Pioniere der Leichtbauwelt – Christoph Drexler „Die Zukunft der Windenergie sind Kites“

Wer würde schon in Frage stellen, dass Windräder zum Erzeugen von Energie sinnvoll sind? Schließlich gibt es Windmühlen schon seit Jahrhunderten. Doch die Gründer eines jungen Unternehmens aus Bayern haben genau das getan. Ihr disruptiver Ansatz: Wir wollen Energie aus Wind unter dem Gesichtspunkt größtmöglicher Ressourceneinsparung mit einer hochautomatisierbaren Anlage gewinnen. Heraus kam das Kitekraft-System. Nicht ganz auf direktem Weg, sondern auf dem Umweg über das Betrachten eines Digitalen Zwillings und eine Dissertation, erzählte uns Christoph Drexler, einer der vier Gründer von Kitekraft.

Bild oben: Das Gründerteam von Kitekraft (v.l.): Christoph Drexler, Maximilian Isensee, André Frirdich und Florian Bauer

Beim Kitekraft-System startet eine seilgeführte Drohne mit Hilfe von acht Rotoren senkrecht nach oben, um dann in einen Achten-Flugmodus überzugehen. In diesem Flugmodus verhält sie sich wie ein Kite, ein Flugdrachen, dessen Rotoren – vorher die Starthelfer – nun wie kleine Windräder Energie erzeugen, welche durch das Seil Richtung Bodenstation geleitet werden kann. Start, Flug und Landung des Kites sind hochautomatisierbar.

Im Leichtbau sind branchen- und werkstoffübergreifende Impulse und neue Inspirationen für kreative, technologische Lösungen äußerst wertvoll. In der Serie „Pioniere der Leichtbauwelt“ kommen deshalb Gründer und Start-ups zu Wort. Hier haben sie die Möglichkeit, ihre Technologie, ihre Ideen und Visionen vorzustellen. Wenn sich so neue Partnerschaften über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg ergeben, dann haben wir bei Leichtbau(welt) unser Ziel erreicht: Inspiration für ihren Fortschritt.

Leichtbauwelt: Ressourceneffizienz ist ein dehnbarer Begriff. Doch dass die Kitekraft-Systeme weniger Ressourcen verbrauchen, ist deutlich sichtbar – sie sind kleiner als herkömmliche Windenergieanlagen. Wie hoch ist die Einsparung verglichen mit einem Windrad in Zahlen?

Christoph Drexler: Kitekraft-Systeme sind die Windenergieanlagen der Zukunft. Wir können gegenüber konventionellen Windrädern 95% des Materials einsparen – bei gleicher Leistung.

Leichtbauwelt: Das ist fast zu gut, um wahr zu sein. Können Sie uns das näher erklären, wie kommt diese hohe Materialeinsparung zustande?

Christoph Drexler: Bei konventionellen Windkraftanlagen ist ein großer Stahlbetonblock im Boden nötig, um das Drehmoment abzufangen, ein hoher Turm um den Rotor in die Luft zu halten, und lange Rotorblätter um die Spitzen noch höher in die Luft zu heben. Denn je höher, desto besser sind die Windgegebenheiten. Der Materialbedarf von Windrädern steckt also vor allem in einer Supportstruktur, um die Spitzen der Rotorblätter in der Luft zu halten, welche letztlich den Großteil der Energie umsetzen.

Leichtbauwelt: Und welche Auswirkungen hat diese Materialeffizienz auf die Wirtschaftlichkeit der Anlagen?

Christoph Drexler: Sie erlaubt es uns, den Strom kostengünstiger anzubieten. Und außerdem vereinfachen wir dadurch die komplette Wertschöpfungskette einer Windkraftanlage: Von der Planung über die Herstellung und den Transport. Anstelle überlanger Tieflader mit entsprechender CO2-Emission passt unser System in ein bis zwei Standard-Container. Auch der Aufbau, der Betrieb, und letztlich auch das Recycling am Ende der Nutzungszeit sind vereinfacht. Zum einen, weil wir nicht so viel Material nutzen, zum anderen weil wir am End-of-Life das Aluminium, aus dem unsere Systeme zu einem großen Teil bestehen, deutlich einfacher recyceln können.

Leichtbauwelt: Die Anlagen sind kleiner, materialeffizienter. Klar soweit. Doch warum sprechen wir hier von Leichtbau?

