Offerta didattica per le scuole medie: "l'educazione energetica"

Offerta didattica per le scuole medie: “l’educazione energetica”

Teach3 è un progetto didattico rivolto alle scuole medie, che offre supporto, attività e materiali nell'ambito della
sostenibilità e dell'uso razionale dell'energia. Il progetto è promosso dall'Istituto sostenibilità applicata
all'ambiente costruito (ISAAC) della SUPSI in collaborazione con il Dipartimento del territorio, l’Associazione
TicinoEnergia e il Programma SvizzeraEnergia dell’Ufficio federale dell’energia (UFE).
Attraverso questo progetto educativo, gli allievi potranno essere istruiti e sensibilizzati sulle tematiche
energetiche già durante la scuola dell’obbligo, ed acquisire le competenze su argomenti quali:

- impiego parsimonioso dell’energia
- efficienza energetica
- produzione da energie rinnovabili
- politica energetica sostenibile
- strategia energetica 2050
- impatti del consumo di energia sull’ambiente, sulle risorse e sul clima

Il progetto porta in classe il tema dell’energia in modo interattivo attraverso un esperto qualificato, in modo
da supportare i docenti. L’offerta è rivolta in particolare agli allievi di 4a media (scienze): tuttavia, se
necessario, di comune accordo con il docente è possibile adattare modalità di svolgimento e contenuti in modo
da proporla ad altre classi rispettivamente discipline. I moduli sono strutturati in modo tale che a ogni lezione
possano partecipare più classi (fino ad un massimo di 50 allievi, 2 classi da 25). La durata di un intervento è
di 4 unità didattiche, eventualmente adattabile – ad es. per esigenze di griglia oraria – fino a 2 unità didattiche
(solo per alcuni moduli, anche se sconsigliabile).

Proposte didattiche e iscrizioni

Per gli anni scolastici 2020-2021, rispettivamente 2021-2022 e 2022-2023, vengono proposti i 7 moduli
descritti di seguito.
A discrezione della scuola, ogni modulo può essere svolto anche indipendentemente dagli altri: ognuno
è infatti stato sviluppato in modo tale da raggiungere lo scopo didattico anche singolarmente, senza
l’integrazione con gli altri moduli.

Le sedi interessate a questa offerta formativa possono pre-iscriversi a uno o più moduli ritornando il
formulario di iscrizione via mail a teach@supsi.ch.

L’eventuale adesione definitiva (definizione dettagli relativi a modalità di svolgimento, date, ecc., conferma e
accordo di adesione) avverrà solo a partire da settembre 2021.

Per ulteriori informazioni:

Ing. Sandro Rezzonico
Istituto sostenibilità applicata all'ambiente costruito (ISAAC)
SUPSI, Dipartimento ambiente costruzione e design
Via Francesco Catenazzi 23
CH-6850 Mendrisio
teach@supsi.ch
www.supsi.ch/go/teach

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Proposte didattiche 2021-2023
Per gli anni scolastici 2020-2021, rispettivamente 2021-2022 e 2022-2023, vengono proposti i 7 moduli
seguenti:

PARTE 1: solare e altre rinnovabili (M1, M2, M3)
Il futuro energetico mondiale dipenderà esclusivamente dalle fonti di energia rinnovabile. In questo ambito, il
sole è la fonte di energia rinnovabile primaria: inesauribile e gratuita. La tecnologia fotovoltaica (PV) permette
di trasformare la luce del sole in energia elettrica tramite elementi semiconduttori, secondo un processo
sostenibile e rispettoso dell’ambiente. Un impianto fotovoltaico concepito correttamente ha una durata di vita
elevata ed un’alta affidabilità, non emette gas nocivi né rumori, è esente da pericolose concentrazioni di
energia e da elementi tossici e richiede una manutenzione minima.
In questa offerta formativa il tema del fotovoltaico costituisce il fil-rouge ed è trattato, in forme e modalità
diverse, in tutti i moduli proposti nella parte 1 e nel modulo 4.

Premessa: impianti fotovoltaici costruiti dagli allievi

In passato, grazie a un’iniziativa dell’ISAAC, sono stati costruiti su 15 sedi scolastiche degli impianti fotovoltaici
da 1kW ad uso didattico collegati alla rete. Perfettamente funzionanti, progettati, montati e cablati dagli studenti
stessi! I primi due moduli offrono un’interessante opportunità per “riallacciarsi” a questi impianti -in particolare
se presenti in sede- e usare quest’ultimi (a discrezione del docente) come casi di studio reali e per attività
concrete sul campo quali misure, esperimenti ecc, oppure come spunti per possibili temi di studio,
approfondimenti ulteriori sul tema del PV o altre attività, sempre con riferimento agli impianti PV didattici già
esistenti. Ad allievi e docenti che volessero avvicinarsi ulteriormente al tema del “Fotovoltaico in aula”, si
segnalano i seguenti materiali, realizzati in passato:
"Studio di fattibilità per la posa di pannelli fotovoltaici su una scuola": percorso didattico completo, teoria,
schede pratiche tematiche che possono essere usate anche singolarmente & podcast realizzato dagli allievi.
“Il fotovoltaico in classe": panoramica, schemi e dettagli relativi ai 15 impianti PV dimostrativi realizzati, in
collaborazione con gli allievi sulle scuole. Fornisce schede per esercizi e manipolazioni teoriche e pratiche.

