Énergies renouvelables

Les énergies renouvelables permettent aux élèves de comprendre des concepts scientifiques concrets et ancrés dans leur quotidien. Travailler par l'action renforce leur capacité à relier les notions théoriques de conversion d'énergie aux solutions technologiques réelles, ce qui solidifie leur engagement et leur maîtrise.

• 5ème
• Exploration de la Matière et de l'Énergie
• 4 activités
• 20 min–40 min

Objectifs d’apprentissage

1. Expliquer le principe de conversion de l'énergie pour une éolienne et un panneau solaire photovoltaïque.
2. Comparer les avantages et les inconvénients de trois sources d'énergies renouvelables différentes (solaire, éolien, hydraulique).
3. Analyser l'impact de l'intermittence sur la production d'électricité à partir de sources renouvelables.
4. Identifier les principaux composants d'une chaîne de conversion énergétique pour une énergie renouvelable donnée.

Puzzle

⏱ 35 min·Petits groupes

Puzzle: Les filières renouvelables

Chaque groupe devient expert d'une source d'énergie renouvelable (solaire, éolien, hydraulique, biomasse). Après avoir étudié leur filière, les élèves se regroupent en équipes mixtes pour comparer avantages, limites et potentiel en France.

Préparation et détails

Décrivez le fonctionnement d'une éolienne ou d'un panneau solaire photovoltaïque.

Conseil de facilitation: Pour le Jigsaw, formez des groupes experts avant de les dispatcher afin que chaque élève maîtrise un sujet avant d'échanger avec les autres.

Setup: Aménagement flexible pour faciliter les regroupements successifs

Materials: Dossiers documentaires pour les groupes d'experts, Fiche de prise de notes, Organisateur graphique de synthèse

• Comprendre
• Analyser
• Évaluer
• Compétences relationnelles
• Autogestion

Galerie marchande

⏱ 40 min·Petits groupes

Maquette : Mini-éolienne fonctionnelle

Les élèves construisent une éolienne miniature avec un petit moteur, des pales en carton et une LED. Ils testent différentes formes de pales et mesurent la tension produite pour identifier le design le plus efficace.

Préparation et détails

Comparez les avantages et les inconvénients des différentes sources d'énergies renouvelables.

Setup: Espace mural dégagé ou tables disposées en périphérie de la salle

Materials: Papier grand format ou panneaux d'affichage, Feutres et marqueurs, Post-it pour les retours critiques

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Galerie marchande

⏱ 30 min·Petits groupes

Débat structuré : Le mix énergétique de 2050

Les élèves incarnent différents acteurs (élus, industriels, associations environnementales, citoyens). Chaque groupe prépare ses arguments puis défend sa vision du mix énergétique français idéal pour 2050.

Préparation et détails

Analysez le potentiel des énergies renouvelables pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux.

Setup: Espace mural dégagé ou tables disposées en périphérie de la salle

Materials: Papier grand format ou panneaux d'affichage, Feutres et marqueurs, Post-it pour les retours critiques

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: L'énergie dans mon quartier

Chaque élève recense les installations énergétiques visibles autour du collège ou chez lui. En binôme, ils comparent leurs observations, puis la classe cartographie collectivement les sources d'énergie locales.

Préparation et détails

Décrivez le fonctionnement d'une éolienne ou d'un panneau solaire photovoltaïque.

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Enseigner ce sujet

Commencez par des activités manipulatoires pour ancrer les concepts, comme la maquette de mini-éolienne, avant d'aborder les aspects plus abstraits comme le cycle de vie des panneaux solaires. Évitez de présenter les énergies renouvelables comme parfaites : utilisez les données chiffrées pour développer l'esprit critique.

À quoi s’attendre

Les élèves expliquent clairement les chaînes de conversion énergétique de chaque filière et identifient les avantages et limites de chacune. Ils utilisent des données pour nuancer les idées reçues et proposent des solutions argumentées lors des débats.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

During Jigsaw : Les énergies renouvelables ne polluent pas du tout.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant le Jigsaw, distribuez une fiche avec des données sur le cycle de vie des panneaux solaires et des éoliennes. Demandez aux élèves de comparer les émissions de CO₂ par kWh produit et de présenter leurs conclusions en groupe.

Idée reçue courante

During Maquette : L'énergie solaire ne fonctionne pas quand il fait nuageux.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant la construction de la maquette, utilisez une cellule solaire et un multimètre pour mesurer la production d'électricité sous différents éclairages (soleil direct, lumière diffuse, obscurité). Les élèves constateront la réduction du rendement mais la production résiduelle.

Idée reçue courante

During Débat structuré : Les éoliennes sont dangereuses pour les oiseaux et très bruyantes.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant la préparation du débat, fournissez aux élèves des études chiffrées sur l'impact des éoliennes sur la faune et des données sur le niveau sonore des nouvelles générations. Demandez-leur d'analyser ces sources pour préparer des arguments équilibrés.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

After Jigsaw, donnez une fiche avec deux schémas simplifiés : une éolienne et un panneau solaire. Les élèves écrivent une phrase expliquant le principe de fonctionnement de chaque dispositif et identifient la principale source d'énergie utilisée.

Question de discussion

During Débat structuré, posez la question : 'Si nous voulions couvrir 80% de nos besoins énergétiques avec des énergies renouvelables en France, quels seraient les principaux défis à relever ?' Évaluez la capacité des élèves à argumenter en s'appuyant sur les avantages et inconvénients des filières étudiées.

Vérification rapide

After Maquette, présentez une courte vidéo montrant une centrale hydroélectrique. Les élèves identifient la ressource naturelle utilisée, la chaîne de conversion énergétique et un avantage de cette source d'énergie.

Extensions et étayage

• Demandez aux élèves de concevoir une infographie comparant deux filières renouvelables en intégrant des données de rendement et d'impact environnemental.
• Fournissez un tableau de données simplifié pour les élèves qui ont du mal à analyser les chaînes de conversion énergétique.
• Proposez une recherche approfondie sur une technologie émergente comme l'énergie houlomotrice ou l'hydrogène vert.

Vocabulaire clé

Énergie cinétique	L'énergie qu'un objet possède en raison de son mouvement. Le vent possède une énergie cinétique qui peut faire tourner les pales d'une éolienne.
Effet photovoltaïque	Le phénomène par lequel un matériau semi-conducteur produit un courant électrique lorsqu'il est exposé à la lumière. C'est le principe de fonctionnement des panneaux solaires.
Intermittence	La caractéristique de certaines sources d'énergie renouvelable (comme le solaire ou l'éolien) dont la production dépend des conditions météorologiques et n'est donc pas constante.
Rendement	Le rapport entre l'énergie utile produite par un système et l'énergie totale consommée ou reçue. Il indique l'efficacité d'une conversion énergétique.