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mobile hydro im Interview

mobile hydro hat ein low-cost Kleinstwasserkraftwerk für Entwicklungsländer weltweit konzipiert.

Startup UmweltEnergie München

Wir haben uns mit dem Team von mobile hydro getroffen und über ihr low-cost Wasserkleinkraftwerk für Entwicklungsländer gesprochen. Das Team besteht aus den Ingenieuren Andreas Zeiselmair und Johannes Deckert, dem Wirtschaftsgeograph Christoph Helf und dem Installationskünstler Markus Heinsdorff. Dabei ging es unter anderem um die interessante Kooperation von Menschen mit  verschiedenen Fachhintergründen, als auch die Zusammenarbeit mit der TU München und Studentenorganisationen wie ENACTUS München. Außerdem haben wir uns über kommende Herausforderungen und den schwierigen Aufbau einer Vertriebsstruktur unterhalten.

Könnt ihr kurz beschreiben, worum es bei mobile hydro geht und wie es funktioniert?

Off-Grid-Energieversorgung
Unter Off-Grid versteht man eine „netzunabhängige“ Energieversorgung, die sich durch eine geringe Abhängigkeit von öffentlichen Einrichtungen auszeichnet. Diese erzeugen den Strom, direkt vor Ort, autark und sind damit unabhängig vom Stromnetz. Zum Beispiel Wind- und Solarenergie oder Energieerzeugung im Wasser mit Hilfe von Pumpen. 

mobile hydro: Mit unserem Rotor bzw. Wasserkleinkraftwerk haben wir das Ziel, ein low-cost Produkt zur lokalen Energieversorgung zu entwickeln. Es soll sehr robust sein und weltweit, aber speziell in Entwicklungsländern oder allgemein in Regionen, in denen es keinen Zugang zu Elektrizität gibt, eingesetzt werden. Wir versuchen es im Materialaufwand und bei den Installationskosten so günstig zu gestalten, dass es konkurrenzfähig mit anderen vorhandenen Technologien ist. Dieselgeneratoren sind dabei der größte Konkurrent. 95% der Off-Grid-Energieversorgung, also der Stromversorgung fern vom Netz, funktioniert mit Dieselgeneratoren. Einfach weil es oft die gewohnte Variante ist, aber eben bei weitem nicht die günstigste und erst recht nicht die ökologischste. Beispielsweise ist in entlegenen Regionen der Dieselpreis deutlich höher als in Deutschland, weil sich der Transport deutlich schwieriger gestaltet.

Darrieus-Rotor
 Bei einem Darrieus-Rotor handelt es sich um eine Windturbine für Windkraftanlagen mit vertikaler Rotationsachse. Im Gegensatz zur klassischen Variante, bei der die Rotorblätter am oberen und unteren Ende der Welle befestigt sind. Der Darrieus-Rotor arbeitet nach dem Auftriebsprinzip.

Mit mobile hydro wollen wir hier eine zusätzliche Alternative schaffen. Der Vorteil gegenüber anderen erneuerbaren Energien, wie Solar oder Wind: Wasserkraft steht 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche zur Verfügung. Wenn man durch fließendes Wasser Energie erzeugt ist man von Sonne, Wind und Wetter unabhängig. Unser Wasserkraftwerk funktioniert nach dem Prinzip eines Darrieus-Rotors, ähnlich einem Windkraftwerk mit vertikaler Achse. Dieses Prinzip haben wir auf das Wasser übertragen. Nachdem Wasser eine 800-mal höhere Dichte als Luft hat, bekommt man bei der gleichen Fließgeschwindigkeit entsprechend 800-mal so viel Leistung.

