Die Energiewende beschäftigt den Physik-LK

Von: Michael Klemm

Wie wird elektrische Energie erzeugt? Wie viel elektrische Energie wird in Deutschland benötigt? Welche physikalischen und technischen Probleme entstehen beim deutschen Projekt „Energiewende“? Die physikalischen Grundlagen der Erzeugung elektrischer Energie aus den verschiedenen Primärenergieträgern werden im Physikunterricht geklärt. Zu den anderen Fragen erhielten die Schülerinnen und Schüler des Leistungskurses Physik am 13. März 2015 erste Informationen im Rahmen einer Exkursion zur Eduard-Stieler-Schule von Professoren der Technischen Universität Clausthal-Zellerfeld.

Im ersten Teil dieser informativen Vormittages stand unter der Frage: „Was muss geschehen, damit eine Vollversorgung aus regenerativen Energien im Jahr 2050 möglich sein wird?“ Herr Brinkmann referierte über den aktuellen Energiebedarf Deutschlands und seine Verteilung auf die verschiedenen Verbrauchssektoren bzw. verschiedenen fossilen und regenerativen Energieträger. Die Zielvorstellung der Bundesregierung zur Entwicklung dieser Verteilung im Rahmen der Energiewende sieht vor, dass sich bis zum Jahr 2050 der Primärenergiebedarf durch Einsparung und Effizienzerhöhung halbiert und der Anteil der regenerativen Energien auf  ca. 60 % steigen soll. Dazu ist es notwendig, dass die absolute Menge der regenerativ gewonnenen Energie (Wasser, Photovoltaik, Biomasse, Wind, Geothermie) ca. auf das Sechsfache ansteigt. Ein großes Problem der regenerativen Energie ist die zeitlich (täglich und jahreszeitlich) und räumlich nicht gleichmäßig und z. T. nur schwer vorhersagbare Verfügbarkeit der Leistung dieser Energieformen. Als Konsequenz ergibt sich die dringend notwendige Entwicklung von geeigneten Speichertechnologien. Dabei geben aber die Naturgesetze und die Technik bestimmte Grenzen vor, die nicht überschritten werden können.

Herr Czymai ging im weiteren Verlauf auf die physikalisch-chemischen Grundlagen und die Bedeutung der chemischen Energiespeicher (z. B. Methanisierung, Akkumulatoren) in diesem Kontext ein. Dabei erläuterte er vor allem die Dimensionen der zu speichernden Energiemengen und Energiespeicher. Im praktischen Teil haben dann die Schülerinnen und Schüler gelernt, wie man experimentell die Leistungskurve eines Akkumulators aufnimmt und dadurch Daten über den Wirkungsgrad solcher Energiespeicher erhält. Diese Informationen sind zur Projektierung dieser Anlagen unabdinglich.

Für alle Beteiligten war dies ein informativer Einblick in einen physikalisch-technische Aspekt, der im Rahmen der aktuellen gesellschaftspolitischen Diskussion im Rahmen der Energiewende eine große Rolle spielt.