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Wasserstoff Brennstoffzellen und Sektorkopplung – Sektorkopplung anhand von Energieflüssen erklären

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Einleitung

Wasserstoff Brennstoffzellen und Sektorkopplung – Sektorkopplung anhand von Energieflüssen erklären

Zielgruppe: Berufliche Ausbildung, insbesondere Energie-, Elektro-, Metall-, SHK- und Umwelttechnik.

Lernzeit: Sechs Lerneinheiten à etwa 10 Minuten, anschließend Übungen und Lernnachweis.

Leitfrage: Wie gelangt erneuerbare Energie vom Stromnetz in Wärme, Mobilität und Industrie – und wann lohnt sich der Umweg über Wasserstoff?

Deine Lernziele:

Sektorenkopplung anhand von Energieflüssen erklären.
Elektrolyse und Brennstoffzelle unterscheiden.
Energieumwandlungen mit Wirkungsgraden berechnen.
Direkte Stromnutzung und Wasserstoffketten vergleichen.
Risiken erkennen und Fachquellen kritisch prüfen.

Bild: Reale beispielhafte Energieflussdarstellung eines Industrieunternehmens. Die Zahlen der Grafik gehören nicht zum späteren Ausbildungsfall. Quelle: Felix Kullmann, Wikimedia Commons, CC BY 4.0.

Sicherheitsrahmen für die Ausbildung

ACHTUNG – BESONDERE SICHERHEITSBEREICHE

GAS: Gasleitungen, Druckbehälter, Armaturen und Anschlüsse dürfen ausschließlich durch entsprechend qualifizierte und beauftragte Fachkräfte bearbeitet werden.

WASSERSTOFF: Wasserstoff ist leicht entzündlich. Brennbare Gemische, Druckgefährdungen, nahezu unsichtbare Flammen und mögliche Sauerstoffverdrängung sind zu berücksichtigen.

VERBRENNUNG: Keine Zünd-, Flammen-, Knallgas- oder Verbrennungsversuche. Auch Demonstrationen mit realen Gasen benötigen eine fachkundige Gefährdungsbeurteilung und entsprechende Freigaben.

ABGAS: Bei Wasserstoffverbrennung mit Luft können Stickoxide entstehen. Abgasführung, Überwachung und Emissionsanforderungen gehören ausschließlich in die fachliche Planung und Prüfung.

Für diesen Kurs gilt: Nur Bildschirmmodelle, Videos, Bildanalysen und Papieraufgaben. Keine Eigenversuche mit Gasen, Elektrolyseprodukten, Druckspeichern, Brennern oder realen Brennstoffzellenanlagen. Keine Manipulation von Sicherheits- und Abgassystemen.

Relevante Grundlagen: DGUV FBETEM-007, BAuA: TRGS 720 ff. und DVGW-Regelwerk Wasserstoff.

Lerneinheit 1: Sektorkopplung verstehen

Zeit: 10 Minuten

Bei der Sektorenkopplung werden Strom, Wärme, Mobilität und Industrie vernetzt. Elektrische Energie wird direkt genutzt oder in andere Energieformen umgewandelt und gegebenenfalls gespeichert.

Merke: Energie wird nicht erzeugt oder vernichtet, sondern umgewandelt und übertragen. Dabei sinkt häufig der Anteil der für den jeweiligen Zweck nutzbaren Energie.

Sektor	Beispiel	Energiefluss
Strom	Photovoltaikanlage	Sonnenenergie → Strom
Wärme	Wärmepumpe	Strom + Umweltwärme → Heizwärme
Mobilität	Elektrofahrzeug	Strom → Batterie → Antrieb
Industrie	Elektrolyseur	Strom → Wasserstoff

Video: Mit Sektorenkopplung Synergien für die Energiewende schaffen – Agentur für Erneuerbare Energien.

Beobachtungsauftrag: Zeichne vier Kästen für die Sektoren. Verbinde sie mit Pfeilen und beschrifte die Energieformen.

Feedback: Ein Energieflussplan ist nachvollziehbar, wenn jede Umwandlung einen Eingang, einen Ausgang und eine technische Einrichtung besitzt.

Lerneinheit 2: Strom direkt verwenden

Zeit: 10 Minuten

Direkte Elektrifizierung vermeidet zusätzliche Umwandlungsschritte. Beispiele sind Elektrofahrzeuge, elektrische Maschinen und Wärmepumpen.

