Sabers del currículum

5.3 Valoració de l’energia com a factor tecnològic clau del desenvolupament sostenible.
Eficiència energètica, consum responsable i energies renovables. [E]

Sabers concretats

• Reflexió sobre la importància de l’energia en la societat actual i la seva relació amb el benestar social, econòmic i mediambiental. [ESS]
• Identificació d’eficiència energètica, aplicant-la a situacions quotidianes.
• Anàlisi de l’impacte de l’ús de l’energia en els àmbits personal, familiar i global. Reflexió sobre hàbits d’ús i propostes per reduir la despesa energètica a casa i a l’escola.
• Reconeixement de les principals fonts d’energia en funció del seu grau de sostenibilitat (renovables o no renovables). [ESS]
• Identificació de similituds i diferències entre diversos tipus de centrals de producció d’energia i la seva aplicació a la vida quotidiana. [ESS]
• Avaluació de les diverses fonts d’energia en el marc de la sostenibilitat.

Justificació de la proposta

Aquesta activitat pretén aproximar l’alumnat a l’anàlisi del conjunt de les tecnologies de generació d’energia elèctrica a Catalunya, i identificar-hi el pes de les renovables i no renovables. Mitjançant l’anàlisi de dades actualitzades i la recerca d’informació, es tracta de veure quins són els reptes que tenim plantejats com a societat per assolir els objectius de l’Agenda 2030.

Descripció de l’activitat

Inicialment es presenta a l’alumnat les dades estadístiques de producció d’energia a Catalunya el 2024 per anar aprofundint i obtenir un “mapa” de situació respecte a les agendes energètiques.

A partir del mix de producció, l’alumnat ha de descobrir:

• que l’energia nuclear produeix més del 50%,
• que l’energia renovable només hi aporta el 21,6%, i
• que la resta de fonts usen bàsicament el gas natural, en un 19,7%.

Detall de l’activitat

1. Introducció

La Comissió Europea ha establert per al 2030 (Agenda 2030) uns reptes per reduir l’impacte de l’activitat humana sobre el clima i el consum d’energia i per implantar les energies renovables, entre d’altres.

El sector de l’energia a Europa representa el 75% d’emissions de gasos d’efecte hivernacle, de manera que urgeix poder reduir aquesta xifra al 45% el 2030, amb l’aspiració d’arribar a zero emissions el 2050.

Arribar a aquestes xifres implica la substitució dels sistemes de generació energètica basats en combustibles fòssils, fins a eliminar-los. Per tant, comporta l’ús creixent de les fonts d’energia renovable.

Les Nacions Unides van desplegar els ODS en la seva Agenda 2030, que estableixen un objectiu específic, l’ODS 7, destinat a garantir l’accés a una energia assequible, segura, sostenible i moderna per a totes les persones.

Per tant, hi ha dos objectius fonamentals:

• Transformar el sistema energètic a fonts renovables.
• Democratitzar l’energia perquè arribi a tothom.

2. Quina energia elèctrica produeix Catalunya i amb quines tecnologies?

Segons les dades de l’Institut Català d’Energia el 2024, es van generar 40 481,5 GWh.

D’on va sortir aquesta energia? De l’anomenat “mix” de producció amb diverses tecnologies:

               
Font: ICAEN

Per analitzar les dades, emplena la taula següent, ordenant les fonts segons el volum d’energia generat:

A la vista de les dades, respon:

• Quin percentatge de generació amb renovables caldria obtenir per aconseguir les zero emissions el 2050? Quines fonts caldria eliminar i quines les substituirien?
  
  
• I què passa amb l’energia d’origen nuclear? Contamina? Quins riscos té? És assumible per la població? S’ha d’eliminar?
  
  
• Què va passar a la central nuclear de Vandellòs I el 19 d’octubre de 1989? Mira’t aquest vídeo: Així va ser l'accident de la central nuclear Vandellòs I
  
  
• Quines conclusions treus sobre la generació d’energia elèctrica a Catalunya? Valora si veus factibles els objectius de l’Agenda 2030.

Feu un debat a l’aula a partir de les conclusions que heu tret.

