Solar Impulse

Solar Impulse
Typ:	Solarflugzeug
Entwurfsland:	Schweiz Schweiz
Hersteller:	Solar Impulse SA
Erstflug:	3. Dezember 2009
Stückzahl:	1

Solar Impulse ist ein Projekt der Schweizer Bertrand Piccard und André Borschberg. Mit einem speziell dafür gebauten Solarflugzeug planen sie 2014^[1] eine Erdumrundung in mehreren Etappen.

Ziel des Projekts ist es, eine Kommunikationsplattform für neue technische, ökologische und ökonomische Wissenschaften zu errichten. Die Erlangung eines Weltrekordes ist ausdrücklich nicht im Fokus. Das Ziel besteht darin, umweltschonende Motorflugzeuge ohne Verbrauch von Brennstoff nach der Produktionsphase zu konstruieren.

Der Prototyp des Flugzeugs HB-SIA ist mit einer Spannweite von 64 Metern bei einem Gewicht von lediglich 1,6 Tonnen 2009 fertiggestellt worden.^[2] Die gesamte Fläche der Flügeloberseite (etwa 200 m²) ist dabei mit rund 12.000 Solarzellen bestückt. Die Konstruktion und der Bau des zweiten Flugzeuges mit der Bezeichnung HB-SIB, mit dem die eigentliche Erdumrundung stattfinden soll, soll voraussichtlich noch 2011 beginnen.

Vision des Hauptinitiators Bertrand Piccard

Das Projektziel, umweltschonende Motorflugzeuge ohne Verbrauch von Brennstoff nach der Produktionsphase zu konstruieren, entstand, nachdem Piccard eine Nonstop-Weltumrundung im Heißluftballon Breitling Orbiter III im Jahr 1999 zwar erfolgreich, aber sehr knapp vollendete, da von den 3,7 Tonnen Propangas, die beim Start geladen waren, bei der Landung lediglich 40 Kilo verblieben waren.^[3]

In seinen öffentlichen Auftritten betont Bertrand Piccard immer wieder die visionären Ambitionen des Projekts: die Neuorientierung des Lebensstils der industrialisierten Gesellschaft, die unverantwortlich mit den natürlichen fossilen Ressourcen des Planeten umgeht. Er möchte aufzeigen, dass eine verantwortliche, nachhaltige Energiewende möglich und zwingend notwendig ist. Es sei bereits mit heutiger Technik möglich, den Energieverbrauch mehr als zu halbieren. Das Projekt sei nicht nur als Flugzeug zu verstehen, sondern als wirtschaftliche, umweltpolitische und wissenschaftliche Botschaft und Symbol, berichtete er vor der französischen Nationalversammlung.^[4]

Eine besondere Einsicht hatte Piccard nach der Landung der Non-Stop-Ballonfahrt rund um die Erde in Ägypten. Als er sah, dass von den 3,7 Tonnen Flüssiggas, welches der Ballon beim Start an Bord hatte, nur noch 40 Kilo übrig waren, gab er sich das Versprechen, seine nächste Weltumrundung ohne Treibstoff zu unternehmen, um von der „Bedrohung“ der Begrenztheit von fossiler Energie unabhängig und sicher zu sein. Während des Projekts möchte das Team regelmäßig mit der Öffentlichkeit und insbesondere jungen Menschen in Verbindung treten, meinte er bereits auf der TED-Konferenz 2009.^[5]

Für sein Vorhaben ist er bereit, große persönliche Risiken einzugehen: Während des Fluges gibt es kaum Zeit zum Schlafen und es gibt über Nacht keine großen Energiereserven. Aber auf die Frage, ob er nicht Angst habe, mit einem Flugzeug zu fliegen, das an den Grenzen des Machbaren konstruiert wurde, kontert Piccard: er habe nicht Angst, in ein Solarflugzeug zu steigen, sondern in einer Welt zu leben, die eine Million Tonnen Öl je Stunde verbraucht.^[6]

Zeitplan

Solar-Impulse-Modell

28. November 2003

Start einer Machbarkeitsstudie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne

2004–2005

Entwicklung des Konzepts, Gründung der Firma Solar Impuls SA und Gewinnung von Sponsoren