Christoph Drexler: Die großen Materialeinsparungen haben wir erreicht, in dem wir effektiv Hardware mit Software ersetzen. Bereits der Grundaufbau ist unseres Systems ist Leichtbau, denn Kites stehen nicht, sondern müssen fliegen. Aus dieser Überlegung ergibt sich der gewichtsoptimiert Aufbau und die Wahl der leichten Materialien.
Die Struktur des Kites besteht zu einem großen Teil aus Aluminium. Ein kleinerer Teil – Seitenflügel, Leitwerk – besteht aus GFK und wenige Stangen, später wahrscheinlich auch die Propeller bestehen aus CFK. Notwendige Versteifungen der Struktur haben wir durch Abspannungen aus Edelstahl erreicht, die wenig Gewicht, aber einen hohen Nutzen mit sich bringen.

Leichtbauwelt: Was an dieser Innovation ist technologisch noch interessant?

Christoph Drexler: Wir ersetzen Hardware – das stabile System aus Windrad mit Tower – durch Software für ein instabiles System, denn der fliegende Kite muss geregelt oder gesteuert werden. Entscheidend für die Funktionsfähigkeit des Kitekraft-Systems ist das Zusammenspiel aus Hardware und Software: der Flugregler berechnet die erforderlichen Modelle in µs-Frequenz. Die Herausforderung ist, das System so auszulegen, dass es 20 bis 25 Jahre im Dauerbetrieb Strom liefern kann. Die Betriebsdauer eines Kitekraft-Systems sollte also bei etwa 65.700 Stunden liegen.

Leichtbauwelt: Worin sehen Sie neben der Materialeffizienz den größten Nutzen ihrer Windenergieanlage ?

Christoph Drexler: Wir können unsere Windenergieanlagen zu etwa 50 % der Kosten konventioneller Windkrafträder errichten – und dabei sprechen wir von größeren Anlagen im hundert kW-/MW-Bereich. Denn auch Produktion, Transport, Set-up und Wartung sind deutlich günstiger. So können wir beispielsweise den Kite zur Wartung landen lassen und benötigen für die Wartung weder schwere Geräte noch ausgebildetes Kletterpersonal. Am End Of Life können wir unseren Hauptwerkstoff, das Aluminium, zu 100% recyceln – im Gegensatz zu ausgedienten Rotorblättern der konventionellen Windräder, für die jetzt erst Recyclingwege entwickelt werden. Außerdem sind unsere Anlagen wesentlich weniger sichtbar, was die Akzeptanz in der Bevölkerung erhöht. Das Problem „Not in my backyard“ könnte man damit lösen.

Leichtbauwelt: Wer gehört außer Ihnen noch zum Gründerteam?

Christoph Drexler: Wir sind zu viert: Maximilian Isensee, André Frirdich, Florian Bauer und ich.

Leichtbauwelt: Vier Gründer sind vier starke Schultern. Wie ergänzen Sie sich im Team? Welche Stärken bringen Sie jeweils mit?

Christoph Drexler: Max bringt die Erfahrungen aus der Startup Beratung beim KIT mit, ist versiert in allen Bereichen des Business Developments, Sales und Financing. Er ist sehr bedacht in allem. Florian besitzt den technischen Gesamtüberblick. Er ist der Elektrotechniker im Team, verantwortlich für die Software und neigt im positiven Sinn zum Pragmatismus. André sorgt für die Aerodynamik der Kites und besitzt außerdem viel unternehmerisches Know-how durch seinen familiären Background. Ebenso wie ich ist er für die praktische Umsetzung unserer Ideen und die Teamarbeit verantwortlich. Neben dem Marketing gehört im technischen Bereich die Mechanik zu meinen Aufgaben. Darüber hinaus bin ich der Generalist im Team.

Leichtbauwelt: Welcher Impuls hat zur Gründung von Kitekraft geführt und was treibt Euch an?

Christoph Drexler: Nachdem Florian bei seiner Doktorarbeit festgestellt hat, dass das Ergebnis seiner Arbeit technisch realisierbar und skalierbar ist sowie außerdem ökonomisch und in Bezug auf das Aufhalten des Klimawandels sehr viel Sinn macht, entschied er sich, das Ganze als Unternehmen selbst in die Hand zu nehmen. So haben wir uns 2018 im Herbst als Team gefunden. Unser innerer Antrieb ist ganz klar, dass wir an und für eine Technologie arbeiten wollen, mit der wir etwas gegen den Klimawandel tun können. Noch dazu ist es eine sehr interessante technische Aufgabe.

