Solarantrieb

Solarfahrzeug Nuna 3 beim Zandvoort-Rennen

Die Mannschaft des Solarfahrzeugs Nuna 3 beim Zandvoort-Rennen

Solarfahrzeug Güneş Enerjili Araba

Solarworld No. 1

Solarfahrzeuge erhalten den Großteil ihrer Antriebsenergie direkt von der Sonne. Sie sind dazu auf der Oberfläche mit Solarzellen bestückt, die die Sonnenenergie auf dem Fahrzeug in elektrischen Strom umwandeln. Als Elektromobile führen sie häufig auch einen Energiespeicher (meist Akkumulatoren) mit sich, um sogar bei schlechten Lichtverhältnissen oder Bewölkung zumindest für eine begrenzte Zeit fahrtüchtig zu bleiben. Elektrofahrzeuge, die ihre elektrische Energie ausschließlich von einer stationären Photovoltaikanlage beziehen und dort ihre Energiespeicher aufladen, zählen nicht zu den Solarfahrzeugen, auch wenn die Energie, die sie laden, rein solar gewonnen wurde; wie z. B. Twike oder CityEl. Diese Fahrzeuge sind Elektromobile im Netzverbund.

Bei dem 2008 von Fiat vorgestellten Concept Car Phylla, das ab 2010 in Serienproduktion gehen soll, handelt es sich teilweise um ein echtes Solarauto. Es kann mit selbst produzierter Solarenergie bis zu 18 km weit fahren. Zunächst wird es auf Flughäfen als Servicemobil zum Einsatz kommen.

Bei optimaler Sonneneinstrahlung können die Hochleistungs-Solarzellen der Experimentalfahrzeuge bis zu 2,25 kW (Nuna2 NL) elektrischer Leistung bereitstellen (max. Einstrahlung *Fläche*Wirkungsgrad vergleiche Fossil PKW mit ca. 35–200 kW). Solarfahrzeuge sind Versuchsträger für sparsame Automobile und Leichtbau, (siehe Leichtfahrzeug und Niedrigenergiefahrzeug).

Solarrennen und Solarrallyes

Verschiedene Organisationen veranstalten weltweit regelmäßig Rennen mit Solarfahrzeugen^[1].

Als Höhepunkt gilt das Rennen quer durch Australien, die World Solar Challenge, die alle zwei Jahre stattfindet. Die Spitzenreiter erreichten auf einer Strecke von etwa 3.000 km Gesamtdurchschnittsgeschwindigkeiten von über 100 km/h (Stand 2005); dabei wurde nur am hellen Tag gefahren und die restliche Zeit nicht mitgezählt. Den Weglängenrekord von 830 km an einem Tag lieferte das niederländische Solarmobil Nuna II im Oktober 2003. 1993 nahm auch das unbemannte Solarluftschiff LOTTE2 an der Rallye teil.

Die Fahrzeuge benötigen auf 100 km bei 300 kg Gewicht lediglich 0,17 Liter Benzinäquivalent. Dies ist das wichtigste Merkmal dieser Solarmobile, die Geschwindigkeit ist limitiert durch die zulässige Höchstgeschwindigkeit auf den öffentlichen Straßen. Am 25. September 2005 startete in Darwin, Australien die 7. World Solar Challenge, die zum dritten Mal in Folge das Team NUON mit dem Solarmobil NUNA III gewann, wobei mit mehr als 102 km/h erstmals die „Traumgrenze“ von 100 km/h Durchschnittsgeschwindigkeit überschritten wurde.

Die North American Solar Challenge ist ein ähnliches Rennen, das ebenfalls alle zwei Jahre stattfindet.

Weitere international bedeutende Wettbewerbe sind:

• American Solar Challenge – USA
• World Solar Car Rallye – Japan
• SunRace – Australien
• Canadian Solar Discovery Challenge
• Dream Cup Solar Car Race Suzuka – Japan
• Solar Car Race Phaeton Hellas – Griechenland
• South African Solar Challenge – Südafrika

Der Sky Ace TIGA, ein Solarfahrzeug der Ashiya Universität, Japan, hält den Landgeschwindigkeitsrekord für Solarfahrzeuge. 2005 erreichte es in Griechenland 150 km/h, am 19. September 2006 in Taiwan 165 km/h.