Konzept aus dem Jahr 2004

ab 2006

Simulation von Langzeitflügen

2007–2009

Planung und Konstruktion eines Prototyps HB-SIA

Herbst 2009

Erste kleine Testflüge mit dem Prototyp

Sommer 2010

Erster Nachtflug und Flug über die Schweiz

2011

Konstruktion des zweiten Flugzeugs HB-SIB

Mai 2011

Erster internationaler Solarflug von Payerne (Schweiz) nach Brüssel^[7]

2012/2013

Mehrtägige Flugeinsätze

ab 2014

Versuch der Weltumrundung mit fünf Zwischenetappen

Das Ziel des Projekts ist, die Menschen für die Notwendigkeit des Energiesparens und der Nutzung und Förderung von Erneuerbaren Energien zu sensibilisieren. Zu diesem Zweck wird angestrebt, um die Welt zu fliegen, um entsprechende Aufmerksamkeit zu erzeugen. Der Start soll ab 2014 erfolgen, und der Flug wird in der Nähe des Äquators, jedoch vorwiegend über der nördlichen Hemisphäre erfolgen. Fünf Zwischenlandungen sind vorgesehen. Sie dienen dazu, den Piloten zu wechseln und der Öffentlichkeit sowie den Vertretern aus Politik und Wissenschaft das Abenteuer vorzustellen. Jeder Flugabschnitt wird drei bis vier Tage dauern, die für einen einzelnen Piloten maximal erträgliche Flugdauer. Falls das Gewicht der Batterien durch verbesserte Effizienz weiter reduziert werden kann, könnte das Flugzeug zwei Piloten für Langzeitflüge aufnehmen. Auf diese Weise würde eine Non-Stop-Weltumrundung in den Bereich des Möglichen rücken.

Prototyp HB-SIA

Cockpit des Solar Impulse HB-SIA

Die Konstruktion und der Bau des ersten Prototyps mit der Kennung HB-SIA hat 2007 begonnen. Das Ziel war, im Jahr 2010 den ersten Nachtflug durchzuführen.^[8]

Aufbau

Die HB-SIA ist ein freitragender viermotoriger Schulterdecker mit konventioneller Leitwerksanordnung und hoher Flügelstreckung. Die Spannweite beträgt 63,40 Meter, etwa entsprechend dem Airbus A340, bei einem Gewicht von lediglich 1,6 Tonnen. Die durchschnittlichen Fluggeschwindigkeit beträgt ca. 70 km/h. Das einsitzige Cockpit verfügt über keine Druckkabine, somit ist die maximale Flughöhe auf 8.500 Metern beschränkt. Der Pilot benötigt aufgrund der großen Flughöhe Wärmekleidung und eine Sauerstoffmaske. Um die geforderten Flugleistungen zu erreichen ist ein extremer Leichtbau notwendig. Der Rumpf ist ein Gitterfachwerk aus Kohlefasern, Kevlar und Glasfasern und ist wie Leitwerke und Flügelunterseite mit einer dünnen Kunststofffolie bespannt, die Unterseite der Querruder sogar nur mit einem Netz. Die Tragfläche ist aus einem Kastenholm und 120 formgebenden Rippen aufgebaut. Von den 11.628 Solarzellen sind 10.748 auf der Tragflügeloberseite und 880 auf dem Höhenleitwerk angebracht. Die Elektromotoren sind in vier langgestreckten Motorgondeln unter der Tragfläche montiert und treiben über ein Getriebe die niedertourigen zweiblättrigen Zugpropeller mit lediglich 200 bis 400/min an. Ebenso sind in jeder Motorgondel 70 Akkumulatorzellen sowie deren Lade- und Überwachungselektronik untergebracht.^[2] Das Fahrwerk besteht aus einem zentralen, einziehbaren Hauptrad an einem hohen Ausleger unter der Rumpfgondel, zwei nach hinten einklappbaren Stützrädern an den Tragflächen zwischen den Motorgondeln und einem festen Spornrad am unteren Ende des Seitenleitwerkes. Durch die sehr geringe Flächenbelastung (8 kg/m²) ist das Flugzeug empfindlich gegenüber Turbulenzen.

