Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Nesta aula, encontram-se orientações e uma proposta de atividade para trabalhar com os alunos uma das habilidades de Ciências contempladas nas diretrizes da Base Nacional Comum Curricular. Você observará que a habilidade não será contemplada em sua totalidade e que as propostas podem ter continuidade em aulas subsequentes. Este é considerado o quarto plano de aula e faz parte de um conjunto de aulas relacionadas ao “Uso consciente de Energia Elétrica”. Para saber mais sobre as temáticas desenvolvidas, consulte as aulas CIE8_05ME01, CIE8_05ME02 e CIE8_05ME03.
Esta aula explorará as usinas eólicas, que utilizam a energia dos ventos para converter em energia elétrica, suas vantagens e desvantagens considerando seus impactos ambientais.
Textos complementares (de revistas, jornais e sites) podem ampliar a discussão, motivar e envolver os alunos. Eles também podem servir para o aprofundamento no momento de preparar sua aula. Veja alguns exemplos, nestes links:
Materiais necessários para a aula: datashow (ou slides impressos), materiais reciclados, motor (encontrado em drive de DVD de computador, impressora, DVD player, ventilador, carrinho de controle remoto ou outros equipamentos como brinquedos, que tenham um motor dentro). Hélice de brinquedos (pirocóptero), a qual pode facilmente ser substituída por uma feita de papelão, lâmpada de led, cano de 3/4 de polegada, cotovelo (hidráulica) com ângulo em 90° e cap hidráulica, fios elétricos (solicite aos alunos que tragam antecipadamente para a aula), cola quente, cola epóxi, fita adesiva, palitos de churrasco, tesoura, retalhos de papéis e cronômetro.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos
Orientações: Projete ou leia o tema da aula para os alunos e comente que eles irão discutir, levantar informações e realizar uma experimentação relacionada ao tema da aula. Caso necessite, acesse o site do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito (Cresesb). Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/>. (acesso 29 maio 2018).
Nesse link, há várias informações sobre o uso do vento para a geração de energia elétrica. Nos slides 7 e 8 você encontrará uma explicação sobre como funciona um gerador eólico e um infográfico sobre como funciona uma Usina Eólica. Caso julgue necessário para rever alguns conceitos, acesse antecipadamente, mas não mostre para os alunos antes do final da aula.
Contexto
Tempo sugerido: 5 minutos
Orientações: Organize os alunos em grupos de até 4 membros. Em seguida, projete ou distribua cópias do slide e leia-o com a turma. Promova uma discussão inicial e procure levantar informações sobre fontes de geração de energia elétrica, de modo que os alunos fiquem mobilizados em busca de respostas. Pergunte sobre a situação descrita no slide:
- O que está acontecendo no Brasil?
Sugestão de resposta: Apagão.
Sugestão de resposta: O apagão é uma suspensão temporária do abastecimento de energia elétrica, podendo ocorrer em diversas regiões ao mesmo tempo.
- De que maneira os apagões afetam a população brasileira?
Sugestão de resposta: prejudicando diversos serviços, como transporte, água, saúde, comércio alimentício, entre outros. A falta de chuvas nas represas, pouco investimento na infraestrutura das hidrelétricas e em fontes alternativas de geração de energia são os principais fatores que provocam os apagões. As campanhas de conscientização para a economia de energia elétrica são importantes para explicar para a população que cada um pode se mobilizar e fazer sua parte para evitar a interrupção do fornecimento de energia elétrica.
- O que podemos fazer para diminuir as ocorrências dos apagões?
Sugestão de resposta: Salientar a importância da implementação de fontes alternativas para geração de energia e promoção da qualidade de vida para todos.
Caso seja necessário, acesse a reportagem: “ Apagão atinge Norte e Nordeste, com reflexos em todas regiões do país”. Fonte: G1/Jornal Nacional, edição do dia 21/03/2018. Disponível no link: <http://g1.globo.com/jornal-nacional/noticia/2018/03/apagao-atinge-todas-regioes-do-pais-so-5-estados-nao-foram-afetados.html> (acesso 29 maio 2018), você poderá incluir uma pesquisa sobre “apagão”, com o objetivo de relacionar a ausência de energia elétrica e a impossibilidade de realização de tarefas e do funcionamento de aparelhos, além de buscar informações relacionadas à necessidade de implantar fontes alternativas de energia elétrica.
Questão disparadora
Tempo sugerido: 3 minutos
Orientações: Apresente o slide ou leia a questão para a turma. A pergunta tem como objetivo aproximar o aluno da habilidade que será trabalhada nesta aula e mobilizá-lo em busca de uma resposta. Peça a algum aluno que anote as respostas dadas coletivamente. A folha de registro pode ser utilizada como o primeiro instrumento avaliativo, pois através dela será possível observar se os alunos conseguem levantar hipóteses acerca do conteúdo que está sendo estudado.
