Labor für nachhaltige Energiesysteme
Projektdurchführung
Technische Universität München (TUM)
TUM School of Engineering and Design
Lehrstuhl Erneuerbare und Nachhaltige
Energiesysteme
Lichtenbergstr. 4 a
85748 Garching
Zielsetzung
2015 wurde mit dem Pariser Klimaabkommen ein weltweiter Klimaschutzvertrag beschlossen. Ziel ist es, die Erderwärmung auf unter 2 °C zu begrenzen. Dafür müssen Energiesysteme grundlegend umgebaut werden: Ausbau erneuerbarer Energien, Steigerung der Effizienz, intelligente Steuerung und Sektorkopplung sind zentrale Maßnahmen. Eine erfolgreiche Umsetzung erfordert eine breite gesellschaftliche Beteiligung, insbesondere durch Bildung und Qualifikation junger Menschen. Auch ärmere Länder sollen durch Wissens- und Technologietransfer unterstützt werden.
Zentrale Ziele des Projektes sind einerseits die Steigerung des Verständnisses bei Studierenden und andererseits die Erweiterung des Wissens und der Erfahrungen bei Schülerinnen und Schülern sowie Lehrkräften für die Themen Energiesparen, Energieeffizienz und nachhaltige Energiesysteme. Besonderen Wert soll bei allen Vorhaben auf einen hohen Praxis- und Alltagsbezug gelegt werden.
Für die Umsetzung der Ziele wird unter anderem ein stationäres Labor (Haushaltslabor) entwickelt und aufgebaut. Dieses soll zudem um ein Freiflächenlabor mit realen Erzeugeranlagen erweitert werden. Das stationäre Labor wird durch eine mobile Ausstattung für Experimente (mobile Workshops) ergänzt, um auch Workshops z. B. direkt in Schulen durchführen zu können.
Folgende inhaltlichen Schwerpunkte werden durch das Projekt abgedeckt: Erzeugerseite, Verbraucherseite und Verknüpfung beider Bereiche.
Mit Hilfe des stationären Labors und der mobilen Ausstattung werden diverse Veranstaltungen für Schülerinnen, Schüler und Studierende durchgeführt.
Durch gezielten Wissens- und Technologietransfer sollen auch Bildungseinrichtungen in Entwicklungsländern im Themenbereich nachhaltige Energiesysteme unterstützt werden. Im Rahmen dieser Internationalisierung sollen über moderne digitale Möglichkeiten Teile des Projektes schrittweise für Schülerinnen, Schüler und Studierende in Entwicklungsländern als weitere Zielgruppe geöffnet werden. Zudem erfolgt ein Wissens- und Erfahrungsaustausch mit Lehrenden in Entwicklungsländern.
Alle Ziele haben langfristig direkt oder indirekt einen Impact auf die Umweltentlastung. Kinder, Jugendliche und Studierende können ihre Erkenntnisse und Erfahrungen durch das Projekt direkt in ihren Alltag integrieren und zugleich agieren sie als Multiplikatoren und können ihre gewonnenen Erfahrungen im späteren Berufsleben bzw. im Alltag ihrer Familien- und Freundeskreise integrieren.
Arbeitsschritte
Das Projekt „Labor für nachhaltige Energiesysteme“ basiert auf drei zentralen Säulen: der Aufbau eines stationären Haushaltslabors, die Entwicklung und Durchführung mobiler Workshops sowie internationale Bildungskooperationen.
Der erste große Arbeitsschritt war die Konzeption und Einrichtung des Haushaltslabors an der Technischen Universität München. Studierende waren maßgeblich beteiligt am Aufbau der praxisnahen Infrastruktur, die reale Erzeuger- und Verbrauchereinheiten – etwa Photovoltaikanlage, Batteriespeicher, Wechselrichter und Haushaltsgeräte – umfasst. Die Steuerung erfolgt über ein Home Energy Management System (HEMS), das Energieflüsse automatisch regelt und optimiert. Die umfangreiche Messtechnik wurde so integriert, dass Daten für verschiedenste Auswertungen gespeichert und visualisiert werden können.
Parallel dazu wurden mobile Workshops entwickelt, die gezielt Themen wie Photovoltaik, Kleinwasserkraft, Mikrocontrollertechnik oder Simulation von Energiesystemen behandeln. Die Experimente wurden so konzipiert, dass sie mit einfachen Mitteln, kostengünstig und in der Regel eigenständig in Kleingruppen durchführbar sind. Dazu wurden didaktische Konzepte, Unterrichtsmaterialien, Materiallisten und modular aufgebaute Experimentierkisten erstellt.
Ein weiterer zentraler Schritt war die Durchführung von diversen Workshops und Veranstaltungen. In enger Abstimmung mit Schulen, Lehrkräften und Bildungseinrichtungen wurden zahlreiche Erprobungsformate umgesetzt und so die Konzepte und Materialien fortlaufend optimiert – sowohl im Haushaltslabor als auch im Rahmen der mobilen Ausstattung. Zusätzlich fanden Lehrerfortbildungen statt, um den Wissenstransfer nachhaltig zu sichern.
Die dritte Projektkomponente war die Internationalisierung. Workshops und Materialien wurden für den Einsatz in Ländern des Globalen Südens angepasst. Dabei kamen digitale Formate ebenso zum Einsatz wie Präsenzveranstaltungen vor Ort, z. B. in Ghana, Nepal, Burkina Faso oder Thailand. Die internationalen Aktivitäten umfassten u. a. verschiedene Workshops, Fortbildungen, Bereitstellung von Materialien und Beratung beim Aufbau lokaler Lehrangebote.
