Er liebt den spielerischen Umgang mit Dingen, denn das bringe ihn auf originelle Ideen, sagt Eduard Heindl beim Gespräch am hölzernen Esstisch seines alten Schwarzwaldbauernhofs. Er erzählt, wie er vor ein paar Jahren auf einer Messe einen gyroskopischen Handtrainer in die Hand gedrückt bekam: ein ringförmiges Gehäuse, in dem eine Schwungmasse drehbar gelagert war. Eduard Heindl hielt ihn in seiner rechten Hand, nachdem er das Drehrad auf Touren gebracht hatte und machte dann mit dem Unterarm kreisende Bewegungen. Das Rad drehte sich immer schneller. „Nach diesem Prinzip müsste man doch die gigantische Energiemenge nutzbar machen können, die in der Erdrotation steckt” , schoss es ihm durch den Kopf.
Ihm kam die Idee, eine Schwungmasse aus massivem Fels auszusägen und drehbar zu lagern. Doch das war kein gangbarer Weg, denn die Drehzahl ließe sich nicht beliebig steigern, und der Energieertrag wäre viel zu gering, wie der Professor für Wirtschaftsinformatik an der Hochschule Furtwangen später am Schreibtisch berechnete. Doch was wäre, wenn die ausgeschnittene Felsmasse angehoben würde, um Energie zu speichern? Das Konzept des hydraulischen Lageenergiespeichers (HHS) war geboren. Mit ihm will Heindl eines der drängendsten Probleme der Energiewende lösen: die Versorgung mit regenerativem Strom abzusichern, wenn Windkraftwerke oder Solarmodule gerade mal keinen Strom liefern.
Die bergmännischen Methoden, die er zur Realisierung dieses Projekts benötigt, sind Stand der Technik. Mit Diamantseilsägen und Gesteinsfräsen ließe sich ein runder Kolben aus dem Fels eines Berges ausschneiden. Und auch das Material für ein Dichtungssystem, mit dem der steinerne Kolben auf halber Höhe gegen die mit Stahl verkleidete Zylinderwand abgedichtet werden soll, ist vorhanden. Würden Pumpen, wie sie in herkömmlichen Speicherkraftwerken arbeiten, bei Stromüberschuss Wasser unter den Kolben pressen, ließe der sich anheben – und elektrische Energie könnte in Lageenergie verwandelt werden. Bei Bedarf würde man Wasser ablassen und zur Stromproduktion über eine Turbine leiten, so Heindls Konzept.
Gesteinsblock im Kilometerformat
Zwei mechanische Sicherungssysteme, die keine Steuerelektronik benötigen, sind vorgesehen, damit im Ernstfall keine Wasserfontäne aus dem Speicher schießt. Eines besteht aus stark hygroskopischem – also wasseranziehendem – Material, das sich im Störfall ausdehnt, dabei erhärtet und so den Spalt zwischen Kolben und Zylinder abdichtet.
Zunächst dachte Heindl an ein Pilotprojekt von der Dimension eines Gasspeichers. Doch der findige Forscher entwirft seine Visionen gern in größeren Maßstäben. Ein HHS mit einem Kilometer Durchmesser und derselben Höhe hält er für technisch realisierbar. Damit ließe sich die sagenhafte Strommenge von zwei Terawattstunden speichern. Sechs dieser Anlagen könnten somit den Strombedarf von ganz Deutschland für sieben Tage decken. Ein Speichersee, der dasselbe leisten sollte, müsste eine Fläche von 1200 Quadratkilometern bedecken – und damit etwa so groß sein wie der Bodensee.
Wann ist eine Idee eine gute Idee? „Wenn ich nachgerechnet habe und sehe, dass sie auch finanziell tragfähig ist – und wenn die Möglichkeit besteht, dass sich ein Investor dafür finden lässt”, sagt Heindl, der zugleich Ingenieur, Physiker und Unternehmer ist. Ein Geldgeber, der die Machbarkeitsstudie für das Pilotprojekt des Felsenspeichers sponsert, ist bereits gefunden.
