06.05.2021

DNA-Speicher aus Glas: Österreicher für Europäischen Erfinderpreis nominiert

2020 wurde die erste Episode der Netflix-Serie „Biohackers" - eine 100 MB große Videodatei - erfolgreich auf DNA gespeichert.
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Wendelin Stark und Robert Grass sind für ein Speicherverfahren auf Basis von DNA für den Europäischen Erfinderpreis nominiert. © Europäisches Patentamt
Wendelin Stark und Robert Grass sind für ein Speicherverfahren auf Basis von DNA für den Europäischen Erfinderpreis nominiert. © Europäisches Patentamt

Der Österreicher Robert Grass und der Schweizer Wendelin Stark haben einen kompakten Datenspeicher „für die Ewigkeit“ entwickelt. Das Verfahren ist angelehnt an in Fossilien konserviertes Erbgut. Die beiden Forscher versiegeln Daten in DNA-Form in winzigen Glaskugeln. Als „synthetisches Fossil“ können die Daten dann über Jahrtausende aufbewahrt werden. Dafür sind Grass und Stark nun für den Europäischen Erfinderpreis 2021 nominiert.

So groß wie ein USB-Stick

Der Europäische Erfinderpreis wird jährlich vom Europäischen Patentamt für herausragende patentierte Lösungen vergeben. Die Patentierung ermöglicht es, Forschung in die Anwendung in Unternehmen zu bringen. “Ein DNA-Speicher, so groß, wie ein USB-Stick. Darauf ist Erbgut für eine halbe Ewigkeit gespeichert, oder eine Million Netflix Folgen. Beides geht sich aus. Das finden sicher nicht nur Serien-Junkies genial“, sagt die österreichische Patentamtspräsidentin Mariana Karepova. „Robert N. Grass ist überzeugt, dass seine Erfindung bald vermarktet wird und von den Menschen genutzt wird. Genau deswegen steht sein Patent mit auf dem Podest.“

Herausforderung: DNA stabil machen

Grass und Stark forschen beide an der ETH Zürich, an der sie sich 2004 kennengelernt hatten. Sie beschäftigen sich seit Jahren mit der Fähigkeit von DNA zu Schreiben (Synthese) und zu Lesen (Sequenzierung). DNA kann so zusätzlich zur Speicherung genetischer Informationen zur Aufbewahrung von Daten genutzt werden. Digitale Daten werden in solchen Verfahren in eine Sequenz der vier DNA-Basenpaare umgewandelt. Lange war allerdings das Problem, dass ungeschützte DNA-Stränge nicht haltbar sind und sich zersetzen. „Die Herausforderung war klar: DNA stabil zu machen“, erklärt Grass. „Fossilien erwiesen sich als der richtige Weg. Daher untersuchten wir die chemische Struktur von Glasablagerungen auf der DNA, was uns schließlich zu der Verkapselungstechnologie führte.“

Daten 2.000 Jahre lagern

Mit der neuen Methode konnte das Team von Grass eine fehlerfreie Datenwiederherstellung nach einer einwöchigen Lagerung bei 70 °C erreichen. Dieser Zeitraum bei erhöhter Temperatur entspricht der Umwelteinwirkung von 2.000 Jahren Lagerung bei durchschnittlichen Temperaturen in Mitteleuropa. 2016 gründeten Grass und Stark das Spinoff Haelixa und 2018 wurde für ihre Erfindung das europäische Patent erteilt. Bisher wird ihr Glasspeicher vor allem zum Tracking etwa von Produkten eingesetzt, da die winzigen DNA-haltigen Partikel nahezu überall aufgebracht werden können. Bekannter wurde das Verfahren 2020, als die erste Episode der Netflix-Serie „Biohackers“ – eine 100 MB große Videodatei – erfolgreich auf DNA gespeichert wurde.

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Impeto Impact Gründer Jim Lefébre © Jim Lefébre

Ein Fully-Merchant-BESS (Battery Energy Storage System) ist ein Batteriespeicher, der seine Erlöse vollständig am freien Strommarkt erwirtschaftet, ohne langfristige Verträge, feste Einspeisevergütungen oder staatliche Garantien. Durch den steigenden Anteil an z.B. Photovoltaik und Windkraft kommt es im Netz häufig zu Überschussenergie und starken Preisschwankungen – etwa Negativpreisen zur Mittagszeit im Sommer. Speicherbetreiber:innen nutzen das für Arbitrage: Sie kaufen Strom, wenn er günstig ist, und verkaufen ihn, sobald die Preise wieder steigen. Zusätzlich lässt sich mit einer Batterie auch Regelenergie zur Netzstabilisierung anbieten.

