TEIL C

MUSKELKRAFT

Reifen und Räder

Schon etwa 300 Jahre v. Chr. entwickelte der griechische Philosoph und Politiker Demetrios von Phaleron einen Muskelwagen der nach dem Prinzip heutiger Hamster-Laufkäfige funktionierte. Über solche Technologien werde ich weiter unten noch zu sprechen kommen.

Die ersten Tretautos (für Kinder) werden in Deutschland um 1900 hergestellt, oft sind sie realen Automodellen nachgebildet.

Über die Erfindung eines Automobils in Japan, das mittels eines Uhrwerks läuft, wird in der Dezember-Ausgabe des US-Magazins Modern Mechanix im Jahr 1933 berichtet. Es gibt kaum technische Daten über dieses Fahrzeug, doch die britischen Kfz-Händler die ihre Geschäfte in Japan machten, schienen sich damals ernsthafte Sorgen um ihren Absatz zu machen. Das Uhrwerk-Auto soll in der Lage gewesen sein, durch einmaliges Aufziehen eine Strecke von über 60 km zurückzulegen.

In der Februar-Ausgabe desselben Magazins wird in aller Genauigkeit der Selbstbau eines Autos für Kinder beschrieben, das durch eine Batterie aus verdrillbaren Gummibändern aus alten Schläuchen angetrieben bis zu 5 km weit fahren kann.

Ein Fahrer kann jedoch auch während dem Prozeß der Bewegung Energie aufbringen, und so bildet das Fahrrad wohl eine der lobenswertesten Erfindungen der Menschheit. Ich vermute, daß es heutzutage auch wesentlich mehr Fahrräder gibt als alle anderen Transportmittel zusammen.

Im Rahmen dieser Betrachtung ist das Wesentliche an Fahrrädern, daß sie die menschliche Muskelkraft äußerst effizient umsetzen, was die Fortbewegung – zumindest auf ebener Strecke – fast schon zu einer Lust macht. Wie wir an verschiedenen Stellen dieses Kapitels sehen werden, bildet die Fahrradtechnologie auch die Basis sehr vieler Adaptionen. Über die weiteren Vorteile habe ich bereits im Kapitel Bio-Logische Technik in Teil B ausführlich gesprochen (s.d.).

Angesichts der riesigen Zahl neuer Designs und Entwicklungen werde ich mich sehr beschränken müssen, um diese Arbeit nicht zu sprengen. Dafür sollen ein paar ausgesuchte Umsetzungen präsentiert werden, wobei einige sicherlich auch zum Schmunzeln anregen werden.

2002 sehe ich die ersten Bilder eines ‚ConferenceBike’, das man als einen offenen und runden Fahrrad-Bus bezeichnen könnte. Acht Personen treten in die Pedale, während eine neunte Person das Vehikel steuert (auf diesem Sitz saß sogar schon einmal Ex-Präsident Jimmy Carter).

Der in Amsterdam lebende Künstler und Erfinder Eric Staller arbeitet seit 1991 an seinem Fahrzeug, von dem im Laufe der Zeit diverse Variationen hergestellt werden – in einer deutschen Werkstatt, wobei die Lenkung sogar von Porsche stammt. Die Gruppen-Bikes kosten zwischen 7.200 € und 9.500 € (Lieferzeit 4 Wochen, 2 Jahre Garantie), wiegen rund 200 kg und erreichen leicht eine Geschwindigkeit von 15 km/h.

Die neueste Entwicklung 2008 ist das 5-sitzige Leichtbaumodell ‚CoBi’, das exklusiv in einer holländischen Werkstatt gebaut wird. 2009 folgt mit dem Modell ‚Quintette’ ein weiterer 5-Sitzer, der sich dank hydraulischer Lenkung und Bremsen wie ein Sportwagen fahren lassen soll.

In den Niederlanden gibt es wiederum ganze ‚Partybusse’, die sich nur dann bewegen, wenn alle an der Theke sitzenden Besucher bzw. Passagiere kräftig mitstrampeln... was dann wiederum auch den Umsatz an Getränken kräftig ankurbeln dürfte. Die ‚Bierfiets’ haben Platz für 10 bis 22 Leute und führen diverse Liter Bier mit sich, während sie in der Stadt herumfahren.

Zwei Unfälle sorgen dafür, daß die Stadtväter Amsterdams im August 2009 über ein Verbot der Bierfiets nachdenken, wie es in Delft und jüngst auch in der Stadt Valkenburg bereits besteht. Rechtlich gesehen, ist es Fahrradfahrern in den Niederlanden nicht erlaubt zu trinken. Die rollenden Theken nutzen jedoch ein juristisches Schlupfloch, da alleine der (nüchterne) Lenker als verantwortlicher Fahrer gilt, während die Biertrinker mit ihrer Schenkelkraft nur zum Betrieb beitragen.

Ein neuer Markt scheint sich dafür in anderen Ländern aufzutun. Ableger des Unternehmens ‚pedal pub’ gibt es schon in London und in Twin Cities, Minnesota.

Auf der US-Ausstellung Maker Faire im Mai 2008 in San Mateo, Kalifornien, erfolgt ein Teil des Personenverkehrs mit Pedalbussen unter dem Motto ‚Pedal-powered Mass Transit’. Im Gegensatz zu den fahrenden Bier-Theken sitzen die das Fahrzeug vorwärts bewegenden Passagiere hier mit Blick nach außen, um die Ansicht der vorbeiziehenden Landschaft bewundern zu können – oder die staunenden Gesichter der Passanten am Straßenrand.

Konventioneller aber dafür auch wesentlich schneller sind die vielen Mehrpersonen-Tretfahrzeuge, von denen ich einige auch im Kapitel Elektrische Mobilität behandle, sofern diese neben den Pedal- auch noch mit zusätzlichen Elektroantrieben ausgestattet sind – wie das ‚Humancar’ genannte Fahrzeug von Charles Greenwood beispielsweise, auf dem man zu viert zwar Rücken an Rücken sitzt, das mittels seiner Draisinen-Technik auf gerader Strecke jedoch eine schier aberwitzige Geschwindigkeit erreicht.

Einfachere und trotzdem schnittige Modelle gibt es in sehr unterschiedlichen Formen und Ausstattungsgraden. Als Beispiel sei auf ein Vier-Personen ‚Tret-Auto’ verwiesen, das von dem Unternehmen Palm Imports Inc. aus Holly Hill, Florida, angeboten wird.

Mitte 2009 begeistert ein Presseartikel über den 14-jährigen David Dixon aus Novato, Kalifornien, der im Rahmen eines Mittelschule-Projekts an seiner Novato Charter School ein ‚Solar Human Hybrid’ (SOHH)-Fahrzeug für vier Personen gebaut hat. Als Grundlage nutzt er eine in der Schweiz gebaute ‚Zero Emission Machine’ der ZEM Europe GmbH in Zürich (deren Zweisitzer zwischen 3.450 € und 5.310 € kosten, der Viersitzer ist ab 5.960 € zu haben, inzwischen scheint das Unternehmen nicht mehr auf dem Markt zu sein).

Mit der Hilfe seines Vaters bekommt das Fahrzeug einen 1 PS/24 V Motor und Silikon-Gel-Batterien von GreenSaver, die von einem 20 W Sonnenkollektor gespeist werden. Die Höchstgeschwindigkeit wird auf 22 km/h begrenzt. Der Umbau kostet 2.500 $ - doch dafür gibt es 2009 auch noch den Backyard Genius Award des Magazins Popular Mechanics.

Will sich eine Person ausschließlich alleine fortbewegen, dann kann man das Fahrrad auch technologisch soweit ‚schrumpfen’, daß man es auf sein wichtigstes Element konzentriert: den Reifen.

Besonders unter Kindern sind Einräder sehr beliebt, und vermutlich muß man schon in jungen Jahren damit anfangen zu trainieren (meine zu spät erfolgten Versuche haben bislang nicht gefruchtet). Inzwischen gibt es diverse neue Designs, von denen ich einige vorstellen möchte.

Auf der Dutch Design Week 2005 präsentiert Oron Markus eine Mischung aus Einrad und Mountainbike namens ‚Taraju’. Fünf Federblätter aus Glasfasern und Nylon ersetzen die Standard-Speichen. Die Implementierung eines Lenkers ist vielleicht noch nachzuvollziehen, ich bezweifle aber ob es sinnvoll ist, mit der Scheibenbremse eine Vollbremsung ... hinzulegen.

249 $ kostet beispielsweise das ,Magic Wheel’ eines „jungen europäischen Designers“, das im Sommer 2007 als aerodynamisch verkleideter Reifen mit kleinem Stützrad und Fußtritten an den Seiten daherkommt, samt Griff zum leichten mit sich herumtragen.

Man kommt voran, in dem man sich das ‚Magic Wheel’ zwischen die Beine klemmt, sich drauf stellt und sich dann mit einem Fuß von der Erde abstößt – ganz so wie früher beim Roller. Gelenkt wird per Gewichtsverlagerung. Das 26-Zoll Einrad wiegt 6,3 kg, ist bis zu 120 kg (oder 150 kg) belastbar und wird in den Farben rot und schwarz angeboten.

Mitte 2008 ist der Reifen, mit dem man schnell auf 20 – 25 km/h kommt, in Singapur im Verkauf, wo er 349 Singapur-$ (ca. 150 €) kostet.

Die Einfachstversion gibt es natürlich auch. Sie heißt ‚BC Wheel’, wird von der Firma Nimbus Unicycles hergestellt und kostet 2005 zwischen 150 $ und 180 $. Das Rad, das puren Minimalismus ausstrahlt, wiegt 4,1 kg, besteht aus einem 20-Zoll Reifen mit zwei frei gelagerten Stahlwinkeln und könnte von jedem Menschen ‚ohne zwei linke Hände’ innerhalb kürzester Zeit auch selbst gebaut werden. Allerdings kann man mit dem BC Wheel kaum mehr als rollen.

Im Juli 2007 präsentiert Unicycles daher das ebenso minimalistische Einrad ‚Nimbus Ultimate Wheel’. Das Rad hat ebenfalls einen 20 Zoll Reifen und diesmal dazu noch zwei Pedale – aber das war’s dann auch schon. Ketten, Lenker oder gar ein Sitz sind völlig überflüssig. Der Preis liegt bei 90 $ (2009: 75 $).

Von canadianunicycle.com gibt es eine etwas größere Version, mit der man sogar querfeldein fahren oder Treppen hinauf hüpfen kann.

Auf der New York Toy Fair 2008 wird eine weitere Minimalversion angeboten, die fast schon zu den Rollschuhen gezählt werden kann. Das ‚OrbitWheel’ dreht sich um den Fuß und erlaubt zahllose Tricks und Manöver, die so komplex und kreativ sein können wie die Phantasie und Körperbeherrschung ihren Nutzer. Sie werden von der 2003 in Camas, Washington, durch Shane Chen gegründeten Firma Inventist Inc. angeboten, die uns weiter unten bei dem Aquaskipper nochmals begegnen wird.

Eine Version, die mit einer verstellbaren Abstandsstange verbundenen ist und auch wesentlich robustere Räder besitzt, stammt von dem italienischen Designer Francesco Sommacal aus Bozen – Bolzano, der 2007 dafür einen Designpreis von Volvo einfahren durfte. Sein mit einem Bremssystem ausgestattete Modell heißt ‚360’ soll intuitiv nutzbar sein und sich gleichermaßen für Straßen und Bergwiesen eignen. Im November 2008 gewinnt Sommacal auch den Red Dot:Luminary Award.

