Solar Impulse – Ein Symbol der Zukunft mit Pioniergeist.


Die Aviatik – kaum ein anderer Bereich in dem der Mensch sich aufhält ist mehr von Pioniertaten geprägt. Solar Impulse mit Bertrand Piccard und André Boschberg wird ein weiteres und vor allem wichtiges Kapitel in dieser Geschichte schreiben mit dem Ziel der Optimierung von erneuerbaren Energien. Ein Ziel, welches nicht nur für die Aviatik sondern für die Menschheit von grosser Bedeutung ist.

Bertrand Piccard, Präsident von Solar Impulse und Pilot: „Das Verrückte ist nicht, ein Flugzeug zu bauen, das ununterbrochen ohne einen Tropfen Treibstoff fliegen kann, sondern weiterhin daran zu glauben, dass unsere Zivilisation überleben kann, wenn sie eine Million Tonnen Treibstoff pro Stunde verbraucht, was zur Zerstörung unseres Planeten beiträgt.“


Ein Symbol nimmt gestalt an

Vor dem luftfahrerischen steht das technologische Abenteuer. Wird die Wirklichkeit den Erwartungen gerecht? In einer Ära rasanten Fortschritts hätte man noch endlos weiter am Konzept arbeiten können. Aber es war an der Zeit, mit grossem Vertrauen in die Planungen die Konzeptphase abzuschliessen und mit der Konstruktion zu beginnen…

So verlagern sich die Aktivitäten nun von den numerischen Simulationen in die Montagehalle, dem eigentlichen Versuchslabor, wo die Produktionsgeheimnisse von Solar Impulse verborgen sind. Jetzt ist der Zeitpunkt, den Schritt in die reale Welt zu machen, die einfallsreichen Ingenieure, geschickten Techniker, genialen Bastler, unkonventionellen Experten kennen zu lernen und die Grundprinzipien zu verstehen, die einen Flug ohne Treibstoff möglich machen.

Die Energiefrage beeinflusst das gesamte Projekt, von den Dimensionen der Struktur bis hin zu den extremen Gewichtsanforderungen. Zur Mittagszeit fällt auf jeden m² der Erdoberfläche ein Energieäquivalent von 1000 Watt oder 1,3 PS Lichtstärke. Über 24 Stunden liefert die Sonne durchschnittlich nur 250 W/m². Mit 200m² Photovoltaikzellen und einem Gesamtwirkungsgrad der Antriebskette von 12%, erreicht die Durchschnittsleistung der Flugzeugmotoren nicht mehr als 8 PS oder 6 KW. Etwa soviel hatten auch die Brüder Wright bei ihrem ersten motorisierten Flug im Jahr 1903 zur Verfügung. Und mit dieser Energie, an deren Optimierung vom Solarpanel bis zum Propeller das gesamte Team arbeitet, strebt Solar Impulse an, Tag und Nacht ohne Treibstoff zu fliegen!


Zwei Flugzeuge für den Erfolg

Die Konstruktion des ersten Prototyps, des HB-SIA, hat im Juni 2007 begonnen und dauert bis zum Sommer 2008. Die Testflüge finden voraussichtlich im Herbst 2008 statt mit dem Ziel, im Jahre 2009 den ersten Nachtflug durchzuführen. Danach folgt die Entwicklung eines zweiten Flugzeugs, mit dem mehrere, aufeinander folgende 24-Stunden-Zyklen geflogen werden sollen, so dass im Jahr 2011 die Überquerung des Atlantiks und danach der Flug rund um die Welt erfolgreich durchgeführt werden können.


Personelle Resourcen

Die Herstellung des Prototyps erfolgt in enger Zusammenarbeit zwischen dem für die Flugzeugkonstruktion zuständigen Solar Impulse Team und den verschiedenen Partnern wie z.B. Werkstofflieferanten oder Komponentenherstellern. Alle Beteiligten stellen sich den Anforderungen und schöpfen ihr Potenzial aus, um völlig neue Lösungen im Luftfahrtbereich zu entwickeln. 50 Mitarbeiter und über hundert Experten und Berater schaffen geradezu explosive Synergien...


