Grünen Wasserstoff im Unterricht selbst herstellen
Für die klimafreundliche Energieversorgung der Zukunft spielt grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle. Er kann Strom aus erneuerbaren Energien speichern und später wieder in Energie umwandeln. Im Folgenden zeigen wir, wie dieser Prozess funktioniert und sich im Unterricht praxisnah vermitteln lässt.
Mit den Energiekoffern von Christiani können Schüler/-innen den gesamten Prozess von der Energiegewinnung bis zur Wasserstoffnutzung selbst erleben. Im Experiment stellen sie sicher unter Anleitung Wasserstoff her, produzieren die benötigte Energie mit Hilfe von Photovoltaik oder Windkraft selbst und lernen so den kompletten Energieprozess kennen – von der Energiegewinnung über die Elektrolyse bis zur Speicherung und späteren Verwendung in der Brennstoffzelle.
Die Christiani Experimentiersysteme zu Erneuerbaren Energien sind einzigartig
Die Experimentiersysteme Solartrainer, Windtrainer und H2-Trainer können einzeln betrieben werden, um die jeweilige Technik zur Energiegewinnung bzw.-speicherung zu erforschen. In der Kombination des Solar- oder Windtrainers mit dem H2-Trainer ergeben sich noch ganz andere Möglichkeiten für spannende Versuche im Unterricht:
- Grünen Wasserstoff selbst herstellen
- Elektrolyse: Aufspaltung von Wasser (H₂O) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂)
- Speicherung des Wasserstoffs
- Nutzung der Energie in der Brennstoffzelle
- Vollständige Prozesskette von der Energiegewinnung bis zur Erzeugung von grünem Wasserstoff
Wie lässt sich grüner Wasserstoff im Unterricht selbst herstellen?
Die Herstellung von (grünem) Wasserstoff ist ein komplexer Prozess. Mit den Energiekoffern von Christiani lassen sich alle Schritte von der Energieerzeugung aus Sonne oder Wind über die Elektrolyse bis zur Speicherung und Nutzung des Wasserstoffs nachvollziehen. Die Schüler/-innen produzieren die benötigte Energie selbst und erzeugen damit grünen Wasserstoff. Anschaulicher kann man diese Technologie im Unterricht nicht vermitteln!
Dafür werden die Experimentierkoffer miteinander kombiniert, je nachdem, ob die grüne Energie durch Photovoltaik oder durch Windkraft erzeugt werden soll. Das Schulungssystem macht den Zusammenhang zwischen Erneuerbaren Energien und Wasserstoff besonders verständlich, da die einzelnen Schritte der Energieumwandlung im Unterricht direkt sichtbar werden. Die begleitenden Materialien führen Sie und Ihre Schüler/-innen Schritt für Schritt durch die Versuche.
Grünen Wasserstoff mit Solarenergie selbst herstellen
Mit dieser Versuchsanordnung können Schüler/-innen grünen Wasserstoff aus Sonnenenergie selbst herstellen. Dafür wird der Christiani Solartrainer junior mit dem H2-Trainer junior kombiniert.
Die Solarzellen des Solartrainers wandeln Lichtenergie in elektrische Energie um. Die Schüler/-innen können beobachten, wie unterschiedliche Lichtintensität oder Einstrahlwinkel den erzeugten Strom beeinflussen. Sie können sogar simulieren, wie sich der Sonnenstand im Laufe eines Tages ändert. So gewinnen sie wichtige Erkenntnisse aus den Wechselwirkungen zwischen Sonneneinstrahlung und der gewonnen Sonnenenergie.
Wie lässt sich diese Sonnenenergie speichern?
Hier kommt der H2-Trainer junior zum Einsatz. Die Energie, die mit dem Solartrainer gewonnen wurde, wird an den Elektrolyseur des H2-Trainers in Form von elektrischer Energie übertragen. Im Elektrolyseur wird die Energie genutzt, um Wasser (H₂O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufzuspalten. Dieser Prozess wird im Gasspeicher sichtbar.
Der erzeugte Wasserstoff kann anschließend in der Brennstoffzelle wieder in elektrische Energie umgewandelt werden, sodass der gesamte Energiezyklus von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zur erneuten Nutzung vollständig nachvollziehbar wird. Die Schüler/-innen können also mit Hilfe von Photovoltaik Wasserstoff selbst herstellen – klimaneutral und komplett aus regenerativen Energiequellen. Das ist grüner Wasserstoff.
Grünen Wasserstoff mit Windenergie selbst herstellen
Der Versuch zur Herstellung von grünem Wasserstoff kann auch mit Windenergie an Stelle der Solarenergie durchgeführt werden. Mit Hilfe des Windgenerators wird eine Turbine angetrieben, die Energie erzeugt.
Schüler/-innen machen mit dem Experimentierkoffer ihre Windenergie selbst und erfahren, welche Faktoren auf die Energieerzeugung Einfluss nehmen, beispielweise die Windgeschwindigkeit oder die Stellung der Windflügel und anderes.
Die mit dem Windtrainer junior erzeugte elektrische Energie wird ebenfalls im H₂-Trainer junior eingesetzt. Aus Wasser entsteht durch Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff, die zur späteren Verwendung gespeichert werden können. Die Schüler/-innen können den gesamten Weg von der Windenergie bis zum gespeicherten Wasserstoff praktisch erleben, Zusammenhänge erkennen und Einflussfaktoren bestimmen.