Und der Künstler Nik Ramage bietet mit seiner Persiflage ‚Pedal Shoes’ eine Alternative für alle Personen, die mit dem Gleichgewichtssinn Probleme haben. Auf einem Video auf der Homepage des Künstlers ist zu sehen, daß sich das Gefährt tatsächlich vorwärts bewegt – allerdings nur gradlinig.

Schon sehr viel größer und aufwendiger sind dagegen die ‚monovelos’, die während der Abschlußzeremonie der Olympischen Spiele in Peking 2008 einen weltweit beachteten Auftritt hatten. Dutzende der großen, filigranen und auch noch selbstleuchtenden Einräder kurvten inmitten der Show auf dem Stadionboden ihre Pirouetten und begeisterten die Zuschauer.

Das Design des ‚monovelo’ ist von den Arbeiten der Architekten Herzog & de Meuron inspiriert, die das Beijing National Stadium, auch ‚Vogelnest’ genannt, geplant haben, und die im Oktober 2008 die Pläne für ein 200 m hohes Dreieck-Hochhauses für Porte de Versailles in Paris vorlegen, das durch seine Ausrichtung Solar- und Windenergie optimal nutzen kann. Über derartige Projekte findet sich mehr in den Kapiteln Solararchitektur sowie Windenergie und Architektur. 

Das ‚monovelo’ jedenfalls nutzt Muskelenergie, hat einen Durchmesser von 2 m, wiegt 52 kg, kann eine Geschwindigkeit von 20 km/h erreichen und soll auch schon außerhalb Chinas lieferbar sein – für 1.690 $.

Genial ist auch das im April 2008 präsentierte Einrad des Designers Ben Wilson, insbesondere durch die einfache Bauweise und die sehr robust wirkende Tretmechanik. Anders als in einem Röhnrad soll man sich aufgrund des tiefen Schwerpunktes auch nicht überschlagen. Das Rad wird übrigens für die XXI Century Man Ausstellung während der 21_21 Design Sight in Tokio in Auftrag gegeben.

Motorisierte Einräder dieses Formats gibt es natürlich auch. Ihre Entwicklung seit etwa 1860 würde sicherlich ein ganzes Kapitel füllen – ist aber nicht Gegenstand dieser Betrachtung, bei der es ja um den reinen Muskelbetrieb ohne jegliche Brennstoffnutzung geht. Für Interessierte sei als Stichwort der in Holland hergestellte ‚Wheelsurf’ genannt, mit dem man rund 50 km/h schnell werden kann (Preis: 4.990 €).

Ähnlich groß sind die Reifen des Laufrades ‚HyberBike’, das man stehend mit Beinen und Armen gleichzeitig betätigt. Der Erfinder Curtis DeForest, Jr hat den Prototypen gemeinsam mit Sy Ross gebaut und bezeichnet seine Innovation als körperbewegte ‚Reisemaschine’. Das Team von bodyriteltd.com scheint in East Hampton, New York, beheimatet zu sein.

Durch die Schräglage der Reifen erhöht sich die Stabilität, was das Konzept auch am offensichtlichsten von seinen vielen Vorläufern abhebt, die bis 1880 zückreichen.

Das Konzept eines Doppelreifen-Systems, mit dem man quasi auf dem trockenen und/oder auf fast jeder anderen Art von Oberfläche surfen kann, und das auch noch mit hoher Geschwindigkeit, wird unter dem Titel ‚Loop In’ im Juli 2007 vorgestellt.

Die Räder und die Platte im Inneren rotieren unabhängig voneinander, und wie von einer Welle soll man kontinuierlich vorwärts geschoben werden. Indem man sich an den innen umlaufenden Haltestangen festhält kann man auch problemlos Überschläge und Rollen durchführen, ohne in Gefahr zu laufen irgendwo aufzuschlagen. Die verblüffende Kombination aus skaten und surfen stammt von dem spanischen Designer Marcial Ahsayane.

Eine vereinfachte und auf Spielzeuggröße reduzierte, ferngesteuerte Version kommt im September 2009 unter dem Namen ,Roboni-i’ auf den US-Markt. Der auch selbststeuernde Roboter verfügt über vier Prozessoren und insgesamt 16 Sensoren, davon 11 Infrarot-Sensoren zur Verbindung mit seiner Basisstation und (ggf.) anderen Roboni-i, weitere Infrarot- und Tast-Sensoren, um Hindernisse zu erkennen und zu vermeiden, sowie Funksensoren, um mit Zusatzelementen, die mit RFID-Chips versehen sind, unterschiedlich zu interagieren. Hersteller ist die Südafrikanisch/US-Amerikanische Startup-Firma Robonica, der Preis liegt bei 249 $.

Nur ganz klein sind dagegen die drei zusätzlichen Räder, die benötigt werden um aus einem konventionellen Fahrrad ein sicheres Schienenfahrzeug (bitte nur für stillgelegte Gleisstrecken!) zu machen, denn der glatte, stählerne Untergrund macht keine großformatigen Reifen nötig.

Aus der Fülle an Selbstbauvorschlägen sei hier ein Foto von Jesse Ingham aus dem Jahr 2007 vorgestellt. An diese Stelle paßt auch folgende Technologie:

Sehr viel einfacher und trotzdem auch noch bequemer machen es sich die Menschen in Ländern der 3. Welt wie Kambodscha, wo unternehmerische Bahn-Hacker ‚Bamboo-Trains’ gebaut und in Betrieb genommen haben, um wenigstens noch die Schienen des altersschwachen nationalen Eisenbahnsystems nutzen zu können. Sie haben nach Ende des Krieges von den übrig gebliebenen Panzern passende Räder abmontiert, auf ein paar Achsen gesteckt, einen Rahmen aus Bambus draufgesetzt und mit einem kleinen Motor versehen.

Die Bambus-Züge erreichen Geschwindigkeiten von ca. 40 km/h, verkehren zwischen den Dörfern und Marktflecken an den Strecken – und wenn sich zwei Züge treffen, gibt es eine einfache Regel: Der mit der leichtesten Beladung muß Platz machen und wird kurzzeitig von den Schienen gehoben, damit der andere Wagen weiterfahren kann.

Die gleiche Idee, nur wesentlich futuristischer konzipiert, geht auf die Designer Helen Evans und Heiko Hansen im Jahr 2006 zurück, die sich von der bereits 1934 erfolgten Stillegung der bekannten Pariser Straßenbahnlinie ,La Petite Ceinture’ haben inspirieren lassen. Neben Surfbrettern mit Rädern, die auf den Schienen unterwegs sein sollen, schlägt das in Paris als ‚HeHe’ agierende Zweierteam unter dem Titel ‚Valenciennes’ auch kabinenähnliche Gefährte vor, in denen man ebenso gut meditieren wie vorankommen kann. Man denkt dabei an den Einsatz von Solarzellen, die kleine Elektromotoren antreiben.

Zu Transportfahrzeugen umgebaute Räder gibt es überall auf der Welt – beladen mit Eis, Süßigkeiten oder Hot Dogs, als langsam dahinrollende Touristen-Rikschas, oder als (ir)reguläre ‚Lastwagen’ wie sie in vielen der weniger entwickelten Ländern tagtäglich im Einsatz sind.

Um auch hier nicht in der Fülle an Material zu versinken, stelle ich repräsentativ die Transporträder der Kronosport Inc. in Philadelphia, Pennsylvania, ein Wasseraufbereitungs-Rad sowie den einen oder anderen sonstigen verblüffenden Umbau vor.

Kronosport stellt eine Palette an Transporträdern her, die mit elektrischen Zusatzantrieben ausgestattet sind. Das muskel/elektrisch-betriebene ‚Taxi’ kann zwei Personen befördern, der windschnittige ‚Van’ sowie ein ‚Truk’ mit Planenabdeckung sind zum Lastentransport gedacht. Mit Hilfe des 36 V Antriebs können leicht 20 km/h erreicht werden.

Das ,Aquaduct’-Dreirad wird für die 3. Welt entwickelt und erstmals im Februar 2008 auf der Indaba Designkonferenz in Cape Town präsentiert. Prompt gewinnt es den 1. Platz im von Specialized und Google ausgeschriebenen ‚Innovate or Die - Pedal Powered Machine Design’ Wettbewerb.

Das Fahrrad verfügt hinten über einen 75 l Wassertank – und während man in die Pedale tritt, wird das Wasser durch einen Kohle-Filter in einen Tank für sauberes Trinkwasser vorne am Fahrrad gepumpt. Man kann aber auch eine Art Ständer ausklappen und dann so lange auf der Stelle treten, bis alles gefiltert ist.

Das Design stammt von IDEO, einem US-Entwicklungs- und Designberatungsbüro mit internationalen Aktivitäten, das auch die am Anfang dieses Kapitels beschriebene KickStart-Pumpe mitentwickelt hat.

Einen lustigen und sinnvollen Umbau bildet das ‚Camper Bike’ des Künstlers Kevin Cyr aus Boston. Der im April 2008 gebaute Wohnwagen für eine Person ist ausschließlich muskelbetrieben und basiert auf dem Chassis eines normalen dreirädrigen Lastfahrrads, wie es in vielen Ländern eingesetzt wird. Der Künstler nutzt das Konstrukt als Modell für seine Gemälde, die vornehmlich im Fernen Osten angesiedelt sind. Wohnwagen oder die Kabinen von Fernfahrern hätten ihn schon immer fasziniert – nur habe er deren Ästhetik mit den Anforderungen der Gegenwart nach Emissionsfreiheit und brennstofflosem Verkehr und Transport verbunden.

Man kann Fahrräder allerdings auch technisch umbauen, d.h. in Bezug auf die Antriebsmethode oder die Art und Weise, wie die menschliche Muskelkraft in Vortrieb umgesetzt wird. Ich werde die wichtigsten dieser Methoden und Technologien kurz vorstellen.

Wir erinnern uns sicherlich alle noch an die Roller, mit denen wir als Kinder gespielt haben. Eine neuartige und weiterentwickelte Kombination bildet das ,Bikeboard’, das tatsächlich nichts anderes als ein Fahrrad-Skateboard Hybrid darstellt und erstmals im August 2008 öffentlich vorgestellt wird. Angeboten wird es für 125 € von der britischen Firma indiansummercompany.co.uk, und Spaß macht es sicherlich nicht nur Kindern.

Apropos Roller: Im März 2009 beteiligt sich Anton Grimes von der University of New South Wales mit einem Konzept zur Vermietung von elektrischen Rollern an dem australischen James Dyson Design Wettbewerb. Es handelt sich um eine modulare Lösung die es den Benutzern erlaubt, kleine und leichte elektrische Scooter von einer Hub-and-Ride Station zu mieten und diese am gewünschten Zielort wieder zusammenzufalten und an die entsprechenden Hubs anzuschließen, wo sie wieder aufgeladen werden.

Die Nutzung bestehender Lichtmasten würde die Kosten des Systems reduzieren und den Hubs eine stabile Verankerung bieten. Außerdem erleichtert es die Verbindung zum Strom und Datenaustausch. Der Idee dieser Entwicklung liegt das Ziel zugrunde, bis 2030 die Autos in der Innenstadt von Sydney zu reduzieren und die Stadt mehr fußgängergerecht zu gestalten. Die Geschwindigkeit der Roller ist auf 16 km/h begrenzt.

