Projeto Escola Solar

Transcrição

1 Projeto Escola Solar

2 Projeto Escola Solar Por Walder Antonio Teixeira Introdução O que vem a ser uma Escola Solar? Demos o nome de Escola Solar para o nosso projeto, pois utilizamos a prática com energia solar para introduzir nos ambientes acadêmicos de ensino médio e fundamental, do sexto ao nono ano, os conceitos de Energias Renováveis, Sustentabilidade e Economia Verde. Tentamos atingir, com as atividades deste projeto, os três tipos de sustentabilidade que são: Sustentabilidade Ambiental; Sustentabilidade Social; Sustentabilidade Econômica. Aproveitamos o contra-turno para a realização de nossas atividades, pois a escola integral já é uma realidade em muitos lugares, e estará cada vez mais presente nas escolas de nosso país. O projeto, apesar de ter conteúdos multidisciplinares, coloca as disciplinas de Física e Ciências no centro dessas atividades, exigindo dos professores dessas disciplinas um maior empenho. O conteúdo multidisciplinar pode envolver muitas disciplinas, cuja quantidade pode variar, dependendo do empenho e da criatividade do corpo docente da escola. Alguns conteúdos que são abordados em nosso projeto: Conceito de Energia Renovável. Conceito de Energia Limpa. Conceito de Energia Solar. Estrutura e funcionamento de uma Usina Solar. É considerada como energia solar, a energia que vem diretamente da luz do sol e que é convertida em outra forma de energia. Assim, mesmo tendo como origem a luz do sol, as energias eólica (energia dos ventos), a energia das ondas e até a hídrica, não são consideradas como energia solar.

3 Divisão da energia solar em dois processos de aproveitamento: Processo térmico e; Processo fotovoltaico. Usos do calor do sol no processo térmico: Aquecimento de água; aquecimento de ar; desidratação de alimentos ou outros produtos; cozimento de alimentos; secagem de grãos; produção térmica de energia elétrica solar. Formas de uso da eletricidade gerada a partir da luz do sol no processo fotovoltaico. Usinas Solares Conceito de Usina Solar. Tipos de Usinas Solares: Usina solar fotovoltaica (PV). Usina solar térmica com concentradores solares parabólicos tipo prato. Usina solar térmica com concentradores solares parabólicos tipo calha. Torre solar de aquecimento de fluidos. Torre solar de aquecimento de ar. Tecnologias de Armazenagem de energia. Necessidade de tecnologias de estocagem de energia Tipos de sistemas de estocagem. Tecnologia e Resolução 482 da ANEEL A tecnologia que usaremos em nosso projeto é a de PV, ou seja, tecnologia fotovoltaica. O sistema que construiremos no nosso projeto não é uma usina, mas um sistema de geração de energia com painel fotovoltaico que é semelhante aos sistemas que são usados em residências, edifícios e empresas. Esses sistemas podem ser ligados à rede de energia e fornecer energia à rede quando sua produção é maior que o consumo. Para o sistema ser ligado à rede, é necessário

4 que o usuário pague pela instalação de outro relógio ou medidor que irá medir a sua produção de energia, e também o seu sistema deverá passar por uma inspeção para que a empresa de energia possa aprovar. Por fornecer energia à rede, o usuário poderá obter desconto em sua conta de energia. A situação descrita acima, ou seja, com o usuário passando de consumidor para consumidor/produtor de energia, é algo novo e está descrita em uma Resolução Normativa da ANEEL. A Resolução Normativa Nº 482 de 17 de abril de 2012, descreve as normas para as empresas e residências que quiserem produzir sua própria energia renovável e disponibilizá-la para a rede local e nacional de energia. Esta resolução serve tanto para placas solares como para geradores eólicos e mini-hidrelétricas. Existe, portanto, a possibilidade da escola aumentar as placas e integrar-se à rede de energia elétrica da sua cidade. Assim, a escola pode, além de fazer um projeto pedagógico, fazer também um investimento que irá trazer retorno diminuindo a sua conta de luz. Depois de alguns anos, o investimento se paga.

5 Justificativa A justificativa principal para implantar esse nosso projeto em uma escola, é mostrar ao aluno do terceiro ano do ensino médio, que está estudando eletricidade na disciplina de física, como funciona uma usina solar. Assim, abrimos uma discussão sobre a produção de eletricidade, e também sobre sustentabilidade pois a energia solar é uma energia renovável. A sustentabilidade tem caráter multidisciplinar e a física, uma disciplina tão isolada, insere-se com este projeto no contexto multidisciplinar da escola, gerando discussões sobre matriz energética, poluição, efeito estufa, economia verde, etc. É preciso lembrar que a sustentabilidade será o tema politico e econômico principal do século XXI, e desse tema dependerá a nossa existência. Objetivos O principal objetivo, ou objetivo geral deste projeto, é propiciar ao aluno um contato com a área experimental no mundo da energia clareando o seu entendimento, tando com relação a eletricidade, como com a produção de energia renovável. Os objetivos específicos são: Discutir sobre energias renováveis e seu papel para sustentabilidade nos três aspectos: 1. Sustentabilidade econômica. 2. Sustentabilidade social. 3. Sustentabilidade ambiental ou ecológica. Na disciplina Física, discutir e conceituar o funcionamento de uma célula fotovoltaica e o efeito fotoelétrico. Discutir e conceituar as tecnologias solares térmicas e o efeito estufa (Ecologia e Biologia). Com os materiais: Manipular, medir e calcular as potências, correntes e tensões dos componentes do nosso pequeno sistema de energia solar, aprofundando os conhecimentos sobre a eletricidade.

