für ein „Technikum Energie- und Stoffkreislauf“ zur Fachkräftesicherung der regionalen Wirtschaft

Projektziel

Inhalt des Projektes war die Erarbeitung und Etablierung eines Experimentierzirkels zum zukunftsrelevanten Thema „Erneuerbare Energien“. Dieser sollte einer breiten Zielgruppe komplexe wissenschaftliche Sachverhalte zugänglich machen und so einen nachhaltigen Beitrag zum Wissenstransfer in die Gesellschaft leisten sowie zur regionalen Fachkräftesicherung beitragen.

Veröffentlichungen

Wahle, Ingeborg, 2024. Revierwende lernend gestalten, [online] https://www.mitbestimmung.de/html/revierwende-lernend-gestalten-44968.html.

Krabbes, Markus und Eileen Bette, 2024. Experimentierzirkel "Erneuerbare Energien" - Endbericht, Merseburg, 29 Seiten.

Projektbeschreibung

Kontext

Der Industriepark Böhlen-Lippendorf mit seinen Energie- und Chemieunternehmen befindet sich in einem Zentrum des Mitteldeutschen Braunkohlereviers. Zur Unterstützung der industriellen Transformation sowie des sich abzeichnenden Fachkräftebedarfs, soll perspektivisch ein Technikum zur Demonstration eines nachhaltigen Energiekreislaufes sowie kreislaufwirtschaftlicher Stoffkreisläufe entstehen. Die Hochschule Merseburg leistet mit dem Projekt "Chemie zum Anfassen" seit 1997 einen wichtigen Beitrag zur regionalen Fachkräftesicherung im MINT-Bereich. Das vorhandene Knowhow sollte genutzt werden, um den neuen Experimentierzirkel „Erneuerbare Energien“ zu entwickeln. Die Zielgruppen sind weit gefasst: Auszubildende, naturwissenschaftlich-technische Orientierungsangebote für Schüler*innen bis hin zur Erwachsenenbildung mit Blick auf Umschulungsinteressierte und Studienabbrecher.

Fragestellung

Bisher konzentrierte sich das fachliche Programm des Schülerlabors an der Hochschule Merseburg vor allem auf die Behandlung rein chemischer Sachverhalte. Mit dem zunehmenden Ausbau der erneuerbaren Energieerzeugung steigt auch der Bedarf zu dessen vorzugsweise chemischen Speicherung im industriellen Maßstab und bildet so im Rahmen des Strukturwandels ein bedeutendes Erweiterungsfeld der angewandten Chemie. Deshalb sollte das Angebotsspektrum um Experimente erweitert werden, aus denen der Zusammenhang zwischen regenerativ gewonnenem Strom und damit hervorgerufenen Stoffumwandlungen erlebt und untersucht werden kann. Die komplexen wissenschaftlich-technischen Komponenten sollten mit Hilfe geeigneter Versuche altersgerecht verständlich gemacht und so ein nachhaltiger Wissenstransfer in die Gesellschaft ermöglicht werden. Regelmäßige Besuche von Teilnehmer*innen im Experimentierzirkel "Erneuerbare Energien" sollen eine Verknüpfung der Ebenen Wissenschaft, Technik und Gesellschaft bewirken.

Untersuchungsmethoden

Auf Grundlage einer Literatur- und Angebotsrecherche wurde die neue Experimentierstrecke konzipiert und die notwendige Ausstattung angeschafft. Nach interner Erprobung der ausgearbeiteten Versuche wurden die Versuchsanleitungen (bestehend aus Hintergrundinformationen und Experimentieranleitung) erstellt. Danach wurde die fertige Experimentierstrecke mit kleineren Gruppen erprobt und sowohl Hinweise des Laborpersonals, als auch von Lehrpersonal und Schüler*innen in Form von Auswertebögen und Diskussionen eingeholt. Zudem wurde ein Testlauf mit einer Gruppe von Erwachsenen durchgeführt, um auch ein Feedback älterer Zielgruppen zu erhalten. Im Anschluss wurden Hinweise eingearbeitet sowie Kritik und Anregungen aufgenommen. Nach Einarbeitung aller Hinweise wurden die finalisierten Vorschriften erneut an ausgewählten Personen erprobt, letzte Änderungen eingearbeitet und die finalisierten Experimentieranleitungen erstellt.

Darstellung der Ergebnisse

Ziel des Experimentierzirkels ist die stoffliche und energetische Analyse der beiden grundlegenden chemischen Reaktionen der technischen Wasserstoffnutzung. Dazu wird in Versuch 1 die Herstellung von Wasserstoff sowie dessen Nutzung als Energieträger zunächst im Becherglas durchgeführt. In Versuch 2 wird für die Elektrolyse von Wasser ein Elektrolyseur verwendet und die entstehenden Gase mit bekannten Nachweisreaktionen identifiziert. In Versuch 3 wird Wasserstoff zunächst mit einem Elektrolyseur hergestellt und anschließend zum Betreiben einer Brennstoffzelle genutzt. Versuch 4 betrachtet die Effizienz von Solarmodulen hinsichtlich unterschiedlicher Beleuchtungsbedingungen. Abschließend werden in Versuch 5 die zuvor gewonnenen Erkenntnisse zusammengeführt. Die notwendigen Maßnahmen für die Herstellung von grünem und damit nachhaltigem Wasserstoff, dessen Speicherung sowie Verstromung sollen so nachvollzogen werden. In der gesamten Versuchsreihe werden wichtige energetische Aspekte, wie Zersetzungsspannungen, Leerlaufspannungen und Wirkungsgrade, quantitativ untersucht und in Beziehung gesetzt.