Energie Resourcen

Für jede eingesetzte Energieform müssen auch die Umwandlungsphänomene verstanden und optimal genutzt werden. Das gilt für Strahlungsenergie der Sonne; elektrische Energie in den Photovoltaikzellen, den Batterien und den Motoren; chemische Energie in den Batterien; potenzielle Energie, wenn das Flugzeug an Höhe gewinnt; mechanische Energie beim Antriebssystem; kinetische Energie, wenn das Flugzeug Geschwindigkeit aufnimmt; thermische Energie in Bezug auf zu minimierende Verluste (Reibung, Erwärmung...)


Wirkungsgrad und Speicherkapazität

Die 12000 photovoltaischen Zellen aus monokristallinem Silizium von 130 Mikron Stärke wurden wegen ihres geringen Gewichts und ihres Wirkungsgrads ausgewählt. Ein noch besserer Wirkungsgrad, wie bei den im Weltraum eingesetzten Panels, wäre zwar möglich gewesen, doch hätte ihr viel zu hohes Gewicht Nachteile für den Nachtflug, der kritischsten Flugphase, gebracht. Das Hauptaugenmerk des Projekts liegt heute auf den Batterien, die immer noch sehr schwer sind. Das Gewicht des restlichen Flugzeugs muss daher drastisch reduziert, die gesamte Antriebskette optimiert und der aerodynamische Wirkungsgrad durch eine grosse Spannweite und ein für geringe Geschwindigkeiten ausgelegtes Flügelprofil maximiert werden. Bei einer Energiedichte von 200 Wh/Kg beträgt das Gewicht der für einen Nachtflug nötigen Batterien 400kg, mehr als 1/4 der Gesamtmasse des Flugzeugs.


Zentrale Intelligenz

Das on-board Informatiksystem sammelt und analysiert hunderte von Parametern, die für die Flugsteuerung erforderlich sind. Es liefert dem Piloten interpretierbare Informationen für seine Entscheidungen, übermittelt dem Bodenteam die wichtigsten Daten und führt den Motoren die optimal auf Flugkonfiguration und Ladungszustand der Batterien abgestimmte Leistung zu. Das Flugzeug ist so in der Lage, seinen Energieverbrauch selbständig anzupassen und zu minimieren.


Antriebssystem

Unter den Flügeln befinden sich vier Pylonen mit je einem Motor, einer aus 70 Akkumulatoren bestehenden Lithium-Polymer-Batterie und einem System zur Überwachung von Ladungszustand und Temperatur. Die Isolation soll die durch die Batterien erzeugte Wärme zurückhalten, so dass diese auch bei –40°C auf 8500 Metern funktionieren. Jeder Motor hat eine Spitzenleistung von 10 PS und ein Getriebe, das die Umdrehung des Zweiblatt-Propellers mit einem Durchmesser von 3,5 Meter auf 200 - 400 Umdrehungen / Minute begrenzt.


Struktur und Werkstoffe

Eine Spannweite von 61 Metern auf 1500 kg Volllast ist bezüglich Starrheit, Leichtigkeit und Beherrschbarkeit im Flug eine bislang unerreichte Herausforderung. Solar Impulse wird um ein Verbundwerkstoffgerippe gebaut, das aus einer Sandwichstruktur aus Kohlefasern und Waben besteht. Die Flügelunterseite wird mit einem flexiblen Film und die Oberseite mit einer Haut aus eingekapselten Solarzellen überzogen. Alle 50 cm verbinden insgesamt 120 Kohlefaserrippen diese zwei Schichten und verleihen dem Ganzen seine aerodynamisch Form.


Symbol für unsere Gesellschaft

Für Bertrand Piccard, Initiator und Präsident des Projekts, stellt dieses Flugzeug ein Symbol für die neuen Technologien dar. Und er ist davon überzeugt, dass unsere Gesellschaft in der Lage ist, diese Technologien zur sinnvollen Nutzung der Energiereserven unseres Planeten einzusetzen.

In diesem Sinne hat Solar Impulse ein äusserst passendes Leitbild: Die Sonne ermöglicht zwar das Fliegen, aber der Impuls muss erst noch gegeben und an diejenigen übertragen werden, die ihn empfangen und weitergeben wollen. Letztlich zeigt das Projekt, dass die Abenteuer der Zukunft und die Suche nach einer besseren Lebensqualität Hand in Hand gehen müssen.


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