1. Características Técnicas

Equipamento necessário

Computador PC-IBM compatível, com placa gráfica (VGA, EGA ou CGA).

O programa foi escrito na linguagem Basic ('Quickbasic', da Microsoft®). Corre em écrans monocromáticos mas beneficia graficamente se for usado num écran policromático.

Ficheiros Principais

Instruções gerais

Recomenda-se a realização de uma cópia de salvaguarda da disquete com o programa.

Pode "correr" o programa directamente da disquete ou copiá-lo para um directório no disco duro.

Se o cursor estiver posicionado na disquete (A: ou B:) tecle ENERGIA premindo de seguida a tecla Enter. Se tiver copiado o conteúdo da disquete para o disco duro, posicione-se na directoria onde está o programa e tecle ENERGIA e Enter.. Aparece então o écran da Fig. 1

Pode sair do programa a qualquer momento premindo simultaneamente as teclas «Control» e «Break».

2. Como funciona o programa

O programa ENERGIA‚ um jogo de simulação que permite administrar os recursos energéticos da Terra durante um período de 150 anos. O jogo assenta num conjunto de relações entre variáveis, que em parte podem ser controladas. O jogador vai-se apercebendo do impacto que a sua gestão energética tem sobre a vida humana.

A. Operações

Sempre que introduzir informação no decorrer do programa deve escrever-se no teclado as letras ou os números desejados e confirmar essa entrada com a tecla 'Enter'.

O programa começa por perguntar o nome do jogador. Depois de introduzir o nome, confirme se está pronto para iniciar o desafio. Para tal, escrever 'S' (sim) seguido de 'Enter' ou carregar directamente na tecla 'Enter'. Se responder 'N' (não), o jogo não começa.

Uma outra pergunta de resposta Sim/Não aparece antes de iniciar o jogo propriamente dito: 'Queres mais informações sobre o programa? (S/N)'. A resposta 'S' permite obter mais informações sobre o programa (ver Fig. 2). A resposta 'N' (ou simplesmente 'Enter') permite a introdução imediata dos primeiros valores pelo jogador, no écran representado na Fig. 3.

Cabe então ao jogador escolher as percentagens relativas de utilização de cada recurso energético para a primeira década. Na primeira coluna (década 0) aparecem os valores relativos à década actual, que constituem o ponto de partida. Esses dados correspondem à situação real na Terra, no momento presente. (ver Tab.1).

Depois de introduzido um valor para cada fonte de energia, não esquecer de carregar em 'Enter'.

Para introduzir o valor 0, basta premir a tecla 'Enter'. O total, apresentado debaixo da coluna que está a ser preenchida, tem de ser 100%. Se não for esse o caso, o programa apresenta o respectivo aviso.

Esta entrada de dados é o chamado «Plano energético mundial», que é essencial para a evolução do nível de vida da população.

Depois de introduzidos todos os valores (que completam 100%), pode ainda corrigir algum desses valores se responder 'S' à pergunta 'Queres fazer alterações? S/N'. Se responder 'N' seguido de 'Enter' (basta carregar no 'Enter'), observam-se as consequências para o sistema da selecção de valores que foi efectuada (Fig. 4).

Depois de ver este écran, pode sair-se para o DOS (premindo 'S'), consultar informação numérica (tecla 'I'), pedir ajuda (tecla 'A') ou continuar a introdução de valores, avançando para a próxima década ('Enter').

Nas secções 4.1 e 4.2 são apresentados em pormenor os conteúdos das opções 'Ajuda' e 'Informação'.

Para continuar o jogo, é necessário introduzir os valores percentuais de cada forma de energia, no início de cada ciclo de 10 anos. No fim de cada valor carregue sempre na tecla 'Enter' para confirmar.

A evolução do sistema energético está sujeita às seguintes relações:

* O plano energético serve para gerir a utilização dos recursos energéticos.