An diese Stelle passen auch die folgenden Varianten, bei denen der Fahrer eigentlich eher ein Läufer ist, denn der antreibende Mechanismus besteht aus einem Laufband wie bei Fitneß-Trainingsgeräten. Das ,Treadmillbike’ kostet 2.500 Kanadische Dollar, es kann von dem Hersteller Bicycle Forest in Waterloo, Ontario, aber auch angemietet werden. Der Widerstandsgrad des Bandes ist einstellbar und läßt sich leicht an die Kraft des jeweiligen Fahr-Läufers anpassen. Neben dem Laufband-Rad bietet Bicycle Forest auch noch viele andere interessante Sitz- und Liegeräder an, ebenso wie hochentwickelte CAD-Programme für eigenes Fahrraddesign.

Ein ähnliches Vehikel, allerdings mit vier Rädern und für bis zu zwei Personen gleichzeitig, die für die Fortbewegung sorgen, ist das ,SpeedFit’, dessen Erfinder Alex Astilean Ende 2008 auf der Suche nach Investoren ist. Schwachpunkt der Idee ist die nicht ganz so einfache Steuerung des Tretwagens, der auf den ersten Blick wie eine abgespeckte Arbeits-Hebebühne aussieht.

Doch bleiben wir noch einen Moment bei den uns aus der Kindheit bekannten Rädern – zu denen auch die sogenannten Laufräder gehören, mit denen die ganze Technologie 1817 überhaupt erst angefangen hat, als Karl Drais, damals noch Freiherr, in Mannheim seine erste, hölzerne ‚Laufmaschine’ zeigte, die in der Presse bald nur noch ‚Draisine’ genannt wurde.

Auch beim ,GlideCycle’ sitzt der Fahrer zwischen den Rädern und stößt sich mit den Füßen am Boden ab. Das vertreibende, gleichnamige Unternehmen aus Ashland, Oregon, gründet sich im März 2009 und wird auch gleich von weltweiten Anfragen überschwemmt. Insbesondere Personen mit Prothesen, Sportverletzungen oder amputierten Gliedern sind von dem neuen Laufrad begeistert. Das Unternehmen kann sich vor Bestellungen kaum retten.

Mit beiden Beinen zu treten, ohne dabei rotierende Pedale zu betätigen, bietet eine weitere Variante der heutigen muskelbewegten Zweiräder. Eher für Kinder gedacht ist das Tretrad ‚Taurus’ der Designerin Julia Meyer, das auf den bequemen, gepolsterten Sitz verzichtet, der eher als Fitneß-Hindernis gilt. Stehend beugt man sich nämlich stärker nach vorne, was eine bessere Haltung mit der Möglichkeit verbindet, die größten Muskeln des Körpers härter arbeiten zu lassen.

An der hinteren Radnabe des im Oktober 2008 erstmals präsentierten Fahrrades sind außerdem sechs Kondensatoren zur Speicherung der resultierenden Energie installiert. Diese Energie kann bei Bedarf abgerufen werden, um den Vortrieb zu stärken.

Es gibt auch eine Anzeige, auf der die Menge der erzeugten und gespeicherten Energie dargestellt wird. Diese Echtzeit-Daten ermutigen erfahrungsgemäß das Kind auch, die Pedale härter zu treten. In den Blogs wird die Bitte laut, ein ähnliches Rad auch für Erwachsene zu konzipieren.

Vermutlich kennen die Autoren dieser Aufforderungen noch nicht den Tretantrieb des ‚elliptiGO glide bike’, auf dem man quasi renn-fährt. Auch hier steht man, was aufgrund des verlängerten Hebel(beins) auch eine wesentlich stärkere Energieumsetzung erlaubt als die üblichen, rotierenden Pedalantriebe.

Ursprünglich wurde dieses Gerät innerhalb von drei Jahren von dem Duo Brent und Bryan (Nachnamen nicht bekannt) für einen Freund entwickelt, der aufgrund einer Knieverletzung nicht mehr rennen konnte. 2008 nimmt das ‚elliptiGO’ bereits an einem ersten Radrennen in den USA teil. Ich wage die Prognose, daß solche Räder bei internationalen Rennen keine Zulassung erhalten, weil sie vermutlich selbst an den schnellsten Profis locker vorbeiziehen könnten.

Die Tretmechanik mit Hebel und Ritzel-Getriebe treffen wir auch bei dem ,Stepboard’ des Designers Nicolás Chacana wieder, das im Juni 2009 in den Blogs vorgestellt wird. Während man auf dem vorderen Brettteil steht, drückt man den hinteren Teil immer wieder hinunter um auf Geschwindigkeit zu kommen. Sowohl die vordere Platte als auch das hintere Rad sind drehbar gelagert, was die, allerdings als nicht allzu leicht geltende, Manövrierbarkeit des Gefährts gewährleistet.

Das Stepboard, das manchmal auch als ,Waveboard Skateboard’ bezeichnet wird, besitzt auch eine Scheibenbremse die durch Gesten einer Hand gesteuert werden soll (was ich jedoch nicht ganz nachvollziehen konnte).

Ein weiterer Mechanismus, der bei einem neuen Roller zur Anwendung gelangt, soll schon über 2.000 Jahre alt sein und auf niemand geringeres als Archimedes zurückgehen. Umgesetzt wird diese Technik bei dem Design eines kick-scooters von Lior Ori, der auf der Bicycle Exhibition im August 2008 unter dem Namen ,Swoosh’ vorgestellt wird.

Richtig rudern kann man dagegen mit dem ‚Rowingbike’ von Derk Thijs, dessen erstes Modell bereits aus dem Jahr 1986 stammt und der die Technik seitdem kontinuierlich weiterentwickelt hat. Die Mechanik wird mittels Zugseilen in Bewegung gesetzt. Mit seinem aerodynamisch verkleideten Prototyp ,Thys 240’ fährt bzw. rudert Thijs die Strecke Paris – Amsterdam (510 km) in einer Zeit von 13 Stunden und 53 Minuten! Die erste Europameisterschaft im Ruderradfahren findet 1999 statt.

Aktueller Verkaufsschlager ist das Modell ‚Thys 222 Revolver’ für 3.300 €, seit 2008 gibt es auch ein Rudertandem für 6.900 €, und außerdem wird bereits an einem rowingtrike für 4.950 € gearbeitet.

Derk Thijs scheint sich aber auch in die dritte Dimension erheben zu wollen. Angesichts der Tatsache, daß ein mit menschlicher Muskelkraft angetriebenes Propellerflugzeug 15 – 20 % Verluste mit dem Propeller sowie 15 – 20 % Verluste beim Antrieb (Pedale - Propeller) aufweist, macht der Ruderradantrieb via Dyneema-Seil und Kunststoffschnecke wesentlich mehr Sinn – insbesondere wenn die Bewegung direkt auf die Flügel umgesetzt wird. Ich werde die Entwicklung des (bislang erst geplanten) Ruderflugzeugs weiter verfolgen und ggf. darüber berichten.

Vierrädrige Rennräder mit einem Draisinenantrieb, der ebenfalls wie Ruder, anstatt mit Pedalen betätigt wird, stellt übrigens die Rhoades National Corp. her.

Die verblüffendste Idee der Pedal-betriebenen Mobilität ist in meinen Augen jedoch das Konzept einer Einschienenbahn, die von den Insassen selbst betrieben wird. Aufgrund der geringen Gewichte der ‚Transportmittel’ würde der Bau sehr günstig ausfallen und ließe sich prinzipiell auch leicht und schnell in bestehende urbane Strukturen integrieren.

Mir begegnet dieser Vorschlag des Designers Geoffrey Barnett erstmals Mitte 2008 unter dem Namen ‚Shweeb’. In dem Abenteuerpark Agrodome nahe Rotorua in Neuseeland existiert bereits eine 2 x 200 m lange Kreisbahn, die sich in einer Höhe von 2 – 4 m über dem Boden erstreckt. Auf jeder Bahn können bis zu fünf Wagen aneinander gekoppelt oder auf beiden Bahnen parallel Wettfahrten veranstaltet werden. 

Auf der Website des Parks ist auch die Versicherungspolice der Shweeb Holding ltd. veröffentlicht – die einen Betrag von 1 Mio. $ ausweist. Der Initiator Barnett weist darauf hin, daß die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Fahrzeugs im Zentrum von London im Jahr 1908 knapp 13 km/h betrug. 100 Jahre später, im Jahr 2008, waren es immer noch (oder wieder) 13 km/h!

Und so seltsam dieser Vorschlag auch klingt, sogar eine Fahrrad-betriebene Achterbahn existiert schon, auch wenn ich nicht annehme, daß sie so gut frequentiert wird wie ihre mit Loopings versehenen großen Schwestern. Es kann einem schon schwindlig werden, wenn man nur die Fotos anschaut.

Es handelt sich um die ‚SkyCycle’-Bahn in einem auf brasilianisch getrimmten Freizeitpark in Japan.

Zum Abschluß des aktuellen Updates noch einige weitere interessante Modelle und Designs, auf die ich bei meinen Recherchen gestoßen bin. Dazu gehören das ‚sideways bike’, bei dem man quer zur Fahrtrichtung sitzt (ich frage mich, warum sollte man?), das ,Quike’, ein vierrädriges Liegerad für zwei Personen (nebeneinander), oder ein Elektro-Faltrad namens ‚Grasshopper’, das Ende 2008 von David Gonçalves entwickelt wird und Energie erzeugt. Das Rad läßt sich so klein machen, daß man es leicht in eine Wohnung oder in einen überfüllten U-Bahn-Wagen paßt, während der Akku seine Energie durchs Treten und mittels der regenerativen Bremse speichert. Dies ist deshalb besonders sinnvoll, weil sich das Klapprad auch als stationärer Heimtrainer einsetzen läßt, wobei die kinetische Energie für spätere Motor-unterstützte Spazierfahrten gespeichert wird.

Ist man etwas eleganter unterwegs und will es auch etwas geschützt haben, dann sollte man hoffen, daß das Design von Randall Marin möglichst bald zu einem Produkt umgewandelt wird. Das Konzept erscheint im August 2009 in der Presse und gilt mit seinen Maßen von 1,8 x 1,5 x 1,1 m als eines der größten Dreiräder weltweit. Das ‚Triclo’ hat eine Tragfähigkeit von 180 kg und besteht aus recyclingfähigen Materialien.

Besonders interessant finde ich die technische Lösung des zentralen, großen Rades, das sich V-förmig teilt und sich damit organisch in die Matrix aus Funktion, Struktur und offener Sicht nach vorne einordnet – was bisher der größte Mangel der vielen Einradkonzepte mit zentraler Sitzanordnung war.

Unter dem Namen ,Exo-Audi’ stellt der Auto-Designer Andrea Mocellin im August 2008 die Zukunftsvision eines Fahrzeugs vor, das sich mittels einem Exoskeleton-Antrieb fortbewegen soll – wie immer man sich das auch vorzustellen hat. Es soll jedenfalls etwas mit Nanotechnologie zu tun haben, wobei die kinetische Körperenergie für das Vorankommen sorgt.

