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
Ficheiro
|
Função
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ENERGIA.BAT |
Arranque, 1º écran e início do programa |
ENERGY.EXE |
Programa Energia propriamente dito |
Ficheiros auxiliares |
|
ENERGIA.PCX |
Imagem inicial |
RUN.EXE |
|
ENERGIA.TXT |
Texto do manual em ASCII |
EGAVGA.BGI |
|
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».

Fig.1 Écran de apresentação
do programa «ENERGIA».
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.

Fig. 2 Mais informações antes de
iniciar o jogo propriamente dito.

Fig. 3 Écran de início do jogo com
a introdução de dados.
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).

Fig. 4 Consequências para o sistema do plano
energético mundial na primeira década.
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).

Fig. 5 Ocorreu um acidente nuclear durante o terceiro
ciclo.
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).

Fig. 6 Aumento da poluição sem alteração
apreciável do nível de vida.
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).

Fig. 7 As reservas de petróleo estão
quase esgotadas.
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.

Fig. 8 Pontuação obtida no final
deste jogo: 231 pontos.
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.

Fig. 9 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.

Fig. 10 A pontuação obtida no final
deste jogo foi baixa.
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.

Fig. 11 Diagrama das relaçoes entre os vários elementos dos sistema.
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.

Fig. 12 Primeiro quadro de informação:
Valores de E, E/N, V, P e C(i), em função dos dados introduzidos.

Fig. 13 Segundo quadro de informação.
Recursos consumidos e respectivo custo, para o conjunto de dados introduzidos.

Fig. 14 Terceiro quadro de informação.
Valores de poluição (em unidades a)para o conjunto de dados
introduzidos.
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.

Fig. 15 Recursos energéticos tradicionais
e renováveis.

Fig. 16 Produção de energia, com
a indicação das variáveis de que depende.

Fig. 17 Distribuição do lucro.

Fig. 18 Coeficientes relativos de poluição.

Fig. 19 Factores que influenciam o nível
de vida.

Fig. 20 População mundial em função
do tempo. Verifica-se um aumento drástico da população
mundial até haver uma estabilização por volta do ano
2150.
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.
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