Ungefähr 1,2 Mrd Menschen haben weltweit keinen Zugang zu Elektrizität und laut unserer Berechnung lebt ein Viertel davon im Einzugsgebiet von 2 km von einem Fließgewässer. Natürlich ist jetzt nicht jeder Fluss für einen Rotor geeignet, aber man sieht schon, dass es da ein enormes Potenzial gibt. Unser System ist auf eine relativ niedrige Leistung dimensioniert, denn unser Ziel ist es nicht, ein großes Netz damit aufzubauen, sondern lokal einzelne kleine Versorgungszentren zu schaffen. Man kann sich das wie bei den schon bekannten Solar-Home-Systemen vorstellen, bei denen man sich eine Anlage auf sein Dach baut und in der Hütte eine Batterie hat, an die man sein Handy anstecken oder eine Lampe mit Strom versorgen kann.

Auf der Homepage gebt ihr 100-500 Watt an. Wie ist das zu verstehen?

mobile hydro: Je nach Fließgeschwindigkeit zielen wir darauf ab, eine Leistung in diesem Bereich dauerhaft bereit zu stellen. Der Vorteil ist zum einen, dass man keine riesigen Batterien braucht. Einfache Solarbatterien bzw. Autobatterien reichen aus. Uns ist es wichtig, Standardkomponenten zu verwenden, um den Rotor von mobile hydro flexibel einzusetzen.

Markus Heinsdorff, Ideengeber und Designer bei mobile hydro

Euer Ziel von mobile hydro ist es, Strom zu gewinnen, zu speichern und dann bei Bedarf zu verbrauchen?

mobile hydro: Der Strom wird in einer Batterie zwischengespeichert und somit für höheren Leistungsbedarf gepuffert. Dies ermöglicht beispielsweise die Versorgung eines Kühlschranks, der ja nicht permanent läuft, sondern nur phasenweise kühlt und dann eine höhere Leistung bezieht.

Man muss  aber dazu sagen, dass bei uns gar nicht in erster Linie nur der Output und die Leistung interessant sind. Wir wollen auf der einen Seite Strom produzieren und auf der anderen Seite wollen wir auch möglichst effiziente und dennoch kostengünstige Endgeräte verwenden und damit koppeln, z. B. effiziente Lichttechnologien, wie zum Beispiel LEDs. Wenn mehrere solcher Lampen für eine kleine Hütte oder Haus installiert werden, dann kann man mit dem Licht abends arbeiten, Kinder ihre Hausaufgaben machen oder lesen.

Dass der Rotor optimiert wird ist selbstverständlich, aber wir wollen absolut beim Minimalbedarf bleiben und nur dort mit Hightech kombinieren wo es nötig ist.

Was soll denn ein Rotor mit Installation ungefähr kosten?

mobile hydro: Insgesamt ist es notwendig den Rotor unter $ US 1000 zu verkaufen. Aktuell ist das ganze ja in der Prototypenphase und der Rotor wird komplett hier gefertigt, weshalb er noch teuer ist. Aber wir sind zuversichtlich, dass man das angepeilte Preisniveau schaffen kann. Die Idee ist, später nur Kernkomponenten hier fertigen zu lassen und alles andere lokal zu organisieren. Wenn man das beispielsweise mit Laser-  oder Wasserstrahlschnittteilen macht, kann man auf der ganzen Welt in ähnlicher Qualität produzieren.

Welche Rolle spielt Recycling und Wiederverwertung bei euch?

mobile hydro: Der Recycling-Gedanke spielt eine wichtige Rolle in unserem Konzept. Wir haben bewusst kein Plastik an neuralgischen Stellen verwendet.

Bei allem was wir an Material einsetzen, folgen wir dem Prinzip des cradle-to-cradle. Das heißt, dass wir unterschiedliche Materialien so zusammenbauen, dass sie im Nachhinein wieder getrennt werden können. Das Gegenteil ist ein Monsterhybrid, bei dem die Einzelteile nicht wiederverwendbar sind. Bei unserem Rotor ist ein Gummischlauch ein Gummischlauch, Eisen ist Eisen, eine Schraube ist eine Schraube, usw. also alles ist auf einfachste Art und Weise recycelbar.

cradle-to-cradle
Überbersetzt bedeutet cradle-to-cradle so viel wie „Von der Wiege zur Wiege“. Dabei handelt es sich um die Vision einer abfallfreien Wirtschaft, in der gesundheits- und umweltschädliche Materialien in der Produktion von Gütern eliminiert werden und alle Stoffe dauerhaft in natürlichen Kreisläufe zirkulieren. Zum Beispiel, reine Kunststoffe und essbare Verpackungen die unendlich oft für den gleichen Grund verwendet werden können. 