Sabers del currículum

5.3 Valoració de l’energia com a factor tecnològic clau del desenvolupament sostenible.
Eficiència energètica, consum responsable i energies renovables. [E]

Sabers concretats

• Reflexió sobre la importància de l’energia en la societat actual i la seva relació amb el benestar social, econòmic i mediambiental. [ESS]
• Identificació d’eficiència energètica, i la seva aplicació en situacions quotidianes.
• Anàlisi de l’impacte de l’ús de l'energia en els àmbits personal, familiar i global. Reflexió sobre hàbits d’ús i propostes per reduir la despesa energètica a casa i a l’escola.
• Reconeixement de les principals fonts d’energia en funció del seu grau de sostenibilitat (renovables o no renovables). [ESS]
• Identificació de similituds i diferències entre diversos tipus de centrals de producció d’energia i la seva aplicació a la vida quotidiana. [ESS]
• Avaluació de les diverses fonts d’energia en el marc de la sostenibilitat.

Justificació de la proposta

Aquesta proposta pretén aproximar l’alumnat a l’anàlisi del conjunt de les tecnologies de generació d’energia elèctrica a partir de fonts renovables a Catalunya, i identificar-hi el pes de cada una. Mitjançant l’anàlisi de dades actualitzades i la recerca d’informació, es tracta de veure quins són els reptes que tenim plantejats com a societat per assolir els objectius de sostenibilitat de l’Agenda 2030.

Descripció de l’activitat

Inicialment es presenta a l’alumnat les dades estadístiques de producció d’energia a partir de fonts renovables a Catalunya el 2024 per anar aprofundint i obtenir un “mapa” de les diferents tecnologies de generació amb renovables que aporten energia a la xarxa.

A partir del mix de producció, l’alumnat ha de descobrir:

• que l’energia hidroelèctrica hi aporta quasi bé el 50% d’energia renovable;
• que l’energia eòlica i la fotovoltaica hi aporten, quasi a parts iguals, el 50 %, i
• que la resta de fonts renovables hi aporten molt poc.

Detall de l’activitat

1. Introducció

La Comissió Europea ha establert per al 2030 (Agenda 2030) uns reptes per reduir l’impacte de l’activitat humana sobre el clima i el consum d’energia i per implantar les energies renovables, entre d’altres, per obtenir l’emissió zero de gasos d’efecte hivernacle.

Això implica substituir els sistemes de generació energètica basats en combustibles fòssils, fins a eliminar-los. Per tant, comporta l’ús creixent de les fonts d’energia renovable.

Les Nacions Unides van desplegar els ODS en la seva Agenda 2030, que estableixen un objectiu específic, l’ODS 7, destinat a garantir l’accés a una energia assequible, segura, sostenible i moderna per a totes les persones.

Per tant, hi ha dos objectius fonamentals:

• Transformar el sistema energètic a fonts renovables.
• Democratitzar l’energia perquè arribi a tothom.

2. Quina energia elèctrica es produeix a partir de fonts renovables a Catalunya i amb quines tecnologies?

Segons les dades ofertes per l’Institut Català d’Energia el 2024, les energies renovables van aportar 8 728,8 GWh, és a dir un 21,6 % del total.

D’on va sortir aquesta energia? De l’anomenat “mix” de producció amb diverses tecnologies:

Font: ICAEN

Per analitzar les dades, emplena la taula següent, ordenant les fonts segons el volum d’energia generat:

El percentatge sobre el total d’energia renovable l’hauràs de calcular. El que consta en el diagrama correspon al percentatge sobre el total de generació.

3. Analitzem les dades

A la vista de les dades, respon:

• Quin percentatge de generació amb renovables caldria obtenir per aconseguir les zero emissions el 2050? Quins tipus de generació caldria eliminar i com les substituiries?
  
  
• Les fonts d’energia renovable depenen de factors naturals. Explica de quina manera en depenen les tres més importants:

En aquests tipus de generació no hi ha un “consum” d’energia, ja que la proporciona la naturala; per aquest motiu reben el nom de renovables i es consideren sostenibles.

Ara bé, tenen un impacte ambiental, quin?

Les centrals hidroelèctriques, els parcs eòlics i els captadors fotovoltaics es poden instal·lar a qualsevol lloc del territori? Què en condiciona la ubicació?

