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Série sobre energia: Plano de aula 3 - Energia solar

Publicado por 
novaescola
Objetivo(s) 
  • Identificar e analisar processos produtivos, o papel e a importância da produção de energia a partir do aproveitamento da energia solar.
  • Promover ações na escola e na comunidade que contribuam para economizar energia e evitar usos inadequados e predatórios dos recursos naturais e sociais disponíveis.
Conteúdo(s) 

Energia: fontes de energia alternativas ou complementares; energia solar.

Ano(s) 
Tempo estimado 
Três aulas
Desenvolvimento 
1ª etapa 

Introdução 

Este plano de aula é o terceiro de uma série de quatro propostas sobre a questão da energia no Brasil e no mundo. Nos planos anteriores (Fontes de energia e Etanol e biodiesel), foram examinados a oferta e o consumo de energia por fonte em diferentes países, a matriz energética nacional, o papel dos combustíveis fósseis e as perspectivas e impasses de fontes que vêm se consolidando nos últimos anos, como o etanol e o biodiesel. Esse último campo é fundamental para se avaliar em que medida e em qual prazo é possível criar alternativas viáveis e sustentáveis, capazes de transformar o quadro de dependência em relação às fontes de origem fóssil e atenuar impactos sociais e ambientais.

Neste plano, vamos examinar o papel da energia solar, suas formas de obtenção, tecnologias e eventuais benefícios, em comparação com as demais fontes. Se necessário, retome com a turma dados e conceitos apresentados nas aulas anteriores.

Como vem se desenhando a produção de energia a partir da radiação solar - ou energia total incidente - na superfície da Terra? Quais são os desafios e obstáculos para que essa fonte limpa e renovável possa se consolidar? Qual é o estado da arte do aproveitamento da energia solar no Brasil e no mundo? Essas e outras questões podem ser objeto de estudo e tema para estudos e pesquisas, projetos de trabalho e sequências didáticas para as turmas do Ensino Fundamental.

Com as turmas desse segmento, é conveniente retomar noções que permitam compreender as diferenças de disponibilidade de radiação solar nos diversos países, continentes e regiões. Entre eles, estão os movimentos de rotação e translação, a latitude (a posição geográfica de países e regiões no globo terrestre) e a posição no tempo (hora do dia e dia do ano). As condições atmosféricas, casos da nebulosidade e da umidade, também interferem nessa disponibilidade. Converse com os alunos e pergunte o que sabem sobre isso. Se necessário, apresente o esquema a seguir ou faça exercícios utilizando um modelo de globo terrestre e uma lanterna, reproduzindo a incidência dos raios solares sobre a superfície do planeta.

Representação das estações do ano e do movimento da Terra em torno do Sol

Estações do ano

Assinale para a garotada que as variações ocorrem em função da inclinação do eixo imaginário em torno do qual a Terra gira todos os dias (rotação) e da trajetória em torno do Sol (translação). Mostre que há variações em relação à duração solar do dia. A variação é menor, por exemplo, nas regiões equatoriais e durante os equinócios. Por outro lado, as oscilações são maiores nas regiões polares e nos períodos de solstício. No caso do Brasil, a maior parte do território está nas zonas tropicais, de modo que não há grandes alterações na recepção dos raios solares. Entretanto, como se sabe, há concentração urbana e de atividades em regiões mais afastadas da linha do Equador. Segundo o Atlas de Energia Elétrica da Aneel, em Porto Alegre, a mais meridional das capitais brasileiras, a 30º de latitude sul, a duração solar do dia varia até três horas entre junho e dezembro. Peça que registrem as informações e se preparem para um experimento nas aulas seguintes - a construção de um fogão solar.

SISTEMA SOLAR DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

Para maximizar o aproveitamento da radiação solar, pode-se ajustar a posição do coletor ou painel solar de acordo com a latitude local e o período do ano em que se requer mais energia. No Hemisfério Sul, por exemplo, um sistema de captação solar fixo deve ser orientado para o Norte, com ângulo de inclinação similar ao da latitude local.

Estações do ano
 

 

 

2ª etapa 

A título de experiência, os alunos podem construir um fogão solar para aquecer água. Para isso, eles vão precisar construir uma base, que pode ser feita de papelão, no formato de uma antena parabólica. A superfície côncava deve ser recoberta com papel alumínio, que deve ser colado. Sobre ela, pode-se colocar uma pequena tampa de vidro, que servirá de suporte para uma recipiente com água. Ele concentra os raios solares e deverá irradiar de forma concentrada no fundo do recipiente. O fogão deverá ser apoiado em estacas de madeira unidas por um barbante, garantindo que possa ser movimentado de acordo com a posição de recepção dos raios solares. Ele deve ser posicionado perpendicularmente à direção do sol, de preferência em torno do meio-dia, ajustando-se sua posição lateralmente conforme a variação da recepção solar. O sistema pode ser instalado no pátio externo da escola, em local ensolarado e protegido do vento. Outras opções são fogões solares em forma de funil, também recobertos por papel alumínio, apoiados sobre um engradado de plástico ou papelão.

Com o experimento, os estudantes dessa faixa de escolaridade poderão constatar a capacidade que o sistema possui de concentrar e emitir energia na forma de calor. Feita a experiência, peça que registrem e discutam coletivamente os resultados.

Modelo de fogão solar artesanal 

Estações do ano

 

Quer saber mais?

Bibliografia
Dossiê Terra: por uma Vida Sustentável no Século XXI, e o especial O Poder do Sol, publicado em setembro de 2009 na Revista National Geographic.
Atlas da Energia-Aneel, Disponível em: www.aneel.gov.br/aplicacoes/Atlas/energia_solar/energia_solar.htm

Autor Nova Escola
Créditos:
Roberto Giansanti
Formação:
Geógrafo, autor de livros didáticos e consultor educacional

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