* A produção de energia em cada ciclo de 10 anos, usando tanto fontes de energia tradicionais como renováveis, depende do lucro obtido no ciclo anterior (que, por sua vez, é proporcional à produção de energia nesse ciclo) e do custo dos recursos energéticos.

* O custo de cada fonte energética tradicional depende da respectiva quantidade nas jazidas terrestres. O custo das fontes energéticas renováveis diminui à medida que aumenta a sua utilização.

* A população total do globo aumenta até 13 mil milhões e estabiliza nesse valor. Este aumento tem lugar independentemente de qualquer acção do jogador.

* A produção de energia per capita obtém-se dividindo a produção total de energia pelo número de habitantes da Terra.

* O nível de vida é directamente proporcional ao lucro e inversamente proporcional ao número de habitantes da Terra. Como o lucro, por sua vez, é proporcional à produção de energia, o nível de vida é directamente proporcional à produção de energia per capita. Por outro lado, o aumento da poluição diminui o nível de vida (de forma não linear).

* O estado do ambiente é descrito pelo nível de poluição. A poluição, que resulta da produção de energia, depende das fontes energéticas que forem utilizadas. Parte do lucro obtido é investido para diminuir a poluição.

O planeamento do uso dos diferentes recursos energéticos deve basear-se nas quantidades de recursos disponíveis, no custo de cada fonte energética e na sua taxa actual de utilização. Diferentes estratégias conduzem a diferentes valores de produção energética e a diferentes níveis de poluição ambiental, que influenciam finalmente a qualidade de vida.

As fontes de energia alternativa existem em abundância mas a sua exploração é, de início, bastante cara. No entanto, o preço destes recursos diminui tanto mais quanto mais eles forem utilizados. À medida que encarecem os recursos tradicionais, convém reforçar o uso de energias alternativas.

A mudança na utilização das diversas fontes deve ser gradual. Quer isto dizer que a utilização de um determinado recurso não deve diferir muito de ano para ano. Alguns acidentes ou algumas novidades agrad´veis podem ocorrer no jogo de forma aleatória, sendo muito difícil a repetição literal da mesma sequência.

Ao usar o plano de gestão energética, podemos tentar diversas estratégias. Eis algumas possibilidades:

* Usar energia barata (100 % de carvão).

* Usar as fontes mais 'limpas' (petróleo e gás natural).

* Manter as condições actuais de gestão (ver Tab. 1).

No entanto, o caminho óptimo consiste no aumento gradual do uso do carvão e das fontes alternativas e na diminuição progressiva das contribuições do gás natural, do petróleo e do urânio.

B. Um exemplo de boa gestão

Apresentamos a seguir um exemplo de uma gestão bem sucedida (Figs. 5 a 8).

No caso apresentado ocorreu um acidente numa central nuclear durante o terceiro ciclo (Fig. 5).

Nesta altura, a poluição radioactiva subiu , a energia produzida desceu (E), e o nível de vida (V) desceu, como é natural. Repare-se que, no segundo ciclo, a produção de energia per capita (E/N) não variou significativamente apesar do grande aumento da produção energética. O aumento de E no quarto ciclo aumenta um pouco o nível de vida (V) mas não influencia muito o nível de poluição (ver Fig. 5).

Só depois do sexto ciclo a poluição começa a ser responsável pela diminuição do nível de vida. Este processo é acompanhado por uma estabilização da produção energética per capita em consequência do aumento do preço dos combustíveis. As reservas de petróleo encontram-se, porém, quase esgotadas. A degradação do nível de vida continua até ao décimo ciclo (Fig. 7).

A partir do sétimo ciclo o aumento da produção energética abranda, enquanto a poluição cresce pela utilização acrescida de carvão. O carvão, que é o meio mais barato de produzir energia, torna-se a principal fonte de poluição. O preço da energia produzida a partir dos recursos renováveis baixa em consequência do permanente investimento nesse sector. Apesar do ligeiro aumento da energia produzida per capita, verifica-se uma baixa clara do nível de vida em consequência do aumento da poluição.

