Energie- und Umwelttechnik-Student Dominic Müller hat es sich zum Ziel gesetzt, die Theorie der Kreislaufwirtschaft in die Praxis umzusetzen. Daraus ist ein Startup entstanden, das ausgedienten Bratpfannen dank einer neuen Beschichtung den Weg in die Metallsammlung erspart.

Jeder, der regelmässig Rösti kocht oder Eier brät, kennt es: auch bei der besten Bratpfanne lässt die Qualität der Antihaftbeschichtung mit der Zeit nach, und das Bratgut klebt. Was tun? Bisher gab es eigentlich nur eine Lösung: die Pfanne in den Recyclinghof bringen und eine neue kaufen. Doch besonders nachhaltig ist das nicht, denn eine Metallpfanne herzustellen oder einzuschmelzen, kostet hohe Mengen an Energie. Eine Bratpfanne allein klingt vielleicht nicht nach viel – doch jährlich werden in der Schweiz über eine Million beschichtete Pfannen entsorgt, obwohl der grösste Teil davon abgesehen von der Antihaftbeschichtung noch völlig intakt wäre.

Dominic Müller, Student der Energie- und Umwelttechnik an der Hochschule für Technik FHNW, ist vom Prinzip der Kreislaufwirtschaft überzeugt. Deren Grundprinzip: Bevor ein Produkt rezykliert wird oder gar im Müll landet, sollte es möglichst lange verwendet, wiederverwendet und repariert werden. «Es ist mir ein Anliegen, etwas Konkretes zu machen, die Theorie der Kreislaufwirtschaft auch praktisch umzusetzen», erklärt Müller. Beim Röstibraten kam Müller eine Idee. Könnten nicht auch beschichtete Bratpfannen aufgewertet werden?

Pfannenbeschichtungen gibt es schon seit Jahrzehnten – aber bislang gibt es keine Möglichkeit für Privatpersonen, ihre Pfannen neu beschichten zu lassen. Die Idee liess Müller nicht mehr los. Obwohl er noch mitten im Studium stand, machte er sich an die Arbeit, ein Jungunternehmen zu realisieren.

Vom Gemüseretter zum Unternehmer

Dominic Müller ist ein Machertyp und will etwas bewegen. Im Studium organisierte er etwa kurzerhand für einen befreundeten Bauer, der für den Grosshandel ungeeignetes Gemüse nicht einfach vernichten wollte, verschiedene Hofaktionen sowie einen Hofverkauf vor der FHNW. Mit Erfolg: 60 Tonnen Gemüse wurden so verkauft, das ansonsten in der Kompostieranlage gelandet wäre.

«Die Frage Warum mache ich das? stand bei mir schon immer im Fokus», sagt Müller. Das war auch ein Grund, warum er sich im Studium für die Vertiefungsrichtung «Nachhaltiges Wirtschaften und Cleantech» entschieden hat: Die Motivation, Produkte und Dienstleistungen so zu verbessern, dass sie den Zielen der Nachhaltigkeit gerecht werden. «Im Studium habe ich gelernt, in grösseren Systemen zu denken und die Umweltrelevanz in einem ganzheitlichen Kontext zu berechnen. Damit reifte der Entschluss, eine nachhaltigere Lösung für ein Problem zu finden, das jeder kennt», sagt Müller. Und so kam er schliesslich auf das Konzept für RePan.

Kurz nach dem Start reichte Dominic Müller seine Idee bei der Swiss Sustainability Challenge ein. Beim Wettbewerb der Fachhochschule Nordwestschweiz und der Lebensversicherungs-Gesellschaft Pax können Personen oder Teams mit Projekten teilnehmen, die sich für soziale und ökologische Nachhaltigkeit einsetzen. Die Teilnehmenden können nicht nur Preisgelder gewinnen, sondern werden auch dabei gefördert, ihre Projektideen auszuarbeiten und erfolgreich umzusetzen. «Wir waren noch nicht ganz so weit, um den ersten Platz zu gewinnen – aber das Coaching und das Feedback der Experten haben das Projekt einen grossen Schritt weitergebracht.»

Ein eigenes Unternehmen aufzuziehen, und das neben einem Vollzeitstudium, ist eine Herausforderung. Zurzeit arbeitet Müller an seiner Abschlussarbeit – zum Thema Kreislaufwirtschaft selbstverständlich – und steckt fast ein weiteres Vollzeitpensum in sein Startup. «Der Freiraum und die Modularität des FHNW-Studiums sind ein grosser Vorteil, wenn man ein eigenes Unternehmen aufziehen will. Aber der Schlaf ist manchmal schon etwas knapp», lacht der Jungunternehmer. Er ist aber nach wie vor hochmotiviert und darf sich unterdessen über zwei erste Plätze freuen: Im Januar 2022 gewann RePan den Circular Economy Transition Incubator in der Kategorie «Smart Cities, Industries und Procurement» und den Global Student Entrepreneur Award.

Regional statt importiert

Heute, anderthalb Jahre nach seiner Gründung, arbeitet bereits ein ganzes Team aus 16 Personen an RePan mit. Sie sammeln gebrauchte Bratpfannen von guter Qualität auf Recyclinghöfen ein. Regionale Partnerunternehmen reinigen diese, entfernen die alte Schicht und beschichten die Pfannen neu mit einer hochwertigen Dreifachbeschichtung. Die frisch beschichteten Pfannen können im Online-Shop und auch bereits in einem Laden erworben werden. Als Fernziel sollen frisch beschichtete Pfannen auch wie gewohnt im Supermarkt erhältlich sein. Die Beschaffung soll von Neuproduktion aus Übersee auf regionale Neubeschichtung umgestellt werden.

