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Fachunterricht außerhalb des Klassenzimmers: Nobelpreisträger zum Anfassen

Technisches Gymnasium für Umwelttechnik der Oscar-Walcker-Schule besucht Vortrag des Nobelpreisträgers Prof. Robert B. Laughlin.

Vortrag des Nobelpreisträgers Prof. Robert B. Laughlin an der Universität Stuttgart

Schüler der Klasse 13 des Technischen Gymnasiums Umwelttechnik der Oscar-Walcker-Schule erleben. Im Rahmen des Englisch- und Profilfachunterrichts besuchten sie den Vortrag des Nobelpreisträgers Prof. Robert B. Laughlin, der 1996 für seinen Beitrag zur theoretischen Erklärung des fraktionellen Quanten-Hall-Effekts erhielt. Da die Veranstaltung, die unter dem Titel „Wärme und Wind: eine Energiestrategie, die wirklich funktionieren wird“ an der Universität Stuttgart stattfand, auf Englisch abgehalten wurde, hatten die angehenden Abiturienten die einzigartige Möglichkeit, ihre englischen Sprachekenntnisse zu testen. Darüber hinaus erhielten sie auch einen witzigen und interessant gestalteten Zugang zu einem Thema, das für ihr Profilfach „Umwelttechnik“ große Bedeutung hat: Erzeugung und Speicherung von Energie über einen längeren Zeitraum. Dieses Problem, welches auch im Umwelttechnikunterricht thematisiert wird, gehört zu den großen technischen Herausforderungen eines nachhaltigen Energiesystems, das auf erneuerbaren Ressourcen basiert.

In seinem Vortrag sprach der amerikanische Physiker Prof. Robert B. Laughlin eben jene Problematik an, dass wir zwar in der Lage seien, regenerative Energie zu erzeugen, diese jedoch nur mit großem Aufwand speichern können Zudem zeigte er Möglichkeiten auf, regenerative Energien in Folge einer effektiven Speicherung noch effizienter zu nutzen. Nachdem er anhand des weltweit steigenden Energieverbrauchs und dessen Aufteilung in Energieträger gezeigt hatte, um welche Größenordnungen es sich hierbei handelt, ging er auf die Situation in Deutschland ein. Hierzulande steigt zwar seit ein paar Jahren der Anteil an regenerativen Energien – aus Gründen der Versorgungssicherheit ist dieser jedoch an Gaskraftwerke gekoppelt. Weiterführend veranschaulichte Laughlin an aktuellen Verfahren zur Speicherung von Energie, dass diese auf Dauer wenig praktikabel seien und daher neuen Ideen Platz machen müssten. Seine eigene Idee beruht dabei auf der Speicherung von Energie in Form von Wärme.

Auf der Grundlage bereits bestehender Anlagen, mit denen Wärmeenergie in Salz bzw. Salzschmelzen gespeichert wird, arbeitet Prof. Laughlin zusammen mit der Firma Alphabet an der Umsetzung eines Prototyps, der unsere Energieprobleme nach seiner Überzeugung nachhaltig lösen könnte. Beim Entnehmen der Energie erhitzt ein mit heißer Salzschmelze durchströmter Wärmetauscher Luft, die anschließend eine Gasturbine antreibt und über einen Generator in elektrische Energie umwandelt. Dabei kühlt die Salzschmelze ab und wird in einem zweiten Tank gelagert. Beim Beladen kehrt sich dieser Prozess um: Der Generator (jetzt Motor) treibt die Turbine an. Diese erzeugt heiße Luft, die über einen Wärmetauscher wiederum das kalte Salz erwärmt.

Das System, das hier zugrunde liegt und dem einer Wärmepumpe oder einer herkömmlichen Gasturbine ähnelt, kennen die Schülerinnen und Schüler bereits aus dem Unterricht. Mit dem Besuch des Vortrags konnte so das Wissen aus der Schule vertieft und erweitert werden. Gerade die Umwelttechnik bietet hier auch die Grundlagen für die Lösung solcher Probleme in der Zukunft.