4. Les renovables minoritàries

Al costat de les renovables que tenen molt pes en el mix hem de considerar-ne dues que estan en procés de creixement: la biomassa i el biogàs. Investiga en què consisteixen aquestes energies i com es transformen en electricitat.

Sabers del currículum

5.3 Valoració de l’energia com a factor tecnològic clau del desenvolupament sostenible.
Eficiència energètica, consum responsable i energies renovables. [E]

Sabers concretats

• Reflexió sobre la importància de l’energia en la societat actual i la seva relació amb el benestar social, econòmic i mediambiental. [ESS]
• Identificació d’eficiència energètica, aplicant-la a situacions quotidianes.
• Anàlisi de l’impacte de l’ús de l’energia en els àmbits personal, familiar i global. Reflexió sobre hàbits d’ús i propostes per reduir la despesa energètica a casa i a l’escola.
• Reconeixement de les principals fonts d’energia en funció del seu grau de sostenibilitat (renovables o no renovables). [ESS]
• Identificació de similituds i diferències entre diversos tipus de centrals de producció d’energia i la seva aplicació a la vida quotidiana. [ESS]
• Avaluació de les diverses fonts d’energia en el marc de la sostenibilitat.

Justificació de la proposta

En aquesta proposta, la finalitat és connectar el coneixement adquirit sobre les energies renovables amb el seu ús en l’àmbit domèstic. Es tracta de descobrir com els ciutadans poden fer possible la seva participació en l’avenç de la transició energètica a partir de la contractació d’energia elèctrica d’origen renovable.

Descripció de l’activitat

L’activitat té dues parts, una primera d’informativa, per veure que el ciutadà pot contribuir al canvi a partir de la contractació d’energia elèctrica d’origen renovable, i una segona part en què s’analitzen dos rebuts domèstics, un amb mix de tot tipus d’energia i un rebut amb energia 100% renovable.

Detall de l’activitat

1. La ciutadania pot fer quelcom per accelerar la transició energètica a renovables?

Els ciutadans podem actuar responsablement sent curosos en l’ús de l’energia, però també decidint quines energies volem usar. Un pas important és canviar els electrodomèstics i el termos de gas per versions electrificades i amb l’etiqueta ambiental de màxima eficiència.

La ciutadania pot tenir un paper important a l’hora de fer avançar les energies renovables, amb diferents accions sense la inversió que significa canviar d’electrodomèstics. Una de molt senzilla és contractar l’energia elèctrica domèstica o d’un comerç a una empresa comercialitzadora d’energia que ofereixi només energia verda provinent de fonts d’energia renovable.

Hi ha moltes companyies que ofereixen aquesta opció, de manera que el preu que es  paga en cada factura és pràcticament el mateix que una companyia que ofereix energia a partir del mix amb no renovables. Es pot fer el canvi a aquestes companyies de manera molt fàcil, sense haver de fer cap canvi de la instal·lació ni del comptador.

Font: ICAEN

El canvi de companyia comercialitzadora no comporta en cap cas quedar-se sense subministrament un temps fins a concloure el procés de canvi. És extraordinàriament senzill, es pot fer telèfon i per internet.

2. Quina energia usem? Podem usar energia 100% renovable?

• Amb les factures d’energia elèctrica que et proposa el professorat, esbrina quin origen té l’electricitat de cada factura: procedeix del mix de tot tipus d’energia o és d’origen totalment renovable?
  
  
• I a casa teva, quin mix d’energia elèctrica consta en el rebut? 

Visita el web https://ja.cat/ApKCJ i visualitza el vídeo que ho explica.

• Esbrina quines empreses comercialitzadores d’energia elèctrica d’origen renovable 100% ofereixen aquesta opció. Fes una llista de cinc comercialitzadores. 

Recomanacions

Aquesta activitat requereix fer servir un rebut d’energia elèctrica actualitzat (amb les dades personals no visibles), per poder veure el mix d’energia amb tots els tipus, i un rebut amb només energia verda. L’objectiu és que l’alumnat s’adoni que és possible optar per l’opció verda, per treballar els sabers Reflexió sobre la importància de l’energia en la societat actual i la seva relació amb el benestar social, econòmic i mediambiental. [ESS], i Anàlisi de l’impacte de l’ús de l’energia en els àmbits personal, familiar i global. Reflexió sobre hàbits d’ús i propostes per reduir la despesa energètica a casa i a l’escola, de manera clara i concreta.