Ergebnisse
Das Projekt „Labor für nachhaltige Energiesysteme“ hat in allen drei Bereichen – stationäres Haushaltslabor, mobile Workshops und Internationalisierung – die gesetzten Ziele weitgehend erreicht und teils auch übertroffen.
Das Haushaltslabor in Garching wurde – technisch und didaktisch durchdacht – mit Erfolg aufgebaut und bietet Studierenden sowie Schulklassen eine realitätsnahe Umgebung zur Erforschung nachhaltiger Energiesysteme mithilfe von z. B. praxisnahen Experimenten. Auch ein separates Photovoltaik-Inselsystem wurde in der Laborumgebung integriert. Die ursprünglich etwas größer geplante Freiflächenanlage wurde durch eine kleinere, aber funktionale Lösung ersetzt. Die flexible, modulare Infrastruktur des Labors ist zukunftsfähig und kann beliebig erweitert und angepasst werden.
Die konzipierten mobilen Workshops erwiesen sich als besonders wirksam und wurden in größerem Umfang als geplant realisiert: Sie ermöglichen kostengünstige und sehr praxisorientierte Lernangebote auch direkt in Schulen und fördern durch ihren didaktischen Aufbau selbstständiges und entdeckendes Lernen in Kleingruppen. Die Workshops zeichnen sich durch hohe didaktische Qualität und Alltagstauglichkeit aus. Das Feedback von Lehrkräften, Schülerinnen und Schülern war durchweg äußerst positiv.
Auch im internationalen Kontext wurden wichtige Impulse im Rahmen des Projektes gesetzt. Zahlreiche digitale Workshops und auch Workshops im Präsenzformat konnten in Ländern des Globalen Südens umgesetzt werden. Trotz einzelner ausgefallener Kooperationen konnten neue Partnerschaften aufgebaut werden. Durch Veranstaltungen mit Bildungseinrichtungen in z. B. Ghana, Nepal, Thailand und Burkina Faso wurde Wissen effektiv vermittelt und Lehrkräfte vor Ort befähigt, die Inhalte in Zukunft selbstständig weiterzugeben. Digitale Ansätze erwiesen sich als ressourcenschonend, flexibel und zukunftsweisend. Das Projekt zeigt, wie technische Bildung nachhaltig und global wirksam gestaltet werden kann.
Insgesamt zeigt das Projekt, dass mithilfe von innovativen und gut durchdachten Bildungsformaten ein wirkungsvoller Beitrag zur Energiewende und zur Umweltentlastung geleistet werden kann.
Öffentlichkeitsarbeit
Im Rahmen des Projekts wurden zahlreiche Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit umgesetzt, um ein breites Publikum für das Thema nachhaltige Energiesysteme zu sensibilisieren. Dazu zählten diverse nationale und internationale Veranstaltungen für Schülerinnen und Schüler sowie Studierende, in denen praxisnahe Einblicke in z. B. erneuerbare Energien vermittelt wurden. Ergänzend fanden Lehrerfortbildungen statt, um das Wissen nachhaltig in den Schulunterricht zu integrieren. Darüber hinaus wurden Workshops für Dozenten in Ländern des globalen Südens durchgeführt, mit dem Ziel, Wissenstransfer und internationalen Austausch zu fördern.
Ein besonderer Programmpunkt war die feierliche Eröffnung des Labors für nachhaltige Energiesysteme am Projektende am Lehrstuhl für Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme in Garching. Im Rahmen der Veranstaltung wurden das stationäre Labor und die entwickelten Experimente und Workshops präsentiert. Unter den rund 30 Teilnehmenden befanden sich Vertreterinnen und Vertreter aus Politik, Wirtschaft und Bildungswesen und natürlich Schülerinnen, Schüler und Studierende.
Fazit
Das Projekt hat durch seine dreigleisige Struktur ein überzeugendes, praxisnahes und flexibles Bildungsangebot geschaffen, mit dem Begeisterung bei jungen Menschen für die Energiewende geweckt werden kann.
Die Infrastruktur des stationären Haushaltslabors erlaubt realitätsnahe Experimente zu den Themen Energiesparen, Energieeffizienz und erneuerbare Energien und adressiert sowohl Schulklassen als auch Hochschulgruppen.
Besonders erfolgreich sind die mobilen Workshop-Konzepte, die mit einfachen und kostengünstigen Mitteln auch komplexe Inhalte greifbar machen und eine breite Umsetzung in verschiedenen Bildungseinrichtungen ermöglichen.
International gelang eine wirkungsvolle Wissensvermittlung: In Ländern des Globalen Südens wurden Workshops und Schulungen vor Ort als auch digitale Formate erfolgreich umgesetzt.
Die Schwerpunkte – starke Praxisorientierung, hoher Alltagsbezug, niederschwelliger Zugang und Fokus auf eigenständiges Lernen – haben sich als sehr effektiv erwiesen.
Zukünftig ist der Aufbau einer digitalen Plattform geplant, die einen freien Zugang zu Lehrmaterialien, Versuchsanleitungen und Materiallisten für die entwickelten Experimente ermöglicht. Damit sollen Bildungseinrichtungen und Interessierte auf die Inhalte des Projekts zugreifen können. Darüber hinaus wird ein verstärkter Fokus auf Lehrerfortbildungen gelegt, um das im Projekt entwickelte Wissen noch breiter in die Praxis zu tragen und eine nachhaltige Verankerung im Schulunterricht zu fördern.