Flugerprobung und Rekordflug

Pilot der Solar Impulse HB-SIA André Borschberg

Am 6. November 2009 verließ der Prototyp HB-SIA zum ersten Mal den Hangar des Flughafens in Dübendorf, Schweiz. Es wurden verschiedene Tests zu elektromagnetischen Interferenzen bei laufenden Motoren durchgeführt. Am 19. November legte das Flugzeug die ersten Meter auf der Startbahn aus eigener Kraft zurück. Der erste kurze Flug über eine Distanz von 350 Metern gelang am 3. Dezember 2009 und dauerte 30 Sekunden.^[9]

Am 7. April 2010 folgte der erste ausführliche Jungfernflug in Payerne. Er dauerte etwa 1½ Stunden, wobei der Testpilot 1200 m Flughöhe erreichte. Die Erwartungen wurden übertroffen, das Flugzeug zeigte ein äußerst stabiles Flugverhalten.^[10][11]

Der erste Flug über Tag und Nacht (mit 26 Stunden Flugzeit) und damit auch der erste Nachtflug fand vom 7. auf den 8. Juli 2010 statt. Die Solar Impulse mit dem Piloten André Borschberg stieg dabei am Tag auf über 9000 Meter und lud dabei die Akkus. Nach Sonnenuntergang sank sie in der Nacht zunächst ohne Motoren wieder auf 1500 Meter ab, um dann mit dem Strom aus den Akkus bis zum Sonnenaufgang die Höhe zu halten (Akkuladung bei Sonnenaufgang über 40 %).^[12][13] Der Prototyp stellte somit neue Rekorde unter den Solarflugzeugen auf.

Im September startete der Prototyp erstmals einen Schweizer „Städteflug“ abseits eines Militärflugplatzes. Er landete auf den internationalen Flughäfen Genf, Zürich und flog über Bern und Luzern.^[14]

Der erste Europäische Flug führte im Mai 2011 von Payerne in der Schweiz über Frankreich, Deutschland, Luxemburg nach Belgien, um in Brüssel zu landen.^[15] Dort finden einige politischen Gespräche statt, die Europäische Kommission ist Schirmherrin des Projekts. Im Juni ist die HB-SIA Spezialgast bei der Pariser Luftfahrtschau.^[16]

Technische Daten des Prototyps HB-SIA

maximale Flughöhe[2][17]		8500 m
maximale Startmasse		1600 kg
durchschnittliche Geschwindigkeit		70 km/h
Minimal-/Stallgeschwindigkeit		35 km/h
Gleitzahl		35[18]
Spannweite		63,40 m
Rumpflänge		21,85 m
Höhe		6,40 m
Antrieb	vier Elektromotoren à	7,35 kW Maximalleistung
	vier Zweiblattpropeller à	3,5 m Durchmesser[19]
Lithium-Polymer-Akkus	Masse	4 x 100 kg
	Energiedichte	200 Wh/kg ≙ 720 kJ/kg
photovoltaischer Wirkungsgrad	(11.628 monokristalline Rückseitenkontakt-Solarzellen, 150 Mikrometer Stärke)	22,5 %

Rekorde der HB-SIA

Rekorde in der Kategorie Solarflugzeug, die vom internationalen Luftsportverband FAI anerkannt^[20] worden sind:

• Absolute Höhe: 9235 m
• Höhengewinn: 8744 m
• Flugdauer: 26 Std. 10 Min. 19 Sek

Partner

Partner des Projekts sind:

• Hauptpartner: Solvay, die Omega SA, die Deutsche Bank und Schindler^[21]
• Offizielle Partner: Bayer MaterialScience, Altran und Swisscom
• Forschung und institutionale Partner: die EPFL, ESA, IATA und Dassault Aviation

Auszeichnungen

2011

• Lindbergh Electric Aircraft Prize als Auszeichnung für bedeutende Leistungen in den Bereichen Technik, Design, öffentliches soziales Engagement und Bildung^[22]
• Watt d'Or 2011 vom Schweizer Bundesamt für Energie^[23]

2010

• Europäischer Solarpreis 2010 in der Kategorie Transport und Mobilität von Eurosolar^[24]
• Prix Icare 2010 der Association des journalistes professionnels de l'aéronautique et de l'espace (AJPAE) '^[25]
• Schweizer Solarpreis 2010 in der Kategorie Persönlichkeiten und Institutionen der Solar Agentur Schweiz^[26]

Siehe auch

• Liste von Flugzeugtypen
• Planet Solar (Solarkatamaran)
• Solartaxi von Louis Palmer, erste Umrundung der Welt mit einem Solarstrom-betriebenen Elektroauto 2007–2008

