Die Energiewandler: Jeder Schritt soll zu Strom werden

Es klingt wie Science Fiction und ist doch reine Physik: Flächen, über die viele Menschen gehen oder Autos fahren werden durch Energieumwandlung zu Kraftwerken, die klimaneutral und netzunabhängig Strom erzeugen. Zwei junge Tiroler, der Physik-Student Alfons Huber aus Schwaz und der Pitztaler Elektrotechniker Stephan Plattner haben in Wattens ein Unternehmen gegründet und ein patentiertes System entwickelt, das diese Vision zur Realität machen soll. Wir haben mit den Jungunternehmern gesprochen.

Ihr Produkt trägt den Namen REPS, kurz für Road Energy Production System. Was steckt dahinter?

Alfons Huber: REPS ist ein Energiewandler. Er kann kinetische Energie in sauberen Strom umwandeln, den man wiederum netzunabhängig verwenden kann. Unser System ist in der Lage, Bewegung von Menschen oder Autos abzugreifen und umzuwandeln. Verlegen wir es beispielsweise vor den Eingang eines Supermarktes könnte man so die Lichtanlage speisen. Vor einem stark frequentierten Zebrastreifen könnte man mit der erzeugten Energie Straßenlaternen betreiben. So kann man mit jedem Schritt Energie erzeugen und Teil der Lösung werden. Auf Autobahnen hätte unser System die größte Wirkung. Dort kann es zu einem Kraftwerk werden.

Stephan Plattner: Man kann sich das als eine Art Bodenplatte vorstellen, in die unser Mechanismus eingebaut ist. Je tiefer sie sinkt und je größer die Masse ist, desto mehr Energie lässt sich umwandeln. Wie tief die Platte sinkt, können wir je nach System konfigurieren.

Das klingt erst einmal recht simpel. Was ist so neu an dem Mechanismus, den Sie entwickelt haben?

Alfons Huber: Die kinetische Energie – zum Beispiel ein Schritt – löst unseren Mechanismus aus. Einfach erklärt sind es zwei Magnete, die aufeinander zufahren. Der Mechanismus ist also auf magnetische Lagerung aufgebaut. Durch die Bewegung entstehen Magnetfeldänderungen, die Spannungen induzieren. So wird Energie umgewandelt, die für verschiedene Anwendungsbereiche genutzt werden kann. Neu ist, dass dabei kaum mechanische Reibung entsteht. Die meisten mechanischen Energiewandler brauchen sehr viele Umwandlungsschritte. Bei diesen geht Energie verloren, vor allem in Form von Wärme. Wir benötigen nur einen Umwandlungsschritt.

Stephan Plattner: Grüne Energiewandler müssen sehr effizient sein und eine lange Lebensdauer haben – das kann unser Mechanismus. Soweit ich weiß, werden Autos noch nirgendwo auf der Welt auf diese Weise als Energiequelle genutzt.

Sie arbeiten jetzt seit zweieinhalb Jahren zusammen. Wie kam es dazu?

Alfons Huber: Ich war lange Handballprofi. Dann habe ich beschlossen mein Physikstudium ernster zu nehmen. Das theoretische Wissen, das ich mir angeeignet hatte, wollte ich unbedingt in der realen Welt einsetzen. Nur war ich leider handwerklich nicht sonderlich begabt.

Stephan Plattner (lacht): Ich komme aus der wirtschaftlichen Richtung, habe aber auch immer schon sehr viel selbst gebaut. Nach der Handelsschule und Jobs bei einer Versicherung und bei Liebherr in Vorarlberg habe ich Mechatronik studiert. Mein Schwerpunkt lag auf Elektrotechnik. An der Uni habe ich Alfons kennengelernt. Er bringt die theoretische Komponente ein, ich die technische Umsetzung.

Und wie kamen Sie auf die Idee, bestehende Energie zu nutzen?

Alfons Huber: Ich habe mich anfangs gefragt: Welche starken Kräfte herrschen auf der Erde? Da liegt die Schwerkraft auf der Hand, die man nur mehr mit Masse kombinieren muss. Also habe ich die Idee in Simulationen gepackt, in Praxistests abgeklopft. Die ersten Rechenmodelle haben gezeigt, dass man mehrere Platten verbauen muss und intelligente Frequentierungen auswählen. Unser System wollen wir also dort einbauen, wo viele Menschen gehen oder viele Autos fahren. Ich durfte in den vergangenen zweieinhalb Jahren schon viel über Technik und praktische Umsetzung lernen.