Zudem ist auch ein direkter Vergleich der Solarenergie mit der aus Windkraft gewonnenen Energie möglich. Im sicheren Versuchsaufbau verstehen die Schüler/-innen, wie beide Energiequellen zur Herstellung von grünem Wasserstoff genutzt werden können. Eine anschauliche Versuchsanleitung führt sie Schritt für Schritt durch die Experimente.
Welche Prozesskette erleben Schüler/-innen beim Herstellen von grünem Wasserstoff?
Die praktischen Experimentierkoffer von Christiani können Sie ideal nutzen, um die gesamte Prozesskette zur Gewinnung von grünem Wasserstoff erlebbar zu machen. Schülerinnen und Schüler erfahren dabei, wie aus Sonnen- und Windenergie elektrischer Strom entsteht, wie dieser in Wasserstoff umgewandelt wird und anschließend in der Brennstoffzelle wieder in elektrische Energie überführt werden kann. So entsteht ein verständliches Gesamtbild moderner Energiesysteme und der Rolle von Wasserstoff in der Energiewende.
Das Schulungssystem von Christiani eignet sich für den Einsatz an Schulen und Berufsschulen, insbesondere für den MINT-Unterricht und Fächer wie Physik, Chemie und Technik. Neben dem weitreichenden Thema Erneuerbare Energien lassen sich damit auch Themen wie Wasserstoff als Energieträger, Wirkungsgrade, Energieverluste, Insellösungen und viele andere behandeln.
Kompletter Lernweg zur Erzeugung und Nutzung Erneuerbarer Energien
- Nutzung von Sonnen- oder Windenergie
- Umwandlung in elektrische Energie
- Elektrolyse: Herstellung von Wasserstoff
- Speicherung von Wasserstoff
- Funktion der Brennstoffzelle
- Nutzung als elektrische Energie
Wie funktioniert Wasserstoff als Energiespeicher im Unterrichtsversuch?
Eine der zentralen Herausforderungen der Energiewende besteht darin, Energie aus erneuerbaren Quellen dann verfügbar zu machen, wenn sie tatsächlich benötigt wird. Dass sich dafür Wasserstoff als Energieträger eignet, erfahren Schüler/-innen in praxisnahen Experimenten. In anschaulichen Versuchen können sie nachvollziehen, wie die Speicherung von Energie funktioniert und wie sich Wasserstoff in der Brennstoffzelle erneut in elektrische Energie umwandeln lässt.
Wasserstoff-Unterrichtsmaterial: Welche Versuche und Messungen sind möglich?
Mit dem H2-Trainer von Christiani lassen sich verschiedene Versuche zur Herstellung und Speicherung von Wasserstoff für die Nutzung in der Brennstoffzelle durchführen. Alle Experimente werden in den enthaltenen Unterlagen ausführlich erklärt.
Konkrete Beispiele, wie der H2-Trainer für Experimente im Unterricht eingesetzt werden kann:
- Messung des Volumenverhältnisses der erzeugten Gase
- Messung der produzierten Gasmengen pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von der Stromstärke
- Bestimmung von Energie- und Faraday-Wirkungsgrad des Elektrolyseurs
- Bestimmung der Strom-Spannungs-Kennlinie des Elektrolyseurs
- Bestimmung von Energie- und Faraday-Wirkungsgrad der Brennstoffzelle
- Bestimmung der Spannungs-Strom-Kennlinie der Brennstoffzelle
- Betrieb des Elektrolyseurs mit Solarzellen
- Betrieb des Elektrolyseurs mit einer Windenergieanlage
Warum eignet sich das H₂-Schulungssystem mit Solar- und Windtrainer für Lehrkräfte und Ausbilder/-innen?
Die einzigartige Kombination aus Energiegewinnung aus regenerativen Quellen, Wasserstoffherstellung, Speicherung und Rückumwandlung in Energie mit der Brennstoffzelle macht das Experimentiersystem von Christiani besonders. Das praxisnahe Schulungssystem für grünen Wasserstoff ist in dieser Form einzigartig, da es die ganze Prozesskette vollständig abbildet. So wird das abstrakte Zukunftsthema grüner Wasserstoff im Unterricht praktisch greifbar. Der modulare Aufbau ermöglicht Versuche mit Solarenergie, Windenergie oder einer Kombination beider Energiequellen.
Die Experimentierkoffer zu Erneuerbaren Energien eignen sich ideal für den Einsatz in der Ausbildung und im Unterricht an Schulen, Berufsschulen für MINT-Projekte und Energietechnik-Unterricht.
Versuchsanleitungen zu Experimenten mit Erneuerbaren Energien enthalten
Zu jedem der drei Experimentierkoffer Solartrainer, Windtrainer und H2-Trainer gibt es anschauliche Versuchsanleitungen, die alle Experimente schrittweise erklären.
Beispielhaft haben wir hier eine Leseprobe zum H2-Trainer hinterlegt – jetzt downloaden!
Volle Energie voraus: Experimentiersystem zu Wind, Solar und Wasserstoff
Mit dem Solar-Trainer Junior, dem Wind-Trainer Junior und dem H2-Trainer Junior lässt sich die gesamte Prozesskette der Energiewende im Unterricht praxisnah nachvollziehen – von der Stromerzeugung aus Sonne und Wind über die Umwandlung in Wasserstoff bis zur Rückverwandlung in elektrische Energie in der Brennstoffzelle.
Beratung zu Schulungssystemen für grünen Wasserstoff im Unterricht
Erneuerbare Energien und grüner Wasserstoff sind Ihr Thema? Dann nehmen Sie Kontakt zu uns auf. Wir beraten Sie gerne dazu, welche Möglichkeiten die Experimentiersysteme einzeln oder in Kombination im Unterricht bieten.
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