Bild: Vereinfachtes Wärmepumpenmodell, MikeRun, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Eine Wärmepumpe nutzt Strom, um zusätzliche Wärme aus der Umgebung auf ein nutzbares Temperaturniveau zu bringen.

Modellbeispiel:

20 kWh Strom + 40 kWh Umweltwärme = 60 kWh Heizwärme.

Die Leistungszahl im gewählten Modell beträgt 3. Sie ist kein Wirkungsgrad von 300 Prozent: Die zusätzliche Wärme stammt aus der Umwelt.

Interaktives Modell:

PhET – Energieformen und Energieumwandlungen

Beobachte im digitalen Modell, wie Energie übertragen und umgewandelt wird. Die Simulation behandelt allgemeine Energieflüsse, nicht die technische Auslegung einer Wasserstoffanlage.

Auftrag: Erkläre, weshalb 20 kWh elektrische Energie in diesem Beispiel 60 kWh nutzbare Wärme ermöglichen.

Feedback: Die Erklärung ist richtig, wenn Du die 40 kWh Umweltwärme ausdrücklich in die Energiebilanz einbeziehst.

Lerneinheit 3: Wasserstoff durch Elektrolyse

Zeit: 10 Minuten

Wasserstoff ist ein Energieträger, keine frei verfügbare Primärenergiequelle.

Ein Elektrolyseur zerlegt Wasser mithilfe elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff.

Gesamtreaktion:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

Animation einer PEM-Elektrolyse, Davidlfritz, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Video: Hydrogen Electrolysis 101 – U.S. Department of Energy.

Merke: Ob elektrolytisch hergestellter Wasserstoff klimafreundlich ist, hängt insbesondere von der Stromherkunft und der gesamten Herstellungskette ab.

Fachliche Vertiefung: U.S. Department of Energy – Electrolysis

Digitaler Lernauftrag: Erkläre anhand der Animation, an welcher Stelle elektrische Energie in chemisch gespeicherte Energie überführt wird.

Feedback: Entscheidend ist die Umwandlung im Elektrolyseur. Wasserstoff ist anschließend ein chemischer Energieträger, nicht gespeicherter elektrischer Strom.

SICHERHEIT – WASSERSTOFF UND GAS: Die Animation ist ausschließlich zur Beobachtung bestimmt. Keine Nachbauten, Gasentwicklungs- oder Druckspeicherversuche.

Lerneinheit 4: Brennstoffzellen verstehen

Zeit: 10 Minuten

Eine Brennstoffzelle wandelt die chemische Energie von Wasserstoff mit Sauerstoff elektrochemisch in Strom um. Dabei entstehen Wasser und Wärme.

Gesamtreaktion:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Bild: Schematische PEM-Brennstoffzelle, Mattuci, Wikimedia Commons, CC0.

In einer PEM-Brennstoffzelle bewegen sich Protonen durch eine Membran. Elektronen fließen über einen äußeren Stromkreis und können elektrische Verbraucher versorgen.

Digitale Demonstration:

Brennstoffzellen-Animation mit zugänglicher Textbeschreibung – U.S. Department of Energy

Beobachtungsauftrag: Finde im Bild die Wege von Wasserstoff, Sauerstoff, Protonen und Elektronen.

Feedback: Richtig ist die Darstellung, wenn Elektronen über den äußeren Stromkreis fließen und die Membran Protonen transportiert.

Brennstoffzelle ist nicht Wasserstoffverbrennung

Brennstoffzelle	Wasserstoffverbrennung
Elektrochemische Reaktion	Thermische Verbrennungsreaktion
Strom und Wärme	Zunächst hauptsächlich Wärme
Bei reinem H₂ lokal Wasser und Wärme	Bei Verbrennung mit Luft sind zusätzlich Stickoxide möglich
Elektrischer Strom kann einen Motor antreiben	Verbrennungswärme kann Arbeit oder Prozesswärme bereitstellen

Energiediagramm, BirgitLachner, Wikimedia Commons, CC0. Ausschließlich theoretische Betrachtung.

SICHERHEIT – VERBRENNUNG UND ABGAS: Keine Brenner-, Abgas- oder Zündversuche. Reale Anlagen benötigen geprüfte Sicherheitsfunktionen und fachkundige Abgasbewertung.

