Mit Sonnenenergie um die Welt fliegen?

Solar Impulse

Von Alpenhörnern und Kuhglocken wurde der Schweizer Bertrand Piccard begrüßt, als er am 24. Juli 2012 mit dem Solar Impulse-Solarflugzeug in Payerne landete. Wenige Wochen zuvor war er gestartet, um den ersten solarbetriebenen Interkontinentalflug zu absolvieren – von Madrid nach Rabat in Marokko. Der Flug über die Strecke von 830 Kilometern gelang ohne Zwischenfälle in 19 Stunden. König Mohammed VI. von Marokko hatte Piccard eingeladen, um auf diese Weise die Bekanntheit des weltweit größten Solarkraftwerks in Ouarzazate zu erhöhen.

Schon vor der Solar Impulse gab es in den letzten Jahrzehnten Versuche, die Luftfahrt, die zu den klimaschädlichsten Industrien gehört, von fossilen Treibstoffen unabhängiger zu machen. Das Team um den US-Amerikaner Paul MacCready etwa entwickelte die Solar Challenger, die im Jahr 1981 den Ärmelkanal überquerte. Mit einer Spitzenleistung von 2,5 Kilowatt konnte sie bereits Distanzen von mehreren Hundert Kilometern zurücklegen. Auch in den 1990er Jahren wurden mehrere Solarflugzeuge konzipiert, etwa im Rahmen des „Berblinger“-Wettbewerbs, dessen Ziel es war, zu beweisen, dass Solarsegler mit Hilfe der in Batterien gespeicherten Energie bis auf 450 Meter aufsteigen können, um dann einen allein durch Sonnenenergie angetriebenen Horizontalflug durchzuführen. Den Preis gewann das Team der Fakultät Luft- und Raumfahrt der Universität Stuttgart mit der Icaré. Auch in der folgenden Dekade wurden verschiedene solare Fluggeräte entwickelt, darunter das unbemannte, ferngesteuerte Flugzeug Helios der NASA, das 2001 eine Höhe von 30 Kilometern erreichte.

Ressourcenschonender Lufttransport

Der Initiator des Solar Impulse-Projekts, Bernard Piccard, kommt aus einer Familie von Forschern und Wissenschaftlern. Ausgebildet als Psychiater und Psychotherapeut, brachte ihn seine Flugleidenschaft dazu, 1999 die erste Non-Stop-Weltumrundung mit einem Heißluftballon in nur 20 Tagen zu vollenden. Die Ballonfahrt inspirierte ihn auch zum Nachdenken über ressourcenschonende Möglichkeiten des Lufttransports, denn er verbrauchte auf der Rekordreise über drei Tonnen Flüssiggas. Nach einer Machbarkeitsstudie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne wurde das Projekt am 28. November 2003 offiziell bekanntgegeben.

Darauf folgte eine lange Phase der Konzeptentwicklung und Simulation von Langzeitflügen, bevor von 2007 bis 2009 der Prototyp des ersten Solar Impulse-Flugzeugs HB-SIA geplant und gebaut wurde. Nach ersten Testflügen gelang im Herbst 2010 der erste Nachtflug mit dem solarbetriebenen Fluggerät. Nachts fliegt das Solarflugzeug mit Hilfe der tagsüber in Akkus gespeicherten Sonnenenergie. Der nächste Meilenstein waren dann der erste internationale Solarflug von Payerne nach Brüssel und Paris sowie der jüngst absolvierte erste Interkontinentalflug. Seit 2011 wird an der Konstruktion der Weiterentwicklung von HB-SIA gearbeitet HB-SIB.

Schon HB-SIA verfügt über innovative Eigenschaften, welche die Aerodynamik und Energieeffizienz steigern, um das Fliegen auf Basis der Sonnenenergie zu ermöglichen. Das Flugzeug verfügt über die Flügelspannweite eines Airbus A340, das Gewicht eines Mittelklassewagens und verbraucht nur so viel Energie wie ein Motorrad. Allerdings beträgt die Durchschnittsgeschwindigkeit der Solar Impulse auch nur 70 Kilometer pro Stunde. An Bord des Flugzeugs befinden sich vier Elektromotoren mit jeweils zehn PS Leistung, die mit Hilfe von 12.000 Solarzellen betrieben werden.

Solare Weltumrundung

Unter den Verbesserungen bei der HB-SIB finden sich etwa eine Erhöhung der Nutzlast, wasserdichte Stromkreise, damit auch bei Regen geflogen werden kann, sowie redundante Systeme für die Verbesserung der Zuverlässigkeit. Dafür wurden von den Partnerunternehmen der Solar Impulse-Initiative neue Werkstoffe und Herstellungsverfahren entwickelt. Solvay entwickelte Elektrolyten, mit denen die Energiedichte der Batterien erhöht werden kann. Bayer Material Sciences stellt dem Projekt seine Nanotechnologien zur Verfügung, und Décision steuert sehr leichte Kohlefasern bei, die bislang nicht zur Verfügung standen.

Mit diesem verbesserten Modell ist für 2014 das nächste große Ereignis geplant: die solare Weltumrundung. Während also noch über Biotreibstoff als Alternative für eine klimafreundlichere Luftfahrt diskutiert wird, bereitet man sich an anderer Stelle bereits auf den Umstieg des Luftverkehrs auf effizientere Konstruktionsweisen und emissionsfreien Antrieb durch erneuerbare Energien vor.

Franziska Buch

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