Wie die Salzburg AG mit einer neuen Crowdinvesting-Plattform die Energiewende vorantreibt

08.06.2020

Wr. Neustädter Space-Startup Tumbleweed: Von der Garage bis zum Mars

Das heimische Startup Tumbleweed baut einen windgetriebenen Marsrover, der fast eine Tonne leichter ist als sein berühmter Vorgänger "Curiosity". Mit den rund 20 Kilogramm schweren Mars-Erkundern soll die "Deep Space Exploration" einen breiteren Anstrich bekommen, wie Co-Founder Nicola Weiroster erklärt.

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✨ AI Kontextualisierung

„Völlig losgelöst von der Erde“. Wo Peter Schilling mit seinem Lied tausende Kehlen zum Singen bringt, da möchten Julian Rothenbuchner, Moritz Stephan und Nicola Weiroster mit ihrem Startup Tumbleweed einen anderen Zugang zum Weltall etablieren. Genauer gesagt planen die drei Founder für die Nutzung des Mars und dessen Erforschung einen kommerziellen und standardisierten Anstrich zu verpassen – und dabei kostensparend zu agieren. „From a garage in Vienna to the Red Planet“ steht auf der Webseite des Unternehmens. Angefangen hat alles jedoch während einer öden Zeichenstunde.

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Tumbleweed nutzt Windgeschwindigkeit des Mars

„Wir waren schon immer interessiert am Weltraum. Julians und Moritz damaliger Physiklehrer hat beide dann auf den ‚Odysseus Space Contest‚ aufmerksam gemacht. Der Gewinner im letzten Jahr war ein Rover. Das hat die Idee initialisiert. Wir wollten aber keinen herkömmliches Mars-Gefährt bauen, sondern einen anderen, effizienteren, simpleren Ansatz wählen. Während einer langweiligen BE-Stunde haben wir dann einige Papers gelesen, in denen die enormen Windstärken (Anm.: bis zu 360 km/h) auf dem Mars untersucht wurden. Da wurde direkt die Idee geboren diese zu nutzen.“, erklärt Mitgründer Weiroster.

In 20 Tagen den halben Pol am Mars erforschen

Für das Konzept des Tumbleweeds hat das Startup Anleihen an der Natur genommen und sich alter Cowboy-Movies als Stilmittel bedient. Die „Steppenläufer“, wie man sie aus dramatischen Szenen in Western-Filmen kennt, dienen als Design-Vorlage. So sollen große Flächen abgedeckt werden und das bei minimaler Komplexität und Kosten, so die Idee: Die Winde treiben dabei die Tumbleweed „randomly“ in Richtung des Mars-Äquators , während diese Daten sammeln. Dabei können die einzelnen Maschinen für jede Mission individuell konfiguriert werden und so für eine kostenarme Lösung sorgen. Für rund 50 Prozent Erforschung des Nordpols am Mars soll der Tumbleweed rund 20 Tage brauchen.

Sieg beim Odysseus Space Contest

„Nach der Idee haben wir einen ersten Prototypen gebaut und bei dem ‚Odysseus Space Contest‘ teilgenommen und sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene gewonnen. In der Jury waren damals Experten von unzähligen Weltraumorganisationen wie der ESA, ArianeSpace, Airbus, die uns sehr positives Feedback gegeben haben. Das war für uns ein großer Ansporn das Projekt weiter zu verfolgen“ so Weiroster weiter.

Tumbleweed: Weniger spezialisiert und breiter nutzbar

Zwischen herkömmlichen Rovern und Tumbleweed herrscht eine komplett andere Designphilosophie. Konventionelle Rover, wie unter anderem „Curiosity“, sind teure und hoch spezialisierte Unikate. Der Tumbleweed soll in größeren Stückzahlen produziert werden und ein standardisiertes Interface für Forschungsinstrumente bieten.

Vier Flächen für ein Optimum an Windnutzung

Die „tetrahedrally“ (vierflächig) angeordneten Segel sollen für eine optimale Windnutzung sorgen und eine maximale Areal-Abdeckung ermöglichen. In mehr als 100 Simulationen in einem virtuellen Windtunnel wurde ein Strömungswiderstandskoeffizient festgestellt, der um 103 Prozent höher ist, als vergleichbare Daten eines NASA-Tumbleweeds aus dem Jahre 2004.