Sabers del currículum

5.3 Valoració de l’energia com a factor tecnològic clau del desenvolupament sostenible.
Eficiència energètica, consum responsable i energies renovables. [E]

Sabers concretats

• Reflexió sobre la importància de l’energia en la societat actual i la seva relació amb el benestar social, econòmic i mediambiental. [ESS]
• Identificació d’eficiència energètica, aplicant-la a situacions quotidianes.
• Anàlisi de l’impacte de l’ús de l’energia en els àmbits personal, familiar i global. Reflexió sobre hàbits d'ús i propostes per reduir la despesa energètica a casa i a l’escola.
• Reconeixement de les principals fonts d’energia en funció del seu grau de sostenibilitat (renovables o no renovables). [ESS]
• Identificació de similituds i diferències entre diversos tipus de centrals de producció d’energia i la seva aplicació a la vida quotidiana. [ESS]
• Avaluació de les diverses fonts d’energia en el marc de la sostenibilitat.

Justificació de la proposta

Aquesta activitat pretén aproximar l’alumnat als principis científics i tecnològics de l’energia solar fotovoltaica per obtenir energia elèctrica de manera sostenible. Mitjançant la recerca d’informació i fent activitats experimentals, de mesura i de càlcul s’integra el coneixement interdisciplinari, que es vincula als ODS, i que permet veure-la com una tecnologia que pot donar solucions a comunitats aïllades.

L’activitat connecta amb els sabers adquirits anteriorment sobre el muntatge d’esquemes i circuits elèctrics, i el seu càlcul.

Descripció de l’activitat

Es tracta d’una activitat d’exploració i experimentació amb una placa fotovoltaica, de mides reduïdes, destinada a activitats educatives, i una làmpada led de baix voltatge. L’alumnat ha de poder experimentar que és possible encendre una bombeta amb una placa fotovoltaica només quan hi ha prou energia obtinguda. Ha de descobrir que aquesta està relacionada amb la intensitat de llum solar que incideix sobre la superfície de la placa, i que aquesta depèn de l’orientació amb relació a la posició del Sol.

Detall de l’activitat

Material necessari

Per fer aquesta activitat cal disposar del material següent:

• Placa solar d’experimentació (#685-SP150-12V o #684-SP70-12V)
• Làmpada led 12 V / 1,4 W
• Motor DC 9V
• Cables amb pinces de cocodril
• Multímetre
• Brúixola
• Transportador d’angles o goniòmetre
• Regle o cinta mètrica

1. Què en sabem, del Sol?

Amb l’ajuda de la brúixola, determineu les dades que es demanen a continuació:

Al nostre hemisferi, el Sol surt per l’________________ , arriba a la màxima altura quan és al __________ , i es pon per l’ ______________.

El trajecte del Sol respecte de la nostra posició és el mateix durant tot l’any? Explica-ho i justifica la resposta.

________________________________________________________________________

Dibuixeu la forma aproximada del trajecte que segueix el Sol a l’horitzó (a l’estiu i a l’hivern) al llarg del dia:

La llum solar es compon d’ones de diferents propietats. Investigueu què les diferencia.

- Llum visible: _____________________________________________________________

- Radiació ultraviolada: ______________________________________________________

- Radiació infraroja: _________________________________________________________

2. La placa fotovoltaica

La placa fotovoltaica conté diverses cèl·lules fotovoltaiques connectades en sèrie i en paral·lel. En rebre llum visible, la cèl·lula genera una petita tensió i intensitat. Per obtenir un valor més gran de tensió es connecten en sèrie (com es fa amb les piles), i per obtenir una intensitat més gran es connecten en paral·lel. Així doncs, la placa fotovoltaica està constituïda per un conjunt de cèl·lules connectades en sèrie i en paral·lel.

A partir de la documentació de la placa i amb la placa, determineu les dades següents:

El cable vermell correspon al pol _________ i el cable negre, al pol ____________

Munteu els dos suports a la placa i sortiu a l’aire lliure, a un punt sense ombres, per poder treballar amb llum directa del Sol.