Finalmente, a produção de energia e o nível de vida aumentam bastante (Fig. 7).

Estas duas fontes (o carvão e os recursos renováveis) são os pilares dos últimos decénios. Nesta altura, não há gás natural e tanto o urânio como o petróleo estão muito caros.

No fim, a diferença entre os aumentos de energia produzida per capita (que é 3,5 vezes maior do que no início do jogo) e o nível de vida (que é apenas 2,0 vezes maior) explica-se pelo aumento da poluição.

A pontuação final neste jogo é 258 pontos em 300 possíveis. Este último valor tem a ver com a duração do jogo (número de ciclos) e corresponde a uma situação ideal (em que o nível de vida nunca desce, os recursos não se esgotam, e a poluição não aumenta) que nunca acontece.

C. Um exemplo de má gestão

Experimentemos, a título de exemplo, começar bruscamente a utilizar apenas energias renováveis. Uma tal preocupação ecológica pode parecer razoável à primeira vista. No entanto, ela originaria uma perda significativa da qualidade de vida da humanidade, não passando portanto de uma atitude 'de coração', pouco racional. A Fig. 9 fala por si. A produção de energia e a qualidade de vida descem para valores muito baixos.

A poluição diminui até estabilizar mas essa diminuição ligeira é acompanhada por uma diminuição drástica do nível de vida. A pontuação de um jogo levado a cabo com esta política é obviamente baixa (Fig. 10). Há que pensar em métodos mais moderados, em que a estabilização da qualidade do ambiente não envolva um grande sacrifício da qualidade de vida.

3. Conteúdos que abrange e relações com os currículos escolares

O programa ENERGIA insere-se de maneira bastante pertinente na área temática 'Produção e consumo de energia' preconizada pelos novos programas para a disciplina de Ciências Físico-Químicas para o terceiro ciclo do ensino básico (8º e 9º anos de escolaridade). A componente pedagógica do programa é ele envolver o aluno numa dinâmica de jogo.

A propósito desta área temática, dizem os documentos relativos à reforma curricular: «Torna-se indispensável que os alunos conheçam e analisem as consequências para a sociedade da produção e consumo de energia.»

Transcrevemos seguidamente alguns dos objectivos que se pretendem atingir com o estudo da produção e consumo de energia, objectivos esses que permitem uma utilização vantajosa deste programa de computador:

- «Avaliar os efeitos económicos, sociais e poluentes da utilização intensiva de recursos energéticos não renováveis na produção de energia».

- «Comparar consumos energéticos locais, nacionais e mundiais».

Alguns aspectos do programa propiciam um estudo mais aprofundado daquele que é possível a alunos do ensino unificado, pelo que há vantagem na sua utilização por alunos de estudos mais avançados. Embora não fazendo parte específica dos programas dos 10º e 11º anos, a problemática energética pode estar presente nestes níveis de escolaridade, nomeadamente por meio do desenvolvimento de trabalhos na Área-Escola.

Por outro lado, não são de excluir utilizações deste programa de computador para o estudo das Ciências da Natureza, particularmente no âmbito da discussão de problemas ecológicos.

4. Notas para o professor

4.1. Introdução

Um dos principais problemas do desenvolvimento mundial é o aumento rápido do consumo de energia, um dos factores que influenciam a actual crise ecológica. O problema é agravado pelo facto dos recursos energéticos naturais serem limitados. O jogo de computador ENERGIA oferece um modelo simplificado da produção mundial de energia e da sua influência na qualidade de vida da população. Este modelo é baseado na ideia de que é inevitável substituir gradualmente as fontes de energia tradicionais (carvão, petróleo, gás natural e urânio) por fontes de energia renováveis (energia solar, eólica, hidráulica, etc.). O programa mostra a dinâmica e as dificuldades encontradas neste processo.

