Se pueden usar varias fuentes de energía para impulsar actividades humanas y a menudo esta energía debe ser transferida de origen a destino.

El tema de las fuentes de energía podría convertirse en uno de los retos más decisivos en la vida de nuestros/as estudiantes

Un cambio energético está en marcha. El histórico Acuerdo de París climático de 2016 lanzó la clara señal de que es imperativo iniciar un movimiento mundial hacia energías baja en carbono. Los países promovieron este acuerdo en la Conferencia del Clima de Glasgow de 2021 y, a pesar de la variabilidad política en el compromiso de EEUU para resolver el cambio climático, el cambio a la energía limpia continúa sin cesar, a menudo liderado por otras naciones y estados, ciudades y corporaciones de EEUU.

El origen de nuestras fuentes de energía es un tema emocionante y atractivo para los/las estudiantes y es una excelente forma de aprender sobre las diferentes maneras en las que se puede generar energía, así como el impacto y las implicaciones sociales que acarrean varios tipos de energía. Estos conceptos giran en torno a la energía que se utiliza para fines humanos, incluyendo las fuentes de energía renovables y no renovables, el almacenamiento de energía, la generación de electricidad y el transporte de energía de un lugar a otro.

Un punto de partida esencial para este tema es el concepto de fuentes de energía renovables y no renovables. Muchos estudiantes ya están familiarizados con la idea de que los combustibles fósiles se regeneran a un ritmo mucho más lento que como los usamos, por lo que no son renovables. La energía renovable existe en muchas formas: hidroeléctrica, solar, eólica, geotérmica y biocombustibles. Cada uno de ellos ofrece una gran cantidad de temas y matices relacionados. Por ejemplo, la energía solar se puede generar en un solo tejado o en granjas solares de gran escala. La energía solar también se puede generar al concentrar plantas de energía solar que utilizan una variedad de espejos para dirigir la energía del Sol hacia una torre central. Este tipo de energía solar también puede suministrar energía por la noche. Un estudio detallado de la generación de energía puede evitar una categorización demasiado simplificada de los distintos tipos de energía como buenos o malos.

También vale la pena abordar los aspectos prácticos y tecnológicos relativos a la energía. La distribución de los recursos energéticos en todo el mundo es desigual, ya que algunas regiones tienen una gran cantidad de fuentes de energía mientras que otras no. Las áreas donde la energía se utiliza más intensivamente no son necesariamente los mismos lugares dónde los recursos energéticos existen naturalmente. Por ejemplo, ricos yacimientos de petróleo y gas se encuentran en algunos entornos marinos en alta mar y los parques eólicos se encuentran en entornos rurales. En ambos casos, esta energía se transporta al lugar donde se consume. Además, los usos finales de la energía varían según la geografía, la época del año y la hora del día. Por lo tanto, la energía debe ser transportada, almacenada y convertida de una forma a otra para que esté disponible cuando y donde sea necesaria.

Aprender sobre las fuentes de energía ofrece enseñanzas sobre el mundo real

Los/las estudiantes de hoy en día están presenciando un renacimiento de la tecnología de energía. Después de décadas de un uso energético dominado por los combustibles fósiles, una amplia gama de opciones innovadoras aguarda ser explorada. La transición del mundo hacia recursos energéticos alejados de los combustibles intensivos de carbono es un tema de importante que ofrece oportunidades de aprendizaje enriquecidas, relevantes y multifacéticas. El aprendizaje sobre las fuentes de energía puede abordarse desde la perspectiva de la ingeniería, la salud pública, la economía o el comercio internacional, lo que hace que un enfoque multidisciplinario sea ideal (estas ideas también se abordan en Decisiones Energéticas).

Al igual que los ecosistemas dependen de la disponibilidad de energía, la sociedad también depende de la energía para la mayoría de las actividades humanas como la infraestructura, el transporte, o la producción de alimentos. Sin embargo, la cantidad de energía disponible para una sociedad determinada es limitada. Incluso formas de energía renovable dependen de la ubicación geográfica y la accesibilidad tecnológica. Los suministros de energía no renovable son finitos y generan un impacto derivado de su extracción, transporte y consumo. La fijación de los precios de la energía, la equidad energética y la seguridad energética son factores que determinan la disponibilidad de energía en diferentes partes de la sociedad. Algunas sociedades tienen una gran cantidad de energía, mientras que otras luchan por satisfacer sus necesidades básicas. Al aprender sobre estos conceptos, los/las estudiantes pueden comenzar a ver cómo los seres humanos dependen del uso de la energía, pero también cómo están limitados por los aspectos prácticos de su uso.

Ayudando a los/las estudiantes a comprender estas ideas

La mayoría de los/las estudiantes ya conocen que la energía puede provenir de muchas fuentes. Sin embargo, pueden tener ideas erróneas sobre de dónde proviene su propia energía o cuánta energía se deriva de varias fuentes. Por ejemplo, los/las estudiantes pueden sorprenderse al conocer que solo una pequeña fracción del suministro de energía de EEUU proviene de turbinas eólicas y otras fuentes renovables (12% en 2021), mientras que el 79% proviene de combustibles fósiles. La energía nuclear genera el 8% del suministro de energía de EEUU (Datos por la Administración de Información Energética (EIA), 2021). A pesar de la popularidad y la importancia de las tecnologías de energía renovable, es importante comprender que los combustibles fósiles siguen siendo parte vital de nuestro suministro de energía, en especial para usos no electrificados como la industria pesada, el transporte y la calefacción en hogares. Sin embargo, con la aprobación del Acta de Reducción de Inflación de 2022 (Inflation Reduction Act o IRA en inglés), se prevé que las energías renovables sobrepasen a las no renovables en términos de capacidad de generación eléctrica en las próximas décadas (Pronóstico de 2023 de la Administración de Información Energética (EIA)).