«Der nächste Schritt ist aber ein Service für die eigene Pfanne», erklärt Müller. Privatpersonen können künftig ihre Pfannen einschicken und erhalten die gleiche Pfanne mit einer brandneuen Beschichtung zurück.

Um diese Weiterentwicklung umsetzen zu können, und um das Unternehmen offiziell zu gründen, startet RePan ein Crowdfunding (siehe Kasten). «Ein Studierenden-Budget reicht nicht, um ein echtes Unternehmen aufzuziehen», so Dominic Müller. «Das Ziel des Crowdfundung ist, dass wir den Prozess hochskalieren, die Firma offiziell eintragen und unseren Service auf professionellem Level anbieten können.»

Crowdfunding

Wer Besitzer einer wiederbeschichteten RePan Pfanne werden möchte, kann das Crowdfunding von RePan hier unterstützen.

Das Crowdfunding wird am 10. März 2022 mit einer Launchparty gestartet: Im Unverpackt Laden Zollfrei in Altstetten gibt es zwischen 14 und 20 Uhr frisch vom RePan Kochteam gebratene vegane Pfannkuchen und die Gelegenheit, die Pfannen und das Team dahinter kennenzulernen.

Weitere Informationen auf www.repan.ch

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In der Schweiz gibt es schätzungsweise rund 1000 Recyclinghöfe und etwa 5000 kleine Quartiersammelstellen. Deren Betrieb ist aufwändig: Pro Tonne Sammelgut entstehen Kosten von durchschnittlich etwa 200 Franken. In einem grossen Recyclinghof wie dem «Ökihof Cham» sind diese Kosten markant tiefer, da das Personal meist gut ausgebildet, die Sammelqualität sehr hoch und die umgeschlagene Materialmenge gross ist. Anders sieht es bei den kleineren, unbetreuten Recyclinghöfen und den Quartiersammelstellen aus: Die Sammelqualität ist tiefer, die Logistik ineffizient, überfüllte Container und Littering führen zum Unmut der Anwohnerschaft.

Im Projekt «Ökihof 4.0» wollen Spezialistinnen und Spezialisten der Fachhochschulen OST und FHNW gemeinsam mit Partnern aus dem Recyclingbereich diese unbewirtschafteten Recyclinghöfe und Quartiersammelstellen verbessern. Mittels Digitalisierung sollen die Mengen- und Wertströme wirtschaftlicher und für die Bevölkerung attraktiver gemacht werden.

«Just in time»-Logistik

Ein grosses Verbesserungspotential besteht in der Logistik der Sammelstellen: Oft werden Wertstoffsammelgebinde – also beispielsweise Glascontainer – abgeholt, bevor sie voll sind. Noch problematischer ist es aber, wenn diese zu spät abgeholt werden. Überquellende Container führen zu Littering und damit zu hygienischen Problemen wie Geruch oder Ratten und allgemein zu einem erhöhten Arbeitsaufwand. Ein zentrales Ziel des Projekts ist darum die Abholung der gefüllten Gebinde «just in time» – also genau zum richtigen Zeitpunkt.

Um diesen idealen Zeitpunkt zu bestimmen, setzen die Spezialistinnen und Spezialisten Infrarot- und lasergesteuerte «Time-of-Flight»-Kameras ein. Zusammen mit Machine Learning können diese Kameras die Materialqualität und den Füllstand der Container präzise erfassen. Zusätzlich dienen die Kameras der Überwachung der Sammelstelle. Mit den erhobenen Daten kann der richtige Zeitpunkt für die Abholung der gefüllten Gebinde «just in time» prognostiziert werden.

In einem ersten Schritt haben die Umweltprofis den Ökihof Cham mit der neuen Technologie ausgerüstet. «Der Test war sehr erfolgreich, die Technologie funktioniert», sagt Co-Projektleiter Prof. Dr. Petar Mandaliev vom Institut für Biomasse und Ressourceneffizienz FHNW. Nun soll die Technologie in einem Nachfolgeprojekt zusammen mit dem Institut für Data Science FHNW weiterentwickelt und anschliessend flächendeckend bei Sammelstellen eingeführt werden. Denn die «Time-of-Flight»-Technologie zeigt laut Mandaliev ihre Vorteile bei der Vernetzung: «Prognosen werden besonders interessant, wenn nicht eine Sammelstelle isoliert betrachtet wird, sondern mehrere logistisch miteinander gekoppelt werden.»

«Ökihof 4.0»: Wer ist beteiligt?

«Ökihof 4.0» ist ein gemeinsames Projekt der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW und der OST – Ostschweizer Fachhochschule in Zusammenarbeit mit dem Zweckverband der Zuger Einwohnergemeinden für die Bewirtschaftung von Abfällen ZEBA und der Papierfabrik Perlen AG. Finanziert wird das Projekt vom Bundesamt für Umwelt BAFU.

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Dwayne «The Rock» Johnson trägt sie am Super Bowl, Roger Feder hat sogar eine eigene Linie: Die Schuhe der Schweizer Marke On sind mittlerweile auf der ganzen Welt beliebt. Nicht nur Prominente und ihre Fans tragen die Schuhe aus Zürich, auch professionelle Sportlerinnen und Sportler schwören auf die wolkenartig geformte Unterseite der Schuhsohle, die vom Hersteller CloudTec® genannt wird.

Nachhaltigkeit hat hohe Priorität

CloudTec® ermöglicht nicht nur den abgefederten Aufprall des Schuhs auf jedem Untergrund. Dank der darunterliegenden Carbon-Feder – «Speedboard» genannt – ist ein optimales Abstossen möglich. Das Speedboard fängt die Stoss-Energie auf, hält sie einen Moment wie eine aufgespannte Feder fest, um sie dann wieder abzugeben, wenn sich der Schuh vom Boden löst.