Quelle: Umweltbundesamt – Stickstoffoxide.

Lerneinheit 5: Ausbildungsfall Energieflüsse

Zeit: 15 Minuten

Ausbildungsbetrieb: Metallwerkstatt mit Solaranlage

Du arbeitest in einer Ausbildungswerkstatt. Ein Energiekonzept soll Wärme, Fahrzeugladen und die Versorgung einer Maschine bei Stromausfall verbinden.

Ausgangssituation:

Für eine vereinfachte Modellperiode stehen 100 kWh Solarstrom zur Verfügung.

Die Werte sind frei gewählte Rechenannahmen, keine Messdaten und keine technische Anlagenplanung.

Verwendung	Stromeinsatz	Umwandlung
Wärmepumpe	20 kWh	60 kWh Wärme mit zusätzlicher Umweltwärme
Fahrzeugladen	30 kWh	30 kWh Strom am Ladepunkt
Elektrolyse	50 kWh	35 kWh chemische H₂-Energie

Annahmen: Wärmepumpen-Leistungszahl 3; Elektrolyse-Wirkungsgrad 70 Prozent; Brennstoffzellen-Wirkungsgrad für Strom 50 Prozent. Für die Wasserstoffbilanz wird der untere Heizwert als Bezugsgröße verwendet. Lade-, Speicher- und sonstige Nebenverluste sind vereinfacht ausgeklammert.

Energieflussmodell der Werkstatt

Ausgang	Prozess	Ergebnis
20 kWh Solarstrom + 40 kWh Umweltwärme	Wärmepumpe	60 kWh Heizwärme
30 kWh Solarstrom	Ladeeinrichtung	30 kWh Strom am Ladepunkt
50 kWh Solarstrom	Elektrolyse	35 kWh H₂-Energie + 15 kWh Umwandlungsverluste
35 kWh H₂-Energie	Brennstoffzelle	17,5 kWh Strom + 17,5 kWh Wärme und sonstige Verluste

Wichtig: Wasserstoff und der daraus später erzeugte Strom dürfen nicht als zwei unabhängige Energieerträge addiert werden.

Die tatsächliche nutzbare Abwärme und die realen Wirkungsgrade hängen von der Anlage ab. Die Rückverstromung dient hier als Modell für eine mögliche Industrie- beziehungsweise Werkstattversorgung.

Gestufte Lernhilfen

Hilfe 1 – Orientierung:

Verfolge zunächst die drei Wege des Solarstroms. Überlege, welcher Weg ohne Wasserstoff auskommt.

Hilfe 2 – Rechenweg:

Bei Umwandlungen gilt:

Nutzenergie = zugeführte Energie × Wirkungsgrad

Bei einer Wärmepumpe gilt:

Heizwärme = eingesetzter Strom × Leistungszahl

Hilfe 3 – Musterrechnung:

Elektrolyse: 50 kWh × 0,70 = 35 kWh H₂-Energie.

Brennstoffzelle: 35 kWh × 0,50 = 17,5 kWh Strom.

Feedback: Die gesamte Strom-zu-Wasserstoff-zu-Strom-Kette erreicht im Modell 35 Prozent elektrische Rückgewinnung. Sie kann für bestimmte Speicheraufgaben sinnvoll sein, ist aber kein verlustfreier Stromspeicher.

Lerneinheit 6: Energiesysteme beurteilen

Zeit: 10 Minuten

Bild: Prinzip einer Wasserstofftankstelle, Raiwill, Wikimedia Commons, CC0. Keine Bedienungsanleitung.

Für Wärme und viele Mobilitätsanwendungen ist direkte Elektrifizierung oft energieeffizienter. Wasserstoff ist insbesondere dort interessant, wo chemische Rohstoffe, bestimmte Industrieprozesse oder längerfristige Energiespeicherung benötigt werden.

Digitale Erkundung 1 – Stromerzeugung:

Fraunhofer ISE – Energy-Charts

Vergleiche einen sonnenreichen und einen windarmen Zeitraum. Nutze die Zeit- und Quellenfilter. Unterscheide Stromerzeugung, Stromverbrauch und Stromhandel.

Digitale Erkundung 2 – Wasserstoff-Fakten:

Fraunhofer ISI – interaktive Wasserstoff-Faktenkarten, 2026

Drehe mindestens drei Karten und notiere, welche Aussage wissenschaftlich belegt, bedingt gültig oder besonders erklärungsbedürftig ist.