Das Ziel des Designs ist, die muskelbetrieben Fahrzeuge schneller und stärker wirken lassen – was in meinen Augen gelungen ist.

Kurz vor Ende des aktuellen Updates erreicht mich noch das folgende Design eines 2-Personen-Fahrrads mit übergroßen Rädern.

Bei dem von Pengtao Yu aus Pasadena, Kalifornien, entwickelten ,Cojoy’ sitzen die beiden Fahrer nebeneinander, wobei jeder ein Rad antreibt. Wie bei einem Paddelboot müssen sie zusammenarbeiten und in einen Rhythmus mit gleicher Geschwindigkeit kommen. Auch Wenden müssen abgesprochen werden. Das Rad erfordert eine gute Kommunikation, Kooperation und ein Minimum an Geschick.

Eine gewaltige Anzahl weiterer futuristischer, seltsamer und zum Teil völlig irrer Fahrrad-Designs kann man auf der Seite von weburbanist.com finden (vom 03.03.2009).

Und eine riesige Link-, Bilder- und Patentsammlung zu allen Bereichen der muskelbetriebenen Fahrzeuge findet sich auf der Seite von Roger C. Gilmore, der selbst dabei ist, einen muskelbetriebenen Eis-Gleiter zu entwickeln.

Der AquaSkipper

Der Mensch hat schon seit langem gelernt sich auf dem Wasser zu bewegen – auf Flößen, in Einbäumen oder Kajaks ... bis hin zu den modernen Schiffen und Bodeneffekt- bzw. Luftkissenbooten. Von letzteren Technologien einmal abgesehen basierte das Schwimmen bislang stets auf dem Prinzip der Verdrängung, und über Jahrhunderte hinweg war die einzige vom Wind unabhängige Antriebsenergie die menschliche Ruderkraft.

Eine Grenzform zwischen Schiff und Flugzeug bildet die Tragflächentechnik, die ab 1899 von dem britischen Bootsbauer John Thornycroft entwickelt wurde. Tragflügel- oder Tragflächenboote (engl.: Hydrofoil) sind Wasserfahrzeuge, die bei steigender Geschwindigkeit mittels unter Wasser liegender Tragflügel angehoben werden, wodurch der Rumpf nicht mehr das Wasser berührt und das Schiff sozusagen über die Wasseroberfläche ‚fliegt’.

Die Geschichte der vielfältigen Umsetzungen dieser Technologie würde ein eigenes Buch füllen. 1959 beginnt beispielsweise die Dynamic Development Inc. in Babylon, New York, eine Tochter der Grumman Aircraft Engineering Corp., mit dem Verkauf ihrer ,Sea Wings’, seitlich anzubringende Aufsätze für 4 m – 5 m lange Motorboote, um aus diesen Tragflügelboote zu machen. Später mehr über diese Technik.

Im Laufe der Zeit wurde immer wieder versucht, weitere Methoden der Fortbewegung über das Wasser zu entwickeln, doch sogar die Ergebnisse des ‚Walk on Water’-Wettbewerbs der University of San Diego im Jahre 2004 fielen recht bescheiden aus. In den meisten Fällen versuchten die Teilnehmer verzweifelt, in Konstruktionen wie aufgeblasenen Skiern u.ä. auf dem Wasser das Gleichgewicht zu halten und vorwärts zu kommen.

Interessanterweise ist der britische Erfinder M. W. Hulton schon 1962 mit einem derartigen System namens ,Sea Shoes’ recht erfolgreich und selbstbewußt auf dem Grand Union Kanal herumgestakst.

Drei Jahrzehnte zuvor, so meldet das US-Magazin Modern Mechanix in seiner Ausgabe vom Juli 1931 – leider ohne der Erfinder zu benennen –, sei von einem geschickten Heimwerker ein winziges ‚Motorboot’ entwickelt worden, das mittels einer Handkurbel angetrieben wird. Auftrieb erhält das Wasserfahrzeug durch kleine Schwimmkörper, die zwischen den Planken angebracht sind.

Leider gelang es mir nicht, irgendwelche weiteren Informationen über eine ähnliche Erfindung (aus Japan?) zu finden, von der es nur noch ein Foto zu geben scheint.

Es handelt sich um die Kombination von zwei umschnallbaren Schwimmringen mit kurbelbetriebenen, winzigen Propellern – doch ich bezweifle stark, daß man damit schneller vorangekommen sein soll als mit ein paar kräftigen Schwimmstößen. Möglicherweise ist die Innovation aber für schiffsbrüchige Nichtschwimmer eine sinnvolle Methode, gezielter als mit hilflosem herumpaddeln von der Stelle zu kommen.

1939 fährt erstmals ein pedalbetriebenes Aussichtsboot über die Gewässer des Boston Public Gardens. Es ist der Steuermann, der in einer wie ein Schwan gestalteten Kabine sitzt, der gleichzeitig in die Pedale treten muß.

Zwischenzeitlich gibt es schon unzählige muskelbetriebenen Boote, die zumeist mit Tretkurbeln aus Fahrradteilen betrieben werden. Mir selbst gefällt das ‚bladerunner’-Wasserfahrrad besonders, das 1993 an einem Wettbewerb teilnimmt. Und vielleicht erinnert sich der eine oder andere sogar an die quietschbunten ‚AquaCycle’, die wie eine Mischung aus Spielzeug und Traktor wirkten.

Die meisten neuen Versuche, sich schnell übers Wasser zu bewegen, gehen von einer Kombination bereits vorhandener Technik aus. Am häufigsten handelt es sich dabei um  Boots- und Fahrradteile nebst Wasser- oder Luftpropellern. In diesem Segment finde ich das ‚Shuttle-Bike-Kit’ besonders clever, das mit Hilfe aufblasbarer Schwimmer und einem Propeller aus jedem Fahrrad in 10 Min. ein Wasserfahrzeug macht, auch wenn die damit erreichbare Geschwindigkeit mit maximal 10 km/h nicht allzu hoch ist.

Dafür läßt sich der gesamte, 12,7 kg wiegende Umbau-Set bequem in dem kleinen, mitgelieferten Rucksack verstauen. Gut durchdacht ist das Aufblasen der Schwimmer – denn dieses funktioniert mittel einer mitgelieferten und Fahrrad-betriebenen Luftpumpe.

Die Innovation, die 1997 in der Presse erscheint, als mit Franco di Fede der erste Mensch die 5,4 km breite Straße von Mesina zwischen Kalabrien auf dem italienischen Festland und der Insel Sizilien auf einem Fahrrad überquert (in 53 Min.), stammt von der italienischen Firma SKB Engineering S.r.l. in Vigevano und ist inzwischen weltweit patentiert.

Ebenso sinnvoll ist der ,Boatdrive’-Zusatz für Boote, der ab 1999 angeboten wird. Mit seiner Hilfe wird ohne Mühe oder aufwendiger Umbauten jedes kleine Boot zu einem pedalbetriebenen. Hersteller ist die Firma Circle Mountain Industries Inc. in Fort Benton, Montana, und der Preis liegt bei 3.250 $.

Wesentlich günstiger sind da schon die Baupläne für diverse pedalbetriebene Kleinboote, die der amerikanische Designlehrer und Bootsbauer Philip Thiel aus Seattle, Washington, seit etwa 2001 verkauft (auch wenn seine Homepage aussieht, als sei sie schon in der 1940ern gestaltet worden).

Gleich mehrere Designpreise verdient in meinen Augen das in Holland entwickelte, phantastische ‚Di-Cycle’ Konzept von GBO Design mit Niederlassungen in Helmond und im belgischen Antwerpen. Auch hier sind Grundelemente eines Fahrrads integriert, aber dieses Fahrzeug kann aufgrund seiner völligen Neukonstruktion nahtlos von Land ins Wasser hineinfahren und umgekehrt.

Die Entwicklung erfolgte mit Blick auf die von einer Vielzahl von Kanälen durchschnittenen Stadt Helmond, die mit solch einem Amphibien-Rad sowohl auf festem wie auch auf flüssigem Untergrund durchstreift werden kann. Einen Preis hat das ‚Di-Cycle’ jedenfalls schon gewonnen, und zwar den Brabantse Spelen Designpreis 2005.

Durch die stabilisierenden, schräggestellten und großen Räder erinnert das Schwimm-Fahrrad an das weiter oben beschriebene ‚HyperBike’ von Curtis DeForest, Jr.

Im Mai 2008 wird Werbung für ein weiteres, modern aussehendes Wasserfahrrad gemacht, das unter dem Namen ,Water Cycle’ und zu einem Preis von 3.000 $ auf den Markt kommt. Das hochgelegte Tretboot – wie es in einigen Fachblogs bezeichnet wird – verfügt über eine Tretkurbel, die einen 15-Zoll-Propeller mit zwei Blättern antreibt. Es sind Geschwindigkeiten von bis zu 11 km/h erreichbar. Das Fahrzeug besitzt einen Glasfaser-Schaumkern-Rumpf.

Daß es auch sehr viel einfacher gehen kann, beweist der Chinese Li Wieguo, der sein Selbstbau-Wasserfahrrad im Juni 2009 im Naishahu Park der Provinz Hubei vorführt. Als Schwimmkörper dienen acht große Wasserflaschen, die an dem Vorder- bzw. Hinterrad des Gefährts angebracht sind. Letzteres ist wiederum mit Paddeln bzw. Schaufeln ergänzt, die auch dem Manövrieren des Fahrrads dienen sollen. Für die Straßenfahrt werden die Schwimmer einfach hochgeklappt. Der Erfinder habe für die Gesamtentwicklung rund 3.000 $ aufwenden müssen – und sucht nun nach einem Produzenten zwecks Massenfertigung.

Nur wenige Monate später, im September 2009, erscheint die Innovation eines weiteren Chinesen in den Blogs: Der Heimwerker Deng Huaibin aus Nanjing in der Provinz Jiangsu, gibt im Laufe der zweijährigen Entwicklungszeit ebenfalls über 2.900 $ aus, um ein amphibisches Fahrrad zu bauen, das er mit einem Paar ausklappbarer Airbags an jedem Rad sowie sieben Paddeln auf der Rückseite ausstattet.

Nach Angaben des Erfinders kann das Rad wie ein normales Fahrrad auf der Straße fahren, während es auf dem Wasser eine Geschwindigkeit von 5 km/h erreicht. Die meisten der mehr als 300 Teile, aus denen das Rad besteht, sind aus recyceltem Material und von Hand gefertigt worden. Die Airbags wiederum sind aus 40 Innenschläuchen von Autoreifen hergestellt. Inzwischen ist das Wasser-Rad zum Patent angemeldet, wobei der Erfinder darauf hofft, daß es im Falle einer Massenfertigung zu einem Preis von rund 80 $ verkauft werden könnte.

Ein weiteres Amphibien-Fahrrad, das in den Blogs als Zwitter aus elektrisch unterstütztem Liegefahrrad und Kayak bezeichnet wird, stellt der tschechische Erfinder David Buchwaldek im Oktober 2009 vor. Das Vehikel namens ‚HEPAV 1.1’ ist mit einer hydraulischen Steuerung ausgestattet und besitzt für die Fortbewegung im Wasser einen winzigen Propeller.

