Drucken

Dank VFFE-Förderung: Die technologische Zukunft hat auf Nonnenwerth schon begonnen

am 28. September 2017.

Von Solar- und Biowasserstoff, Brennstoffzellen und Gaschromatographen bis zu programmierbaren Drohnen, Robotern und Minicomputern - die technologische Zukunft auf Nonnenwerth hat Dank der Förderung durch den VFFE schon begonnen: Mit einem Biowasserstoff-Set, einem Gaschromatographen sowie Mini-Platinencomputern wird in den Naturwissenschaften am Puls der Zeit experimentiert, programmiert und den Dingen auf den Grund gegangen.

Wasserstoff 4 3x2.jpg

Die wegen des Klimawandels notwendige Energiewende ist in vollem Gange. Auch im Unterricht unserer Schule ist angekommen, dass unser Planet bei Strafe gefährlicher menschengemachter Klimaänderungen vor bedeutenden Veränderungen steht. Klimaneutrale und nichtnukleare Energieformen beginnen daher rapide, Kohle und Erdöl zu ersetzen. In wenigen Jahren wird womöglich Wasserstoff- und Elektromobilität, gespeist durch Solar- und Windenergie, das Bild unserer Energieversorgung gewandelt haben. Die Schöpfung, unsere Biosphäre, machte es uns mit der Erfindung der Sauerstoff entwickelnden Photosynthese schon seit Jahrmilliarden in gewaltigem Ausmaß vor: mit Sonnenenergie lässt sich Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten (Photolyse des Wassers). Einmal erfunden hat diese Bio-Technologie den gesamten Sauerstoff unserer Atmosphäre erzeugt, das Ausmaß der heutigen Lebensvielfalt energetisch erst möglich gemacht und den weiteren Verlauf der Evolution bestimmt. Ein solcher Verlauf ist übrigens auch auf anderen Planeten nach Expertenmeinung wahrscheinlich zu erwarten. Schon in wenigen Jahren werden wir dies wahrscheinlich wissen.

Unser Förderverein, der VFFE hat, zunächst im NaWi-Wahlpflichtbereich, entlang dieser Thematik geplante Schülerprojekte mit einer größeren Summe gefördert. Es wurde (von der Fa. Hedinger) angeschafft:

Ein Biowasserstoff-Set

Wasserstoff 3 3x2.jpgEs kann aus sauerstofffrei inkubierten Bodenproben in einem Bioreaktor in wenigen Stunden Wasserstoff erzeugen. Es ist faszinierend zu sehen, wie aus gärenden, Wasserstoff produzierenden Kulturen von Bodenbakterien (Clostridien) über eine Schlauchverbindung in einer Brennstoffzelle unmittelbar Strom erzeugt werden kann, der über einen Elektromotor einen kleinen Propeller über mehrere Stunden antreibt. Brennstoffzellen nutzen wir auch reversibel, um zuerst in einer Elektrolyse mit Fotovoltaikzellen Wasser zu spalten und damit Sonnenenergie als Wasserstoff und Sauerstoff zwischenzuspeichern (analog der Photolyse des Wassers bei der pflanzlichen Photosynthese, s. o.). Der Wasserstoff treibt dann, bei fehlender Sonne, umgekehrt über dieselbe Brennstoffzelle einen Elektromotor an. So wird bei uns eine wichtige künftige Energiespeichertechnologie simuliert, die für eine gleichmäßige Energie- bzw. Stromversorgung notwendig ist (vergl. „Power-to-Gas“- oder „Power to liquid“-Technologien).

Wasserstoff 3x2Wasserstoff 2 3x2

Einen low-cost-Gaschromatographen

Er kann Wasserstoff (und andere im Chemieunterricht untersuchte Gase) qualitativ und quantitativ nachweisen. Das Messsignal kann dabei über das lokal aufgespannte WLAN eines Raspberry-Minicomputers von allen im Raum befindlichen Schülerinnen und Schülern mit Smartphones, Tablets oder PCs (plattformübergreifend) als Diagramm aufgezeichnet und ausgewertet werden.

Screenshot Software

Wir in den Naturwissenschaften haben im Wahlpflichtbereich einen weiteren Schritt in Richtung Zukunft unternommen: Wir beschäftigen uns erstmalig in unserer „Programmierwerkstatt“ mit visueller/grafischer Anfängerprogrammierung (neudeutsch: Coden) auf verschiedenen Ebenen und erkunden dabei Sprachen wie Swift und das neue NEPO auf den Plattformen „Swift Playgrounds“ (Apple) oder auf der neuen offenen „Open Roberta“-Programmierumgebung des Fraunhofer IAIS im nahen St. Augustin.

Drohne Start 3x2

Drohne Luft 3x2Als neue wichtige Kulturtechnik sollten wir das frühe Erlernen der Grundlagen des modernen Programmierens schon in den unteren Jahrgangsstufen bei uns willkommen heißen. Für die visuelle Anfängerprogrammierung stehen uns auch der Lego-Mindstorms-Roboterbaukasten und sogar eine mit Swift-Playgrounds programmierbare Minidrohne zur Verfügung, die gefahrlos im Klassenzimmer fliegen kann und verschiedene programmierte Aufgaben erledigen kann. Sie kann z.B. Figuren oder Rennen fliegen, Plastikkugeln verschießen oder mit einem Greifarm Lasten zu einem Ziel transportieren.

 

Screenshot CalliopeDes Weiteren förderte der VFFE soeben die Anschaffung von zunächst zehn „Calliope mini“-Platinencomputern. Das sind kleine programmierbare Minicomputer, die mit vielfältigen Sensoren beispielsweise für Beschleunigung, Lage, Temperatur ausgestattet sind. Mit ihnen können die ersten Grundlagen des visuellen Programmierens, ebenfalls auf der internetbasierten „Open Roberta“-Plattform, erlernt werden.

Gerade haben wir uns zu einem Workshop beim nahen Fraunhofer-Institut angemeldet, bei dem wir auf „Open Roberta“ auch Lego-Mindstorms-Roboter-Programmierung üben können. Bald können sich unsere Schülerinnen und Schüler dann auf neue Roboterwettbewerbe in der Region freuen.

Wir danken dem VFFE nochmals für die weitsichtige Unterstützung zukunftsorientierten Lernens!

Text: Bernhard Schrautemeier
Bilder: Bernhard Schrautemeier, Jana Schlochtermeier (Kl. 8b)