Curiosity als Punktmessungs-Gerät statt Schwarmforschung

Zudem werden der Tumbleweed und „Curiosity“ für andere Use Cases verwendet. Der Rover des Startups ermöglicht eine schnelle, großflächige Exploration der Marslandschaft, sowie ein Schwarmforschungs-Konzept. „Curiosity kann sich indes im Vergleich nur sehr langsam bewegen, die Daten sind beinahe Punktmessungen“, erklärt der Erfinder.

Solarzellen und Lithium-Batterie

Die sechs Segel des „österreichischen Rovers“ wurden zudem mit je sechs Reihen kristallinen Solarzellen bestückt. Das soll ausreichend Elektrizität erzeugen, um die gesamte Elektronik am Laufen zu halten und eine Lithium-Batterie für Nacht-Missionen anzutreiben.

Eigener Fallschirm inkludiert

Weiters, so Weiroster, zeichnet sich der Tumbleweed durch seine niedrige Komplexität aus. Mit weniger beweglichen Teilen sollen Kosten und Risiko gesenkt werden. Während der EDL-Phase (Entry, Descent, Landing) ist der Tumbleweed sein eigener Fallschirm und muss nicht mit hochkomplexen und riskanten Manövern gelandet werden.

Tumbleweed, Mars, Marsrover, ESA, NASA, Curiosity, Nicola Weiroster, Inkubator, Incubator, ESA-Incubator — (c) Tumbleweed – Das Tumbleweed-Team möchte noch heuer in Israel einen Testlauf mit ihrem Rover durchführen.

Tumbleweed: 20 statt 1000 Kilogramm

„Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das geringe Gewicht. Curiosity wiegt etwa eine Tonne, der Tumbleweed 20 Kilogramm. Im Weltall, wo Gewicht ein starker Treiber ist, können so Missionskosten massiv gesenkt werden. Unsere Vision ist es ‚Deep Space Exploration‘ für einen großen Personenkreis zu eröffnen. Wir sehen uns hier als Enabler für Forscher, denen wir eine standardisierte Plattform bieten, auf der sie ihre Instrumente implementieren können“, sagt Weiroster.

Dafür ist die Kommunikation ein Schlüsselelement. Da der Tumbleweed sich zufällig bewegt, nutzt das Unternehmen omnidirektionale Antennen, um mit Satelliten im Mars-Orbit zu interagieren.

Test in der Negev-Wüste in Israel im Herbst

Aktuell befindet sich das Startup in der finalen Phase den Erd-Prototypen fertig zu stellen. Dieser soll im Oktober 2020 in der Negev Wüste in Israel im Zuge einer Mars-Analog-Mission getestet werden. Parallel dazu wird bereits seit Ende letzten Jahres am nächsten Prototyp gewerkelt, der schon sehr viel näher an einem „space-grade“-Rover herankommen wird.

Launch ist für 2028 geplant

„Nach Zeitplan werden wir 2026 mit der Entwicklung des Rovers fertig sein. Ab da werden wir uns vorrangig mit Themen wie der Integration von ‚Payloads‘, Integration der Rover in der Rakete und ‚Gound Segment‘ beschäftigen.“, sagt Weiroster. „Im Jahr 2028 werden Tumbleweeds dann launchen. Aktuell ist eine Mission mit etwa 100 Stück geplant. Die genaue Zahl kann man jetzt aber noch nicht abschätzen, das ist völlig nachfragegetrieben. Aber natürlich würde auch eine Mission mit weniger Tumbleweeds einen signifikanten Erkenntnisgewinn bedeuten.“

Die Beschaffung jener Erkenntnisse ist jene Maxime, mit der das Startup seine Philosophie antreibt. Besonders hinsichtlich kommerzieller Nutzung des Roten Planeten. Man sieht sich eigener Definition nach als „Enabler“ für Forschung und Industrie.

„Payload Units verkaufen“

„Grundsätzlich werden wir den Platz in den ‚Payload Units‘ verkaufen, ganz analog zum CubeSat-Modell (Anm. Kleinsatelliten). Es gibt unzählige Anwendungsfelder für den Tumbleweed, viele davon sind im Forschungsbereich und zielen darauf ab das Verständnis über den Planeten zu erweitern. Dadurch erhoffen wir uns Erkenntnisse, die möglicherweise den Weg für den ersten Menschen am Mars ebnen“, sagt Weiroster.

Mars, Marsrover, ESA, NASA, Curiosity, Nicola Weiroster, Inkubator, Incubator, ESA-Incubator — (c) Tumbleweed/ FB – Tumbleweed-Co-Founder Weiroster: „Es geht darum herauszufinden, welche kommerziellen Chancen es am Mars gibt.“.

