Sekundarstufe I

Energiespeicherung

Themenfeld: Chemie, NwT // Klasse: 9-10
Im Rahmen des Kurses lernen die Schülerinnen und Schüler Wege der Speicherung von Energie kennen und bewerten. Sie bauen selbst eine einfache Form eines chemischen Energiespeichers nach und experimentieren mit einer Brennstoffzelle, zwei Typen von Wärmespeichern und dem Modell eines Pumpspeicherkraftwerks.

Energie ist wertvoll. Damit sie nicht verloren geht, haben wir viele verschiedene Möglichkeiten entwickelt, um sie zu speichern. Batterien und Akkus zum Beispiel kennt und nutzt jeder täglich. In diesem Kurs untersuchen wir, wie diese und andere Energiespeicher funktionieren.

Die erste „Batterie“ gab es schon vor über 200 Jahren – die „Volta-Säule“ war die erste brauchbare Stromquelle. In diesem Kurs können die Schülerinnen und Schüler sie nachbauen. Anhand praktischer Versuche lernen sie zudem das Prinzip der elektrochemischen Energiespeicherung – in Form von Batterien und Akkumulatoren kennen und anwenden. Bei der Zinkiodid-Batterie sehen sie durch Veränderung der Flüssigkeitsfarbe deutlich die chemischen Vorgänge, die durch das Entladen und Laden ausgelöst werden.

Experimentell geht es weiter: Mit dem Bausatz einer Brennstoffzelle – eigentlich kein Energiespeicher sondern vielmehr ein Energiewandler – erzeugen die Schülerinnen und Schüler Wasserstoffgas, mit dem dann ein kleiner Ventilator und farbige LEDs betrieben werden. Anhand von Taschenwärmern und medizinischen Wärmeauflagen untersuchen wir unterschiedliche Typen von Wärmespeichern und bauen diese nach. Außerdem experimentieren wir mit dem Modell eines Pumpspeicherkraftwerks.

Bezug zu Bildungsplaninhalten:

  • Erläuterung der Begriffe Energiespeicher und Energieübertragung
  • Grafische Darstellung und Beschreibung von Energieübertragungsketten in Systemen

gewünschte Vorkenntnisse
Die in diesem Workshop behandelten Themen schließen die theoretischen Grundlagen mit ein, die zum Verständnis der Experimente erforderlich sind. Folgende Themen und Begriffe können im Vorfeld behandelt werden:

  • Energiebegriff, Energieformen (z. B. potenzielle, kinetische, chemische, thermische Energie), Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz der Thermodynamik)
  • Stromtransport, Stromnetz (Nieder-, Mittel-, Hochspannungsnetze)
  • Messung elektrischer Energie
  • Nachhaltige Energiewirtschaft, Klimaschutz
  • Einsatz von Batterien und Akkus in mobilen Geräten
  • Elektrolyse, Brennstoffzellenfahrzeuge
  • Bewertung Energiespeicher wie z. B. Energiedichte, Wirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit
  • Kursdauer
    3-4 Stunden
  • Kursort
    bis Januar 2019 auf unserem Wissenschaftsschiff „MS experimenta“, ab Februar 2019 im Wilhelm-Maybach-Labor
  • Start
    Montag bis Freitag, 9:15 Uhr oder 14:00 Uhr
  • Teilnehmerzahl
    max. 32 Teilnehmer
  • Kosten
    5,00 Euro Materialkosten pro Teilnehmer, mindestens 60,00 Euro. Sollte die Kursgebühr aufgrund geringer Teilnehmerzahlen unter den Mindestbetrag fallen, so wird der Mindestbetrag erhoben. Zwei Begleitpersonen haben freien Eintritt.