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MODULO 1: Il fotovoltaico a scuola: basi (4 ore-lezione, adattabile ev. a 2)

Una breve panoramica sulla tecnica fotovoltaica, sulle sue applicazioni e sui costi, nonché indicazioni sulla
scelta dell’ubicazione, fanno da trampolino di lancio nell’affascinante campo dell’energia solare.
Il modulo permetterà di acquisire le conoscenze di base relative al fotovoltaico (PV) quali ad esempio: nozioni
di meteorologia, principio di funzionamento di celle fotovoltaiche e moduli, tecnologie e durata di vita, energia
grigia, sinergia di funzioni (es tegola solare), fattori economici e incentivi, limiti e le possibilità di
approvvigionamento energetico mediante il fotovoltaico, potenziale in Svizzera, argomenti a favore del
fotovoltaico ecc.
La parte teorica sarà alternata da una ricca parte pratica composta da esercizi, misure, ed esperimenti -svolti
in tutta sicurezza- con celle, moduli, kits e strumentazioni. Allievi e docenti saranno guidati in questo percorso
interattivo da personale SUPSI qualificato.
A dipendenza del tempo, verranno brevemente presentati gli impianti PV realizzati dagli allievi di 4a media.

MODULO 2: Il fotovoltaico a scuola: l’impianto (4 ore-lezione, adattabile ev a 2)

Una tecnica energetica rispettosa dell’ambiente, che funziona in modo affidabile e che necessita di poca
manutenzione. Un sogno? Niente affatto. Un impianto solare fotovoltaico soddisfa pienamente questi requisiti,
in particolare nel caso delle installazioni collegate alla rete elettrica pubblica, che godono di una crescente
popolarità.
Questo modulo d’approfondimento vuole fornire informazioni e consigli sulla costruzione di un impianto
fotovoltaico, quali: concetti base, principio di funzionamento, tipi di impianti, indicazioni pratiche per allestire
un progetto di massima, banche dati & strumenti informatici per il pre-dimensionamento.

Per comprendere in modo pratico il tema del fotovoltaico, docenti e allievi saranno poi guidati nella
sperimentazione: esercizi (schede didattiche), misure ed esperimenti in tutta sicurezza con celle, moduli
fotovoltaici e strumentazioni (anche all’esterno, es rilievo orizzonte).
In particolare, mediante la manipolazione di un kit, gli allievi potranno progettare e costruire un piccolo impianto
fotovoltaico perfettamente funzionante (impianto reale ma in scala ridotta, 1 o 2 moduli), sia autonomo che
collegato alla rete con microinverter.
Verrà infine presentato un caso concreto, il progetto “i 15 impianti PV didattici da 1kW collegati alla rete,
realizzati sulle scuole dagli studenti stessi”, seguito da un’eventuale visita dell’impianto se presente in sede.

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MODULO 3: Elettricità da fonti rinnovabili: sole, acqua, vento e calore (4 ore-lezione, adattabile ev. a 2)

Com’è possibile produrre energia elettrica da fonti rinnovabili? Durante questo modulo gli studenti potranno
scoprire come la realizzazione e la costruzione di questi impianti sia semplice e sicura!

Dopo un’introduzione teorica di carattere generale nell’ambito dei temi trattati dall’Istituto quali ad esempio la
sostenibilità, l’uso razionale dell’energia, la politica energetica sostenibile, la strategia energetica 2050, gli
impatti del consumo di energia sull’ambiente, sulle risorse e sul clima ecc., seguirà una parte tecnico-
sperimentale; gli studenti potranno visionare un’esposizione e toccare con mano alcuni materiali e componenti
di base quali ad esempio le celle fotovoltaiche e i lingotti di silicio, svolgere esperimenti pratici e misure sul
fotovoltaico per capirne il funzionamento, nonché manipolare e sperimentare in tutta sicurezza l’uso di una
“Microcentrale idroelettrica in classe, da collegare al rubinetto” e di una “Turbina eolica costruita con materiale
riciclato”, prototipi entrambi realizzati da studenti liceali nell’ambito dei lavori di maturità.

Verrà infine presentato un caso concreto, il progetto “i 15 impianti fotovoltaici didattici da 1kW collegati alla
rete, realizzati sulle scuole dagli studenti stessi”.

