într-un bazin, iar arderea gazului metan rezultat determină producerea de abur care va acţiona un sistem de turbină-generator pentru a produce electricitate. Foloseşte deşeuri naturale. Descompunerea (puterfacţia) şi arderea determină eliberarea de bioxid de carbon şi de alte noxe. Poluarea cauzată prin procesele fizico-chimice. O uzină de biogaz poate alimenta cu energie electrică 20 de gospodării.
  1. Cereţi elevilor să-şi prezinte public deciziile, – însă deocamdată fără a le motiva (explicit).
  2. Centralizaţi datele despre temă prin contorizarea grupelor şi a opţiunilor lor privind sursele de energie alese, folosind Tabelul 2 de mai jos. Care au fost cele mai populare opţiuni de energie regenerabilă pentru insula Moja?
Tabelul 2: Cele mai populare alegeri de energie
Surse de energie Număr de grupe
Vânt (eoliană)  
Soare  
Apă (hidroelectrică, valuri, maree)  
Geotermală  
Biologică (biomasă, biogaz)  
  1. La final, cereţi elevilor să-şi explice alegerile privind producerea de energie. Răspunsurile nu vor fi considerate bune sau greşite – important este ca elevii să fie capabili să-şi justifice deciziile.

Mulțumiri

Lecţia “Insula Moja” a fost creată de o echipă a organizaţiei Practical Actionw2 (Bren Hellier, responsabil cu educaţia, şi Peter Crowther, consultant independent în educaţie).

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 s-a născut în Germania şi a crescut în Spania. După ce a obţinut titlul de doctor în biologie la European Molecular Biology Laboratory (Laboratorul European de Biologie Moleculară) din Heidelberg, Germania, a studiat jurnalismul şi a intrat în domeniul comunicării de ştiinţă. Începând cu 2008, ea este unul dintre redactorii-şefi ai revistei Science in School.


Review

Articolul şi activitatea didactică descrisă pot fi folosite în orice oră de ştiinţă, oriunde în lume, în orice disciplină care include în programă aspecte privind sursele de energie regererabile. De fapt, pentru că subiectul necesită cunoştiinţe din multe discipline – inclusiv biologie, fizică, chimie, geografie, geologie, meteorologie, şi chiar economie şi matematici – lecţia aceasta ar putea fi un caz ideal de studiere şi predare prin proiecte interdisciplinare.

Materialele didactice pentru lecţie pot fi descărcate gratuit prin Internet. Elevii îşi asumă rolul de experţi ştiinţifici şi, în grupe mici, vor decide tipul de energie regenerabilă cel mai potrivit pentru fiecare mediu fictiv.

Articolul poate declanşa discuţii privind motivele pentru care sursele de energie regenerabile pot fi potrivite pentru exploatare într-un mediu particular. Cum probabil că răspunsurile la diversele scenarii ar putea fi negative (de ce nu se potriveşte respectiva sursă energetică), discuţiile s-ar putea focaliza pe definirea de criterii ce ar trebui îndeplinite de către un anumit mediu pentru a fi un bun candidat la o sursă dată de energie regenerabilă.

Profesorii pot folosi metoda prezentată pentru a studia diferite alte subiecte.


Michalis Hadjimarcou, Cipru




License

CC-BY-NC-SA