Besonders für ihre professionellen Kunden entwickelt On die Technologie ständig weiter. Das Speedboard muss leicht, aber stabil, steif, aber trotzdem flexibel, präzise, aber kostengünstig produzierbar sein. In Zukunft soll es auch nachhaltig wiederverwertet werden. «Nachhaltigkeit hat für uns eine hohe Priorität», sagt Nils Altrogge, vom Innovation Technology Team von On. Darum hat sich die Firma mit Hilfe der Schweizerischen Agentur für Innovationsförderung Innosuisse mit dem Institut für Kunststofftechnik FHNW zusammengetan.

Als Ausgangsmaterial für das neu entwickelte Speedboard dienen Abfälle aus Carbon-Fasern, die bei der Produktion von Bauteilen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie anfallen. Die Kunststoffspezialisten der FHNW setzen beim Produktionsprozess auf das sogenannte «Sheet Molding Compound»-Verfahren – kurz SMC. Dabei benutzen sie eine teigartige Pressmasse aus duroplastischen Reaktionsharzen und den Carbon-Abfällen, um das Speedboard zu pressen. Der gesamte Fliesspressvorgang dauert dabei lediglich fünf Minuten, was den ganzen Prozess auch serientauglich macht. Damit dies möglich wurde, haben die FHNW-Experten unter Prof. Dr. Christian Brauner iterativ am Design des Speedboards gearbeitet und Anpassungen vorgenommen.

Inzwischen laufen an der FHNW und bei On die letzten Tests, bevor das Produkt für professionelle Athletinnen und Athleten und später für «normale» Konsumenten zum Einsatz kommen soll. Das Projekt war 2020 für die renommierten Jec-Awards nominiert. In Zukunft sollen auch die Sportlerinnen und Sportler mit dem neuen Speedboard Spitzenplatzierungen erreichen.

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Die Luft im Sphix-Observatorium auf dem Jungfraujoch auf 3’580 Metern ü.M. ist meist sehr sauber. Doch am 30. September 2020 messen die Sensoren einen ungewöhnlichen Anstieg von kohlenstoffhaltigen Aerosolen. Dieser Aerosoltyp stammt meist aus Verbrennungsprozessen wie sie zum Beispiel in Dieselmotoren stattfinden. Der ungewöhnliche Anstieg geht aber auf ein anderes Phänomen zurück: «Alles deutet darauf hin, dass diese Emissionen von den Waldbränden in Kalifornien herrühren», sagt Dr. Alejandro Keller.

Fingerabdruck weist auf Waldbrände hin

Der wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Sensorik und Elektronik FHNW ist ein Spezialist für Verbrennungsaerosole. Im Rahmen des Global Atmosphere Watch Programme (GAW) der World Metereological Organization WMO haben Forschende der FHNW das selber entwickelte Messgerät FATCAT auf dem Jungfraujoch platziert. FATCAT – kurz für fast thermal carbon totalizator – ist ein extrem präzises Messsystem für kohlenstoffhaltige Aerosole. Während der Analyse verbrennt das Gerät die gefilterte Aerosolprobe. Mit der Messung des entstandenen CO₂, können die Forschenden den enthaltenen Kohlenstoff quantifizieren.

Bei der Analyse zeigen sich Unterschiede: Kohlenstoffhaltige Aerosole aus fossilen Brennstoffen wie Diesel verbrennen erst bei hohen Temperaturen, während Aerosole aus Biomassequellen wie Holz relativ früh verbrennen. «Durch diese Unterscheidung können wir so etwas wie einen Fingerabdruck der Verbrennungsquelle erstellen», sagt Alejandro Keller.  «Der gemessene Ausschlag Ende September zeigt das typische Muster aus Biomasse-Verbrennungen.» Mit dem identifizierten «Fingerabdruck» und der passenden Windrichtung in der Atmosphäre können die Forschenden den Aerosol-Anstieg mit grosser Wahrscheinlichkeit auf die Waldbrände in Kalifornien zurückführen.  Während die meisten Geräte einfach einen Anstieg der kohlenstoffhaltigen Aerosole feststellen, kann FATCAT mit dem «Fingerabdruck» zusätzlich die Herkunft identifizieren.

Rolle von Russ besser verstehen

«Die Messungen zeigen, wie vernetzt unsere Welt ist», gibt Alejandro Keller zu bedenken, «Waldbrände an einem Ort der Welt können tausende Kilometer entfernt Auswirkungen haben». So lagern sich die Russpartikel aus Kalifornien im Eis und Schnee ab und tragen so zur Gletscherschmelze in den Alpen bei.

Nach Kohlendioxid ist Russ der zweitgrösste Verursacher der Klimaerwärmung. Trotz seiner grossen Relevanz für unser Klima und für unsere Gesundheit, wird die gesamte Masse des Kohlenstoffs im Aerosol – das sogenannte «Total Carbon» – noch nicht kontinuierlich in Lufthygiene-Messstellen erfasst und charakterisiert. Darum hofft Aerosolexperte Keller, dass die Weiterentwicklung von FATCAT in Zukunft auch in anderen Messstationen auf der ganzen Welt zum Einsatz kommen wird: «So können wir die Rolle von Russ in der Atmosphäre besser verstehen.»

Eine weitere Anwendung des robusten Messgerätes liegt bei der Lufthygiene. FATCAT ermöglicht die Beurteilung der gesundheitsrelevanten Emissionen, welche von Pellet-, Schnitzel- und Stückholzverbrennungen herrühren.