Wie ist der aktuelle Stand?

Alfons Huber: Wir haben schon mehrere Prototypen und einen positiven europäischen Patentbericht für unseren Mechanismus erhalten. Zudem schließen wir nun recht zeitnah unsere Messungen ab. Als nächsten Schritt leiten wir aus den erreichten Werten realistische Konzepte ab. Mit den Einbauten wollen wir in die Welt hinaus. Wir sind stolz, dass wir nach so kurzer Zeit schon so weit sind. Schließlich eröffnen wir ein neues Industriefeld.

Stephan Plattner: Unser Hauptaugenmerk liegt darauf, möglichst viel Energie aus möglichst wenig Weg zu generieren. REPS soll ein ganzes Verlegesystem werden. Bis dahin holen wir uns noch Unterstützung in der Entwicklung, vor allem dabei, die Platten straßentauglich zu machen. Wir sind aber auf einem guten Weg. Es haben sich schon Menschen gemeldet, die uns finanziell unterstützen wollen.

Welche Rohstoffe braucht es für diese Bodenplatten und woher kommen sie?

Alfons Huber: Die Magnete bestehen aus Neodymium. Sie werden zu 95 Prozent in China produziert, weil dort die Abbaugebiete des Metalls liegen. Aktuell sind wir auf der Suche nach Lieferanten. Wir könnten aber etwa auch mit Ferrit, einem weiteren, günstigeren Rohstoff, substituieren. Wir konzipieren die Platten so, dass die Magnete schnell und einfach zugänglich sind. So können wir sie ausbauen und remagnetisieren. Wir wollen darauf hinarbeiten, die Magneten in Zukunft selbst herzustellen und nur mehr den Rohstoff zu beziehen. Bei Verwendung halten Neodymium-Magneten etwa 30 Jahre lang. Werden sie nicht verwendet, haben sie eine Lebensdauer von Hunderten von Jahren.

Das hört sich doch recht ressourcenintensiv an?

Alfons Huber: Wir wollen Teil der Lösung sein und fühlen uns der Nachhaltigkeit verpflichtet. Deshalb sind wir auch beim Impact Hub Tirol dabei, einem Zentrum für soziale und ökologische Innovation. Dort haben wir Berechnungen zur „energetischen Amortisierung“ der Magnete angestellt – also modelliert, ab welchem Zeitpunkt das Verlegesystem mehr CO₂ einspart als es bei Abbau und Anlieferung der Rohstoffe, beim Einbau des Systems und dessen Wiederverwertung erzeugt. Das Ergebnis: Baut man ein System auf Autobahnen ein, amortisiert es sich binnen weniger Monate. Wir wollen einen möglichst großen, grünen Impact schaffen. Dafür nehmen wir in Kauf, dass erst einmal Energie aufgewandt werden muss.

Wie viel Strom könnten solche Verlegesysteme erzeugen, wenn sie dann auf den Straßen verbaut sind?

Stephan Plattner: Wir müssten rechtliche Vorgaben beachten. Das heißt, wir dürfen mit dem Verlegesystem nur an solchen Stellen Energie abgreifen, wo sie ohnehin verloren geht. Etwa bei Autobahnausfahrten, bei Geschwindigkeitsbegrenzungen oder bei Mautstellen.

Alfons Huber: Wir haben ein paar Modellberechnungen angestellt. Auf der Bahnhofsstraße hier in Wattens frequentieren täglich 14.000 Autos. Mit einem 80 Meter langen Verlegesystem könnte man hier 200.000 kWh sauberen Strom im Jahr generieren. Ein anderes Beispiel ist die A13-Brenner-Mautstelle. Dort frequentieren bis zu 2,7 Millionen Lkw jährlich. Aus deren Überfahrten allein könnte man in einem Jahr bis zu drei Millionen kWh sauberen Strom gewinnen. Auf Autobahnen kommen wir auf Werte von bis zu acht Millionen kWh im Jahr.

Was soll mit dem Strom passieren, ist er erst einmal generiert?

Alfons Huber: In unserem System sind auch sogenannte Superkondensatoren eingebaut. Mit diesen lässt sich der Strom auch für einige Tage zwischenspeichern. Man könnte also Energieerhaltungssysteme schaffen – also den Strom etwa in das Beleuchtungssystem oder E-Tankstellen einspeisen, je nach Bedarf. Zweiteres bietet sich wegen des Booms der E-Mobilität natürlich an. Andere Möglichkeiten sind den Strom direkt ins Netz einzuspeisen oder zu speichern.