Kommerzielle Chancen am Mars

Weiters führt Weiroster aus: „Hinsichtlich der Frage nach kommerziellen Use Cases denken wir, dass die Auffindung von Ressourcen und der Test von Materialien besonders interessant sind. Eine kommerzielle Nutzung ist aber noch etwas entfernt. Heute geht es allein darum, herauszufinden, welche kommerziellen Chancen es überhaupt am Mars gibt“.

Die Partner des Projekts

Unterstützt wird das Startup von Voestalpine Böhler mit finanzieller Zuwendung, aber auch mit Titanteilen aus dem 3D-Druck. Weitere Partner sind die FH Wiener Neustadt, Joanneum und das österreichische Weltraum Forum. Das Highlight jedoch ist seit diesem Jahr die Zusammenarbeit mit der ESA (European Space Agency).

ESA-Inkubator

Das „Business Incubation Programm“ der ESA ist ein zweijähriger Prozess, in dem man neben einer Fördersumme auch Beratungsleistung der Weltraum-Agentur und ihren Partnern bekommt. Dafür hat die supranationale Organisation in jedem ihrer Mitgliedsstaaten Startup-Center eingerichtet, beziehungsweise kooperiert mit Inkubatoren. In Österreich gibt es zwei davon, accent in Wiener Neustadt und SPG in Graz.

„Space Connection“ nötig

„Der Ablauf bei der ESA verhält sich wie bei den meisten Inkubatoren und Förderungen. Zuerst gibt es eine Einreichung mit Businessplan und Pitch. Wichtig ist dabei ein Bezug zum Weltraum, die sogenannte ’space connection‘. Das kann entweder upstream (Entwicklung von Weltraumtechnologie) oder downstream (Weltraumechnologie für Erdanwendungen verwenden) sein“, erklärt Weiroster.

Von Wien bis Palo Alto

Das Studentische Startup hat insgesamt 58 Mitglieder an vier Standorten: Wien, Delft (NL), Palo Alto, Aarhus (DK). Das Team verfügt über unterschiedlichen Kompetenzen. „Die kulturelle Komponente ist hierbei natürlich sehr spannend, man lernt ambitionierte Studenten aus unzähligen Ländern kennen, schließt Freundschaften und lernt voneinander. Der Austausch funktioniert über Videochat – und das war auch schon vor Corona so. Wir haben in Wien gestartet und hier auch dementsprechend das diverseste Team mit einem Großteil der nicht-technischen Gruppen.“, sagt Weinroster. In den Niederlanden sitzen zudem noch Techniker, die an der Rover-Hardware, der Software und Elektronik arbeiten, während sich in Aarhus ein Science-Team mit Anforderungen der Wissenschaft an den Rover beschäftigt.

Silicon Valley und das Weltall

Und auch das Silicon Valley darf in dieser Aufzählung nicht fehlen. Weiroster dazu: „In Palo Alto haben wir auch ein Team aus Software Entwicklern. Und bauen dort Kontakte zur amerikanischen Weltraumindustrie auf.“

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Es ist eine Wette darauf, dass sich die Wärmeversorgung europäischer Städte in den nächsten Jahren grundlegend verändert. Den Beweis, dass der Markt dafür bereit ist, hat Roots Energy nach eigener Darstellung bereits erbracht. „Wir haben bewiesen, dass Menschen dafür bezahlen“, sagt Gründer Gerald Stangl. Das Wiener Unternehmen hat eine vorgefertigte Nahwärme-Plattform aus Hardware und Software entwickelt, die die heute übliche Einzelplanung jedes Heizraums durch ein industriell gefertigtes System ersetzen soll – und damit europäische Städte unabhängig von fossilen Energie-Importen machen will. Die Investitionskosten sinken laut Unternehmen gegenüber konventionell geplanten Anlagen um bis zu 50 Prozent.

Die erste Anlage – das mehrfach ausgezeichnete Wiener Pilotprojekt SmartBlock Geblergasse, technisch geplant von Roots-Mitgründer Wieland Moser, unter anderem Träger des Österreichischen Staatspreises 2021 – läuft seit 2017. Mehr als 20 weitere Standorte in der DACH-Region befinden sich im aktiven Rollout. Seit dem zweiten Quartal 2026 fertigt Roots Energy die zentralen Komponenten gemeinsam mit einem österreichischen Industriepartner in Serie. Womit das Unternehmen die jahrelange Pilotphase hinter sich lässt – und in die Skalierung eintritt.