Deixe que os alunos compartilhem suas opiniões sobre o tema. Ajude-os a expressarem sentido e incentive-os a explorarem algumas informações usando as questões a seguir:
- Em sua opinião, como o vento está sendo utilizado?
Sugestão de resposta: Está sendo utilizado para gerar energia elétrica.
- Já ouviram falar no termo “eólico”? Isso remete de algum modo ao tema da aula?
Sugestão de resposta: O significado de eólico se relaciona com a energia a partir do vento movido, vibrado ou produzido pela ação ou força do ar. Eólica é uma palavra derivada da variação eólio e que possui origem no grego aiólios. Deste modo, a usina eólica usa a força dos ventos para gerar energia elétrica.
- Qual a importância do uso do vento na geração de energia elétrica?
Sugestão de resposta: Essa fonte é importante pois ajuda a economizar energia elétrica proveniente de recursos que podem se reduzir com o passar do tempo.
Com o objetivo de buscar um significado para os fatos e a origem das palavras aplicadas em Ciências, você pode pedir aos alunos que pesquisem informações sobre Éolo (conhecido como o deus dos ventos) e relacione esta e outras lendas históricas sobre deuses com as atividades humanas do mundo contemporâneo.
Mão na massa
Tempo sugerido: 30 minutos
Orientações: Explique a atividade lendo as informações ou projete o slide. Os alunos irão construir um protótipo de gerador eólico por meio de experimentação, relacionando a força do vento que movimenta as pás das usinas eólicas e sua capacidade de gerar energia elétrica.
Antes de realizar a atividade, solicite aos alunos que tragam antecipadamente algum aparelho que esteja quebrado inutilizável, para aproveitarem o motor. São exemplos de equipamentos que podem ser utilizados na aula: drive de DVD de computador, impressora, DVD player, ventilador, carrinho de controle remoto ou outros equipamentos que tenham um motor dentro.
Em seguida, organize grupos de até 4 alunos, disponibilize uma mesa para colocar os materiais e deixá-los acessíveis à atividade. Providencie um cronômetro para a marcação do tempo e a cola quente ou cola epóxi, que devem ficar aos seus cuidados para garantir a segurança dos alunos.
Como sugestão de procedimentos para construir um gerador eólico, visite o canal “Manual do Mundo” no site do Youtube. Nele há várias experiências de Ciências. No link disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=VKFpp1oljps&t=185s> (acesso 29 maio 2018), existe um passo a passo de como construir um “Minigerador Eólico Caseiro”.
Para conseguir retirar o motor de DVD (encontrado em drive de DVD de computador), visite novamente o canal “Manual do Mundo” no site do Youtube e acesse o vídeo “Como fazer um gerador (de verdade) com um DVD player (experiência)” disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=TyANOy7d-kQ> (acesso 29 maio 2018). Não explique isso aos alunos, permita que cada grupo pense e desenvolva seu próprio protótipo. É importante que, ao final desse procedimento, os alunos conversem entre si, repensem, reorganizem as ideias. Se faltar algo, acrescente novos procedimentos ao projeto inicial.
No plano de aula CIE8_05ME01, vimos que a energia elétrica que utilizamos diariamente provém de usinas de geração de energia elétrica. Caso seja necessário, retome as informações dessa aula com os alunos, mesmo que você tenha optado por mudar a sequência de aulas sugeridas no início da unidade.
Caso tenha tempo disponível e ache que irá contribuir para o aprendizado dos alunos, você pode incluir nesse plano de aula algumas das atividades didáticas propostas no site “CiênciaMão”, encontradas no módulo “Ar”, disponível no link: <http://www.cienciamao.usp.br/tudo/indice.php?midia=mar> (acesso 29 maio 2018). Nesse link há várias experimentações que comprovam a existência do ar, direção, velocidade do vento etc., que poderão ser utilizadas como atividades complementares.
Materiais necessários: datashow (ou slides impressos), materiais reciclados, motor de DVD (encontrado em drive de DVD), hélice de brinquedos (pirocóptero), lâmpada de led, cano de 3/4 de polegada, cotovelo (hidráulico) com ângulo em 90° e cap hidráulica, fios elétricos, (solicite aos alunos que tragam antecipadamente para a aula), cola quente, cola epóxi, fita adesiva, palitos de churrasco, tesoura, retalhos de papéis e cronômetro.
Sistematização
Tempo sugerido: 10 minutos
Orientações: Incentive os alunos a explorar algumas informações que estão inseridas nas questões a seguir:
- O que Carlos Eduardo fez para evitar a falta de luz em sua casa?
Sugestão de resposta: Construiu um gerador eólico.
- Qual é o recurso natural usado pelo gerador eólico?
Sugestão de resposta: O vento, que movimentam as turbinas que geram energia elétrica.