Stephan Plattner: Je nach Standort muss man sich ansehen, was die praktikabelste Lösung ist. Mautstellen bieten aber gute Voraussetzungen. Sie haben Netzanschlüsse und brauchen selbst Strom, etwa für die Beleuchtung. Die ASFINAG hat als Zukunftsvision, den Strom, den sie verbraucht, selbst zu produzieren. Dabei könnten Lösungen wie unsere helfen.

Sie sagen, das Verlegesystem könnte auch Daten erfassen. Welchen Vorteil hätte das?

Alfons Huber: Man könnte Fußgängerflüsse messen, zum Beispiel vor Einkaufszentren oder an touristischen Hotspots. Anhand von Algorithmen könnte man so darstellen, wie viele Menschen sich wann wohin bewegen. Die Daten sind anonymisiert, es würden also keine Kameras zum Einsatz kommen. Eine weitere Möglichkeit: Man könnte mit dem Strom, der erzeugt wird, Sensoren betreiben. Mit denen ließen sich CO₂-Werte oder Parameter der Luftverschmutzung messen.

Was kostet ein Verlegesystem? Wer könnte es sich leisten?

Stephan Plattner: Das können wir noch nicht so genau sagen, da es immer auch von den spezifischen Anforderungen abhängt. Die großen Verlegesysteme wären wohl durch die öffentliche Hand zu finanzieren. Sie sind eine nachhaltige Investition, die sich schon nach wenigen Jahren rechnet.

Wagen wir einen Blick in das Jahr 2030. Wie sollen REPS-Systeme im Einsatz sein? Welchen Beitrag leisten sie zur Energiewende?

Stephan Plattner: Es wäre fantastisch, wenn wir dann die Straße erobert haben. Damit unsere Verlegesysteme sauberen, grünen Strom direkt an der Autobahn gewinnen und damit einen Teil des Energiebedarfes zu decken helfen. Und wenn jeder weiß, dass die Erfindung aus dem Herzen Tirols kommt.

Alfons Huber (lacht): Ja das wäre ein Traum. Wunderbar wäre, wenn mithilfe von REPS ein ganzes Atomkraftwerk ersetzt werden könnte – und zwar ohne dafür weiter in die Natur einzugreifen und mehr Fläche zu verbrauchen. Man könnte das System auch auf Gondeln anbringen. REPS soll überall in den Alltag integriert werden, wo Bewegung entsteht: vor Supermärkten, in U-Bahn-Stationen, auf Autobahnen und Bundesstraßen. Denkbar ist vieles. Man könnte unseren Energiewandler zum Beispiel auf Auto-Stoßdämpfer montieren und so Strom erzeugen. Auch bei Türgriffen könnte er zum Einsatz kommen.

Eine Lösung im Kleinen, die sich auch skalieren ließe?

Alfons Huber: In ländlichen Gebieten, etwa in Indien, gibt es zwar Autos und Motorräder, dafür aber oft keinen Strom. Hier könnte man die Energiewandler verwenden, damit die Menschen vor Ort nicht mehr den Dieselgenerator anwerfen müssen, wenn sie das Licht andrehen, oder Fernseher und Radios betreiben wollen. Photovoltaik, Windkraft oder eben auch unser Verlegesystem werden für sich allein genommen nicht genügen, um die Energiewende zu schaffen. Deswegen brauchen wir jetzt alle diese Technologien, um von fossilen Energien und Atomstrom loszukommen. Das erfordert Offenheit und Mut.

Factbox:
Warum ist das gut für das Klima?
Der Energieverbrauch steigt. Die Verbrennung von fossilen Energieträgern bringt immer mehr CO2 in die Atmosphäre. Im Bereich der Atomenergie fehlt es noch immer an Lösungen für die Endlagerung. Die nachhaltigen Alternativen Photovoltaik, Wasser- und Windkraft brauchen Flächen, was mancherorts zu Nutzungskonflikten führt. Die Energiewandler von REPS könnten Strom erzeugen, ohne Fläche zu verbrauchen. Nach einer klassischen Berechnung speichert eine Kilowattstunde sauberer Strom im Vergleich zur fossilen Energieerzeugung 0,8 Kilogramm CO2 ein. Ein Verlegesystem bei der Brenner-Mautstelle würde rund 2.400 Tonnen CO2 im Jahr einsparen. 1.000 solcher Systeme würden so viel Strom erzeugen wie ein mittleres Kernkraftwerk – und könnten 5.600.000 Tonnen CO2 jährlich einsparen.