Weiterführende Angebote für Schulen rund um Wasserstoff und Brennstoffzellen
Ein Energieträger wird zum Hoffnungsträger für neue Generationen
Wasserstoff als kohlenstofffreier Energieträger und -speicher sowie Brennstoffzellen als effiziente Energiewandler sind wesentliche Schlüsselelemente eines integrierten Energiesystems. Im integrierten Energiesystem werden Strom, Wärme und Verkehr zusammengedacht, sodass unsere momentanen Energieverbräuche in Zukunft nahezu vollständig aus erneuerbaren Energien gedeckt werden.
Die wichtigsten Fragen zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen
Was ist Wasserstoff eigentlich?
Wasserstoff ist ein Gas, das als wichtiger chemischer Grundstoff seit vielen Jahrzehnten in der Industrie verwendet wird.
Was hat dies mit der Energiewende zu tun?
Die Bedeutung von Wasserstoff steigt immer mehr, denn viele momentan verwendeten Energieträger (d. h. Stoffe, deren Energiegehalt für Energieumwandlungsprozesse nutzbar sind) sind fossilen Ursprungs. Ihre Vorkommen werden in absehbarer Zeit erschöpft sein. Die Energieträger müssen daher in naher Zukunft umgestellt werden, etwa im Mobilitätsbereich.
Da Wasserstoff auf der Erde (fast) nicht elementar vorkommt, muss er unter Einsatz von Energie erzeugt werden. Für den Klimaschutz spielt das sogenannte Power-to-Gas-Verfahren die Hauptrolle, bei dem Strom aus erneuerbaren Energien für die Wasserstoffproduktion verwendet wird. Der so gewonnene „grüne“ Wasserstoff kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, Industrie, Verkehr, Strom- und Wärmeerzeugung zu dekarbonisieren, also CO2-neutral zu machen.
Wozu benötigen wir Wasserstoff als Energieträger?
Wasserstoff kann als Energiespeichermedium für Wind- und Solarstrom fungieren, da deren Erzeugung erheblichen Schwankungen unterliegt und die deutschen Stromnetze z. B. bei sehr viel Wind und bei großer, längerer Sonneneinstrahlung nicht die gesamte Energie auf einmal aufnehmen können. Daher benötigt man Speicher, die diese überschüssige Energie aufnehmen und zum Beispiel nachts oder in windarmen Zeiten verlässlich bereitstellen können.
Wichtig: Um mit Strom Wasserstoff zu erzeugen, braucht es den elektrochemischen Prozess der Elektrolyse. Dabei wird Wasser mithilfe elektrischer Energie in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. In der Brennstoffzelle findet dann der umgekehrte Prozess statt: Der Wasserstoff reagiert mit dem Sauerstoff aus der Luft, es entstehen Strom und Wärme. Einziges „Abfallprodukt“ ist Wasser in Form von Dampf.
Weiterführende Angebote für Schulen
Erfinderlabor „Schule 3.0“
Das Zentrum für Chemie (ZFC) ist ein eingetragener gemeinnütziger Verein. Er führt seit 2004 in Kooperation mit Schulen, Hochschulen, Unternehmen, Verbänden, Stiftungen und Ministerien Projekte durch, um den Regelunterricht in den MINT-Fächern von der Primar- bis zur Sekundarstufe II zu unterstützen. Zielgruppe sind Schülerinnen und Schüler in einem Alter zwischen acht und neunzehn Jahren sowie Lehrkräfte aller Schularten.
Das übergeordnete Ziel des Zentrums für Chemie e. V. ist es, Zukunftstechnologien und Klimaschutz in den MINT-Unterricht an hessischen Schulen zu integrieren.
Um die Kopplung von klassischen Unterrichtsinhalten mit Berufsfeldern im MINT-Umfeld zu stärken, gründete das ZFC im April 2013 die Initiative „Schule 3.0 – Zukunftstechnologien in den Unterricht“.
Ziel der Initiative ist es, Schülerinnen und Schülern den Zusammenhang zwischen Unterrichtsinhalten und zukünftigen Berufsmöglichkeiten durch lebensnahe, zukunftsweisende Themen anschaulich zu vermitteln. Themenschwerpunkt sind ressourceneffiziente Technologien wie die Brennstoffzellentechnologie, die Organische Elektronik und die Lithium-Ionen-Technologie. Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der Stärkung der Berufsorientierung durch die Einbindung von ressourceneffizienten Zukunftstechnologien in das Curriculum des MINT-Unterrichts.
Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum und einer der saubersten Energieträger auf der Erde, dennoch wird das große Potenzial von Wasserstoff in Schulen sehr selten betrachtet. Die Partner des EU-Projekts FCHgo! wollen dies ändern und entwickelten ein Set mit Materialien für den Unterricht. Mit Spielen, Geschichten, Rollenspielen und lebensnahen Beispielen aus der Wasserstoffanwendung setzt FCHgo! auf spielerische Elemente, um Schülerinnen und Schülern an Grund- und weiterführenden Schulen das Thema Wasserstoff nahezubringen.