Weitere Informationen

• Daten aus den letzten 72 Stunden der Global Atmosphere Watch (GAW) Global Site Jungfraujoch. Die Daten von FATCAT sind unter «Total Carbon Content» zu finden.
• GAW Messprogramm
• Institut für Sensorik und Elektronik FHNW
• Projekt FATCAT

Zum Experten

Dr. Alejandro Keller ist Dozent an der Hochschule für Technik FHNW. Im Institut für Sensorik und Elektronik FHNW forscht er zu Aerosolen und den damit zusammenhängenden Verbrennungsprozessen.

T: +41 56 202 74 84
alejandro.keller@fhnw.ch

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Aufgrund des Ausbruchs des Corona-Virus SARS-CoV-2 hat die Nachfrage nach Ein- und Mehrwegschutzmasken weltweit enorm zugenommen. Die beschränkten Produktionskapazitäten der existierenden Hersteller haben dazu geführt, dass diverse Firmen ihre Produktpalette mit Schutzmasken ergänzt haben. Dabei ist die Wahl des richtigen Materials für die Masken entscheidend. Damit die Masken einen effektiven Schutz bieten, müssen sie sowohl mit Viren beladene Tröpfchen (typische Durchmesser grösser 1 µm) als auch die Viren selbst (feine Aerosole mit Durchmesser kleiner 1 µm) zurückhalten. Der dafür relevante Messparameter ist die Abscheideeffizienz, die von der Partikelgrösse abhängt und das prozentuale Filtervermögen beschreibt.

Die Herausforderung liegt bei der Wahl der richtigen Porengrössenverteilung der Fasermaterialien: Kleine Aerosole werden durch Diffusion an den Filterfasern abgeschieden, während Tröpfchen aufgrund ihrer Trägheit daran impaktieren. Diese Prozesse hängen unter anderem von der Strömungsgeschwindigkeit ab. Bei der Beurteilung des Atemwiderstands der Filtermaterialien spielt der vom Filter verursachte Druckabfall eine zentrale Rolle.

Um die kurzfristige Nachfrage zu bedienen, hat das Institut für Sensorik und Elektronik schnell reagiert: In einer Wochenend-Aktion haben Master-Studentin Nadine Karlen und Wissenschaftlicher Assistent Tobias Rüggeberg einen Teststand aufgebaut, um Schutzmasken auf ihre Filterwirkung zu prüfen. Die Forschenden führten bereits erfolgreich Tests durch – u.a. für die Schweizer Armee sowie für verschiedene Schweizer Textilfirmen – und können so zur Weiterentwicklung der Filtermaterialien beitragen.

Teststand kann als Dienstleistung genutzt werden

Das Institut für Sensorik und Elektronik FHNW bietet das Testen von Materialien für Ein- und Mehrwegmasken an der FHNW als Dienstleistung an. Aufgrund des grossen Aerosol-Know-hows besteht auch die Möglichkeit, die bestehende Apparatur gemäss spezifischen Kundenwünschen anzupassen. Die Messapparatur ist jedoch kein Testgerät nach EN 14683 und ersetzt damit weder eine Zertifizierung noch einen Nachweis für klinische Schutzmasken.

Interessiert?

Sind Sie an einer Nutzung des Teststands des Instituts für Sensorik und Elektronik FHNW interessiert. Dann melden Sie sich bei Prof. Dr. Weingartner.

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Die Messungen geben jedoch einen Anhaltspunkt bei der Beurteilung der Abscheideeffizienz. Sie bieten zudem die Möglichkeit, verschiedene Filtermaterialien speditiv und unkompliziert zu vergleichen, die von einer Herstellerfirma von Ein- und Mehrwegmasken bezüglich unterschiedlicher Parameter optimiert sind. So können neben einer Einschätzung der erreichten Filtereffizienz wertvolle Hinweise darauf gegeben werden, welche Parameteroptimierungen sich bei einer zukünftigen Verbesserung der Filtermaterialien positiv auf die Abscheideeffizienz auswirken.

Die Dienstleistung am Institut für Sensorik und Elektronik FHNW ist offen für alle Firmen und Institutionen und erfreut sich einer grossen Nachfrage. Das bedeutet aber auch Überstunden für Nadine Karlen und Tobias Rüeggeberg. Die zusätzliche Arbeit machen sie gerne: «Etwas für den Schutz der Bevölkerung beizutragen, ist sehr cool», sagen die beiden einstimmig, «auch wenn es eine grosse Verantwortung ist.»⁣

So funktioniert der Test

Als Testaerosol werden sphärische Tröpfchen aus einer ölähnlichen, nichtflüchtigen Substanz namens DEHS (Di-Ethyl-Hexyl-Sebacat) im Grössenbereich von 0.5 bis 10 µm erzeugt. Zusätzlich kann die Charakterisierung auch mit synthetisch generierten Salzen und Russpartikeln im Grössenbereich von 0.02 µm bis 1 µm erfolgen. Die Partikel oder Tröpfchen werden bei definierter Strömungsgeschwindigkeit durch das zu testende Filtermaterial geschickt und die Bestimmung der Filtereffizienz erfolgt durch Vergleich der Grössenverteilung vor und nach dem Filter. Hierfür werden optische Verfahren (Einzelteilchenlichtstreuung) zur Messung mit DEHS eingesetzt. Für die Beurteilung der Filterwirkung für Aerosole kleiner 1 µm dienen elektrostatische Verfahren und Kondensationskernzähler.