Weblinks

 Commons: Solar Impulse – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Offizielle Webseite des Projekts
  • Blog
  • SolarImpulseTV
  • SolarImpulseEDU, pädagogisches Begleitprogramm: regelmäßige Videokonferenzen mit Schulklassen in verschiedenen Sprachen
  • 3D-Animation mit Erläuterungen
• Mit der Sonne um die Welt, Dokumentation (53min, 2010) in Zusammenarbeit mit ARTE im offiziellen YouTube-Kanal des Projekts
  • European Solar Flights: Brussels-Paris
• Bertrand Picard's solar-powered adventure – Vortrag auf einer TED-Konferenz (Video, englisch)

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.solarimpulse.com/common/documents/challenge_stages.php?lang=de&group=challenge
2. ↑ ^{a b c} Das Solar Impulse. www.solarimpulse.com. Abgerufen am 9. April 2011.
3. ↑ Solarflugzeug schafft 24 Stunden – erster Nachtflug mit Sonnenstrom Eintrag auf energieblog24.de
4. ↑ Anhörung von Herrn Bertrand Piccard, Initiator des Programmes Solar Impulse in der Kommission zur Nachhaltige Entwicklung in der französischen Nationalversammlung am 19. Januar 2011
5. ↑ Bertrand Picard's solar-powered adventure (englisch) (Flash-Video). TED (2009). Abgerufen am 24. Januar 2010.
6. ↑ Bertrand Piccard: mit der Sonne um die Welt, nano (3sat) am 11. November 2009
7. ↑ solarimpulse.com
8. ↑ Zwei Flugzeuge für den Erfolg. www.solarimpulse.com. Abgerufen am 2. August 2009.
9. ↑ Blog. www.solarimpulse.com. Abgerufen am 2009-11-06 und 2009-11-19.
10. ↑ "Solar Impulse" absolviert Jungfernflug, SWR cont.ra vom 7. April 2010
    TheBLOG am 7. April 2010 auf SolarImpulse.com
    Spektakuläre Landung der Solar Impulse – Jubel und Tränen in Payerne, Basler Zeitung
11. ↑ dnews.de: Erstes Solar-Flugzeug besteht Testflug. Abgerufen am 8. April 2010. 
12. ↑ Schwerpunkt zu den Nachtflügen mit Diagrammen wichtiger Flugparameter, solarimpulse.com/nightFlights
13. ↑ SF Tagesschau: «Solar-Impulse»-Pilot Borschberg: «Die Ruhe war einzigartig». Abgerufen am 9. Juli 2010. 
    NZZ Online: Solar Impulse besteht den Härtetest. Abgerufen am 8. Juli 2010. 
    tagesschau.de: Solarflugzeug absolviert historischen Nachtflug. Abgerufen am 7. Juli 2010. 
    Spiegel Online: Sonnenflieger meistert ersten Nachtflug. Abgerufen am 7. Juli 2010. 
    Deutsche Welle: Mit der Sonne um die Welt. Abgerufen am 17. Juli 2010.  – Video
14. ↑ Touchdown der «Solar Impulse» in Kloten, SF Tagesschau am 22. September 2010
    Solar Impulse besucht Zürich, NZZ Online am 22. September 2010
    Solarflugzeug landete auf Schweizer Flughäfen, Der Standard am 22. September 2010
15. ↑ Von der Schweiz nach Belgien mit Sonnenkraft, Deutsche Welle am 13. Mai 2011
    Flugverlauf auf solarimpulse.com
16. ↑ Solar Impulse at the Paris Air Show!, Pressemitteilung im April auf paris-air-show.com
    Show Introduction
17. ↑ HB-SIA-Datei
18. ↑ Mit der Sonne die Erde umrunden, Abgerufen am 2. Mai 2011.
19. ↑ In 20 Tagen um die Welt: „Flohsprung“ als Meilenstein für den Sonnenflieger, Fliegerrevue S.16-18, März 2010
20. ↑ The FAI ratifies Solar Impulse's World Records, FAI.org am 21. Oktober 2010
21. ↑ Schindler wird Hauptpartner von Solar Impulse
22. ↑ LEAP Aero 2011 Outstanding Achievement Award, lindberghprize.org
23. ↑ Gewinner des Watt d'Or 2011, BFE am 6. Januar 2011
24. ↑ Würdigung SOLAR IMPULSE SA, Eurosolar, 10. Dezember 2010
25. ↑ Le Prix Icare National
26. ↑ Schweizer Solarpreis 2010: Solar Impulse Piccard/Borschberg, Lausanne/VD, 'Solar Agentur Schweiz'