Auf der Seite von Buchwaldek befinden sich auch unzählige Fotos von muskelbetriebenen Fahrzeugen, Fliegern, Booten usw. die ihn inspiriert hätten, leider jedoch ohne jegliche Namen oder Details, die eine vertiefende Recherche erlauben würden.

Eine Zwitterstellung, die an die oben erwähnte Methode über Wasser zu laufen erinnert, nimmt die Entwicklung eines Teams der Technischen Universität München ein, die im April 2007 in einigen Blogs erscheint.

Beim ,TU_FiN’ handelt es sich um ein schmales Fun- und Fitness-Boot, in dem man stehend mit Füßen und Armen einen Flossenantrieb betätigt, was dann wie ‚nordic (water) walking’ aussieht.

Die Entwicklung scheint auf Interesse zu stoßen, denn auf der BOOT 2009 zählt das ‚Stand Up Paddling’ (SUP) bereits zu den absehbaren Trends. In der Einfachversion bewegt sich der Sportler auf einem mehr als 3 m langen Surfbrett stehend mit Paddelschlägen durch das Wasser – und es gibt auch schon die ersten internationalen Wettbewerbe in dieser Disziplin.

All das vorangegangene wird jedoch von einem vollständig neunen Ansatz übertrumpft, beim dem auch nachvollziehbar wird, daß man am besten stets tief zu den Wurzeln resp. physikalischen Aushangspositionen zurückkehren sollte um in der Lage zu sein, auch neu zu denken.

Zwar kann man auch mit diesem Gerät nicht über das Wasser laufen, aber durch die sehr intelligente Umsetzung von Muskelenergie quasi darüber hinweg springen (oder reiten)!

Für mich bildet der aus Aluminium und Verbundwerkstoffen gefertigte ,AquaSkipper’ das GENIALSTE Fortbewegungsmittel auf der Wasseroberfläche. Obwohl es seit 2006 schon mehrfach im Fernsehen gezeigt wurde, ist es trotzdem noch immer so gut wie unbekannt. Was völlig unverständlich ist wenn man bedenkt, wie revolutionär diese Umsetzung eigentlich ist.

Der AquaSkipper, der nach dem Prinzip der Tragflügelboote funktioniert, besteht aus zwei federnd miteinander verbundenen T-Stücken, wobei die Querbalken die Tragflächen darstellen. Das 12 kg wiegende Gerät ist 1,83 m lang und hat eine Spannweite von 2,44 m, bei der es sich um die Breite des hinteren Unterwasser-Querträger-Profils handelt.

Der Auftrieb wird überwiegend durch die Strömung des Wassers über dem hinteren Flügel erzeugt, während der Vortrieb – ähnlich der Schwanzflosse eines Delphins – durch das Auf- und Abgleiten entsteht, für das die auf einer kleinen Plattform stehende Person sorgt, indem sie – ähnlich wie beim Galopp-Reiten – aus den Oberschenkeln heraus auf und ab wippt. Der kleine, vordere Tragflügel läßt sich am Gestänge wie ein Fahrradlenker drehen und dient zur Lenkung und Stabilisierung.

Dieses rhythmische Herumhüpfen reicht völlig aus, um mit einem Tempo bis zu 25 und sogar 30 km/h übers Wasser zu skippen, wobei erfahrene Nutzer direkt vom Steg aus ‚aufsteigen und losreiten’ – und dabei noch nicht einmal naß werden. Wesentlich für die erfolgreiche Nutzung ist allerdings eine Kombination aus Hüpfen und synchronem Drücken mit den Armen.

Ich kann nur empfehlen einen Blick auf die diversen Clips zu werfen, die es auf der Homepage zu sehen gibt. Es ist schon bemerkenswert, wie sehr sich ein Sport-Vierer anstrengen muß, um mit dem AquaSkipper Schritt halten zu können – wie hier in einem Beitrag auf dem Kinderkanal KiKa zu sehen ist. Und wenn die Meereswellen stark genug sind, kann man mit dem Gerät sogar surfen.

Erfunden wird das Prinzip des AquaSkippers 1988 von dem schwedischen Ingenieur Alexander Sahlin. In 10-jähriger Arbeit entwickelt er den ersten Prototypen unter dem Namen ‚Trampofoil’, kann damit jedoch keinen wirtschaftlichen Erfolg erzielen, und die Herstellerfirma gibt den Verkauf nach wenigen Jahren wieder auf.

Parker McCready wiederum arbeitet 1989 an einem ,Pogofoil’, mit der er die Technologie des schwingenden Flossenantriebs weiterentwickeln will.

Erst die Weiterentwicklung durch Chen Shane, Präsident der US-Firma Inventist, bringt das Gerät durch die Fiberglasfeder an der Gabel zur Serientauglichkeit. In Deutschland wird der AquaSkipper erstmals Mal 2004 auf der internationalen Sportmesse ISPO in München vorgestellt, gewinnt prompt den Preis für das innovativste Produkt und wird mit dem ispo DuPontBrandNewAward ausgezeichnet. Auf den Markt kommt er 2005, und Mitte 2008 beträgt die unverbindliche Preisempfehlung 999 € (brutto, inkl. Versand).

Wie jede Technologie hat auch der AquaSkipper seine Ahnenreihe an Vorläufern, beginnend mit dem muskelbetriebenen ‚Hydrofoil’ (Wasserflügel) des bayrischen Ingenieurs Dr. Julius Schuck aus München, über dessen Erfindung die Öffentlichkeit erstmals 1953 in der Deutschen Tagesschau unterrichtet wird – unter dem schönen und treffenden Namen ,Wasserläufer’.

Auch hier erfolgt der Antrieb nach dem Prinzip des Flügel- bzw. Flossenschlages (Flapping Wing Propulsion), allerdings ist nur eine seitliche Bewegung möglich, da die beiden parallelen Tragflächen wie Skier angeordnet sind.

Anschließend ist längere Zeit ruhig auf der Wasseroberfläche, bis die ersten muskelbetriebenen Tragflügelboote in Erscheinung treten, wie die ‚Maritime Flight I’, ein Viersitzer aus dem Jahr 1970 von Wynne-Gill aus Miami, Florida, oder der ,Flying Fish’ von Alan Abott und Alec Brooks von 1984, eine Konstruktion aus einem Fahrradrahmen und einem großen Hauptflügel, der 90 % des Auftriebs übernimmt, während ein kleiner Flügel die Höhe kontrolliert und als Lenkung funktioniert.

In den Folgejahren beschäftigen sich zunehmend mehr Personen mit menschlich angetriebenen Tragflächenfahrzeugen: Sid Shutt (‚Hydroped’ 1985), David Owers (‚Foiled Again’ 1986), Mike Mixel (‚Spirit of Minnesota’ 1986) oder Parker McCready (‚Mutiny on the Boundry Layer’ 1986). Dieser Versuch ist McCready’s erster, ein Hydrofoil – im Grunde ein umgebauter ‚Flying Fish’ – nun auch mit einem Flossenantrieb anzutreiben, was aufgrund der verlustreichen Mechanik zwischen Fahrradkurbel und schwingendem Flügel jedoch nicht besonders gut funktioniert.

Ab 1988 arbeiten drei weitere Teams an der Fortentwicklung der Technik: John Enrietto mit seinem ‚Imperial Racer’, Mark Drela und Studenten des MIT mit ihrem ‚Decavitator’ (s.u.) und die Firma Free Enterprises von James Gilmartin mit dem ‚Sabertooth’. 1989 steigen mit dem Projekt der Tretboot Ag der FH Flensburg namens ‚Flying Magic’ und dem bereits erwähnten ‚Pogofoil’ von Parker McCready zwei weitere Geräte in den Wettbewerb ein, von denen letzteres mit einem Flossenschlag-Antrieb ausgestattet ist.

1990 folgt der ‚Flying Gopher’ von Art Eardman und einem Studententeam der University of Minnesota, und 1991 die Boote ‚2nd Wave’ von Glen Cole, ‚Freedom Foil’ von Jim Crocker und Mohsen Alhaddad, sowie die ‚Hydroped’ von Sidd Shutt.

Im Oktober 1991 fährt Mark Drela auf dem Charles River in Boston, Massachusetts, mit seinem Luftpropeller-betriebenen ‚Decavitator’ einen Weltrekord mit einer Geschwindigkeit von 9,53 m/s (18,5 Knoten) auf einer 100 m Rennstrecke. Zwei Jahre später gewinnt das Team den DuPont-Preis für das schnellste muskelberiebene Wasserfahrzeug, in dem es die Grenze von 20 Knoten (auf 100 m) durchbricht. Den Distanzrekord von 11,5 km hält seit 1997 übrigens der schwedische Strömungsingenieur Alexander Sahlin, der auch das ‚Trampofoil’ entwickelt hat (s.o.).

1999 bauen der Industriedesigner Philipp Müller und der Schiffbauer Claus Abt den Prototypen ,SCAFO’ – ein sehr schnelles muskelbetriebenes Boot, das sicherlich gute Chancen bei Wettbewerben hat.

Anschließend scheint es eine Lücke bei der Weiterentwicklung zu geben, bis 2004 parallel zum AquaSkipper ein fast identisches Gerät in die Schlagzeilen kommt, das von dem Südafrikaner Mike Puzzey entwickelt worden ist. .

Das Grundprinzip des ‚Pumpabike’ folgt dem des ‚Trampofoil’, nur daß der Federmechanismus hier unter der Standfläche eingebaut ist. Auch in dem Frontflügel befindet sich eine kleine Feder, die mit Hilfe einer aufwendigen Konstruktion zusätzlichen Vortrieb erzeugen soll. Außerdem ist das abgerundete Plastikdesign ohne Ecken besonders für Anfänger geeignet.

Inzwischen gibt es auch einige private Entwicklungen, außerdem drängen die ersten Billigimitate nach Europa. Die Nachahmer versuchen dabei auch immer mehr, anstelle ‚AquaSkipper’ Ihren eigen Namen wie z.B. ‚The Waterbird’ durchzusetzen. Parallel erscheint auf dem Markt auch der ‚Hydroglider’, bei dem es sich um ein elektrisch betriebenes Tragflächen-Wasserfahrzeug für eine Person handelt, das ich aufgrund seiner Antriebsform allerdings im Kapitel Elektrische Mobilität behandeln werde.

Am 14. September 2007 startet der Profi-Skateboarder Dave Cornthwaite in der Hove Lagoon bei Brighton zum 100 m Rekordversuch auf dem AquaSkipper. Nach mehreren Läufen gelingt es ihm, mit 21,96 Sekunden den bisherigen Rekord von 27 Sekunden um mehr als 5 Sekunden zu unterbieten. Nun überlegt er sich, ob es ihm gelingen könnte, hoppelnd den Ärmelkanal zu überqueren.

Bei dem Erfolg dieser sehr einfachen Fortbewegungsmethode, die ohne jede komplizierte Mechanik auskommt, kann es natürlich nicht ausbleiben, daß auch das Militär daran Interesse zeigt. So kann man schon im Oktober 2007 lesen, daß das Forschungsinstitut des Pentagon DRAPA an einer Schwimmkombination arbeitet, die es den Navy SEALs und anderen Kampfschwimmern erlaubt, weitaus schneller und mit weniger Mühe als bisher voranzukommen. Statt Schwimmflossen, die einen Wirkungsgrad von kaum 3 % aufweisen, soll die an den Unterschenkeln befestigte Konstruktion die Schwimmgeschwindigkeit um 150 % steigern können.