Prepareu el multímetre per mesurar corrent continu a una escala superior a 12 V. Connecteu les puntes a les pinces dels cables de la placa fotovoltaica.

Modifiqueu la posició de la placa per obtenir la màxima tensió de sortida i anoteu el valor de tensió i la posició de la placa.

Repetiu el mateix, però amb el multímetre preparat per mesurar intensitat en una escala superior a 2 A.

3. Ús de l’energia generada per la placa FV

Ara es tracta de veure si l’energia generada en el punt de màxima insolació pot encendre la làmpada led. Connecteu-la i verifiqueu que s’encén.

Si modifiqueu la posició de la placa respecte del Sol, la bombeta lluu sempre de la mateixa manera?

Expliqueu el motiu ____________________________________________________________

Encendre una làmpada durant el dia és útil en comptades situacions. Aleshores, si volem tenir llum durant la nit, què necessitem? ___________________________________________________

Repetiu l’experiència amb el motor.

La vida útil d’una placa fotovoltaica comercial és de 25 anys, però sol ser molt superior, ja que amb el temps perd una mica d’eficiència.

4. L’energia fotovoltaica és sostenible?

Podem afirmar que l’energia elèctrica d’origen fotovoltaic és sostenible? Argumenteu-ho.

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

Quins tipus d’aplicacions podrien resoldre aquest sistema, amb uns adaptadors electrònics adequats?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Recomanacions

Aquesta activitat també es pot utilitzar per treballar el bloc de sabers Muntatge d’esquemes i circuits elèctrics o electrònics, físics o simulats. Interpretació,
càlcul, disseny i aplicació en projectes. [E], en concret el Disseny i muntatge de circuits elèctrics físics o simulats, d'acord amb la funció esperada. [ESS]

Sabers del currículum

5.3 Valoració de l’energia com a factor tecnològic clau del desenvolupament sostenible. Eficiència energètica, consum responsable i energies renovables. [E]

Sabers concretats

• Reflexió sobre la importància de l’energia en la societat actual i la seva relació amb el benestar social, econòmic i mediambiental. [ESS]
• Identificació d’eficiència energètica, aplicant-la a situacions quotidianes.
• Anàlisi de l’impacte de l’ús de l’energia en els àmbits personal, familiar i global. Reflexió sobre hàbits d'ús i propostes per reduir la despesa energètica a casa i a l’escola.
• Reconeixement de les principals fonts d’energia en funció del seu grau de sostenibilitat (renovables o no renovables). [ESS]
• Identificació de similituds i diferències entre diversos tipus de centrals de producció d’energia i la seva aplicació a la vida quotidiana. [ESS]
• Avaluació de les diverses fonts d’energia en el marc de la sostenibilitat.

Justificació de la proposta

L’energia és un recurs imprescindible, però la seva producció i consum tenen un impacte directe en la sostenibilitat global. Aquesta activitat introdueix una reflexió crítica sobre l’ús de l’energia, per fer visibles les relacions entre els hàbits personals i els grans reptes globals. Mitjançant l'anàlisi de casos reals (notícies) i el debat sobre el mix energètic, l’alumnat avalua l’impacte i proposa mesures d’eficiència, cosa que fomenta la ciutadania democràtica i la consciència global i avança cap a un model energètic més responsable i sostenible.

Descripció de l’activitat

L’alumnat inicia l’activitat amb una fase d’exploració i anàlisi crítica de notícies actuals relacionades amb factors energètics (preu de la llum, transició, sequera, conflictes internacionals). En grups, analitzen les causes, els afectats i les conseqüències, per reflexionar sobre l’impacte de l’energia en el benestar personal, social i econòmic. Aquesta fase conclou amb un debat conjunt per compartir conclusions i proposar solucions.

A continuació, en la fase d’anàlisi i estructuració, l’alumnat reconeix i classifica les fonts d’energia. Utilitzant fitxes informatives, elaboren un esquema comparatiu d’avantatges i inconvenients de fonts renovables i no renovables, i n’aborden el grau de sostenibilitat.