Wieso habt ihr für eure Konstruktion Schläuche von Traktorreifen verwendet?

mobile hydro: Gummireifen sind weltweit verfügbar, leicht zu transportieren und sehr einfach mit Fahrradflickzeug zu reparieren. Man kann sie klein zusammenfalten und verschicken und mit einer Luftpumpe, die es überall auf der Welt gibt, wieder aufblasen. Selbst wenn vor Ort produziert wird, ist die Logistik sehr einfach handhabbar.

Wie ist es zur Zusammenarbeit zwischen Markus als Künstler/Architekt und euch als Ingenieuren gekommen?

mobile hydro:  Markus befasst sich mit verschiedenen Projekten im Bereich Kunst und Architektur mit Umwelt und sozialen Bezügen. Ein Thema, das ihn dabei besonders fasziniert ist Wasser. Daraus entstand die Ausstellungs- und projektreihe mit dem Titel Wasserwerke. [http://www.heinsdorff.de/de/arbeiten/objekte]

Eines der gemeinsam am Hydromechanik-Labor der TU München entwickelten Kunstwerke war das mobile Kleinstwasserkraftwerk Rotor, für das wir uns unter der Bezeichnung  mobile hydro zusammengefunden haben. Die ursprüngliche Idee zum Rotor ist eigentlich während eines gemeinsamen Aufenthalts im Regenwald Ecuadors entstanden. Die Aufgab dort war es, schwer erreichbar mitten im Regenwald Wasserkraftpotentiale zu untersuchen. Das Problem war allerdings, dass sämtliches Material mit dem Flugzeug eingeflogen werden musste. Große Turbinen, Rohrleitungen oder ähnliches dort hinzubringen wäre geradezu unmöglich gewesen. Deswegen hatte Markus die Idee, ein mobiles, zusammenbaubares Kleinstwasserkraftwerk zu bauen - einfach wie ein Ikea-Bausatz.

Wir haben uns daraufhin im Labor Gedanken gemacht, wie das funktionieren könnte. Anschließend haben wir drei verschiedene Prototypen gebaut. Einer dieser Prototypen war dann auf verschiedenen Ausstellungen zu sehen. Die erste Wasserwerke-Ausstellung fand an der TU München statt. Die nächste in Bangalore in Indien. Bis zum „empowering people. Award“ der Siemens-Stiftung war es demnach eher ein Kunstprojekt und als Prototyp zunächst konzeptuell, aber wir hatten schon die Vision, dass es viele geeignete Einsatzgebiete geben könnte und dass man den Rotor unbedingt weiterentwickeln sollte.

Andreas Zeiselmair, Entwickler bei mobile hydro

Mit dem empowering people. Award habt ihr beschlossen mehr daraus zu machen als „nur“ ein Kunstprojekt?

Andreas: Wir haben so viel positives Feedback bekommen, u.a. bei der Siemens Preisverleihung 2013 in Nairobi, Kenia. Da gab es einige Interessenten die sofort einen Rotor gekauft hätten und wissen wollten, wann er fertig ist. Wir waren bereit, mehr Energie in das Projekt zu stecken. Zurück in Deutschland ist dann der Kontakt zur UnternehmerTUM, dem Gründungszentrum der TU, ziemlich schnell zustande gekommen. Dieses hat unser Projekt enorm vorangetrieben. Es gab daraufhin auch ein Stipendium (ClimateKIC), das uns die weitere Entwicklung deutlich vereinfachte.