Um Zahlen ist der Wissenschaftler nicht verlegen, wenn es um Baukosten und Wirtschaftlichkeit seiner Projekte geht. Beim doppelten Radius des Speichers steigen die Kosten zwar auf das 4-Fache, die Speicherkapazität jedoch auf das 16-Fache. Das lohnt sich. Andere Einfälle, die sich als utopisch erwiesen haben, sind im Papierkorb gelandet.
Es sei denn, die Gedankenspielereien könnten auch anderen Spaß machen und vielleicht in ferner Zukunft einmal realisierbar sein. Dann veröffentlicht Heindl die Ideen in seinem Innovationsblog. Ein Beispiel dafür ist sein Konzept, einen Quadrokopter – einen Hubschrauber mit vier Rotoren – einzusetzen, um den Startlärm zu reduzieren.
Es war ein langer Weg, bis Heindl vom bayerischen Mühldorf am Inn, wo er 1961 geboren wurde, im Rothenhof bei Furtwangen anlangte: einem restaurierten Bauernhof mit Heimatmuseum, wo er jetzt wohnt. Unter dem Eindruck der Bilder von der ersten Mondlandung wollte der Realschüler Forscher werden. Eduard Heindl absolvierte an der privaten Naturwissenschaftlich-Technischen Akademie in Isny im Allgäu zunächst eine Ausbildung zum physikalisch-technischen Assistenten. Nebenbei holte er die Fachhochschulreife nach. Während seiner Zivildienstzeit baute er eine Physikabteilung an der Waldorfschule in Wangen auf. „Das war Basteln für Große”, schwärmt der Professor heute. Während seines anschließenden Ingenieurstudiums konstruierte er Anfang der 1980er-Jahre mit seinem ersten Computer ein rechnergesteuertes Röntgenspektrometer.
Doch bald brauchte er Veränderung: Er wollte weg aus der Kleinstadt Isny – und ging zu Siemens nach München. Im Forschungslabor des Elektrokonzerns befasste er sich mit Höchstleistungselektronik und entdeckte dabei einen Effekt, der die Fertigung von Halbleiterbauteilen in der Mikroelektronik wesentlich erleichtert. Zusammen mit seinem Kollegen und Lehrer Christian Beuth schrieb er darüber seine erste wissenschaftliche Veröffentlichung, die in der Fachwelt viel Beachtung fand. Danach hätte er sich zurücklehnen und in der Konzernforschung bei Siemens Karriere machen können.
Doch er entschied sich anders. Umgeben fast nur von promovierten Physikern frustrierte es ihn, dass seine weiteren Vorschläge nur wenig Anerkennung fanden. Zudem wollte der mittlerweile 26-Jährige auch selbst die physikalischen und mathematischen Grundlagen seiner Ingenieurarbeit verstehen. Daher begann er mit einem Physikstudium in Tübingen. Für seine Diplomarbeit, in der sich Heindl mit Elektronenmikroskopen beschäftigte und neuronale Netze zum Auswerten der Bilder nutzte, erhielt er 1993 den Friedrich-Förster-Preis der Universität Tübingen. Weitere Ehrungen folgten.
Während der Zeit in Tübingen begann Heindl, sich für das damals noch neue und kaum bekannte Internet zu begeistern. Parallel zu seiner Promotion gründete er die erste Internetfirma in der Universitätsstadt, er hielt Vorträge über Informationstechnologie und schrieb das Buch „Der Webmaster”. Heindl erkannte auch das enorme Potenzial einer weiteren, bis dahin erst wenig bekannten Technologie: der Solarenergie. Um ein umfassendes Informationsmedium zu schaffen, etablierte er das Internetportal „Solarserver”, das bis heute gut besucht ist. Als Anerkennung bekam Heindl unter anderem den Deutschen Solarpreis der Fachmesse Eurosolar. Unter seinen zahlreichen Preisen schätzt der kreative Wissenschaftler am meisten den Querdenker-Award, den er 2011 für seine Idee des Hydraulischen Lageenergiespeichers erhielt – eine Auszeichnung, die an Forscher vergeben wird, die „ eingefahrene Denkstrukturen verlassen und neue Wege gehen”, sagt Heindl.