Das ,PowerSwim’ genannte Modell besteht ähnlich wie der AquaSkipper aus einer schmalen, aber breiten und querstehenden Tragfläche, die wie eine Delphinflosse durch ihr auf und ab für Vortrieb sorgt. Dieser wird teilweise durch die Wirbel generiert, die bei der Flossenbewegung entstehen, und die es Delphinen erlauben, bis zu 80 % ihrer Energie in eine Vorwärtsbewegung umzuwandeln.

Auch für den klassischen Flossenantrieb findet sich eine Reihe von Vorläufern, von denen ich hier den kalifornischen Berufsfischer Arthur D. Hill, Jr., nennen möchte, der 10 Jahre lang die Bewegungen von Fischen und Vögeln beobachtet hat, und mit seiner Entwicklung im Oktober 1939 in dem US-Magazin Popular Science vorgestellt wird.

Aus den Bildern und der Beschreibung geht hervor, daß Hill eine Art Kombination von Flügel- und Flossenschlag erfunden hat, die er erfolgreich an batteriebetriebenen Modellflugzeugen und -schiffen ausprobiert, bis er zuletzt ein 10 m langes Boot damit vorwärts bewegt. Anstatt die Paddel nach vorn und hinten zu bewegen, wie beim üblichen Rudern, wird bei Hills Mechanismus von oben nach unten gepumpt. Dabei soll ein Hub von jeweils 30 cm das Boot um einen Meter vorwärts schieben.

Ganz aktuell ist dagegen die Entwicklung von Greg Kolodziejzyk, einem amerikanischen Leistungssportler, der im Juli 2006 gleich zwei Weltrekorde auf dem Sektor der Human Powered Vehicles (HPV, Mensch-betriebene Fahrzeuge) aufgestellt hat, die auch von Guinness World Records anerkannt werden. Zum einen bewältigt er auf einer Rennanlage in Eureka, Kalifornien, mit eigener Kraft innerhalb von 24 Stunden eine Strecke von 1.041 km – zum anderen bricht er den bisherigen Streckenrekord von 1.000 km mit einer Zeit von 23 Stunden und 2 Minuten. Greg fährt dabei ein vollverkleidetes Rennrad namens ‚Critical Power’.

Im Juni 2007 stellt er einen weiteren Rekord auf, als er auf dem Wasser des Glenmore Reservoirs in Calgary innerhalb von 24 Stunden mit seinem Pedalboot ‚WiTHiN-24’ eine Strecke von 173 km zurücklegt. Was mich wirklich verwundert, wenn man sich ansieht, wie winzig der Propeller ist, den er aus dem Innern seines ebenfalls vollverkleideten ‚Unterwellen-Tretboots’ heraus zum drehen bringt (s. Vergrößerung).

Für den September 2008 plant Greg, mit einem speziell hierfür entworfenen Boot auch den bisherigen Strecken-Weltrekord für von Menschen angetriebene Fahrzeuge zu brechen, den mit 242 km (in 24 h) Carter Johnson hält. Die Ambitionen von Greg gehen aber noch weiter: Im Winter 2008 will er in seinem Boot ‚WiTHiN’ mit eigener Kraft den Atlantik überqueren und dabei den bisherigen Geschwindigkeitsrekord von 43 Tagen für die rund 3.000 Meilen brechen, den bislang ein Ruderboot hält.

Ganz unter Wasser fahren soll das Paddel-bewegte ‚Uscull human powered submarine’ des schwedischen Designers Milko Ozlu, der dieses im Rahmen seiner MA Abschlußarbeit im Bereich Transportwesen am Royal College of Art in London entwickelt.

Das Mini-U-Boot ist für zwei Personen gedacht und soll in geringen Tiefen operieren. Die Paddel sind drehbar gelagert und legen sich beim Drücken flach, um dem Wasser den geringsten Widerstand zu bieten. Ob das Konzept realisiert wird, ist noch nicht bekannt. Ozlu wurde jedenfalls nach seiner Graduierung sofort vom Nissan Design Centre in Tokio eingekauft.

Und auch für diese Innovation gibt es Vorläufer wie beispielsweise die drei mit Rudern angetriebenen Unterseeboote, die der holländische Ingenieur Cornelis Jacobszoon Drebbel 1620 auf Anweisung des englischen Königs James I. baute. Die Besatzung des dritten und größten der erfolgreich eingesetzten Boote bestand aus 16 Mann, von denen 12 Ruderer waren.

Inzwischen gibt es schon seit einigen Jahren internationale Wettbewerbe für muskelbetriebene Unterseeboote, an denen hauptsächlich diverse studentische Teams teilnehmen. Als Beispiel nenne ich hier das muskelbetriebene 1-Personen U-Boot ,Inviscid’ der Jacobs School of Engineering an der University of California in San Diego, das an dem Human Powered Submarine Contest 2004 im kalifornischen Escondido beteiligt und mit seiner Höchstgeschwindigkeit von 9,68 km/h den Sieg erringt.

Den zweiten Platz belegt das Ein-Mann-U-Boot der University of Washington mit 9,24 km/h, während das außer Konkurrenz fahrende Boot der École Polytechnique de Superieure in Montreal, Kanada, das zwei Mann an Bord hat, eine Höchstgeschwindigkeit von 12,32 km/h erreicht.

Neben den reinen Schnelligkeitswettbewerben gibt es noch die Herausforderung der Langstrecken. Anfang 2009 meldet die Presse, daß der Mechaniker Ted Ciamillo beschlossen habe, den Atlantik mit einem selbstentwickelten Kleinst-U-Boot zu durchqueren – selbstverständlich muskelbetrieben. Statt eines Propeller plant der Konstrukteur den Einsatz eines waagrechten Flossenantriebs aus Karbonfasern, der einer Delphin-Schwanzflosse nachempfunden ist und den er ‚Lunocet’ nennt. Ciamillo geht davon aus, daß dieser Antrieb um 15 % effizienter als jeder Propeller ist. Eine Geschwindigkeit 13 km/h habe er damit bereits erreicht – und seine Firma verkauft das System auch schon.

Der Körper des Mini-U-Boots besteht aus einem Edelstahlrahmen, einem Gehäuse aus Polycarbonat und einem Antriebssystem aus Aluminium und Titan. Auftrieb erhält es durch PVC-Schaum in der Schale und Lufttanks, die gefüllt oder entleert werden können, um das Schiff in der gewünschten Tiefe zu halten. Mit einer Länge um die 5 m bei 1,2 m an seiner breitesten Stelle ist das Boot allerdings nicht gerade geräumig zu nennen.

Ein pedalbetriebenes und weitgehend transparentes Unterseeboot für zwei Personen will das russische Unternehmen Marine Innovation Technologies (MIT) auf den Markt bringen. Das ,Underwater Vehicle’ (UV) für 30.000 $ - 70.000 $ soll einfach zu bedienen sein und ist insbesondere für Touristen gedacht, da es durch seinen Pedalantrieb ohne komplizierte Technik aufkommt, die langwierige Lernprozesse erfordern würde. Das Boot ist 3,5 m lang, 2 m breit und 1,2 m hoch, sein Gewicht (in der Luft) beträgt 1,5 – 2 t und es kann bis in eine Tiefe von 30 m abtauchen.

Rein rechnerisch erfordert die Fortbewegung des Bootes unter Wasser zwischen 2,5 und 5 kW. Da ein untrainierter Mensch aber nur 0,2 – 0,4 kW generieren kann, sieht es mit der Fahrerei ziemlich mau aus, würde die Firma neben dem ausgereiften Design nicht auch noch den sogenannten Coanda-Effekt nutzen. Dabei wird ein Luftstrom aus schmalen Schlitzen über die U-Boot-Oberfläche geleitet, wo er haften bleibt und für Schub sorgen soll. Hiermit wird es zwei Personen möglich auf eine Geschwindigkeit von 2 – 3 Knoten zu kommen, und dies auch bis zu vier Stunden auszuhalten. Kunden ohne Tretambitionen bietet das Unternehmen einen elektrischen Zusatzantrieb an. Die Entwicklungen des Muskelkraft-U-Boots scheinen bereits 1999 begonnen zu haben.

Für weitergehend Interessierte sei die umfangreiche Linkliste der International Hydrofoil Society empfohlen.

Weitere Innovationen

Die Entwicklung hin zur Abhängigkeit von der Muskelkraft anderer Lebewesen scheint mit der Erfindung einachsiger Holzkarren  eingetreten zu sein, wie sie erstmals um 3.500 v.Chr. im Zweistromland zwischen Euphrat und Tigris auftauchten.

Unter der Vielfalt von Systemen, welche die Muskelkraft der Tiere indirekt umgesetzt haben (also nicht zum ziehen, reiten, usw.) gefallen mir ganz besonders zwei. Zum einen die von Pferden betriebene Fähre, die nachweislich 1819 patentiert und deren Wrack 1983 im Lake Champlain (USA) gefunden wurde.

Ein später angefertigtes Modell bietet zusammen mit seiner Funktionszeichnung einen guten Eindruck von der hier umgesetzten Technologie, die sich bis in die Zeit der Römer zurückverfolgen lassen soll.

Zum anderen gefällt mir eine sehr moderne Umsetzung: Das sechsrädrige, von einem Pferd angetriebene ,Fleethorse Naturmobil’ (früher: Naturcar), ist ein volltransparentes Fahrzeug, in welchem das Tier über ein Laufband trabt. Das Design stammt von dem iranischen Ingenieur Hadi Mirhejazi, der zwei Jahre lang daran gearbeitet hat, bis der neue ‚1-PS-Pferdewagen’ Mitte 2008 seine volle Funktionsfähigkeit erreicht hat.

Vorne haben der Fahrer und ein Passagier Platz. Das Pferde-Laufband ist mit einer 20-Gang-Schaltung ausgestattet und speist die systemeigene Batterie, die wiederum das Fahrzeug vorwärts bewegt. Bei einem Straßentest werden immerhin knapp 45 km/h erreicht.

Ein weiteres Design, das bislang allerdings noch nicht umgesetzt wurde, ähnelt einem Doppelstockbus mit offenem Dach, der von insgesamt vier Laufband-Pferden angetrieben wird.

Laufräder und –mühlen mit waagrechten Rotationsachsen für Tiere und Menschen gibt es zumindest schon seit dem Mittelalter. Einige Historiker gehen davon aus, daß derartige Techniken bereits über 4.000 Jahre alt sind.

Ein Laufrad für Gefängnisse wird 1817 in England von Sir William Cubit eingeführt, den die müßig herumliegenden Gefangenen gestört haben. Es dauert nicht lange, und in vierundvierzig Gefängnissen des Königreiches wird diese Form der Zwangsarbeit praktiziert, bei der die Gefangenen u.a. auch Korn mahlen. Eines der ersten Gefängnisse, das 1821 eine Tretmühle installiert, ist das Brixton-Gefängnis in London.

Zwischen 1822 und 1824 wird ein ähnliches Laufrad auch in einem eigens dafür errichteten Haus im Bellevue-Gefängnis außerhalb von New York eingesetzt. Die Gefangenen haben die Mühle täglich 10 Stunden lang zu treten (mit Pausen von 20Minuten pro Stunde), wobei sie auch noch von höhnischen Zuschauern beobachtet werden konnten.