CAD-Daten
CAD ist die Abkürzung für computer-aided-design und bedeutet so viel wie die Konstruktion eines Produktes mit Hilfe von Computern. CAD-Anwendungen sind somit Expertenysteme für den Entwurf und die Konstruktion von technischen Lösungen. 

Auf welchem Stand bzw. in welcher Phase der Produktion seid ihr jetzt gerade?

mobile hydro: Nach weiteren technischen Entwicklungen und dem Testen der Prototypen haben wir auch eine erste Pilotinstallation in Kooperation mit einer französischen NGO und dem Studenten Benoit Durion in Bangladesh gestartet. Er hat von uns das Kernpaket bekommen, im Flugzeug hin transportiert und die weiteren benötigten Teile in einer Schiffswerft, die von dieser NGO vor Ort betrieben wird, selbst gefertigt. Der Name der NGO ist Whatever. Benoit hat mit lokalen Mitteln die ganzen Stahlteile gefertigt. Daraus entstand ein weiterer Prototyp. Er hatte dazu von uns die Baupläne und die CAD-Daten erhalten. Daraufhin hat er das Ganze im Fluss installiert, wobei sich herausgestellt hat, dass die Fließgeschwindigkeit direkt an der Werft zu niedrig war. An einem anderen Flussgebiet konnte er weitere Tests absolvieren.

Es gibt ja mehrere Prototypen. Könnt ihr da ein bisschen was dazu sagen?

mobile hydro: Für den ersten Prototyp sind wir ja ausgezeichnet worden, also für das Konzept. Dann kam der zweite Prototyp, den haben wir an der Loisach bei Wolfratshausen eingesetzt und getestet haben. Wir haben dabei verschiedene Generator-Typen aus einer Kleinkraftanlage verwendet.

Uns war dabei immer wichtig, möglichst nachhaltige Rohstoffe zu verwenden. Grund ist unter anderem, dass in Entwicklungsländern das Thema Recycling oft noch nicht so angekommen ist, was sich aber vielleicht in Zukunft auch ändern wird. In vielen Ländern ist ein verantwortlicher Umgang mit Kunststoff unbekannt. Deshalb haben wir beschlossen, dort wo wir auf Plastik verzichten können, es weglassen. So schwierig das auch ist. Man kann zwar mit Kunststoff enorm viel machen, man steht aber immer wieder vor dem Grundproblem der Reparier- und Recycelbarkeit, die bei Einsatz herkömmlicher Materialien wie z.B. Metall, Holz, Gummi in Verbindung mit traditionellen Handwerksmethoden immer und überall lösbar sind.

Die Siemens-Stiftung hat ja ein ganz ähnliches Projekt gefördert, den Solarkiosk. Gibt es da Berührungspunkte?

mobile hydro: Wir hatten das Team um den Solarkiosk 2013 in Nairobi zur Preisverleihung des „Empowering People. Award“ kennengelernt. Sie haben uns von mehreren Problemen bei der Implementierung erzählt. Die Probleme sind auf jeden Fall auch die Herausforderungen, die uns erwarten. Deshalb ist unsere Herangehensweise, das Ganze möglichst günstig und einfach zu machen.

Wir arbeiten nach dem low-cost Prinzip: also mit dem zu arbeiten, was da ist. Mit regionalen Mitteln, Materialien und Möglichkeiten. Dazu gehört, dann eben nicht die effizienteste Batterie einzusetzen, sondern eben eine schon vorhandene.

Das Thema Patente ist in aller Munde genauso wie das Thema „Open Source“. Wäre das eine Option für euch? Also zum Beispiel die Baupläne ins Netz zu stellen?

mobile hydro: Es wäre generell eine Option. Wir sind ein sehr offenes Team. Im Moment sind wir erfolgreich in der Prototypenentwicklung. Wenn wir sehen, das open source die optimale Lösung ist, werden wir uns damit intensiv auseinandersetzen.

Vielen Dank für das Interview!

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