Digitale Erkundung 3 – Virtuelle Fachlabore:

Fraunhofer ISE – virtuelle Rundgänge durch Elektrolyse- und Brennstoffzellenlabore

Sieh Dir die Anlagen ausschließlich virtuell an. Unterscheide Forschungsausstattung, Energiewandler und Sicherheitsinfrastruktur.

Kritischer Quellenvergleich

Quelle	Stärke	Kritische Frage
Fraunhofer	Forschung und Systemanalysen	Welche Modellannahmen gelten?
Umweltbundesamt	Umwelt- und Emissionsbewertung	Welche Umweltwirkung und Systemgrenze werden betrachtet?
IEA	Internationale Energiestatistik	Welches Berichtsjahr und welche Definitionen gelten?
Hersteller und Branchenverbände	Technische Praxis und Produktinformationen	Welche wirtschaftlichen Interessen bestehen?

Quellenauftrag:

Vergleiche die Aussagen „Wasserstoff ist überall emissionsfrei“ und „Wasserstoff kann je nach Herstellung und Nutzung Umweltbelastungen verursachen“.

Nutze IEA Global Hydrogen Review 2026, Umweltbundesamt und Fraunhofer ISI.

Begründetes Feedback: Die zweite Aussage ist sachlich angemessener. Lokale Emissionsfreiheit der Brennstoffzelle bedeutet nicht automatisch eine emissionsfreie Erzeugungs-, Transport- und Versorgungskette. Bei Wasserstoffverbrennung sind außerdem Stickoxidemissionen möglich.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt Sektorkopplung? (Die Verbindung von Strom Wärme Mobilität und Industrie) (!Die ausschließliche Nutzung von Erdgas) (!Die Trennung aller Energieverbrauchsbereiche) (!Die Speicherung von Energie ohne Verluste)

Welche Umwandlung findet bei der Wasserelektrolyse statt? (Elektrische Energie wird in chemische Energie überführt) (!Wasserstoff wird unmittelbar in Fahrbewegung umgewandelt) (!Wasser entsteht ausschließlich aus Umgebungsluft) (!Elektrischer Strom entsteht ohne Energiezufuhr)

Was erzeugt eine mit reinem Wasserstoff betriebene PEM-Brennstoffzelle unmittelbar? (Strom Wasser und Wärme) (!Ausschließlich Wasserdampf ohne Energieabgabe) (!Benzin und Sauerstoff) (!Nur mechanische Bewegungsenergie)

Warum kann eine Wärmepumpe mehr Heizwärme liefern als sie Strom verbraucht? (Sie nutzt zusätzliche Umweltwärme) (!Sie erzeugt Energie aus dem Nichts) (!Sie verbraucht bei jeder Anwendung keinen Strom) (!Sie wandelt Wasser in Wasserstoff um)

Welche Stromnutzung vermeidet im Regelfall eine zusätzliche Wasserstoffumwandlung? (Direktes Laden eines Elektrofahrzeugs) (!Elektrolyse mit späterer Rückverstromung) (!Wasserstoffverdichtung und Brennstoffzellennutzung) (!Herstellung synthetischer Kraftstoffe)

Wie viel Wasserstoffenergie ergeben im Modell 50 kWh Strom bei 70 Prozent Elektrolysewirkungsgrad? (35 kWh) (!15 kWh) (!50 kWh) (!70 kWh)

Wie viel Strom erzeugt das Modell aus 35 kWh Wasserstoffenergie bei 50 Prozent elektrischem Brennstoffzellenwirkungsgrad? (17,5 kWh) (!35 kWh) (!50 kWh) (!70 kWh)

Was kann bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Luft entstehen? (Stickoxide) (!Nur reiner Sauerstoff) (!Immer ausschließlich reines Wasser) (!Uranverbindungen)

Wer darf sicherheitsrelevante Eingriffe an einer Wasserstoffanlage ausführen? (Entsprechend qualifizierte und beauftragte Fachkräfte) (!Alle Personen nach Ansehen eines Lernvideos) (!Jede lernende Person ohne Aufsicht) (!Beliebige Besucherinnen und Besucher)

Was gehört zu einem sachgerechten Quellenvergleich? (Systemgrenzen Datum Datenbasis und Interessen prüfen) (!Nur die Überschrift beurteilen) (!Immer der neuesten Werbung vertrauen) (!Alle Wirkungsgrade ungeprüft übernehmen)

Memory

Ordne jedem Begriff seine passende Erklärung zu.