Daß es auch später noch derartige Laufräder gibt, beweist ein Foto von 1895 aus dem Pentonville Prison in England.

Doch selbstverständlich gibt es noch eine ganze Reihe weiterer Innovationen, die auf der Umsetzung der menschlichen Muskelkraft basieren. Einige davon, die sich nicht so gut in den vorangegangenen Kategorien einordnen ließen, werde ich hier vorstellen – auch um zu zeigen, daß selbst die geringste Muskelzuckung schon in der Lage ist, Energie zu erzeugen die extern genutzt werden kann.

Zwei Forscherteams aus Korea und den USA berichten im September 2007, daß es ihnen gelungen sei, Herzmuskelzellen auf Plastikfolien zu kultivieren und damit winzige Roboter anzutreiben.

Die koreanische Gruppe um Jinseok Kim fertigt für den Miniroboter ein Skelett aus toxikologisch unbedenklichem Polydimethylsiloxane (PDMS), das drei Füße besitzt, die mit einem Quersteg so miteinander verbunden sind, daß sich vorn drei kürzere ‚Vorderbeine’ herausbilden und hinten drei längere ‚Hinterbeine’. Den Oberflächen des Materials werden in einem speziellen Prozeß 3D-Muster aufgeprägt um das Wachstum der Herzmuskelzellen in die richtige Richtung zu lenken. Schließlich wird der Roboterkörper mit Herzmuskelzellen von Ratten bestückt, die fünf Tage Zeit zum Anwachsen bekommen. Die winzigen Roboter bewegen sich anschließend mit erstaunlicher Geschwindigkeit und hoher Zuverlässigkeit, sie legten pro Sekunde etwa 100 Mikrometer zurück – in zehn Tage eine Strecke von immerhin 50 m.

Das amerikanische Team im Labor von Prof. Kevin Kit Parker an der Harvard University konstruiert aus den Herzmuskelzellen von Ratten wiederum ‚muskuläre Dünnfilme’– also Plastikfolien, die Kräfte ausüben können. Auch diese Folien bestehen aus Polydimethylsiloxane und besitzen eine aufgeprägte 3D-Struktur. Den Forschern gelingt es, die Dünnfilme in unterschiedliche Formen wie Greifwerkzeuge oder Flossen zu bringen. Letztere können zudem mit elektrischen Feldern von außen beispielsweise durch eine Petrischale gesteuert werden. Man hofft, derartige Roboter bald als lenkbare ‚Kanalarbeiter’ im Menschen einsetzen zu können um z.B. Verstopfungen in Blutgefäßen zu beseitigen.

Zwar noch nicht umgesetzt, aber dennoch ein äußerst interessantes Konzept stammt von Michael Stabile, USA Unter dem Titel ‚Blink’ bildet es seine Beteiligung an dem Pop Sci and Core77 Wettbewerb 2003.

Dabei geht es um Nachtsicht-Kontaklinsen (Night-Vision Contacts, NVC) – und um deren Versorgung mit der notwendigen Energie, um das einfallende Licht zu verstärken. Dies erfolgt, indem eine dünne Schicht aus Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) Gel außen auf das Augenlied gestrichen wird. NdFeB ist der stärkste heute existierende Seltene-Erden-Magnet. Jedes Blinzeln bewegt das Magnetmaterial an der mehrschichtigen Kontaktlinse vorbei und liefert dadurch die erforderliche elektrische Ladung zur Verstärkung des Lichts.

Olfa Kanoun wiederum, Professorin für Mess- und Sensortechnik an der TU Chemnitz, arbeitet an einem Generator, der die beim Sprechen und Kauen erzeugten Vibrationen des Wangenknochens in Strom umwandelt. Sie will damit die Knopfzellen in Hörgeräten nachladen.

Eine weitere interessante Methode der Energieerzeugung aus Bewegung wird 2005 vom australischen Centre for Energy and Greenhouse Technologies vorgestellt – ein Wandler von der Größe einer 9 V Batterie, der in der Lage ist jede Form von Vibration in Strom umzusetzen. Die auf bestimmte Vibrationsfrequenzen einstellbare ,Kinetic Energy Cell’ wurde von der Firma CRC for microTechnology in Melbourne entwickelt und besteht aus nur 7 Komponenten, deren Kernelement eine neuartige Spule ist.

Schon etwas mehr Kraft steckt im Druck eines Fingers auf einen Schalter. Seit 2002 stellt die Firma Enocean aus Oberhaching bei München Funkschalter für Lampen her, mit der das Kabel, das den Schalter normalerweise mit der Lampe verbindet, überflüssig wird. Statt dessen bewegt sich eine kleine Spule durch ein Magnetfeld, sobald jemand den Schalter drückt. Die dadurch erzeugte Energie reicht aus, um per Funk eine kurze Botschaft an den Empfänger in der Lampenfassung zu schicken – worauf die Glühbirne erstrahlt, oder ausgeht.

Die Technik lohnt sich vor allem in großen Bürokomplexen wie einem 55-stöckigen Hochhaus in Madrid beispielsweise, das die Firma Anfang 2008 mit 4.200 Schaltern ausgestattet hat, wobei viele Kilometer Kupferkabel eingespart wurden.

Noch ein wenig kräftiger muß man drücken, wenn man durch eine Drehtür hindurch geht. Häufig werden diese inzwischen von Motoren angetrieben – womit es nahe lag, diese Technik umzudrehen und statt dem Motor einen Generator zu integrieren. Das Konzept erscheint Anfang 2008 erstmals in den Blogs und stammt aus dem Fluxxlab Studio in New York, wo man nun gespannt darauf wartet, wann Architekten und Bauunternehmer diese neue Art der Energiegewinnung mittels einer ‚Revolution Door’ umsetzen werden.

Tatsächlich dauert es nicht lange, bis der holländische Türenhersteller Royal Boon Edam Ende 2008 eine derartige mit Energie-Generator ausgestattete Drehtür in dem Naturcafé La Port installiert.  Die Tür ist Teil der von dem Architekturbüro RAU entworfenen Renovierung des Bahnhofs Driebergen-Zeist, einem Durchgangsbahnhof der niederländischen Bahngesellschaft NS auf dem Gebiet der Gemeinde Utrechtse Heuvelrug.

Die Tür ist mit Reihe von Super-Kondensatoren ausgestattet, welche die erzeugte Energie als Puffer speichern und den LED-Leuchten an der Decke eine dauernde Stromversorgung bieten. Es wird erwartet, daß die Energie-Drehtür rund 4.600 kWh Strom im Jahr erzeugt. Die Entwickler entschieden sich für eine transparente Decke um zu zeigen, wie das System funktioniert. Die aufleuchtenden grünen LEDs belegen, wie viel Energie jedes Mal erzeugt wird, wenn jemand durch die Tür geht.

Verblüffend einfach und einsichtig ist auch ein Konzept von Pent Talvet aus Estland, mit dem er sich 2003 an dem Pop Sci and Core77 Wettbewerb beteiligt. Sein Vorschlag betrifft einen Mensch-bewegten Fahrstuhl, der sich allerdings nur zwischen jeweils zwei Etagen einsetzen läßt und ein wenig an die inzwischen kaum noch anzutreffende Paternoster-Technologie erinnert.

Talvets Fahrstuhl besteht aus zwei runden Kabinen, die sich um eine gemeinsame Achse drehen. Man betritt eine der Kabinen und läuft (wie ein Hamster in seinem Rad) los, wodurch sich die Kabine langsam auf die andere Etage hebt bzw. senkt.

Vielleicht schon bald kann man die neuartigen kinetischen Stehlampen kaufen, die – ähnlich wie früher Standuhren – durch das Aufziehen schwerer Gewichte betrieben werden. Hier setzen diese Gewichte jedoch kein Uhrwerk, sondern einen kleinen Generator in Gang, der den Strom für die LEDs produziert.

Postfossil ist eine Gruppe junger Schweizer Designer, die sich 2007 zusammentun. Mit der ‚First Light reading lamp’ von Anna Blattert und Daniel Gafner gewinnen sie einen Design-Preis beim salone satellite 2008.

Die ebenfalls kinetisch betriebene Stehlampe ‚Gravia’ des Virginia-Tech-Studenten Clay Moulton aus Springfield, Virginia, erhält 2007 bei dem Urban Re:vision’s Re:volt online Designwettbewerb eine Anerkennung, und 2008 gehört sie zu den Gewinnern der Greener Gadgets Design Competition, wo sie den zweiten Platz erringt.

Die 120 cm hohe Acryl-Lampe hat 10 LEDs, die rund 4 Stunden lang ein diffuses Licht von 600 – 800 lumen abgeben, was in etwa einer 40 W Glühbirne entspricht.

Das Design ist Teil der Abschlußarbeit Moultons am Virginia Polytechnic Institute. Ein Patent ist bereits angemeldet. Die Lebenszeit des Mechanismus wird im Übrigen auf 200 Jahre geschätzt!

Menschen, die ohne Licht nicht einschlafen können, oder Personen, die im Bett lesen und dann vergessen das Licht auszuschalten, sollten sich die ,Wind-up’-Lampe der Designerin Yuko Taguchi holen, deren Schalter an einen Timer angeschlossen ist. Im Laufe der Abende lernt man, um wie viele Windungen man den großen Schlüssel drehen muß bevor man zu Bett geht, damit das Licht erst dann ausgeht, wenn man schon selig schlummert. Die Energiequelle des Lichtes ist der kleine, Stahlfeder-angetriebene elektrische Generator, der nach dem Aufziehen genug Strom erzeugt. Entwickelt wurde die Muskelkraft-Lampe anscheinend 2006 – ob sie schon produziert wird, konnte ich leider nicht herausfinden.

Nicht ganz schlau geworden bin ich aus ‚Twirl N’ Take Battery Free Camera’ von Sony, die – wie der Name schon sagt – ebenfalls ohne Batterien auskommt. Sie wird im September 2008 präsentiert und soll anscheinend aufgeladen werden, in dem man sie ein paar Mal wie eine Farbrolle hin und her rollt. Das die Muskelenergie nutzende Produkt gehört zu der ‚Odo Line’ des Unternehmens, bei der besonders umweltfreundliche ‚grüne’ Artikel gefördert werden. Dazu gehören eine kurbelbetriebene Videokamera und ein Fotoapparat mit zwei Löchern der dadurch aufgeladen wird, daß man ihn um seinen Finger kreiseln läßt.

Bei der ‚Twirl N’ Take’-Kamera muß pro Foto etwa 15 Sekunden gerollt werden, und statt durch eine Linse schaut man beim Fotografieren einfach durch das Loch. Der Fotoapparat selbst ist im Griff integriert, dessen Material aus biologisch abbaubarem Plastik pflanzlicher Herkunft besteht. Als docking station bietet Sony ein zum floralen Äußeren des Objekt passenden ‚Blumentopf an, der über USB mit dem Rechner verbunden werden kann.

Ebenso lediglich über den Tisch oder eine andere Oberfläche vor und zurück rollen, um die integrierten Akkus aufzuladen, muß man das Radio mit integrierter Taschenlampe des Produktdesigners Kevin Ho. Durch den eingebauten Dynamo des bislang nur als Konzept existierenden ,Dyrio’ laden sich die Akkus auf und geben ihre Energie bei Bedarf wieder zum Betrieb des Radios oder der Taschenlampe ab. Das Konzept wird erstmals im Februar 2009 vorgestellt.