PARTE 2: audit energetico dell’edificio scolastico (M4, M5, M6, M7)

Con questa proposta didattica si accompagnano gli allievi a realizzare in prima persona un audit energetico
del proprio edificio scolastico. Il percorso è suddiviso in quattro moduli della durata di quattro ore-lezione
(mezze giornate) organizzati in modo da raggiungere lo scopo didattico anche singolarmente. Non è quindi
strettamente necessario svolgere tutti i moduli.

Lo scenario: La vostra scuola è stata costruita tempo fa e può aver bisogno di vari interventi di manutenzione.
Inoltre, forse non sapete che per riscaldarla e illuminarla si spende veramente tanto!
Con questo percorso si apprende come ridurre il fabbisogno energetico a scuola (e anche a casa!) e si
comprendono i vantaggi derivanti dal migliorare l’efficienza energetica di un edificio, dall’assumere un
comportamento più consapevole e dall’utilizzare dei vettori energetici rinnovabili.
Scopo: Gli studenti si trasformano in veri e propri Detective dell’energia e avviano – con l’ausilio di apparecchi
di misurazione, ed eseguendo rilievi, sopraluoghi, calcoli e interviste – un’approfondita indagine «sul campo»
allo scopo di individuare gli apporti e le dispersioni di energia nell’edificio scolastico.
L’obiettivo è quello di scoprire come rendere la scuola più efficiente dal punto di vista energetico,
modificando in primo luogo il proprio comportamento ma suggerendo anche alla Direzione scolastica e alle
autorità competenti i possibili interventi concreti nello stabile (elementi costruttivi, impiantistica, apparecchi ed
illuminazione). I ragazzi stimeranno anche il potenziale di riduzione del fabbisogno energetico prevedendo
l’impiego di energia solare, l’ottimizzazione dell’efficienza energetica (impianti, involucro dell’edificio,
apparecchi) e comportamenti più sostenibili a scuola.

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Come integrarlo nel programma didattico? Le attività proposte sono di natura interdisciplinare e si prestano
bene come attività integrativa alle lezioni di scienze, geografia, storia e civica, italiano, per massimo 50 allievi
(2 classi). Il progetto viene proposto anche come «Progetto educativo di istituto» (PEI).

MODULO 4: Indagine “Sole” (4 ore-lezione)
La giornata fornisce una panoramica generale sulla questione energetica e sull’importanza dei vettori
energetici rinnovabili, coinvolgendo gli studenti in un’indagine per calcolare il potenziale energetico che si
potrebbe ricavare dal sole installando impianti solari sul tetto della scuola e sui tetti delle abitazioni dell’intero
Comune.
Durata e organizzazione: 4 ore-lezione suddivise in 50 min. di introduzione, 100 min. di attività di indagine, 30
min. di conclusioni.

MODULO 5: Indagine “Termo” (4 ore-lezione)
Durante questa giornata gli studenti si concentrano sul tema della dispersione termica nel proprio edificio
scolastico. Analizzano le caratteristiche dell’isolamento termico, rilevano le temperature e il benessere termico
nei diversi locali e misurano il consumo di acqua calda, per calcolare infine il potenziale di riduzione del
fabbisogno energetico termico a scuola.
Durata e organizzazione: 4 ore-lezione suddivise in 80 min. di introduzione, 80 min. di attività di indagine
(divisi in 3 gruppi), 20 min. di conclusioni.

MODULO 6: Indagine “Electro” (4 ore-lezione)
Gli studenti si confrontano con il tema del fabbisogno di elettricità nella scuola, effettuando misurazioni
dell’intensità luminosa in differenti locali e rilevando direttamente i consumi istantanei dei diversi apparecchi
elettrici in uso. Potranno così stimare il fabbisogno di elettricità e il potenziale di riduzione del fabbisogno
elettrico della scuola.
Durata e organizzazione: 4 ore-lezione suddivise in 40 min. di introduzione, 120 min. di attività di indagine
(divisi in 2 gruppi), 20 min. di conclusioni.

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MODULO 7: Conclusioni e chiusura del caso” (4 ore-lezione, adattabile ev. a 2)
A conclusione delle indagini si propone lo svolgimento di un’attività conclusiva che consenta ai ragazzi di
ripercorrere e chiudere il caso, proponendo tre proposte di intervento concreto alle autorità competenti, e
impegnandosi a dare un contributo individuale alla riduzione del fabbisogno energetico. I ragazzi hanno inoltre
l’occasione di esporre i propri risultati e le attività svolte.
Si propone inoltre lo svolgimento di un evento finale (ad esempio una mostra), durante il quale i ragazzi
potranno presentare pubblicamente i risultati e le proposte di miglioramento da loro elaborati.
Durata e organizzazione: 4 ore-lezione suddivise in 40 min. di riepilogo delle indagini, 100 min. di attività di
indagine, 60 min. di conclusioni. Eventualmente è possibile somministrare il modulo anche in “versione ridotta”,
adattato (ad es. per esigenze di griglia oraria) a 2 ore-lezione.