„Unsere fast unsichtbaren Windenergieanlagen könnten auch helfen, Widerstände in der Bevölkerung gegen die Windenergie abzubauen.“

Leichtbauwelt: Welche weiteren Entwicklungen planen Sie?

Christoph Drexler: Momentan arbeiten wir noch auf einer Entwicklungsplattform mit 5 bis 6 kW Nominaler Leistung und 2,4 m Flügelspannweite des Kites, der 26 kg wiegt und an einer 100 m langen Leine seine Bahnen zieht. Das erste marktreife Produkt haben wir für 2024 in der Planung. Dieses soll dann 100 kW Leistung mit 10 m Spannweite an einer 150 m langen Leine erreichen. Unsere Vision sind MW-Systeme, um auf Netzebene einen entscheidenden Beitrag leisten zu können. Denn die Zukunft der Windenergie sind Kites, nicht Windräder. Wir gehen jedoch einen Schritt nach dem anderen um nicht in die Growian-Falle zu laufen

Leichtbauwelt: Wo sehen Sie Ihre Technologie oder Ihr Unternehmen mittelfristig?

Christoph Drexler: Wir peilen Anlagengrößen von 100 bis 500 kW an sowie Anwendungen in Inselnetzen, bei landwirtschaftlichen Betrieben oder für die Stromversorgung bei kleinen und mittleren Unternehmen.

Leichtbauwelt: Welchen Beitrag können Sie mit Ihrer Technologie zum Klimaschutz leisten?

Christoph Drexler: Weil wir mit unseren fast unsichtbaren Windenergieanlagen vermutlich weniger Widerstand in der Bevölkerung bekommen, sollte der Ausbau der Windenergie schneller werden können. Außerdem lässt sich der Wind für die Energieerzeugung mit unseren Kitekraft-Systemen auch an Standorten nutzen, an denen traditionelle Windräder nicht montiert werden können, weil entweder der Transport nicht möglich oder die stabilisierende Struktur zu teuer wäre. Besonders interessant sind hier deep-offshore-Standorte. Und selbstredend haben wir durch den geringen Materialverbrauch einen im Vergleich eine Größenordnung kleineren CO2-Fußabdruck.

Leichtbauwelt: Wird dieser Beitrag von den potenziellen Anwendern auch gesehen und wertgeschätzt?

Christoph Drexler: Da wir noch keine Anlagen im Dauerbetrieb haben, können wir das nur begrenzt einschätzen. Mit einem fest installierten System ist hier die Datenlagen aber Ende des Jahres sicher eine andere. Für die Testanlage sind die meisten Reaktionen positiv, doch es ist Skepsis dabei. Zum Beispiel beim Thema Vogelschlag – hier fehlen noch entsprechenden Studien – oder beim Thema Sicherheit. Ganz vorne stehen hier die Bedenken der Anwender, dass das Seil – das wir im Übrigen mit 4,4 facher Sicherheit ausgelegt haben – reißen könnte. Für diesen Fall werden die Kites künftig mit einer Fallschirm- und Landeautomatik ausgestattet. Denn wir müssen für die Akzeptanz der Technologie Vertrauen schaffen und die Bevölkerung mit besserer Performance und einem guten Sicherheitsgefühl überzeugen. Die bisherigen Fehler beim Ausbau der Windenergie, dass beispielsweise die Bevölkerung oft nicht ausreichend miteinbezogen und sachlich informiert wurde, darf sich hier nicht wiederholen. An dieser Stelle müssen wir einfach besser sein.

Leichtbauwelt: Setzen Sie in der Produktion Ihrer Produkte selbst auf Leichtbau-Lösungen? Auf welche – und welche Erfahrungen haben Sie damit gemacht?

Christoph Drexler: Wir nutzen die Aluminium-Extrusion, die sehr gut auszulegen, leicht zu beschaffen und kostengünstig ist. Ferner sehen wir Leichtbau nicht nur im Werkstoff oder dessen Verbrauch, sondern auch im Design – so können zum Beispiel Abspannungen viele Gewichtsvorteile bringen. Und bezogen auf das Material sind wir von Aramid als mechanischem Teil in der Halteleine überzeugt: Die Faser hat bemerkenswerte Eigenschaften, wenn man sie richtig verwendet – zum Beispiel Spleißen statt Knoten.

Leichtbauwelt: Gab es besondere oder außergewöhnlich spannende Herausforderungen bei bisherigen Projekten?