Elektrolyse	Strom zu Wasserstoff
Brennstoffzelle	Chemische Energie zu elektrischem Strom
Wärmepumpe	Nutzung zusätzlicher Umweltwärme
Ladepunkt	Stromübergabe an ein Fahrzeug
Sektorkopplung	Vernetzung verschiedener Energiebereiche
Sankeydiagramm	Darstellung von Energiemengen durch Flussbreiten

Drag and Drop

Verbinde jede technische Einrichtung mit ihrem Energiefluss.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Energiefluss
Elektrolyseur	Strom wird chemisch als Wasserstoff gebunden
Brennstoffzelle	Wasserstoffenergie wird in elektrische Energie umgesetzt
Wärmepumpe	Elektrizität und Umweltwärme werden zu Heizwärme
Ladeeinrichtung	Elektrische Energie wird an ein Fahrzeug übertragen
Wärmespeicher	Wärme wird für eine spätere Nutzung bereitgehalten

Kreuzworträtsel

Elektrolyse	Wie nennt man die Zerlegung von Wasser mithilfe elektrischer Energie?
Membran	Welche ionenleitende Trennschicht befindet sich in einer PEM-Brennstoffzelle?
Kathode	An welcher Elektrode wird in der PEM-Brennstoffzelle Sauerstoff reduziert?
Anode	An welcher Elektrode wird in der PEM-Brennstoffzelle Wasserstoff oxidiert?
Wasserstoff	Welcher gasförmige Energieträger entsteht bei der Wasserelektrolyse?
Wirkungsgrad	Wie heißt das Verhältnis zwischen nutzbarer abgegebener und zugeführter Energie?

LearningApps

Hier findest Du eine thematische Suche nach ergänzenden Lernanwendungen. Die dort angebotenen Beiträge müssen vor dem Einsatz einzeln fachlich geprüft werden.

Lückentext

Die Verbindung verschiedener Energiebereiche heißt

.

Ein

zerlegt Wasser mithilfe elektrischer Energie.

Der dabei entstehende gasförmige Energieträger heißt

.

Eine

kann dessen chemische Energie in Strom umwandeln.

In der PEM-Brennstoffzelle transportiert die

Protonen.

Elektrische Energie für Fahrzeuge wird an einem

bereitgestellt.

Eine Wärmepumpe nutzt zusätzlich zur Elektrizität auch

.

Das Verhältnis zwischen Nutzenergie und zugeführter Energie heißt

.

Beim Brennstoffzellenbetrieb entsteht neben Wasser und Strom auch

.

Bei Wasserstoffverbrennung mit Luft können schädliche

entstehen.

Offene Aufgaben

Bearbeite zunächst die Basisaufgaben. Nutze bei Bedarf die drei Hilfestufen aus dem Ausbildungsfall.

Leicht – Basisaufgaben

Energieflussbild: Zeichne die vier Energiesektoren und verbinde sie mit Energiepfeilen. Feedback: Die Pfeile müssen richtige Energieformen zeigen, weil Sektorkopplung aus nachvollziehbaren Umwandlungen besteht.
Bildanalyse: Beschrifte Anode, Kathode, Membran und Elektronenweg im Brennstoffzellenbild. Feedback: Protonenweg und Elektronenweg müssen verschieden sein, weil die Membran keine Elektronen leitet.
Prozessvergleich: Stelle Elektrolyse und Brennstoffzelle in zwei eigenen Skizzen gegenüber. Feedback: Der Energiefluss verläuft in entgegengesetzte Richtungen; die technischen Prozesse sind nicht vollständig verlustfrei umkehrbar.
Sicherheitsplakat: Gestalte ein digitales Plakat zu Gas, Wasserstoff, Verbrennung und Abgas. Feedback: Alle vier Risiken müssen getrennt gekennzeichnet sein, weil unterschiedliche Gefährdungsarten betroffen sind.

