Title: Speicherung und Transport
Course: Wasserstoff als Energieträger der Zukunft? - kontextorientierte Förderung von Bewertungskompetenz > Section: Materialien für SuS

Darum geht es:

In dieser Lektion beschäftigst du dich mit verschiedenen Möglichkeiten, Energie mithilfe von Wasserstoff zu speichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt und/oder an einem anderen Ort nutzen zu können.

 | Viele Aufgaben in dieser Lektion müssen zu zweit bearbeitet werden. Suche dir daher nun eine Person, mit der du die Lektion gemeinsam durchführen kannst.

Wasserstoff aus Kanada

Aufgabe 1
Lies den folgenden Artikel.

Im Gegensatz zu anderen Gütern wie beispielsweise Fahrzeugen, die aus Kanada importiert werden, lässt sich Wasserstoff nicht so leicht transportieren. Das hängt mit seinen Stoffeigenschaften zusammen (siehe Tabelle).

Aufgabe 2
Überlegt zu zweit, weshalb der Transport von Wasserstoff nicht so einfach ist, und beschreibt in Stichpunkten, welche Stoffeigenschaften zu den Transportschwierigkeiten führen.

Speichertechnologien

Bevor der Wasserstoff überhaupt transportiert werden kann, muss er gespeichert werden. Auch das ist aufgrund der Stoffeigenschaften recht aufwendig. Im Folgenden beschäftigt ihr euch mit verschiedenen Möglichkeiten zur Speicherung von Wasserstoff.

Aufgabe

a) Teilt die beiden Informationstexte zu Speichertechnologien untereinander auf. Lies anschließend deinen Text und mache Notizen.

Informationstext 1: Druck-, Kavernen-, Metallhydridspeicher

Informationstext 2: Kryospeicher, LOHC

b) Informiert euch gegenseitig über eure Speichertechnologien und ergänzt eure Notizen.

Anwendungen

Der Wasserstoff, der idealerweise aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, kann beispielsweise für den Antrieb von Brennstoffzellen-Fahrzeugen genutzt, für eine spätere Nutzung über einen längeren Zeitraum gespeichert oder mithilfe der Speichertechnologien von einem Ort zu einem anderen transportiert werden. Die Art des Transports hängt von der jeweiligen Speichertechnologie ab.

Aufgabe

Kreuzt in der folgenden Tabelle an, ob eine Speichertechnologie für die angegebene Anwendung geeignet ist. Nennt jeweils mindestens ein Argument aus den Informationstexten (in Stichpunkten), das für oder gegen den Einsatz der Speichertechnologie spricht.

Tabelle: Anwendungen von Speichertechnologien

Abschluss Pflichtteil

Du hast das Ende des Pflichtteils der Lektion "Speicherung von Wasserstoff" erreicht.

Du kannst nun noch einen der weiterführenden Aufträge zu diesem Thema bearbeiten oder die Lektion beenden und dich mit einem anderen Themenbereich beschäftigen.

Weiterführende Aufträge

Du kannst aus den folgenden Themen wählen.

Falls du dich nicht für diese Themen interessierst oder beide Aufträge bereits bearbeitet hast, beende diese Lektion und beschäftige dich mit einem anderen Thema.

Transport in Gaspipelines

Eine weitere Möglichkeit für den Transport von Wasserstoff stellen Pipelines dar. Recherchiere im Internet, inwieweit diese Möglichkeit bereits genutzt wird und was das Erdgasnetz damit zu tun hat.

Folgende Links könnten dir bei der Recherche helfen. Du darfst aber natürlich auch andere Websites/Quellen nutzen:

https://www.tuev-nord.de/de/unternehmen/energie/wasserstoff/wasserstoff-pipelines-netze/

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/april-2021/gruener-wasserstoff-transport-im-erdgasnetz.html

https://www.welt.de/regionales/nrw/article206619435/Wasserstoff-Pipeline-ins-Ruhrgebiet-geplant.html

https://h2-news.eu/gassektor/1-294-km-wasserstoff-pipelines-innerhalb-der-naechsten-zehn-jahre/

Speicherdichten

In der Kiste mit der Aufschrift "Speicherdichte" findest du verschiedene Würfel. Jeder Würfel entspricht dem Energieinhalt einer Kilowattstunde. Damit könnte man in einem Elektroauto etwa 5 km weit fahren oder einen Kühlschrank 2 Tage lang betreiben.

Aufgabe 1
Untersuche die verschiedenen Würfel (durch anschauen und anfassen) und vergleiche sie miteinander. Beschreibe deine Beobachtungen.

Bei der Untersuchung der Würfel dürfte dir aufgefallen sein, dass die verschiedenen Speichermöglichkeiten unterschiedlich viel Platz benötigen und verschiedene Massen besitzen.

Aufgabe 2
Überlege, welche Größe und Masse ein guter Speicher haben sollte.

Um den Platzbedarf und die benötigte Masse der verschiedenen Speichermöglichkeiten vergleichen zu können, unterscheidet man die „gravimetrische Speicherdichte“ und die „volumetrische Speicherdichte“. Die gravimetrische Speicherdichte gibt an, wie viel Energie in einem Kilogramm steckt. Die volumetrische Speicherdichte gibt an, wie viel Energie in einem Liter steckt. Dabei gilt:

Aufgabe 3
Bestimme die Masse und das Volumen der verschiedenen Würfel (durch Wiegen bzw. Messen) und trage deine Ergebnisse in die Tabelle ein. Berechne anhand deiner Messwerte die gravimetrische und die volumetrische Speicherdichte.

Tabelle zu Speicherdichten (zum Herunterladen)