Christoph Drexler: Den ersten Achtenflug zu erreichen, war für uns eine sehr spannende Angelegenheit. Wir waren zeitlich unter Druck, wollten den Erfolg unbedingt bis zu einem Pitch-Event schaffen. Wochenlang haben wir alles gegeben und es dann tatsächlich noch zwei Tage vorher geschafft. Das hat uns als Team sehr gepusht und motiviert. Dieser gemeinsame Ehrgeiz, gerade dann weiter zu machen, auch wenn es an die Grenzen geht, ist bei solchen Vorhaben wie unserem sehr wichtig.

Leichtbauwelt: An welchen Hindernissen sind Sie in den letzten Jahren gewachsen?

Christoph Drexler: Das Gefühl, als Team zu agieren, auch wenn es mal nicht klappt, ließ uns alle wachsen. Ebenso der Spirit, wenn man zusammen nicht erreichte Hoffnungen begraben muss, um dann wieder aufzustehen und die Idee weiter voranzutreiben. Es tut gut, sich gegenseitig zu stützen, wenn einer mal nicht mehr kann. Ein gutes Team zu haben ist alles.

Leichtbauwelt: Welchen Herausforderungen begegnen Sie im „Leichtbau-Alltag“, in der Kundenakquise, in der Projektabwicklung?

Christoph Drexler: Die Datenlage zu den CO₂-eq Fußabdruck bei angebotenen Lösungen ist häufig noch sehr lückenhaft.

Leichtbauwelt: Hatte die Corona-Pandemie Auswirkungen auf Ihren Start als Unternehmen?

Christoph Drexler: Die angespannten Märkte haben es uns auf jeden Fall schwerer gemacht neues Kapital zu gewinnen, aufgrund der ungewissen und schwierigen Prognostizierbarkeit. Die Lieferzeiten verschiedener Komponenten behindern stark und die Verfügbarkeiten sind teilweise kritisch – das ist auch nicht auf eine Produktgruppe oder einen Werkstoff beschränkt, sondern geht quer durch die Bank – von metallischem Halbzeug bis hin zu Leiterplatten oder elektronischen Komponenten.

Leichtbauwelt: Wie stark beeinflusst Sie der Ukraine-Krieg und seine Auswirkungen?

Christoph Drexler: Die schreckliche Entwicklung in der Ukraine und die menschenverachtenden Handlungen von Russland haben mich sehr getroffen. Ich bin in einem freien Europa aufgewachsen. Grenzgedanken zwischen europäischen Ländern, zwischen Ost- und West-Deutschland waren für mich Relikte der Vergangenheit. Das Schengener Abkommen war normal und ein vereintes, freies und offenes Europa die gefestigte Vision. Die russischen Aggressionen rütteln daran sehr. Wir alle hoffen dass sich die Lage bald entspannt.
Die Entwicklung hat aber auch Fragen, die durch die Klimakrise schon bekannt waren, noch stärker in den Fokus gerückt, und die Lösungsfindung weiter forciert: Weg von fossilen Energieträgern und den Rohstoff-Abhängigkeiten von anderen Ländern, hin zu nachhaltigen, lokalen, dezentralen Lösungen. Das kann für Europa eine Riesenchance sein, gerade auch nach der Pandemie, um die Wirtschaft neu auszurichten. Wir hoffen dass mutige, nachhaltige Entscheidungen getroffen werden.

„Unser innerer Antrieb ist ganz klar, dass wir an einer und für eine Technologie arbeiten wollen, mit der wir etwas gegen den Klimawandel tun können.“

Leichtbauwelt: Welche drei wichtigsten Tipps würden Sie all denjenigen mitgeben, die gründen wollen?

Christoph Drexler: Hartnäckig sein. Mut haben. Und auf jeden Fall den Y-Combinator Leitspruch: Make something people want.

Leichtbauwelt: Welche Leichtbau-Innovation, welches Projekt oder Forschungsergebnis hat Sie in der letzten Zeit besonders fasziniert?

Christoph Drexler: Es gibt da ein organisches Ersatzprodukt aus Flachs für Kohlefaser in verstärkten Kunststoffen von Bcomp aus der Schweiz mit äquivalenten Eigenschaften.

Leichtbauwelt: Lassen Sie uns ein bisschen träumen: Wenn Sie einen Wunsch für den Leichtbau und / oder ihr Unternehmen frei hätten, was würden Sie sich wünschen?

Christoph Drexler: Dass die Dringlichkeit im Bezug auf den Klimawandel endlich adäquat verstanden und darauf reagiert wird.