Etwas skurril mutet auch die Beteiligung von Yifei Zha aus China am Pop Sci and Core77 Wettbewerb 2003 an, denn Yifei will sogar aus dem (männlichen) Ablaß-Strahl am Pissoir Energie gewinnen – wobei die Urinierenden gleichzeitig dazu motiviert werden sollen, genau auf die Miniturbine zu zielen, deren Energie – als Belohnung für das hygienische Verhalten – eine kleine Melodie abspielt.

Es ist zu befürchten, daß sich solch ein Konzept schneller durchsetzt als die anderen hier erwähnten – denn „noch verrückter geht immer!“

Sechs Jahre später, im August 2009, präsentiert dann der Designer Miguel Melgarejo tatsächlich die passende Ergänzung: Er erfindet eine Halterung, die aus der Drehbewegung beim Abrollen des Toilettenpapiers Energie erzeugt und damit eine eingebaute Lampe speist. Man kann den Halter sogar abnehmen und ihn als Notlicht nutzen!

Sinnvoller, wenn auch nicht gerade sehr ästhetisch, erscheint mir die Entwicklung von JooYoun Paek aus New York, bei der die Energie des Herumlaufens über zwei Blasebalge unter den Sohlen in Druckluft umgewandelt wird, die wiederum einen Sack aus Polyethylen zu einer Art Sitzkissen aufbläst.

Vielleicht sollte die aus Seoul stammende Designerin ihren an sich intelligenten Vorschlag nicht auch noch als ‚Kleidungsstück’ präsentieren, wie es hier der Fall ist, denn gegenüber dem Laufen mit dem ‚bubblebuttchair’ ist sogar das Watscheln von Pinguinen Grazie pur.

Wesentlich würdiger kommt da schon die Rotation der Gebetsmühlen daher, die nun auch schon zur Erzeugung von Elektrizität herhalten müssen (abgesehen von der Harmonie und der positiven karmischen Energie, die durch ihr Drehen geschaffen wird). Auf die Idee zu einem ‚Prayer Wheel Energy Generator’ kommt der Student Taikkun Yang Li am renommierten  GFRY Studio der School of the Art Institute of Chicago, dessen Design erstmals auf der Möbelmesse in Mailand 2008 vorgestellt wird.

Sinnvoll für eine effiziente Produktion und den Einsatz in der Dritten Welt ist auch der einfache Aufbau aus gebrauchten Fahrradteilen und einen ausrangierten Lüftermotor. Auf einer der veröffentlichten Graphiken leuchten in der Gebetsmühle angebrachte LEDs mittels der erzeugten Energie, während auf einer anderen Graphik die ganze Mühle aus Solarzellen besteht, die zusätzlichen Strom erzeugen. Immerhin werden die tibetischen Gebetsmühlen von jährlich mehreren Millionen Pilgern und Besuchern in Drehung versetzt, außerdem gibt es solche Mühlen in Nepal, Thailand, Kambodscha, Laos, der Mongolei und den Gebieten Indiens, in denen Exil-Tibeter wohnen.

Ganz sicher in die Höhe – wenn auch nicht so weit wie ein Gebet – steigt der ‚Flying Stick’ des Designers Tsunho Wang, eine Kombination aus Kinderspielzeug und Kamera. Er wird zwischen den Handflächen gerieben, bis mittels der Muskelkraft ausreichend kinetische Energie erzeugt ist, dann erhebt er sich in die Lüfte und macht von dort aus in festgesetzten Abständen Bilder, beispielsweise von Menschen, die nach oben starren. Leider handelt es sich bislang nur um eine Konzeptstudie... der man nur eine baldige Umsetzung wünschen kann.

Der tschechische Designer Petr Novak beteiligt sich Anfang 2009 mit seinem ,EcoChair’ an dem core77 Designwettbewerb – einem stromerzeugenden Schaukelstuhl mit schnittiger Gestaltung. Mithilfe eines Schwungrades und Dynamos bringt die Energie, die durch das Hin- und Herschwingen erzeugt wird, eine kleine LED-Leselampe über dem Kopf zum Leuchten.

Den ersten Preis der DesignBoom Green Life Competition gewinnt im Oktober 2009 allerdings der ‚Murakami’-Schaukelstuhl des amerikanischen Designers Rochus Jacob, der ebenfalls die kinetische Energie beim Schaukeln in Strom für eine sehr klassisch wirkende Leselampe umwandeln kann. Diese sieht allerdings nur so aus und ist in Wirklichkeit ein OLED-Licht, das nur wie ein Lampenschirm geformt ist.

Die OLED-Lampe kann sogar registrieren, ob es dunkel oder hell ist: Solange es noch hell ist, speichert sie die beim Schaukeln gewonnene Energie in einem Akku, um dann am Abend Helligkeit zu bieten. Die Stromerzeugung selbst soll durch eine ‚fortschrittliche Nano-Dynamo-Technologie’ (?) erfolgen, die in den Kufen des Schaukelstuhls integriert sind.

Ebenfalls für Zuhause gedacht und muskelbetrieben ist der ‚Electrolis’-Bodenreiniger der studentischen Designerin Neo Amy von der Swinburne University of Technology in Melbourne. Die Entwicklerin scheint sich an die Unterrichtsstunden über statische Elektrizität erinnert zu haben, denn ihre Reinigungsmaschine für Teppiche und harte Böden ist ein Produkt ohne Stromverbrauch.

Ich freue mich ganz besonders über diese Innovation, weil das naturwissenschaftliche Phänomen der statischen Elektrizität noch viel zu wenig untersucht und umgesetzt wird. Diese Elektrizitätsform wird durch den Kontakt zweier Materialien erzeugt, die im Rahmen der triboelektrischen Reihe der Elektronenaffinität an voneinander entfernten Punkten stehen. Je weiter ein Material am positiven Ende der Reihe steht, desto mehr Elektronen gibt es bei Berührung oder Reibung an ein Material ab, welches weiter am negativen Ende der Reihe steht.

Gut sichtbar wird der Effekt, wenn man mit einem weichen Wolltuch beispielsweise ein Plastiklineal reibt, worauf dieses wie ein Magnet (nichtmagnetische) Materialien wie Papierschnipsel und ähnliches anzieht – und zwar mit beachtlicher Kraft.

Durch die Nutzung der kinetischen Energie des Benutzers startet im ‚Electrolis’ ein nachgeahmter Van de Graaff-Bandgenerator, der eine Metallplatte an der Unterseite des Produkts statisch auflädt, sodaß diese die Haare und Partikel auf dem Boden anzieht.

Kommen wir abschließend noch einmal auf die Muskelkraft der Tiere zu sprechen, die wir Menschen schließlich schon seit Urzeiten nutzen. Ich selbst kenne aus Syrien heute noch genutzte und von Pferden oder Mauleseln gezogenen Pflüge, aus Ägypten von Büffeln und anderen Tieren betriebenen Wasserschöpfwerke, sowie aus dem Jemen Olivenmühlen in denen Kamele ihre Runden drehen.

Vermutlich eher im Sinne einer Satire über die steigenden Brennstoffpreise beteiligt sich Toyota 2008 an einem Wettbewerb von Traumautos für Schulen und Universitäten mit einem rosafarbenen Tretauto, das tatsächlich von Hamstern betrieben wird.

Inspiriert zu sein scheint dieses von dem ,Critter Cruiser’, einem kleinen Fahrzeug für Hamster, das schon ein Weilchen in vier Farben für jeweils 20 Pfund zu haben ist (die Schienen für die Rennstrecke kosten 35 Pfund). Möglicherweise läßt sich nicht jeder Hamster gern in eine bunte Plexiglasfahrgastzelle einsperren, doch im Gegensatz zu den herkömmlichen Hamsterrädern kann sich das Tier tatsächlich auch fortbewegen – und ist gleichzeitig gut geschützt vor allzu interessierten Katzen...

Die Energie der possierlichen Tierchen weitaus sinnvoller umzusetzen war das Ziel der Entwicklung des ,Hamster Shredders’, den sich der Designer Tom Ballhatchet Ende 2008 ausgedacht hat. Und nein - es sind nicht die Hamster, die hier geschreddert werden!

Statt dessen handelt es sich um den Prototyp eines Hamsterkorbes, in dem das Tier bei seinen Ausläufen im Hamsterrad dafür sorgt, daß ein Shredder angetrieben wird. In diesen passen wiederum handelsübliche Briefbögen, die dann zerschreddert auf dem Boden des Hamsterkäfigs landen, wo sie gleich als Ersatz-Streu dienen können.

Weitaus ernster gehen Wissenschaftler am Georgia Institute of Technology an die Sache heran. Im Februar 2009 können sie erstmals demonstrieren, daß sich ein kleiner Nanogenerator durch irreguläre biologische Bewegungen mit geringem Energiegehalt betreiben läßt – etwa durch einen Hamster, der herumläuft und sich kratzt. Ausgenutzt wird dabei der piezoelektrische Effekt – mehr dazu im nachfolgenden Kapitel Micro Energy Harvesting.

Weihnachten 2007 wird in Japan noch ein weiteres Tier zur Energieerzeugung eingespannt: Ein Zitteraal liefert im Aqua Toto Gifu Aquarium den Strom für die Weihnachtsbaum-Beleuchtung. Jedes Mal, wenn der Fisch einen in seinem Becken befindlichen Kupferdraht berührt, leuchten die Lämpchen auf.

Es ist nur logisch, daß man sich inzwischen ernsthaft mit der Methode befaßt, wie lebendige Zellen Strom erzeugen. Zitteraale können den Output tausender spezialisierter Zellen so bündeln, daß ein Potential von bis zu 600 Volt entsteht.

Wissenschaftler der Yale University und des National Institute of Standards and Technology arbeiten 2008 daran, diese zellulären Mechanismen nachzuahmen und zu optimieren. Sie gehen davon aus, daß ein Stapel künstlicher Zellen von 4 mm³ eine dauernde Leistung von etwa 300 Mikrowatt abgeben kann, was z.B. ausreichen würde um kleine Implantate oder Nanomaschinen zu versorgen.

Daß lebendige Zellen auch Wärme erzeugen, ist ein weiteres Interessenfeld. Doch hier betreten wir schon das neue und äußerst zukunftsträchtige Gebiet der Nutzung diverser Energien der Umwelt im Kleinstformat, dem bereits mehrfach erwähnten Micro Energy Harvesting, dem ich ein gesondertes Kapitel widme. Dort geht es um die Umwandlung von Vibrationen und Schall, von Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschieden und vielem mehr…

Und das, was uns Menschen vermutlich von den Tieren unterscheidet, ist auch eine Form Erneuerbarer Energie – nämlich die geistige Energie. Eigentlich gehörte ihr noch vor der Muskelkraft ein ganzes Kapitel gewidmet – denken wir nur einmal an die Tumo-Energie des Fernen Ostens, mit der erfahrene Mönche auf rein geistiger Ebene den Schnee um sich herum zum Schmelzen bringen können... oder sogar selbst levitieren.

Doch bleiben wir zunächst noch auf der Erdoberfläche, auf der wir uns alle umher bewegen, und betrachten einmal die vielen anderen Energien, die im sehr neuen Forschungsfeld des Micro Energy Harvesting untersucht werden.

 

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