Esto ilustra los desafíos extraordinarios a los que nos enfrentamos al movernos más allá de la energía fósil. La transición de los combustibles fósiles genera un nuevo conjunto de retos como el almacenamiento de energía, la tecnología de las baterías y un suministro de energía que se une a partir de numerosas fuentes intermitentes en lugar de unas pocas plantas de energía de estado estable.

Es probable que los/las estudiantes de hoy en día estén entusiasmados con la idea de las energías renovables, y esto constituye una excelente manera de involucrarlos, pero es importante que aprendan sobre los desafíos y las realidades de la reconstrucción del sistema energético. Por ejemplo, considere las vastas instalaciones de energía renovable que se necesitarán para reemplazar el 79% del suministro de energía proveniente de combustibles fósiles, y la logística relativa a dónde ubicar las turbinas eólicas, los parques solares, u otras nuevas infraestructuras energéticas. Los números son importantes. Un tratamiento cuantitativo de estos temas deja claro que tenemos un largo camino por recorrer para asegurar un suministro de energía confiable, seguro y limpio.

Trayendo estas ideas a su clase

A pesar de todos los temas que se pueden enseñar, nuestro futuro energético es un problema que no cuenta con una respuesta clara. Esto puede implicar una llamada a la acción emocionante para los/as estudiantes. ¿Quizás formarán parte del diseño de las soluciones? Los Estándares de Ciencia de la Próxima Generación enfatizan la ingeniería, el diseño, el pensamiento interdisciplinario y la resolución de problemas. Estas formas de pensar son esenciales para enfrentar este desafío.

La energía es parte de la vida de cada estudiante y siempre está a nuestro alrededor. Por lo tanto, es fácil encontrar relevancia en la enseñanza sobre las fuentes de energía. La actividad Fuente de Poder, por ejemplo, pide a equipos de estudiantes crear un esquema conceptual de la electricidad que comienza en su propio interruptor de luz y lo rastreen hacia atrás, hasta donde puedan llegar. Esta actividad se puede usar en cualquier nivel de grado y sirve como actividad introductoria que puede impulsar una exploración más profunda y también puede revelar conceptos erróneos. Los/las estudiantes pueden llevar este concepto más allá y diseñar sus propios portafolios de energía basados en la investigación de internet sobre varias fuentes de energía.

Los/las estudiantes también podrían examinar innovaciones energéticas, como tejas solares, energía de algas, o formas novedosas de almacenaje energético. Casi todos los días nos enteramos de una nueva posibilidad. En contraposición, puede ser difícil para los/as docentes seguir el ritmo de los rápidos cambios. Por ejemplo, los precios de la energía renovable caen cada año, y las instalaciones de energía renovable están superando las proyecciones en todo el mundo. Los/as docentes deben ser conscientes de la importancia de presentar información actualizada, lo que puede implicar verificar y actualizar las cifras cada año. La Administración de Información de Energía ofrece una gran cantidad de datos, mapas, gráficos y pronósticos que pueden utilizarse para el estudio de una serie de preguntas.

Material educativo de la colección CLEAN

Por el momento, materiales sólo disponibles en inglés, pero le invitamos a usar el traductor de Googlepara aprovechar los recursos.

Escuela intermedia

• Producción Energética por País describe la producción de energía global y regional.
• Biocombustibles de Algas: Una Energía Renovable Emergente: los/las estudiantes exploran los requisitos básicos de la vida de las algas (fitoplancton) a través de una experiencia práctica y un juego interactivo.
• Océanos de Energía, se enfoca en la exploración oceánica como una forma de aprender cómo capturar, controlar y distribuir recursos de energía oceánica renovable. Los/las estudiantes investigan una fuente de energía oceánica a través de Internet y luego construyen un micro generador hidroeléctrico.

Escuela secundaria

• El Debate Sobre la Gran Energía permite a los equipos de estudiantes desarrollar puntos clave sobre los pros y los contras de su fuente de energía asignada y compararlos con otros.
• Los Estados Unidos de Energía es un mapa y una base de datos interactiva y atractiva que ilustra la producción y el consumo de energía en diferentes estados. Útil para la investigación de Internet impulsada por estudiantes, o para la comparación de energía entre diferentes estados.
• Mapas de Viento es un mapa de la velocidad media anual del viento a 80 metros sobre el suelo. Este mapa se puede utilizar para evaluar el potencial de energía eólica en los EE. UU.

Universidad

• La Energía Eólica Usando Google Earth utiliza siete grandes parques eólicos dispersos en todo el mundo para comparar la capacidad potencial de recursos eólicos de cada granja.
• Nuestro Sistema de Energía es un diagrama interactivo de la Academia Nacional de Ciencias que demuestra cómo dependemos de una variedad de fuentes de energía primarias para suministrar energía a cuatro sectores de uso final (residencial, comercial, industrial y de transporte).
• El Navegador de datos de electricidad contiene datos actualizados sobre la generación de electricidad en los EE. UU. Los datos se pueden filtrar y representar gráficamente de múltiples maneras y son útiles para lecciones basadas en la investigación sobre la generación de energía.
• El Gas Natural y Marcellus Shale utilizan un enfoque de estudio de caso para aprender sobre la fracturación hidráulica.
• La Selección de Sitios para Proyectos de Energía Renovable utiliza Google Earth para investigar una variedad de fuentes de energía renovable y para seleccionar sitios dentro de los Estados Unidos que serían apropiados para el desarrollo de energía renovable.