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Die Systemtechnik-Absolventin Manuela Wipf hat ein Messverfahren weiterentwickelt, mit dem lichtabsorbierende Stoffe wie Nigrosin, Nanosilber und Carbon Nanotubes von wenigen Mikrogrammen pro Liter in Echtzeit im Wasser detektiert werden können. Dabei setzt sie auf die sogenannte photothermische Interferometrie – kurz PTI. Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Ernest Weingartner am Institut für Sensorik und Elektronik FHNW arbeitet seit Jahren mit PTI, um beispielsweise winzig kleine Russpartikel in der Luft nachzuweisen. Manuela Wipf hat in ihrer Bachelor-Arbeit gezeigt, dass die Methode auch bei Wasser genutzt werden kann. Für ihre Leistung wird sie nun mit dem Förderpreis 2020 von sensors.ch, der Schweizerischen Sensorvereinigung, ausgezeichnet.

Auch zum Nachweis von Mikroplastik geeignet

Beim neuen Messverfahren erwärmt ein Laser die lichtabsorbierenden Partikel. Der Laser misst zeitgleich auch die durch den PTI Effekt verursachte Erwärmung. Je höher die Veränderung, desto mehr lichtabsorbierende Partikel hat es im Wasser. Ein Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die spezifische Detektion auch in Gegenwart von anderen lichtstreuenden Partikeln möglich ist, somit absorbierende Partikel auch in «trüben» Lösungen empfindlich und selektiv nachgewiesen werden können. Durch Anpassen der Lichtwellenlänge ist es denkbar, dass sich das neue Verfahren auch für den spezifischen Nachweis von Mikro- und Nanoplastik im Trinkwasser eignet, ein hochaktuelles, vieldiskutiertes Thema zur Qualität der Wasserversorgung.

«Für uns war dies eine der besten Bachelor-Thesen, die wir in den letzten Jahren begleiten durften», sagt Ernest Weingartner, der zusammen mit Bradley Visser die Abschlussarbeit von Manuela Wipf betreute, «sie zeigt beeindruckend die hohe Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit unserer Absolventen». Manuela Wipf konnte nach ihrem Bachelor-Abschluss im Herbst 2019 als Wissenschaftliche Assistentin im Institut für Sensorik und Elektronik FHNW an ihrem Messverfahren weiterarbeiten. Ziel ist die weitere Optimierung und der praktische Einsatz im Feld – beispielsweise bei der Qualitätsüberwachung unseres Trinkwassers.

Feinstaubmesstechnik und Aerosoltechnologie

Das Institut für Sensorik und Elektronik FHNW verfügt ausgezeichnete Kompetenzen in der Entwicklung von Feldmesstechnik bis zur Feinstaubüberwachung.

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Markus Bossert, was ist megalog?

Wenn man ein Elektroauto hat, will man es zuhause aufladen können. Beim Einfamilienhäuschen ist das kein Problem: Meist ist irgendwo draussen oder in der Garage eine Steckdose zu finden, die man nutzen kann. Aber in Überbauungen ist die Situation komplizierter: Hier sind meist keine Steckdosen beim Parkplatz installiert. Und falls doch, kommt das Problem der Kostenverteilung dazu: Der Stromverbrauch in einer Einstellhalle wird allen Mietern oder Stockwerkeigentümern verrechnet. Das geht natürlich nicht, wenn jemand dort sein Elektroauto auflädt. megalog spricht genau diese Probleme an und bietet eine kostengünstige Ladelösung für Wohnsiedlungen und Einstellhallen.

Wie genau löst megalog diese Probleme?

Unsere Powerboxen bestehen aus einer oder mehreren Industrie-Steckdosen (CEE 16A), einer Haushaltssteckdose (T13), einem kleinen Stromzähler, sowie aus Relais und Sicherungselementen. Alles handelsübliche, kostengünstige Elemente, die jeder Elektriker installieren oder reparieren kann. Jede Powerbox ist mit der zentralen Steuereinheit verbunden, in der die Stromverbräuche aufgezeichnet und die Relais angesteuert werden, sofern eine Intervention durch das Lastmanagement notwendig ist.

Sie nutzen normale 3.7 kW-Steckdosen. Warum verbauen sie nicht leistungsstärkere Ladestationen?

Wer soll das bezahlen? Schnellladestationen sind eine grosse Investition, die kein Vermieter übernehmen würde. Zudem machte es auch wenig bis keinen Sinn, seinen Parkplatz mit einer Ladeinfrastruktur wie auf einer Autobahnraststätte auszustatten. Das ist ähnlich sinnlos, wie wenn man sich zuhause eine Gastro-Küche installiert. megalog nutzt ganz pragmatisch die zur Verfügung stehenden Ressourcen einer Überbauung, um möglichst viele Fahrzeuge gleichzeitig zu laden. So kann auch auf eine zusätzliche und kostspielige Stromzuleitung von einer Trafostation verzichtet werden.

Genügen denn normale 3.7-kW-Steckdosen, um beispielsweise einen Tesla aufzuladen?

Grundsätzlich ja. Auch ein Tesla kann an einer ganz normalen Steckdose angeschlossen werden. Über Nacht steht das Auto sowieso gegen 10 Stunden auf dem Parkplatz – in dieser Zeit lässt sich der Akku um maximal 37 kWh aufladen. Umgerechnet auf den Verbrauch eines durchschnittlichen Teslas (rund 20kWh/100 Kilometer) sind das 185 Kilometer. Für die meisten Menschen, die mit dem Elektroauto zur Arbeit und zurück fahren, genügt das vollkommen.

Was ist mit dem Aussendienstler, der täglich 300 Kilometer zurücklegt?

Für Vielfahrer macht es eher Sinn, eine schnellere Ladelösung zu installieren. Tesla bietet beispielsweise eigene Lösungen an. Das ist bei megalog kein Problem und kann auf Wunsch zusätzlich installiert werden. Dazu muss man aber sagen: Wenn alle Nutzer einer Einstellhalle diesen Bedarf haben, kommt jedes Stromnetz an seine Limiten, egal mit welcher Ladeinfrastruktur. Wie gesagt: In den meisten Fällen macht langsames Aufladen Zuhause mehr Sinn.

