Herausforderung Energie

Ein Flugzeug, das ohne Kerosin fliegt – Tag und Nacht: Zwölf Jahre und einen Prototypen hat es gebraucht, um die Solar Impulse 2 zu konzipieren, zu designen und zu bauen. Die Herausforderungen hierfür lagen vor allem darin, dass die nötige Energie für solch einen Flug produziert werden muss – immerhin muss das Flugzeug auch bei Dunkelheit fliegen können und 35.000 Kilometer weit kommen.

Ein Tennisplatz voller Solarzellen

Um dies zu gewährleisten, besteht das energetische Herzstück des Flugzeugs aus zwei Komponenten: den Solarzellen und den Batterien. Die Energie, die tagsüber durch die Sonne gewonnen wird, muss in Batterien gespeichert werden, um nachts zur Verfügung zu stehen – und dies beides möglichst effizient.

Um den mehr als 17.000 Solarzellen Platz zu bieten, hat die Solar Impulse sogar eine größere Flügelspannweite als eine Boeing 747: rund 72 Meter. Dadurch können die Photovoltaik-Paneele eine Fläche von knapp 270 Quadratmetern einnehmen – das ist in etwa so groß wie ein Tennisplatz.

Hohe Ausbeute

Die Konstrukteure verwendeten dabei Solarzellen aus monokristallinem Silizium, denn diese sind zwar teuer, besitzen aber einen höheren Wirkungsgrad als die billigeren polykristallinen Zellen. Die modernsten Exemplare der Solar Impulse 2 können eine Effizienz von 23 Prozent vorweisen. Gerade bei guten Lichtverhältnissen erzielen diese einen hohen Ertrag – optimal also für eine Nutzung oberhalb der Wolkendecke.

Um die Energie möglichst effizient zu nutzen, steigt das Solarflugzeug tagsüber auf über 8.500 Meter und sinkt bei Nacht auf 1.500 Meter ab. Es macht sich so einerseits am Tag zunutze, dass in großen Höhen weniger Strahlung durch die Erdatmosphäre geschluckt wird und es hier keine Abschattung durch Wolken gibt. Und andererseits nutzt das Flugzeug nachts die gespeicherte kinetische Energie, die sie im Gleitflug zurückgewinnt.

Über 17.000 Solarzellen bedecken das Flugzeug. © Solar Impulse/Revillard/Rezo.ch

Batterien liefern nachts Energie

Doch nur mit Gleitflug schafft es die Solar Impulse natürlich nicht. Etwa vier Stunden kann sie von dieser Energiequelle zehren, dann ist Schluss. Nun kommen die Batterien ins Spiel, in denen die durch die Sonne gewonnene Energie gespeichert wurde. Diese wiegen insgesamt 633 Kilogramm – das entspricht einem Viertel des gesamten Gewichts.

„Stellen Sie sich vor, die Kraftstoffreserven nehmen beim Flug zu! Um diesen Traum Wirklichkeit werden zu lassen, mussten wir jedes von der Sonne gespendete Watt bis zu einem Maximum ausnutzen und in unsere Batterien einspeisen“, sagt André Borschberg. „Heute ist die Solar Impulse das erste Solarflugzeug, das Tag und Nacht in der Luft bleiben kann und dem immerwährenden Flug sehr nahe kommt.“

Motorisiert wie ein Roller

Die Solar Impulse besitzt vier Motoren und bringt mit ihnen eine Durchschnittleistung von 15 Pferdestärken an den Start – das entspricht gerade einmal der eines kleinen Rollers. Die Höchstleistung liegt immerhin bei 70 PS, sie wird bei voller Auslastung aller vier Motoren erreicht.

Vier Motoren sorgen dafür, dass die Solar Impulse 2 in die Luft kommt - und bleibt. © Solar Impulse/Revillard/Rezo.ch

Ein PS-Bolide ist der Flieger damit nicht gerade. Und die Beschleunigung, die sich mit der Kraft der vier Motoren generieren lässt, liegt nicht viel höher als bei einem Auto: Zwischen 36 und 140 Kilometer in der Stunde beziehungsweise zwischen 20 und 77 Knoten bringt das Solarflugzeug zustande. Auf maximaler Flughöhe ist es dabei deutlich schneller unterwegs als auf Meereshöhe. Dennoch ist das für ein Flugzeug nicht gerade viel.

Stand: 20.03.2015