Les sciences de la Terre et de l'environnement sont probablement les domaines qui se rapportent le plus facilement aux énergies renouvelables. L'un des principaux domaines de recherche dans ces domaines est les effets de l'activité humaine sur le climat mondial. Malgré ce que certains voudraient vous faire croire, il n’y a ni «controverse» ni «débat» sur l’état du climat mondial. Après avoir enregistré les températures mondiales depuis les années 1830, les concentrations de carbone atmosphérique depuis les années 1950, la surveillance par satellite de la température de la surface de la mer depuis les années 1980, et de nombreuses autres centaines d'observations et de recherches qui étendent notre connaissance des conditions climatiques dans le passé profond et préhumain, les climatologues savent exactement comment notre climat a changé et pourquoi. Bien qu'ils puissent débattre de la fiabilité des procurations ou de la nature de mécanismes spécifiques, les conclusions sont les mêmes: notre planète se réchauffe et nous en sommes la cause.

L'énergie renouvelable est l'une des nombreuses solutions partielles que les scientifiques et les ingénieurs du monde entier ont développées et améliorées au cours des dernières décennies. Récemment, les États-Unis ont généré le plus grand pourcentage de leur énergie à partir de sources renouvelables depuis les années 1930, lorsque la combustion du bois représentait en fait une partie substantielle du budget énergétique de notre pays. Maintenant, les énergies renouvelables sous forme de vent, solaire, piles à combustible, etc., deviennent une part substantielle de notre production d'énergie. Et avec les voitures électriques et à pile à combustible qui commencent à apparaître dans de plus en plus de rues, il est plus important que jamais de recevoir une formation solide sur ce qui fait fonctionner les énergies renouvelables.

Dans le contexte des sciences de la Terre ou de l'environnement, les technologies des énergies renouvelables sont utiles dans leur capacité à produire de l'électricité sans causer de pollution nocive ni exploiter les ressources limitées de notre planète. Comment font-ils cela ? Les laboratoires d’énergie renouvelable fonctionnant avec des versions plus petites de générateurs d’énergie renouvelable peuvent éclairer le fonctionnement de ces machines, ce qui peut réduire considérablement l’impact environnemental de notre société.

Voici quelques-unes des nombreuses façons dont les énergies renouvelables peuvent être utilisées comme sujet pour susciter l'intérêt des étudiants dans une classe de sciences de la Terre ou de l'environnement.

1. Mesurer la quantité d'électricité produite par une énergie renouvelable et déterminer la taille d'un générateur qu'il faudrait pour alimenter toute l'école, ou combien serait nécessaire pour alimenter l'ensemble du pays.

2. Utilisez une éolienne pour discuter des régions du monde, basées sur les vents dominants, qui feraient de bonnes places pour l'énergie éolienne renouvelable.

3. Suscitez des discussions sur le mouvement apparent du Soleil dans le ciel selon des schémas quotidiens et annuels en examinant comment l'efficacité d'un panneau solaire change lorsque la lumière le frappe sous différents angles.

4. Générez de l'hydrogène à partir d'une pile à combustible réversible, puis créez de l'électricité à partir de l'hydrogène et déterminez quelle énergie a été perdue et comment les piles à combustible pourraient être utilisées comme source d'électricité non polluante.