Wer soll denn dieses Lade- und Abrechnungssystem bezahlen?

Unsere Idee richtet sich an Vermieter. Diese kaufen nur unsere Powerboxen, während die einzelnen Mieter für ihr jeweiliges Ladegerät selber aufkommen – ob das jetzt eine Tesla-Ladestation oder eine andere Lösung ist. Damit hält sich der finanzielle Aufwand für den Vermieter in Grenzen und für den Mieter gilt der Ansatz der Fairness: Wer mit wenig zufrieden ist kommt sehr günstig weg, wer mehr Luxus will, muss mehr bezahlten.

Was ist Ihre Motivation?

Verbrennungsmotoren verursachen grosse Mengen an Treibhausgasen und sind extrem ineffizient. Darum ist die Abkehr von kohlenstoffhaltigen Energieträgern besonders bei der Mobilität unausweichlich. Die Elektromobilität ist dabei ein wichtiges Element. Der Elektromotor hat einen Wirkungsgrad von über 90% und braucht daher etwa einen Viertel der Energie eines Dieselautos. Mit der Elektromobilität reduzieren wir somit die CO2-Emissionen und benötigen viel weniger Energie für den selben Komfort. Das macht sich auch im Portemonnaie positiv bemerbar.

Fahren Sie denn selber auch ein Elektroauto?

Nein, ich beitze überhaupt kein Auto. Ich bin auf dem Land aufgewachsen, wo ein Auto quasi als lebensnotwendig galt. Mit 18 kaufte ich mir auch eines. Seither bin ich aber eigene Wege geagangen und hab neue Möglichkeiten wie eVelo, Carsharing und den ÖV entdeckt. Mir reicht es, das benötigte Transportfahrzeug nutzen zu können, statt es zu besitzen.

Das Interview führte Sandro Nydegger, Hochschule für Technik FHNW.

megalog zum Anfassen

Markus Bossert studierte Energie- und Umwelttechnik an der FHNW. Danach entwickelte er das megalog-System zusammen mit der Hochschule für Technik FHNW mit der Unterstützung von Innosuisse. Markus Bossert ist in den nächsten Monaten mit megalog an verschiedenen Messen der Deutschschweiz mit einem Stand vertreten:

• 5.-8. September 2019: Bauen & Modernisieren, Messe Zürich, Halle 6 Stand G05
• 19.-22. September 2019: Bauen + Wohnen, Messe Allmend Luzern, Halle 22
• 8. November – 1. Dezember 2019: Bauen+Wohnen, BERNEXPO Bern, Halle 3.2 Stand H12

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Die Werbung fällt auf: Auf dem Gepäckträger eines Velos sitzt eine Box mit leuchtgelber Beschriftung. «Klimaschutz vorantreiben?», steht auf der einen Seite, «Studiere Energie- und Umwelttechnik», auf der anderen. Es ist die Werbekampagne der Hochschule für Technik FHNW. Gebucht auf Working Bicycle, einer Online-Plattform, wo Unternehmen und Organisationen Werbung auf Velos buchen können. Für ihre aussergewöhnliche Idee gewannen Jérôme Huber, Luca und Patrick Tschudi die Swiss Startup Challenge 2018.

Private Velofahrerinnen und Velofahrer stellen ihr Fahrrad für eine Werbung zur Verfügung und erhalten dafür eine Entschädigung. Dazu müssen sie eine gewisse Anzahl Kilometer pro Woche radeln. So verteilt sich die Werbung gut sichtbar über die ganze Stadt. Die Fahrerinnen und Fahrer scannen mit ihrem Smartphone zu Beginn und am Schluss einer Fahrt den QR-Code auf der Box. Über die eigens entwickelte App werden die Informationen an «Working Bicycle» weitergeleitet. So werden die Fahrwege während einer Kampagne auf einer sogenannten «Heatmap» aufgezeichnet.

Die Fahrerinnen und Fahrer können selber entscheiden, ob sie für eine Kampagne in die Pedalen treten wollen oder nicht. «Für alles würde ich nicht Werbung machen», sagt Aline Etter, die zum zweiten Mal bei Working Bicycle mitmacht, «aber Bildung und die Umwelt ist mir wichtig, darum mach ich gerne mit». 6710 Kilometer haben sie und ihre Kolleginnen und Kollegen in zwei Wochen zurückgelegt.

“Als Startup kommt es täglich vor, dass Dinge nicht so funktionieren, wie man sich das vorstellt”

Mit seinem Bruder Luca hat Patrick Tschudi Betriebswirtschaft an der Hochschule für Wirtschaft FHNW studiert. Im Interview erzählt er, wie es zu Working Bicycle kam und wohin das Startup in Zukunft radelt.

Was ist die Geschäftsidee hinter Working Bicycle?

Working Bicycle bietet ein neues Werbemedium im öffentlichen Raum an. Registrierte Velofahrerinnen und Velofahrer erhalten eine praktische Werbebox, die genügend Stauraum bietet und auf allen Seiten mit individuellen Werbebotschaften von Kunden ausgestattet wird. Das werbende Unternehmen kann unsere Flächen zur Erhöhung der Reichweite und somit zur Platzierung von Werbebotschaften nutzen. Der aktuelle Fahrerbestand liegt bei 3’500 Velofahrerinnen und Velofahrern in sieben Städten. Insgesamt können momentan also 17’500 Werbeflächen gebucht werden.

Wer fährt ein Fahrrad mit einer Working Bicycle Kampagne?