Vom Co-Living-Projekt zum Wärme-Standard

Die Geschichte beginnt nicht mit Energie, sondern mit Wohnen. Hinter Roots steht mit Gerald Stangl ein Gründer, der bereits eine der bekanntesten österreichischen Health-Tech-Erfolgsgeschichten mitgebaut hat: Das von ihm mitgegründete Unternehmen mySugr, eine App zum Diabetes-Management, wurde 2017 an den Pharmakonzern Roche verkauft. Die Parallele zieht Stangl selbst – mySugr sei erfolgreich gewesen, weil das Team sein eigenes Problem gelöst habe. Bei Roots ist es dasselbe Muster: Die Wärmelösung entstand aus dem konkreten Bedarf eines eigenen Bauprojekts. 2021 gründete er gemeinsam mit Dr. Hüseyin Özcelik und Florian Hackl-Kohlweiß die Roots Urban Villages GmbH, ein Co-Living-Konzept für die Stadt. Bei der Suche nach einer Wärmelösung für ein rund 20.000 Quadratmeter großes Areal stieß das Team auf ein grundsätzliches Problem: „Wir haben gemerkt, es gibt nichts. Entweder man geht auf Fossil oder auf Fernwärme, wo man extreme Preisabhängigkeit hat“, erinnert sich Stangl.

Den Ausschlag gab schließlich der russische Einmarsch in die Ukraine 2022. Die Energiepreise schossen nach oben, die Immobilienpreise nach unten – und damit verschob sich die Logik des gesamten Vorhabens. Erst in diesem Moment, so Stangl, sei dem Team das eigentliche Marktversagen aufgefallen – und damit der Moment gekommen, „all in“ zu gehen: „Wenn nicht jetzt, wann dann?“ Das Team ließ das große Immobilienprojekt fallen, holte Energietechnik-Pionier Wieland Moser ins Gründer-Team, kaufte ein Gebäude als Forschungszentrum und entschied sich bewusst gegen frühes Investorenkapital: Ausschlaggebend war für Stangl der Zeitpunkt: Mit Kriegsbeginn sei die Stimmung unter Investoren schlecht gewesen, ein schneller Start mit hohem Tempo damals kaum finanzierbar. „Da haben wir gesagt, wir bootstrappen das.” 2023 wurde aus Roots Urban Villages die Roots Energy GmbH.

Das Marktversagen: zwischen Fernwärme und Sackgasse

Warum es für dichte Städte bisher keine industrielle Wärmelösung gibt, lässt sich an drei Optionen festmachen, die alle nicht skalieren. Klassische Fernwärme erreicht nur profitable Kernzonen; bestehende Hochtemperatur-Netze (80 bis 135 Grad Vorlauf) sind faktisch nicht erweiterbar und verlieren über 30 Prozent ihrer Energie auf dem Transportweg. Wer dennoch ausbaut, riskiert hohe tote Investitionen, wenn die Anschlussquoten zu gering bleiben. Luftwärmepumpen und Heizcontainer wiederum scheitern im dichten Bestand an Platz, Schallschutz und Genehmigungen. Und individuell von Ingenieurbüros geplante Erdwärme-Anlagen funktionieren zwar technisch, bleiben aber teure Einzelstücke.

Genau hier setzt die zentrale These vom „CapEx at Risk“ an. Das klassische Modell baut ein großes, zentrales Werk und steckt vorab viel Kapital hinein – in der Hoffnung, damit Tausende Haushalte zu versorgen. Bleiben die Anschlüsse aus, ist das Geld verloren. „Bei uns gibt’s dieses CapEx at Risk nicht“, sagt Stangl. „Die Energiequelle entsteht in diesen Netzen Schritt für Schritt.“ Statt eines Großkraftwerks liegen viele kleine Module vor; das System wächst mit der Nachfrage, nicht auf Verdacht.

Als Vorbild dient ausgerechnet Wien selbst. Nach den Ölpreisschocks Ende der 1970er-Jahre stellte die Stadt die dezentrale Ölheizung auf Gas um – und zwar, indem man günstig nur die Gasleitungen bis vor die Wohnungen legte. Ab da konnte jeder Haushalt frei entscheiden, wann er von Öl auf die überlegene Gastherme wechselt. „In weniger als einer Generation war das abgeschlossen“, erzählt Stangl. „Und wir machen genau das Gleiche.“ Roots verlegt schlanke, kostengünstige Soleleitungen – im Kern eine kalte Wasserleitung mit Alkohol-Wasser-Gemisch –, und jede Wohnung tauscht ihre Gastherme nach Bereitschaft gegen eine Soletherme.