O jogo coloca ao alcance do aluno uma simulação minimamente realista da problemática energética mundial. As possibilidades de prever o futuro e de "jogar" com a realidade podem aumentar a motivação do aluno para estudar os temas relacionados com a «Produção e consumo de energia» (ver capítulo 3).

O programa considera a interacção entre os seguintes subsistemas: Jazidas - Produção de energia - População - Meio ambiente (Fig. 11). Um sistema como este é fechado. O seu desenvolvimento é observado durante 150 anos, em etapas de 10 anos (um ciclo). A limitação de recursos tradicionais nas jazidas constitui uma condicionante fundamental da evolução do sistema.

A gestão do sistema é efectuada pelo chamado "Plano energético mundial". A energia é obtida pelo aproveitamento das jazidas naturais, que são limitadas, e pelas fontes de energia renováveis, ilimitadas.

O aumento da produção de energia conduz, por um lado, ao aumento do nível de vida das populações. Mas, por outro lado, aumenta a poluição do ambiente, que influencia negativamente o nível de vida.

O nível de vida é o principal indicador do sistema: depende não só da prosperidade material (energia produzida per capita) como do estado do meio ambiente (caracterizado pela poluição).

A produção de energia em cada ciclo depende do valor produzido na última década, das proporções de utilização de cada recurso e do custo dos recursos. O lucro obtido com a produção de energia é gasto de várias formas: melhoria do nível de vida através do consumo (65%), produção de mais energia (30%) e protecção do ambiente (5%).

O custo da energia produzida por queima de combustíveis depende da quantidade que resta nas jazidas naturais e, aumentando à medida que estas se vão esgotando. Pelo contrário, o custo da energia obtida através das fontes renováveis diminui à medida que aumenta o investimento na produção desse tipo de energia.

A influência da produção de energia no meio ambiente exerce-se de três maneiras: poluição química, térmica e radioactiva. A contribuição dos diferentes sectores da indústria energética para a poluição é caracterizada por coeficientes relativos de poluição. Assim, o efeito da produção de energia no meio ambiente depende não só da quantidade de energia produzida mas também da forma como esta é obtida.

No capítulo seguinte é apresentado um conjunto de sugestões de trabalho para o aluno. Recomenda-se que os alunos tenham uma ideia sobre o programa antes de o começarem a usár. Os alunos devem jogar devagar. A não reflexão sobre os valores introduzidos e respectivas consequências para o sistema poderá diminuir a eficácia pedagógica do programa.

Se existirem vários computadores, poderá constituir grupos de trabalho. É conveniente que cada grupo de trabalho inicie o jogo com uma estratégia de gestão energética bem definida (ver "Tópicos para o aluno").

4.2. A opção 'Informação numérica'

As Fig. 12 a 14 apresentam os quadros de informação numérica, acessíveis em qualquer fase do programa.

4.3. A opção 'Ajuda'

As figuras 15 a 20 apresentam o conjunto de informação veiculada pela 'Ajuda' do programa, acessível em qualquer fase do programa.

No final deste manual são apresentados alguns textos de apoio que poderão ser úteis tanto a alunos como a professores.

5. Tópicos para o aluno

Tenta, usando o programa e consultando o capítulo 2 para quaisquer esclarecimentos sobre o seu funcionamento, discutir as situações apresentadas seguidamente. Antes de efectuares o jogo segundo cada uma das sugestões de a) a f), discute com os teus colegas as situações apresentadas e faz as tuas previsões, que serão ou não confirmadas no decurso do jogo. Não deves utilizar o programa à pressa: pondera bem cada passo no decurso do programa.

Para cada caso, deixamos-te ainda uma sugestão de temas, que poderás aproveitar para realizar trabalhos, de preferência em grupo, dando largas à tua imaginação e curiosidade. Podes usar cartolinas, slides, vídeos, computadores, etc, para apresentares os teus trabalhos.

O que seria de nós daqui a 150 anos se:

a)O PETRÓLEO ACABASSE DENTRO DE 20 ANOS?