Die große Freiheit in Furtwangen
Doch der Forscher und Tüftler war noch längst nicht am Ziel. „ Ich habe mich auf zwei Professorenstellen beworben”, berichtet er. Den Ruf als Professor für e-Business-Technologie an die Hochschule Furtwangen nahm er dann an. Warum forscht dieser Mann nicht an einer Elite-Uni oder hat einen gut dotierten Job in der Industrie? Nirgends habe er so viele Freiheiten wie hier, schwärmt Heindl.
„In der Realschule bin ich einmal sitzengeblieben, und das hat mich geprägt”, sagt das Multitalent und lacht. Damals nahm er sich vor, nicht mehr Schlechtester zu sein, sondern Bester zu werden. Eduard Heindl macht keinen Hehl daraus, dass er sehr ehrgeizig ist und stets ganz vorn dabei sein will, wenn sich eine neue Entwicklung anbahnt. Wie man Pionier wird, ist auch Thema einer seiner Vorlesungen. Wie Megatrends entstehen, wie man sie frühzeitig erkennt und im Arbeitsleben sinnvoll auswertet: Das sollen seine Studenten von ihm lernen.
„Ich habe nicht das Gefühl, dass in meinen Leben etwas auf der Strecke bleibt”, sagt Heindl, von dem man annehmen könnte, er würde pausenlos arbeiten. Mit seiner zweiten Frau, einer Professorin für Computerwissenschaften an der Hochschule Offenburg, hat Heindl zwei Söhne im Kindergartenalter. Großen Wert legt er darauf, dass die beiden Kinder ihn oft sehen. Heindl hat keinen Fernseher, und er liest lieber Fachliteratur als Romane. Unterwegs im Auto hört er Vorträge von Professoren der amerikanischen Harvard-Universität.
Und Eduard Heindl hatte stets gute Berater, die ihm halfen, sich weiterzuentwickeln. Zum Beispiel Otto Buchecker: ein ehemaliger IBM-Manager, mit dem er gemeinsam die erste Firma gründete. „Von ihm habe ich gelernt, wegzulassen, was unwichtig ist”, sagt Heindl.
Tsunamiwarnung via Smartphone
Wie schnell er eine Innovation auf den Markt bringen kann, demonstrierte er mit einem Frühwarn- und Kommunikationssystem, das er zusammen mit seinen Mitarbeitern nach dem Tsunami in Südostasien Ende Dezember 2004 entwickelte. Wenige Wochen nach der verheerenden Naturkatastrophe reichte er einen Patentantrag für das System ein, das heute jedermann als App auf dem Smartphone nutzen kann. Gleich zwei Ehrungen erhielten Heindl und seine Mitarbeiter dafür: von der Europäischen Union und von der Integrata-Stiftung, die sich für eine humane Anwendung der Informationstechnologie einsetzt. Doch Heindl war enttäuscht, dass das Interesse an dem System geringer ausfiel als erwartet: „ Touristen wollen nicht mit möglichen Gefahren konfrontiert werden” , glaubt er. „Und die Reiseindustrie fürchtet Einbußen, wenn das Stichwort Tsunami fällt.”
Effektive Arbeit und vielseitige Idee brauchen einen regen Geist. „Ich habe früh angefangen, zu experimentieren”, erzählt Hindl. Ein Freund schenkt ihm während der Realschulzeit einen Technikbaukasten mit viel Zubehör. Heindl baute damit einen Scanner und Kopierer und versuchte dann, klassische physikalische Experimente zu reproduzieren. Mithilfe der Spiegelreflexkamera seines Vaters und einem Satz von Fotoobjektiven wollte er die Lichtgeschwindigkeit messen. „Das hat nur mäßig gut funktioniert” , gibt er zu. „Doch ich habe gelernt, einen komplexen Versuchsaufbau mit begrenzten Ressourcen zu realisieren.” Ein Teleskop aus dem Versandhauskatalog half dem jungen Forscher dabei, Interferenzstreifen aus Sonnenlicht zu erzeugen – ein Beleg für dessen Wellennatur.