Wie sieht die Zukunft mit Wasserstoff und Brennstoffzellen (BZ) aus? Der internationale FCHgo Award fordert Schülerinnen und Schüler dazu auf, sich innovative Anwendungen der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie vorzustellen, die unser tägliches Leben in Zukunft verändern werden. Das Thema des Wettbewerbs lautet „Welt der Zukunft: Die beste Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie-Anwendung“. Schülerteams sind eingeladen, ein Projekt einzureichen – einen Film, eine Fotostory, eine Collage, ein Modell oder ein anderes kreatives Produkt, das dieses Thema behandelt.
Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt. Entscheidend ist, dass sich das Projekt auf zukünftige Anwendungen der BZ-Technologie fokussiert und dass es im Team erarbeitet wurde. Lehrkräfte, Eltern und Interessengruppen aus der Industrie werden aufgefordert, die Bewerbungen der Schülerinnen und Schüler zu unterstützen.
Der FCHgo International Award wird im Rahmen des europäischen Projekts FCHgo – Fuel-Cells-HydroGen Bildungsmodell für Schulen – organisiert und finanziert im Rahmen des Horizon-2020-Programms. Es konzentriert sich auf Brennstoffzellen und Wasserstoff als zentrale Elemente für eine nachhaltige Energiezukunft.
Im Rahmen des EU-Projekts FCHgo wurden Materialien zur Anwendung in Schulen zusammengestellt. Hier geht´s zum einführenden Text „Wasserstoff und Brennstoffzellen: Wie, wofür und warum?“ (2019).
Die folgenden Materialien sowie die Gliederung des Unterrichts sind das Ergebnis langjähriger Forschungen über die Auswirkungen der Verwendung von Erzählungen und Metaphern im Unterricht, so die Autorinnen und Autoren des FCHgo toolkits. Die folgenden Handbücher für Lehrkräfte enthalten Beispiele zur Umsetzung in unterschiedlichen Klassenstufen.
Wahrscheinlich kennt jeder die Pixi-Bücher von früher: diese 10 cm × 10 cm kleinen Lesebücher, die mindestens zur Hälfte aus Bildern bestehen und kurze, alltagsnahe Geschichten für Kinder erzählen. Darüber hinaus gibt der Carlsen-Verlag seit einigen Jahren die Buchreihe Pixi-Wissen in einem Format von 10,5 cm x 15,5 cm heraus. Kinder sind geborene Forscher und interessieren sich für naturwissenschaftliche Phänomene, allerdings ist es oft gar nicht so einfach, auf die vielen Fragen von Kindern eine passende Antwort zu finden. Die Pixi-Wissen-Bücher sollen Eltern und pädagogischen Fachkräften dabei helfen, kindgerechte Antworten zu geben.
Die Geschichte zusammengefasst
Im Pixi-Wissen-Buch Wasserstoff fährt Lilly mit ihrem Fahrrad zu ihrem Ausbildungsbetrieb. Der beschriebene Tag aus dem Heft ist ein besonderer Tag, da die Firma einen Tag der offenen Tür durchführt. Tibor darf daher ausnahmsweise mit, um Lillys Firma zu besuchen. Auf dem Weg dorthin kommen beide mit ihren Fahrrädern an Orten vorbei, die viel mit dem Thema Energie, Umwelt und Mobilität zu tun haben. Tibor stellt viele Fragen an Lilly und verschiedene Expert*innen, die sie unterwegs treffen. So lernt Tibor viel über die verschiedenen Maschinen, Geräte, Fahrzeuge und die Technik, die zur Herstellung, Lagerung und Verwendung von Wasserstoff benötigt werden.
Buchpreis und Vertrieb
Das Buch (Nachhaltig gedruckt) wird für 1,99 € plus Versandkosten angeboten. Für Einzelbestellungen und Kleinauflagen wenden Sie sich bitte an das Chemikum Marburg (info@chemikum-marburg.de). Für Großabnehmer (ab 300 Exemplare) wenden Sie sich bitte direkt an den Landkreis Marburg-Biedenkopf (klimabildung@marburg-biedenkopf.de).
Themenschwerpunkt Wasserstoff
Der Themenschwerpunkt Wasserstoff aus dem Lehr- und Lernportal „Energie macht Schule“ bündelt verschiedene Medien und Materialien rund um das Thema Wasserstoff. Das Internetportal „Energie macht Schule“ stellt insbesondere Lehrkräften für ihren Unterricht Informations- und Unterrichtsmaterialien rund um das Thema Energie zur Verfügung. Herausgeber des Internetportals ist der BDEW Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft e.V.
Der Themenschwerpunkt Wasserstoff bündelt verschiedene Medien und Materialien. Neben dessen chemischen Eigenschaften geht es auch um die Frage, welche Potenziale Wasserstoff als Energielieferant bietet.
Welche Möglichkeiten gibt es, Wasserstoff zu gewinnen?
Was hat die Elektrolyse mit der nachhaltigen Gewinnung von sogenannten grünem Wasserstoff zu tun?
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
Wo kommen diese aktuell zum Einsatz?
Was bedeutet Power-to-Gas oder Sektorkopplung?
Welche Chancen bietet Wasserstoff als Energielieferant?
Was sind die Schwierigkeiten?
Diese und vielen weiteren Aspekten rund um das Thema Wasserstoff sind hier zusammengefasst