Finalment, en la fase d’aplicació i síntesi, es duu a terme un debat en el qual cada grup ha de justificar i defensar la seva proposta de mix energètic futur més adequat i sostenible. L’activitat conclou amb una reflexió guiada sobre la importància de la seguretat en l’ús de la tecnologia i el paper de la sostenibilitat energètica en l’ús responsable dels recursos globals, que connecta directament amb els vectors transversals de ciutadania democràtica i consciència global.

Detall de l'activitat

1. Per què és important l’energia?

Objectiu

• Comprendre la relació entre energia, benestar i desenvolupament social i econòmic.

En aquesta activitat l’alumnat treballa amb notícies actuals per reflexionar de manera crítica sobre com els factors energètics afecten la vida quotidiana, la societat i l’economia. Es proposa que cada grup de 3‑4 alumnes esculli una notícia diferent relacionada amb preu de la llum, transició energètica, sequera i hidràulica o conflictes internacionals i gas. Cada grup analitza la notícia i hi identifica els factors que provoquen el problema, les parts afectades i les conseqüències que se’n deriven.

Posteriorment, l’alumnat respon a preguntes guia per reflexionar sobre els impactes personals, socials i econòmics i comparteixen les seves respostes en un debat conjunt, en què es comparen les conclusions de cada grup i es proposen possibles solucions o mesures que minimitzin els efectes negatius.

Cal destacar que les notícies poden ser substituïdes per d’altres més properes a l’alumnat i al seu entorn, i que l’activitat pot estendre’s durant més d’una sessió, si es vol aprofundir en l’anàlisi i el debat.

 Preguntes guia per a la reflexió:

• Com afectaria la pujada de la factura de la llum el pressupost familiar i les despeses quotidianes?
• Quins canvis hi hauria si hi hagués talls d’energia o restriccions en l’ús domèstic i escolar?
• Quins col·lectius serien més vulnerables davant de l’escassetat o l’alt cost de l’energia?
• Com impactaria la situació energètica sobre l’economia local i els preus dels productes?

2. D’on ve l’energia?

Objectiu

• Reconèixer i classificar les fonts d’energia segons el grau de sostenibilitat.

Activitat-debat: Quina combinació d’energies creieu que hauria de tenir més pes en el futur?

L’alumnat reflexiona sobre les característiques de les principals fonts d’energia i els criteris per establir un mix energètic sostenible i segur. La classe es divideix en grups, i cada grup rep fitxes amb informació bàsica de diferents fonts d’energia (solar, eòlica, hidroelèctrica, biomassa, nuclear, carbó, gas i petroli).

L’alumnat elabora un esquema comparatiu amb avantatges i inconvenients de cada font i després debaten per determinar quina combinació d’energies consideren més adequada per al futur, i justifiquen la seva decisió. Finalment, cada grup presenta la seva proposta, cosa que promou l’argumentació i l’escolta crítica entre companys i companyes.

L’activitat permet connectar la reflexió sobre la sostenibilitat i l’economia amb la presa de decisions i la capacitat de raonar sobre els pros i contres de cada font d’energia, i es pot fer flexible segons l’entorn i els interessos de l’alumnat.

https://descargas.intef.es/cedec/proyectoedia/fisica_quimica/contenidos/investigando_energia/fuentes_de_energa.html

Recomanacions

L’activitat es desenvolupa en diferents fases, que combinen la indagació, l’estructuració de coneixement i l’aplicació pràctica i digital. Es poden substituir les notícies per d’altres més properes a l’alumnat per reforçar la contextualització i la universalitat del currículum. Cal vetllar per promoure l’escolta activa i el respecte a la diversitat d’opinions durant els debats.

La principal dificultat és evitar la superficialitat en la reflexió. L’alumnat pot limitar-se a descriure la notícia o a expressar opinions sense utilitzar dades, sense aprofundir en les repercussions socials, econòmiques o ambientals. És crucial que el professorat insisteixi a centrar el debat en l’argumentació amb proves extretes de les fitxes, i no només en el sentit comú.

La selecció de recursos és crítica. Si les notícies o les fitxes comparatives de fonts d’energia són massa complexes, esbiaixades o desactualitzades, poden dificultar l’anàlisi objectiva. Per això, cal preseleccionar notícies i fonts fiables abans de l’activitat.