Standard – Anwendungsaufgaben

Wärmebilanz: Berechne die Heizwärme bei 20 kWh Stromeinsatz und Leistungszahl 3. Feedback: 60 kWh sind richtig; 40 kWh stammen zusätzlich aus der Umwelt.
Wasserstoffbilanz: Berechne den H₂-Energieinhalt aus 50 kWh Strom bei 70 Prozent Wirkungsgrad. Feedback: 35 kWh sind richtig; 15 kWh verbleiben im Modell als Umwandlungsverluste.
Rückverstromung: Berechne die elektrische Energie aus 35 kWh H₂ bei 50 Prozent Wirkungsgrad. Feedback: 17,5 kWh sind richtig; die gesamte Rückgewinnungskette hat damit 35 Prozent elektrischen Wirkungsgrad.
Digitale Datenauswertung: Vergleiche in Energy-Charts zwei Zeiträume mit unterschiedlicher Solar- und Windstromerzeugung. Feedback: Eine gute Auswertung nennt Zeitraum, Datenquelle und Einfluss auf flexible Verbraucher statt nur einen Einzelwert.

Schwer – Transferaufgaben

Systementscheidung: Vergleiche direkte elektrische Wärmebereitstellung mit einer Wasserstoff-Verbrennungskette. Feedback: Eine überzeugende Empfehlung bewertet Verluste, Temperaturbedarf und Alternativen statt pauschal eine Technologie zu bevorzugen.
Quellenvergleich: Vergleiche Fraunhofer, Umweltbundesamt und einen Herstellertext zum Wasserstoffeinsatz. Feedback: Belastbare Aussagen benötigen überprüfbare Daten, nachvollziehbare Systemgrenzen und eine Einordnung möglicher Interessen.
Betriebskonzept: Entwirf einen Energieflussplan für einen Betrieb mit wechselndem Stromangebot. Feedback: Ein tragfähiges Konzept verknüpft Bedarf, Speicher, zeitliche Flexibilität, Verluste und Sicherheit.
Lernvideo: Erstelle ein zweiminütiges Erklärvideo zur Sektorkopplung mit eigenen Grafiken oder rechtmäßig nutzbaren Medien. Feedback: Der Beitrag ist fachlich überzeugend, wenn die Bilanz stimmt, Quellen genannt und Gefahren nicht als Eigenversuche dargestellt werden.

Lernkontrolle

Energieentscheidung: Ein Betrieb hat mittags viel Solarstrom, nachts aber kaum eigene Stromerzeugung. Entwickle zwei unterschiedliche Nutzungskonzepte und begründe ihre Vor- und Nachteile.
Sensitivitätsanalyse: Wie ändern sich der nutzbare Strom und die Verluste im Ausbildungsfall, wenn der elektrische Wirkungsgrad der Brennstoffzelle von 50 auf 40 Prozent sinkt? Erkläre die Konsequenzen.
Alternativenvergleich: Eine Werkstatt benötigt Niedertemperaturwärme. Begründe, weshalb eine Wärmepumpe gegenüber einer Strom-Wasserstoff-Verbrennungskette häufig Vorteile besitzt und nenne Bedingungen, unter denen andere Lösungen geprüft werden müssen.
Technologietransfer: Übertrage den Energieflussplan auf einen Industriebetrieb mit hohem Prozesswärmebedarf. Kennzeichne die Punkte, an denen technische Machbarkeit und H₂-Verfügbarkeit gesondert geprüft werden müssen.
Faktenprüfung: Beurteile die Werbeaussage „Eine Brennstoffzelle macht jeden Betrieb automatisch klimaneutral“. Nutze zwei unabhängige Quellen und benenne die fehlenden Informationen.
Sicherheitsbewertung: Bei einer geplanten Wasserstoffanlage fehlen Freigabe, Gefährdungsbeurteilung und Qualifikationsnachweis. Begründe, weshalb keine Inbetriebnahme erfolgen darf, und benenne die zuständigen betrieblichen Funktionen.

Lernnachweis

Dein Lernnachweis besteht aus einer digitalen Projektmappe.

Ein selbst erstelltes und richtig beschriftetes Energieflussdiagramm für Strom, Wärme, Mobilität und Industrie.
Eine nachvollziehbare Energiebilanz mit den Rechnungsergebnissen des Ausbildungsfalls.
Ein Vergleich von direkter Elektrifizierung und Wasserstoffnutzung unter Berücksichtigung der Umwandlungsverluste.
Eine dokumentierte Quellenprüfung mit Herausgeber, Datum, Systemgrenzen und Interessenlage.
Eine Sicherheitsübersicht zu Gas, Wasserstoff, Verbrennung und Abgas ohne gefährliche praktische Anleitungen.
Eine begründete Empfehlung für ein ausgewähltes betriebliches Energiesystem.