O petróleo é uma fonte de energia bastante utilizada pelo homem. Não é de esperar que as jazidas de petróleo se esgotem tão rapidamente. No entanto, o que se passaria se tal acontecesse?

Sugestão de temas:

* Onde estão as principais jazidas de petróleo no mundo?

* Como se faz a extracção do petróleo?

* Como se efectua o tratamento do petróleo bruto e quais são as suas várias utilizações?

b) NÃO USÁSSEMOS RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVÁVEIS?

Na década actual só 7% da energia produzida tem origem em recursos energéticos renováveis. A obtenção de energia a partir destes recursos é, por enquanto, bastante dispendiosa. Existem, porém, duas grandes vantagens que justificam a contínua insistência no aproveitamento de energias renováveis: estas formas de energia são inesgotáveis e não poluentes.

Sugestão de temas:

* As energias renováveis. Que contribuição fornecem para a produção energética nacional?

* Procura exemplos de investimento na energia das marés e respectivo proveito?

* O que é uma central geotérmica? Qual é o seu rendimento típico?

c) SO USÁSSEMOS ENERGIA NUCLEAR (SENDO A MATÉRIA PRIMA O URÂNIO)?

A poluição radioactiva, em particular a proveniente dos resíduos das centrais nucleares, é bastante perigosa e representa uma parcela significativa da poluição causada pela produção de energia no mundo. As jazidas de urânio, por sua vez, são limitadas, podendo esgotar-se. Que consequências poderia ter o uso exclusivo da energia nuclear?

Sugestão de temas:

* Quais são as principais jazidas de urânio no mundo?

* Como se dá o processo de cisão nuclear?

* Que futuro se prevê para o uso da fusão nuclear?

d) SÓ USÁSSEMOS RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVÁVEIS

Esta via para a gestão energética seria, do ponto de vista estritamente ecológico, uma revolução agradável. Qual seria, porém, o preço dessa energia? E o que aconteceria à qualidade de vida?

Sugestão de temas:

* "A água é fonte de energia". Discute os vários aspectos desta afirmação.

* Que energia nos pode dar o vento?

* Será a energia solar directa a solução do problema energético?

e) CONTINUÁSSEMOS A SEGUIR A ESTRATÉGIA DE GESTÃO USADA ACTUALMENTE NO MUNDO (TRADUZIDA PELOS VALORES QUE APARECEM NO ÉCRAN QUANDO SE INICIA O JOGO)?

Podemos usando o programa verificar se a gestão energética mundial, eventualmente razoável nesta década, seria a mais indicada para as décadas seguintes. O que aconteceria ao ambiente e, consequentemente, ao nível de vida? Seriam suficientes os recursos energéticos não renováveis?

Sugestão de temas:

* Em que percentagem são utilizadas as várias fontes energéticas em Portugal?

* Que quantidade de energia Portugal importa de outros países?

* Como se gasta a energia no nosso país?

f) RECORRÊSSEMOS A UM AUMENTO GRADUAL DO USO DO CARVÃO E DAS FONTES ALTERNATIVAS E A UMA DIMINUIÇÃO PROGRESSIVA DAS CONTRIBUIÇÕES DO GÁS NATURAL, DO PETRÓLEO E DO URÂNIO?

A gestão energética mundial faz -sede acordo com os interesses do homem. Poderemos, de facto, usar as energias renováveis em maior escala? E o carvão, que é abundante nas jazidas terrestres, poderá ser mais utilizado do que é hoje?

Sugestão de temas:

* Qual é a origem do carvão?

* Onde estão as principais jazidas de carvão no mundo?

* Qual é o consumo de carvão na Comunidade Europeia?

A seguir são apresentados alguns textos de apoio que te podem ser úteis.

NOTA: Os Textos de Apoio não estão disponíveis na versão html. Contacte o Projecto Softciências para consultar um exemplar em papel.