- Quais as condições geográficas mais adequadas para a construção de usinas eólicas?
Sugestão de resposta: em locais onde ocorrem ventos intensos. O vento no Brasil é predominantemente localizado no Nordeste, com potencial de 300 gigawatts, unidirecional e estável, o que permite gerar energia elétrica constantemente e tem se revelado cada vez mais eficiente.
- Qual é a forma de energia que o gerador eólico transforma em energia elétrica?
Sugestão de resposta: A energia do movimento do vento (energia cinética) é transformada em energia elétrica.
As questões 5 e 6 serão discutidas nos próximos slides. Com a experimentação, os alunos devem entender que a energia eólica é proveniente dos ventos, para utilizá-la é necessária a instalação dos geradores eólicos. Estes geradores são acionados pelo giro das hélices impulsionados pelos ventos, e isso envolve transformações de energia do movimento (energia cinética) em energia elétrica.
Sistematização
Tempo sugerido:
Orientações: Questão 5: comparem os geradores eólicos projetados com os modelos sugeridos no próximo slide e expliquem o seu funcionamento.
Sugestão de resposta: Um gerador eólico para ser instalado no teto da casa se baseia em um princípio bem simples. Ele é, basicamente, um aparelho feito com pequenas hélices que transformam a força dos ventos (energia cinética) em energia elétrica. Dentro desse gerador eólico, há uma turbina que, ao ser acionada pelo vento, transforma a energia cinética em elétrica. Ele também pode ser composto por inversores, controladores de carga e baterias. A energia do gerador eólico pode ser armazenada em baterias, que permitem consumir energia quando não está ventando. Os controladores de carga funcionam como sistema de controle da carga das baterias, evitando sobrecargas e descargas exageradas. Para que a energia produzida pelo gerador possa ser consumida, é necessário alterar a corrente elétrica, porque as tensões produzidas no gerador não são compatíveis com as usadas para alimentação dos equipamentos (110 V ou 220 V). Por isso, é usado um inversor de corrente que transforma a corrente contínua em corrente alternada.
Os geradores eólicos podem ser utilizados em locais remotos ou onde o custo de se conectar a rede elétrica é elevado. Também podem ser conectados à rede, substituindo ou complementando a energia elétrica convencional disponível na rede elétrica.
Caso necessário, faça uma pesquisa e descubra mais informações sobre como construir geradores eólicos nos sites a seguir:
Sistematização
Tempo sugerido:
Orientações: Questão 6: por fim, analisem o infográfico “Como funciona uma Usina Eólica?” e discutam coletivamente sobre as vantagens e as desvantagens da instalação dessa usina em uma determinada região.
Sugestão de resposta: Os ventos giram as três pás que impulsionam a rotação de eixos na parte interna do aerogerador. Dentro da turbina, aciona-se o gerador, permitindo que a energia cinética dos ventos, conhecida como energia eólica, seja convertida em eletricidade. A energia elétrica é então distribuída pela rede de distribuição, da mesma forma que a energia elétrica produzida pelas usinas hidrelétricas.
A geração de energia elétrica por meio de usinas eólicas são vantajosas por conta dos ventos serem fonte de energia renovável, inesgotável e limpa, pois não ocorre emissão de resíduos poluentes significativos no processo de geração de energia. Além disso, o uso de energia eólica reduz a dependência dos combustíveis fósseis, e permite criar emprego e gerar investimentos em zonas desfavorecidas, além de ser uma tecnologia que tem se tornado cada vez mais eficiente. No Brasil existem lugares promissores para receber essas usinas, principalmente o Nordeste em estados como o Rio Grande do Norte, Ceará, Bahia e Piauí, em algumas áreas do Sul, como o Rio Grande do Sul, e Sudeste, como Minas Gerais. No entanto, as desvantagens da instalação da usina eólica fica por conta da produção de energia que ainda é mais cara que a produção em usinas hidrelétricas. A força dos ventos nem sempre são favoráveis, as regiões Norte e Centro-oeste não estão bem cotadas no mapa do potencial eólico brasileiro. A instalação de aerogeradores em grandes cidades também não é viável devido a presença de prédios que desviam a direção dos ventos, dificultando o funcionamento das turbinas. Há também alguns prejuízos ambientais, a instalação das usinas desestruturam a dinâmica ambiental e ecológica de dunas locais, além disso, algumas aves podem chocar-se com as pás e acabar morrendo. Há também impactos sociais, como a privatização de áreas localizadas entre comunidades litorâneas e praias, para a criação dos parques. Até 2016 apenas 5.8% de toda energia elétrica gerada no Brasil era proveniente de usinas eólicas.
Caso seja necessário, pesquise e descubra a participação das usinas eólicas na produção de energia elétrica no Brasil, acesse:
<http://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-160/topico-168/Anuario2017vf.pdf> (acesso 29 maio 2018) (acesso 29 maio 2018).