Bewertungsschwerpunkte: Fachliche Richtigkeit, nachvollziehbare Berechnungen, eigenständige Transferleistung, Quellenqualität und Sicherheitsbewusstsein.

Der Lernnachweis ersetzt keine praktische Fachqualifikation oder sicherheitstechnische Freigabe.

OERs zum Thema

Wikipedia: Sektorenkopplung

Wikipedia: Brennstoffzelle

Offene wissenschaftliche Quellen:

IEA: Global Hydrogen Review 2026, CC BY 4.0.
U.S. Department of Energy: Fuel Cell Basics.
PhET: Energieformen und Energieumwandlungen, interaktive Simulation; Nutzungsbedingungen des Anbieters beachten.

Fachquellen und Medienrechte

Fachliche Ausgangsquellen – überprüft am 11. Oktober 2026:

Fraunhofer IEE – Sektorenkopplung, Darstellung der Integration verschiedener Energiesektoren.
U.S. Department of Energy – Electrolysis, elektrochemische Grundlagen.
U.S. Department of Energy – Fuel Cell Basics, Funktionsweise von Brennstoffzellen.
Fraunhofer ISI – Wasserstoff-Meta-Faktencheck, 2026, quellenbasierte Einordnung.
IEA – Global Hydrogen Review 2026, internationale Daten und Trends.
Umweltbundesamt – Wasserstoff im Energiesystem, Umweltbewertung und Alternativen.
DGUV – FBETEM-007, Wasserstoffgefährdungen.
BAuA – Technische Regeln für Gefahrstoffe, aktuelle Regelwerksübersicht.
DVGW – Wasserstoff und Energiewende, einschlägige technische Regeln.

Bildrechte der verwendeten Wikimedia-Commons-Dateien:

Bilddatei	Urheber	Lizenz
Beispiel Sektorenkopplung 2.png	Felix Kullmann	CC BY 4.0
Heat-pump-simple DE.svg	MikeRun	CC BY-SA 4.0
PEM Elektrolyse 5.gif	Davidlfritz	CC BY-SA 3.0
Proton Exchange Fuel Cell Diagram.svg	Mattuci	CC0
Verbrennung von Wasserstoff und Elektrolyse im Energiediagramm.svg	BirgitLachner	CC0
Prinzip Wasserstofftankstelle.gif	Raiwill	CC0

Die Originaldateien und vollständigen Lizenzbedingungen sind über die jeweilige Dateibeschreibungsseite auf Wikimedia Commons zugänglich. Bei Bearbeitung und Weitergabe sind die jeweiligen Lizenzbedingungen einzuhalten.

Videorechte: Die verlinkten YouTube-Filme stammen aus nachprüfbaren Veröffentlichungen der Agentur für Erneuerbare Energien beziehungsweise des U.S. Department of Energy. Sie sind als externe Videos eingebunden, nicht als frei nachnutzbare OER-Dateien eingestuft. Eine freie Bearbeitung, ein erneuter Upload oder eine freie Lizenzierung wird nicht behauptet. Einbettungsberechtigungen und Verfügbarkeit müssen vor dem Einsatz erneut geprüft werden.

Fachliche Qualitätssicherung: Die Grundlagen wurden mit institutionellen Fachinformationen abgeglichen. Die Rechenwerte des Ausbildungsfalls sind ausdrücklich didaktische Annahmen. Interaktive Drittangebote und dynamische Daten sind vor Ort erneut zu kontrollieren.

Fachfreigabe vor praktischer Anwendung: Ausbildungsleitung und zuständige qualifizierte Fachkräfte müssen den Kurs hinsichtlich Ausbildungsordnung, betrieblicher Gefährdungsbeurteilung und aktuellem Regelwerk freigeben. Für reale Anlagen gelten die jeweils anwendbaren Gesetze, DVGW-Regeln, DGUV-Vorgaben und technischen Herstellerunterlagen. Eine formale betriebliche Fachfreigabe wird durch diesen Onlinekurs nicht ersetzt.