Von jung bis alt haben wir praktisch alles dabei. Zu Beginn waren es primär Studierende (18-27-Jährige). Im Verlauf der Expansion hat sich die Mischung jedoch ausgeglichen und wir haben nun auch viele Berufstätige, die täglich für uns mit dem Fahrrad unterwegs sind.

Wie seid ihr auf die Idee gekommen?

Grundsätzlich waren alle Gründer schon immer unternehmerisch angehaucht. Wir haben oftmals über neue Geschäftsmodelle philosophiert. Im Januar 2017 kam dann Luca auf die Idee, dass auch das Fahrrad als Werbemittel eingesetzt werden könnte. Ziemlich schnell realisierten wir dann, dass damit sehr viele Personen erreicht werden und bei Unternehmen wie auch bei Velofahrern ein grosses Interesse vorhanden war.

Was waren die grössten Herausforderungen bei der Umsetzung eurer Idee?

Trotz Rückschlägen immer am Ball zu bleiben. Als Startup kommt es täglich vor, dass Dinge nicht so funktionieren, wie man sich das vorstellt. Dann gilt es, den Fokus nicht zu verlieren und an die Vision und das Unternehmen zu glauben. Die Suche nach passenden Lieferanten, richtigen Mitarbeitenden und guten Partnern braucht Zeit – da gilt es Geduld zu haben – es lohnt sich.

Wie hat euch das Studium an der FHNW auf die Selbständigkeit vorbereitet?

Das Studium hat uns geholfen, wirtschaftlich zu denken. Übergreifendes und vernetztes Denken sind Grundvoraussetzung für die Bewältigung der anspruchsvollen Aufgaben im Berufsalltag. Trotzdem sind wir der Meinung, dass kein Studium dich auf das Unternehmertum vollständig vorbereitet. Wir denken eine ausgewogene Mischung aus Theorie und Praxis führt zu optimalen Ergebnissen.

Was plant ihr für die Zukunft?

Wir planen weiterhin zu expandieren und gemeinsam mit Kunden neue Städte und noch mehr Velofahrende für uns zu gewinnen. Neue Produkte und Dienstleistungen werden in Workshops geprüft und je nach Realisierbarkeit und Innovation aktiv umgesetzt. Wir wollen mit Working Bicycle zu einer marktrelevanten Grösse im Bereich OOH (Out-Of-Home) heranwachsen und ein rentables KMU werden.

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Die Schweiz gehört bezüglich Recycling zur europäischen Elite. Doch nicht nur Alu, Glas oder PET entsorgen wir gerne separiert, auch Küchen- oder Gartenabfälle werden speziell gesammelt. Oft geschieht dies auf dem Kompost im Garten, im Quartier oder auf dem Bauernhof. Der grösste Teil der sogenannten «biogenen Abfälle» wird aber via Grüngutsammlung wiederverwertet. 109 Kilogramm pro Einwohner waren es 2017 in der Schweiz.

Zuviele Fremdstoffe im Kompost

Die Grüngutsammlung macht ökologisch wie wirtschaftlich Sinn: Garten- und Küchenabfälle werden durch Kompostierung oder in Vergärungsanlagen in wertvolles Biogas, Kompost und Gärgut umgewandelt. Doch diese Verarbeiter haben mit einem wachsenden Problem zu kämpfen: Immer mehr Fremdstoffe verirren sich in das Grüngut. Besonders Kunststoffe wie Plastiksäcke oder Verpackungen werfen viele Menschen fälschlicherweise in den Kompostkübel. «Dies hängt in den meisten Fällen mit der Bequemlichkeit der Menschen zusammen», meint Andreas Utiger vom Branchenverband Biomasse Suisse, «ein weiterer Grund, der aber nur in wenigen Fällen zutrifft, ist die mangelnde Information über die Konsequenzen dieses Handelns». Eine Studie des Bundesamtes für Umwelt BAFU zeigt, dass sich der Anteil von Metallen, Steinen und Plastik seit 2001 stellenweise verfünffacht hat. Bis zu vier Prozent Fremdstoffe haben die Autoren der Studie im Grüngut gefunden. Das hört sich nicht nach viel an, wirkt sich aber mit erhöhten Kosten bei der Verarbeitung und qualitativen Einbussen beim Endprodukt aus. Sortiermethoden wie Sieben, Magnetabscheidung oder manuelle Auslese können Steine und Metalle gut entfernen. Bei Kunststoff ist das aber viel aufwändiger und teurer. Ein Geschäft mit geringer Wertschöpfung wie die Grüngutverwertung wird so schnell defizitär. Darum will das Bundesamt für Umwelt BAFU beim Verursacher – also bei Herr und Frau Schweizer – ansetzen.

Die Grüngutsammlung wird digitalisiert

Das BAFU prüft die Möglichkeit, den Inhalt einzelner Grüngut-Container systematisch zu analysieren. «Digitale Grünguttonne» heisst das Projekt: Am Sammelfahrzeug ist ein Scanner installiert, der Plastik, Metalle und Steine im Grüngut identifizieren kann. Wird ein Container in das Fahrzeug entleert, überprüft der Scanner den Inhalt auf diese Fremdstoffe.

Die Schwierigkeit besteht darin, Plastik vom restlichen Grüngut zu unterscheiden. Das Institut für Biomasse und Ressourceneffizienz FHNW vergleicht deshalb im Auftrag des BAFU verschiedene technische Ansätze: Einerseits das Wirbelstromverfahren, bei dem Metalle detektiert werden. Aus Erfahrungswerten kann man von einer Korrelation zwischen Metall- und Plastikverunreinigung ausgehen und so indirekt auch die Kunststoffe detektieren. Die Methode des BAFU und von Biomasse Suisse hingegen basiert auf optischer Detektion: Dabei wird der Inhalt der Grüncontainer mit unterschiedlich positionierten Multispektralkameras im Sammelfahrzeug gescannt. Aufgrund der spezifischen optischen Eigenschaften, können die Materialen unterschieden und Kunststoffe direkt identifiziert werden.