Komplexität von der Baustelle ins Werk

Technisch baut Roots auf sogenannter kalter Nahwärme – im Fachjargon 5th Generation District Heating and Cooling. Über die Soleleitungen wird Umgebungswärme aus Erdwärme, Grundwasser, Außenluft oder Abwasser vor Ort gewonnen und nahezu verlustfrei an die Gebäude geliefert. Die Plattform besteht aus drei Bausteinen: dem vorgefertigten Hydraulik- und Steuerungsmodul Roots·Hub, dem Betriebssystem Roots·OS, das das thermische Netz steuert, sowie standardisierten Kompressoren, die Wärme oder Kälte beim Endabnehmer erzeugen – inklusive der Option, im Sommer zu kühlen.

Der Kerngedanke: Roots verlagert die Komplexität von der Baustelle ins Werk. Aus aufwändigen Sonderprojekten werden standardisierte, einfach einzusetzende Systemlösungen – und damit eine skalierbare Infrastruktur. Wichtig ist Stangl dabei die Abgrenzung – ein Punkt, mit dem das Unternehmen lange gerungen hat: „Wir liefern die Anlagensysteme, damit Firmen ihren Job machen können. Wir sind in keiner Konkurrenz.“ Roots sei weder Wärmepumpenfirma noch Projektierer, sondern Systemtechnik-Lieferant für Energieversorger, institutionelle Eigentümer und Contractors.

Markt mit hohem regulatorischem Druck

Der Zeitpunkt ist kein Zufall. Drei EU-Rechtsakte definieren bis 2040 das Ende fossiler Wärme im Gebäudebestand: Der EPBD-Recast schreibt den Ausstieg aus fossilen Heizkesseln bis 2040 vor, der EED-Recast verpflichtet jede Kommune ab 45.000 Einwohnern zu einem Wärmeplan, und ab 2028 greift mit ETS 2 eine CO₂-Bepreisung auf Gebäudewärme. Rund die Hälfte des EU-Endenergieverbrauchs entfällt auf Heizen und Kühlen – größtenteils noch fossil.

Als Zielkunden hat Roots Energy Europas größte institutionelle Wohnungsanbieter im Blick. Allein die 30 größten kontrollieren nach eigener Auswertung ein Wärme-Dekarbonisierungs-Volumen von rund 65 Milliarden Euro – darunter die größten Bestandshalter aus Österreich und Deutschland. Gespräche zu ersten gemeinsamen Piloten sind in Vorbereitung.

Fünf Jahre bootstrapped, jetzt die erste Runde

Seit 2021 hat Roots Energy rund zehn Millionen Euro aus Eigen- ,Fördermitteln und geförderten Darlehen eingesetzt – je etwa fünf Millionen in Forschung und Produktentwicklung sowie in das 900 Quadratmeter große Forschungszentrum „Roots·House“ in Wien-Penzing, das der Klimafonds als „Leuchtturm der Wärmewende“ auszeichnete. Die Forschungsförderungsgesellschaft FFG steuerte 2,4 Millionen Euro bei. Das Patent ist erteilt.

Nun geht das Unternehmen erstmals an externes Kapital: Eine erste Finanzierungsrunde soll im dritten Quartal 2026 abgeschlossen werden. Gespräche laufen mit europäischen Fonds aus den Bereichen Klima-, Resilienz- und Industrietechnologie. Das Kapital fließt in technische Kundenbetreuung, den Ausbau des Vertriebs und die Serienproduktion. Operativ geführt wird Roots Energy von Hüseyin Özcelik und Katharina Steppan; Stangl verantwortet als Gründer das Fundraising.

Das erklärte Ziel: Die Wärmeversorgung europäischer Städte soll künftig industriell organisiert sein – so wie Strom oder Telekommunikation heute. Den Hebel dorthin sieht Stangl weniger im Klimaargument als in handfesten Vorteilen für die Bewohner. „Wir müssen das Narrativ ändern“, sagt er. „Klima zieht in der aktuellen politischen Lage bei den Menschen wenig – dafür stehen Resilienz, Unabhängigkeit und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund.“

Mehr über Roots Energy könnt ihr auch hier erfahren.

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