Heindls Vater, ein Gymnasiallehrer mit Hintergrund in Germanistik und Philosophie, konnte damit nicht viel anfangen. Aber er ließ dem Sohn viel Freiheit. „Mein Vater wollte mich zu einem kreativen und fleißigen Menschen erziehen”, meint Heindl. „ Von Mittelmäßigkeit hielt er nichts.” In seinem Sohn sah der Lehrer eher einen Praktiker als einen Theoretiker. Da seine schulischen Leistungen im Fach Deutsch miserabel waren, schickte er den Spross statt aufs Gymnasium auf die Realschule, wo man ihn als langsamen Entwickler einstufte. „Im nachgeholten Fachabitur habe ich dann bewiesen, dass ich auch mit Sprachen gut zurechtkomme”, sagt Heindl heute stolz.
Doch sein Herz schlägt fürs Forschen und Experimentieren. Das beweist ein weiteres Projekt: Heindl will Gletschereis aus der Retorte erzeugen. „Die Idee dazu ist purem Spieltrieb entsprungen” , sagt er. Zum Rothenhof, wo er mit seiner Familie lebt, gehört ein Brunnen. Dessen ganzjährig plätscherndes Wasser brachte Heindl vor einigen Jahren im Winter darauf, wie viel Eis sich wohl bilden würde, wenn man das Wasser in der Kälte versprüht. Mit einem Schlauch und ein paar gewöhnlichen Fächersprühern baute er seine erste „Eisgletscheranlage”.
„Mathematisch ist der Vorgang schwer zu fassen”, sagt er. Aber das Experiment verlief erfolgreich: „Schlagartig bildete sich reichlich Eis.” Ein Foto seines Resultats postete er in einem Internet-Forum für Wetterfreaks. Der Bewässerungsexperte einer Baumarktkette regte daraufhin an, eine größere Anlage zu bauen. Daran konnte Heindl bald beobachten, wie die Eisschicht Tag für Tag um rund zehn Zentimeter wuchs.
Künstliches Gletschereis für Zermatt
Das Medienecho nahm zu, und schließlich meldete sich der Chef der Zermatter Bergbahn bei ihm. Der Theodul-Gletscher, auf dem ein Schweizer Sommerskigebiet liegt, schrumpft Jahr für Jahr um fast einen Meter. Vielleicht könne der Tüftler aus dem Schwarzwald diesen Verlust ausgleichen, meinte der Betreiber der Skianlage. Demnächst sollen nun bei Zermatt auf etwa 3000 Meter Meereshöhe Bagger auffahren, um eine Testanlage zu errichten. Mit ihr will Heindl zeigen, dass sich Gletschereis „züchten” lässt.
Der Clou seines Verfahrens ist, dass bei genügend täglichen Kältestunden so viel Eis produziert wird, dass die Eisdecke schneller nachwächst als sie abschmilzt. Das gilt selbst dann, wenn die durchschnittliche Tagestemperatur bei plus vier Grad Celsius liegt. Da es im Hochgebirge auf 3000 Meter auch im Sommer genug Frostnächte gibt, hält Heindl es für möglich, eine 30 bis 40 Meter dicke Eisdecke zu erzeugen, sofern genügend Wasser vorhanden ist. Wenn Schnee darauf liegt, kann man auf dem Eis Ski laufen.
„Ob das Verfahren wirtschaftlich rentabel ist, hängt von Einzelfall ab”, betont Heindl. „Wenn bei Zermatt eine halbe Milliarde Schweizer Franken in die Infrastruktur für den Tourismus gepumpt werden, fallen einige Hunderttausend Franken für die Reparatur einer Gletscherzunge und Skipiste kaum ins Gewicht.” Eine Schneekanone verbraucht weitaus mehr Strom als die Pumpen zum Fördern des Wassers für den Kunstgletscher, sagt Heindl. Er sieht auch Möglichkeiten, sein Verfahren großflächig einzusetzen, um das Auftauen von Permafrostböden mit einer schützenden Eisdecke zu verhindern oder um in Hochgebirge Trinkwasservorräte in gefrorener Form zu speichern.
Draußen über dem Rothenhof scheint die Sonne, als Heindl zu einem Rundgang einlädt. Da ist der Brunnen – wenige Meter neben dem Sandkasten, in dem seine Söhne spielen. „Den setzen sie häufig unter Wasser”, lacht Eduard Heindl. Sind die beiden Jungs etwa schon dabei, ihrem Vater nachzueifern? •
von Klaus Wagner