Herausforderungen dabei: Garten- und Haushaltsabfall sieht je nach Saison völlig anders aus. Ebenfalls ändern sich die Lichtverhältnisse vom Sommer in den Winter. Ein anderes Problem ist der Umgang mit biologisch abbaubaren Plastiksäckchen. In manchen Gemeinden sind diese Komposttüten erlaubt, in anderen nicht. Das System muss jedes Material erkennen und richtig interpretieren. Dabei hilft die Künstliche Intelligenz: Das System lernt aus Beispiel-Fotos, kann Muster erkennen und diese nach Beendigung der Lernphase verallgemeinern.

Abfallsünder werden informiert

In Zukunft erhält die Gemeinde die Informationen zum Fremdstoffgehalt, Gewicht und Besitzer der Container und kann die geeigneten Massnahmen treffen. Dies können gezielte Informationen oder gar Bussen sein. Eine andere Möglichkeit wäre die Einführung eines Entsorgungspreises, der sich an der Qualität des Grünguts richtet. «Bisher geschah die Entsorgung des Abfalls anonym», sagt Andreas Utiger, «wenn sich die Menschen bewusst werden, dass fehlerhaftes Handeln geahndet werden kann, so hat dies einen präventiven Charakter und führt zu einem geringeren Fremdstoffanteil im Grüngut und somit in der Umwelt».

Die Ergebnisse der Studie fliessen in die Vollzugshilfe der Abfallverordnung, einem Tool des BAFU für die Vollzugsbehörden wie beispielsweise Gemeinden. Erste Tests der «Digitalen Grünguttonne» für die Grundprogrammierung wurden erfolgreich durchgeführt. Weitere ausgedehnte Versuche folgen im Sommer im Kanton Zürich.

Zum Autor

Vor seiner Professur an der FHNW hat Michael Bösch das strategische Umweltmanagementsystem der Schweizerischen Bundesbahnen geleitet und dabei zahlreiche Projekte zur Steigerung der Nachhaltigkeitsleistung initiiert und umgesetzt. Heute ist er Professor für Ressourceneffizienz an der Hochschule für Technik FHNW.

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Sie erinnern an einen magischen Eispalast: Tatsächlich verzauberten die Ice Stupas bei Pontresina letzten Winter zahlreiche Besucherinnen und Besucher. Die begehbaren Skulpturen aus Eis haben aber einen ernsthaften Ursprung: Sie wurden im Indischen Ladakh erfunden, um die Wasserknappheit im Frühling zu bekämpfen. Gletscher stellen im trockenen Hochtal die einzige Wasserquelle dar. Durch den Klimawandel haben die sich aber soweit zurückgezogen, dass den Bauern im Frühjahr das Wasser fehlt, um ihre Felder zu bewässern.

Das Prinzip der künstlichen Eisberge ist simpel: Schmelzwasser fliesst durch eine Rohrleitung talwärts. Durch den Höhenunterschied entsteht ein Druck, mit dem das Wasser in eine vertikale Lanze gepumpt wird. An der Spitze der Lanze sprudelt das Wasser heraus, wie bei einem Springbrunnen. Die feinen Wassertropfen lagern sich auf einem groben Gerüst aus Weideästen ab und gefrieren an der kalten Luft. Im Laufe der Zeit entstehen Eiskegel – ähnlich wie die kegelförmigen buddhistischen Kultbauten, die sogenannten Stupas. Im Frühling schmilzt das Eis langsam und versorgt die Bauern kontinuierlich mit Wasser.

Ein Symbol gegen die Gletscherschmelze

Die Idee begeisterte Felix Keller, Glaziologe an der Academia Engadina. Zusammen mit dem Architekten Conradin Clavout und Studenten der Höheren Fachschule für Tourismus Graubünden baute er vor zwei Jahren im Val Roseg die erste Ice Stupa ausserhalb Ladakhs. Im letzten Winter initiierte er gar den Bau eines ganzen Ice Stupa Village beim Bahnhof Morteratsch. «Ice Stupas sind bei uns primär Kommunikationsinstrumente, um auf die Themen Wasser und Gletscherschwund aufmerksam zu machen», erklärt der Glaziologe, «der Morteratsch-Gletscher verliert jährlich Eis im Ausmass von etwa 15’000 Ice Stupas». Wassermangel könnte also auch im Engadin ein Thema werden.

Den Gletscher künstlich beschneien

Seine Erkenntnisse könnten aber auch in der Schweiz von Nutzen sein: Felix Keller will in den nächsten Jahren einen Teil des Morteratsch-Gletschers systematisch beschneien. Die dünne Schneeschicht soll das Licht der Sommersonne reflektieren und so den Gletscher vor dem Abschmelzen schützen. Berechnungen zeigen: Wird zehn Prozent der Gletscheroberfläche im Sommer am richtigen Ort schneebedeckt gehalten, würde der Morteratsch-Gletscher in zehn Jahren wieder zu wachsen beginnen. Auch hier soll die potentielle Energie des Wassers aus einem höhergelegenen Gletschersee genutzt werden. Vorerst lässt Felix Keller weiter Ice Stupas wachsen. Mit den Optimierungen von Pascal Meinen könnten die künstlichen Eisberge dieses Jahr noch grösser und prachtvoller werden.

Links

• Verein Ice Stupa International
• Energie- und Umwelttechnik an der FHNW studieren

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