6 Duração das Atividades Como as atividades incluem-se em um projeto de escola integral, elas serão realizadas no contra turno e não irão atrapalhar o andamento das aulas. Como só há um kit do material a ser usado, os alunos formarão grupos de no máximo cinco. Cada turma irá precisar de vários dias para que cada grupo faça o experimento. Depois do experimento, haverá encontros com todos os alunos para juntar os dados e fazer os gráficos, além de estudos teóricos sobre outras formas de energia solar, outras energias renováveis e a análise das contas de luz do colégio e dos alunos. Tudo pode ser feito em um mês, totalizando umas 40h a 60h entre encontros teóricos dados pelos professores, trabalho em grupo e experimento. Metodologia Usamos o método da experimentação e manipulação com os objetos de estudo, aulas expositivas dadas por palestrantes ou professores e o trabalho em grupo. Na nossa visão, é importante trazer para o ambiente escolar as relações econômicas, sociais e culturais em que o aluno vive. Então, baseado em algumas premissas de Paulo Freire, como a conscientização do aluno perante o meio social e político onde ele vive, a visão crítica e a idéia de que o saber está sempre em construção, tentamos, mostrar ao aluno a problemática do modelo energético e da matriz energética mundial e brasileira, e a participação e importância que ele, o aluno, pode e poderá vir a ter neste processo. O estudo da conta de luz da sua casa, a descoberta de que existe uma agência reguladora (ANEEL) para a qual ele pode, enquanto consumidor e cidadão, levar suas denúncias e reclamações em caso de abuso das empresas de energia, transforma esse nosso aluno, de agente passivo a um agente ativo e questionador, ou seja, um verdadeiro cidadão.

7 Material Didático O kit básico, além do projetor para dar uma palestra sobre energia solar, compõe-se de uma placa fotovoltaica, um aparelho inversor e alguns aparelhos de consumo para testes como um pequeno aparelho de som ou uma mini TV. Um multímetro se faz necessário para fazer as medições do sistema quando estiver em operação. A placa fotovoltaica é conhecida como PV (do inglês Photovoltaic), ou tecnologia PV. Sistema simples com placas e inversor Sistema com controlador de carga e bateria O inversor de freqüência é um aparelho que transforma corrente contínua em corrente alternada na freqüência de 60 Hz, igual a corrente que temos em nossa rede pública de eletricidade. A entrada do inversor é por volta 12 Volts de corrente contínua e a saída pode ser de 120 ou 220 Volts de corrente alternada na freqüência de 60 Hz. Em um sistema mais aprimorado podemos usar um controlador de carga e uma bateria para que o sistema continue funcionando à noite. O controlador de carga abastece a bateria e fornece a tensão adequada à entrada do inversor.

8 Procedimento Antes de tudo é preciso discutir com a comunidade escolar a possibilidade de execução do projeto devido as suas características multidisciplinares. Todos devem participar da discussão, seja a direção da escola, os professores e os alunos. As atividades começam com o professor e os alunos analisando os dados de suas contas de eletricidade. Aí entram os conceitos de medição, consumo, Quilowatt/hora (KW/h), etc. Em seguida, deve ser dada uma palestra introdutória sobre energia solar, através da qual os alunos e professores receberão informações sobre os conceitos de energias renováveis, não renováveis, matriz energética, e terão informações sobre os vários tipos de aproveitamento da energia solar, tais como: Painéis fotovoltaicos; captadores térmicos para aquecimento de água ou de ar, fornos solares, concentradores solares parabólicos, concentradores tipo torre, etc. Paralelamente as atividades citadas anteriormente, os professores de biologia, química ou geografia, podem expor em suas aulas informações sobre efeito estufa, concentração de CO2 na atmosfera, metano, poluição do ar e aquecimento global. Finalmente, o professor de Física, ou tutor de tecnologia, deve dividir os alunos em grupos de trabalho para que eles possam utilizar o equipamento em horários diferentes. Os alunos fazem, as medições, montam seus gráficos e depois passam seus gráficos para o Calc ou Excel com o auxilio do professor de informática. No final do processo os alunos e o professor, ou os professores, deverão discutir os resultados em sala de aula.

9 Levantamento de Dados e Resultados Um questionário pode ser feito para saber o que cada um aprendeu neste projeto, seja professor ou aluno. Neste questionário, deve ter, além de questões objetivas, questões subjetivas, e que informem se houve realmente uma maior aproximação entre professor e aluno, professor e professor, e aluno e aluno. Com os resultados pode-se publicar o questionário, gráficos, fotos e vídeos de todas as etapas do trabalho, colocar a experiência em murais ou no blog do colégio ou turma. Uma Pequena Discussão É difícil dizer até onde o projeto poderá nos levar, mas com certeza todos teremos muito a aprender, não só sobre eletricidade, energia solar ou sustentabilidade, mas também uns com os outros. Introduzir uma conta de luz no projeto, traz o mundo do aluno para a sala de aula e inclui um aprendizado de cidadania na disciplina de Física ou Ciências, e porque não em outras disciplinas. Assim, entramos no caminhos da multidisciplinaridade e na ciência aplicada. Espero que a sua escola assuma este projeto e que proporcione, através dele, grandes ganhos, tanto para os alunos como para os professores.