Dieses Geschäftsfeld zeichnet sich zum einen durch hohe Gewinnchancen bei stark schwankenden Strompreisen, aber auch volles Risiko bei fallenden Marktpreisen oder geringer Volatilität aus. Hinzu kommt, dass ein Speicher gleichzeitig auf fünf Erlösmärkten agiert – darunter Day-Ahead und Regelenergie –, die permanent miteinander konkurrieren und sich gegenseitig Kapazitäten streitig machen. Diese unsichere Dynamik führt für Betreiber:innen wiederum zu erschwerten Finanzierungsmöglichkeiten bei Banken. Hier setzt Impeto Impact mit seinem Tool BESS-Invest an.

Modellrechnungen statt Live-Einsatz

„Man kann eigentlich immer nur in einem Markt handeln. Also muss man in der Modellierung entscheiden, in welchem Markt der Strom gekauft und verkauft wird, um letztlich einen plausiblen Business Case zu erteilen“, erklärt Jim Lefébre, Gründer von Impeto Impact. Sein laut eigenen Angben komplett eigenfinanzierte Produkt soll jetzt mehr Transparenz für Investor:innen bringen und setzt bei der Modellierung auf sogenanntes Forwardtesting. „Backtesting beantwortet, was gewesen wäre“, erklärt der Gründer. „Für eine Investitionsentscheidung mit 15 Jahren Laufzeit braucht der Markt eine Antwort auf das, was kommt.“

BESS Invest soll eine fünfjährige Markthistorie mit eigenen Projektionsannahmen zu Preistrends, Reserve-Erlösen und Volatilität verknüpfen. Laut Unternehmensangaben entstünden aus diesem Zusammenspiel simulierte Marktpfade in 15-Minuten-Auflösung – bis hinunter zum eigentlichen Lastprofil der Batterie. Das Modell würde dabei eine Ergebnisbandbreite vom konservativen bis zum optimistischen Szenario abbilden. Verändere sich die Marktlage, ließe sich dies über erneute Simulationen jederzeit anpassen. Dabei handelt es sich laut Lefèbre ausdrücklich um Modellrechnungen und Schätzungen zur Plausibilisierung, nicht um eine Live-Optimierung.

BESS Invest Dashboard © Impeto Impact

Verzicht auf KI

Ursprünglich entstand die Idee aus Lefèbres eigenem Beratungsgeschäft: Der Markt für Großspeicher sei dynamisch, die Kapitalmobilisierung stocke jedoch mangels Transparenz, so Lefèbres Erkenntnis. Gemeinsam mit Jonas Puck von der WU Wien wurde daraus zunächst das Whitepaper „Charging Ahead“ aus dem schlussendlich das Tool mithilfe von Pilotkund:innen aus dem Kreis großer Energieversorger hervorging.

Auf Künstliche Intelligenz wird verzichtet: „Wir arbeiten bei unseren Simulationen strikt ohne KI, weil eine KI auch halluzinieren kann“, so Lefèbre. Ein geschlossener Algorithmus soll stattdessen nachvollziehbare Ergebnisse hervorbringen.

Vor der Gründung war Lefèbre unter anderem ÖVP-Pressesprecher ehe er 2017 bis 2019 die Position des Pressesprechers im Justiz- und später im Finanzministerium übernahm. Anschließend war er in diversen Positionen für Montana Tech Components des Investors Michael Tojner, sowie den Batteriehersteller Varta tätig. Bis heute vertritt er zudem die von Tojner mitgegründete eXplore!-Initiative. Außerdem fiel Lefébre in der Vergangenheit beim brutkasten mit seinem Corona-Test-Startup auf.

Co-Location und Expansionspläne

Vertrieben wird BESS Invest im Lizenzmodell mit drei Paketstufen, wahlweise als Monatslizenz oder als Berechnungskontingent im 50er-Block. Bislang modelliert die Software den reinen Speicherbetrieb. Als nächsten Schritt will das Team die Integration von Co-Location-Projekten und Industrieanwendungen angehen. Außerdem plant Lefèbre die Expansion nach Deutschland und perspektivisch in Richtung Südosteuropa.

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