Solarboote

Photovoltaik wird auch bei Booten eingesetzt. Dank seines guten Wirkungsgrades über ein breites Leistungsspektrum ist der Elektro- dem Verbrennungsmotor energieverbrauchstechnisch überlegen. Die Antriebsleistung liegt zumeist im Bereich von einigen hundert Watt bis zu einigen Kilowatt. Im Gegensatz zu Elektrobooten nutzen Solarboote die direkte Sonnenstrahlung als Energiequelle. Als Puffer dienen meistens Akkumulatoren. Somit haben sie theoretisch – ähnlich einem Segelboot – eine unbegrenzte Reichweite. Im Unterschied zu Segelbooten eignen sie sich vor allem auch zum Befahren von Kanälen und Flüssen. Eine Kombination mit Netzladegeräten und Wechselrichtern kann sinnvoll sein. Bei diesem Konzept wird das Boot am Liegeplatz mit dem Netz verbunden. Der Akku wird geladen, bis er voll ist, und anschließend wird die Energie des Solargenerators ins Netz gespeist. Die meisten so ausgerüsteten Solarboote speisen mehr ein, als sie verbrauchen. Bei größeren Strecken auf freien Gewässern oder Meeren sind jedoch meist zusätzliche Antriebe wie Segel, Wind- oder Diesel-Generatoren notwendig. Letztere sind in kalten Umgebungen nützlich, um gleichzeitig zu heizen. Bei kleinen Booten haben sich statt Diesel-Generatoren auch Muskelkraft-Antriebe bewährt. Solarantriebe eignen sich aufgrund der geringen Leistungsdichte nicht für Anwendungen mit dauerhaft großer Leistungsanforderung (z. B. hohe Geschwindigkeiten).

Solartrimaran Basilisk 2

Seit etwa 1985 sind Solarboote als Reise-/Wohnboote in Europa ein Thema: 1989 gelang dem Trimaran Basilisk eine Rundfahrt Basel – Koblenz – Trier – Saarbrücken – Straßburg – Basel, im Winter 1990/1991 eine Fahrt von Basel nach Denia, Südspanien (2.000 km). Bis 2006 legte Matthias Wegmann mit einigen weiteren Experimentalbooten – auch kombiniert mit Tretantrieben – rund 50 000 km zurück. Beispiel: Ein Kajütboot (8 × 2,5 m, 2 t) lässt sich elektrisch bei 2 kW mit 10 km/h bewegen, ein marktüblicher Benziner benötigt dafür 2 l/h. Bei reduzierter Geschwindigkeit prägt sich der Wirkungsgradunterschied noch stärker aus.

Solarschiff Alstersonne

Solarboote oder Solarschiffe werden seit 1995 im Alltag eingesetzt^[2]. Auf einigen Binnengewässern (z. B. Alster/Hamburg, Bodensee, Spree/Berlin) sind sie als Vergnügungsschiff oder Fähre unterwegs. Der „Spree-Shuttle“ (ehem. „Gaienhofen“) legte in der Zeit von Juni 2000 bis Oktober 2003 5.000 km zurück. Im Sommer 2003 benötigte das Solarschiff lediglich zwei Ladungen aus dem Stromnetz. Insgesamt wurden mehr als 4.000 Passagiere befördert.

Seit Juni 2004 fährt der größte Edelstahl-Solarkatamaran der Welt auf dem Neckar in Heidelberg. Das stolz „SolarSchiff“ genannte Ausflugs- und Charterboot wiegt 51 Tonnen bei einer Länge von 24,95 m. Es bietet 80 bewirtschaftete überdachte Sitzplätze und 30 weitere Plätze auf dem Freideck. Bei einer Dienstgeschwindigkeit von ca. 14 km/h beträgt seine Reichweite mit geladenen Akkus immerhin 110 km. Der Antrieb erfolgt über zwei Drehstrom-Elektromotoren mit je 25 kW. Nur die mittlere Dachfläche ist bei diesem Fahrzeug mit Solarkollektoren belegt, es gibt damit freie Sicht an den Seiten und in halber Höhe.

Seit April 2006 werden zwei solar-elektrisch angetriebene Boote auf der Weser in Hameln eingesetzt und touristisch sehr erfolgreich betrieben. Die Fortführung dieses Tourismusprojekts im Jahr 2008 wird durch neue und technisch aktuelle Bootsmodelle erfolgen.

Anfang Dezember 2006 startete die sun21, ein in der Schweiz gebauter Solarkatamaran, in Sevilla zur ersten Atlantiküberquerung eines Solarbootes^[3]. Nach einem Zwischenstopp auf den Kanarischen Inseln erreichte das Boot mit seinen 5 Besatzungsmitgliedern am 2. Februar 2007 den Hafen von Le Marin auf Martinique in der Karibik und am 8. Mai das Ziel New York. Das Projekt initiierte Martin Vosseler.

Mit PV-H2-Hybridtechnologie ausgerüstete Elektro- bzw. Solarboote verwenden eine Kombination aus Photovoltaik und Brennstoffzellen, letztere betrieben mit Wasserstoff, der wiederum reversibel mit Hilfe von Solarzellen gewonnen wird. Ein weltweit erster Prototyp, die „Solgenia“, wird als Forschungsschiff an der Hochschule Konstanz entwickelt und seit Anfang 2007 auf dem Bodensee im praktischen Betrieb eingesetzt.

Raumfahrt

Eine kleine, aber recht erfolgreiche Nische haben Solarfahrzeuge in der unbemannten Raumfahrt erobert, um die Oberfläche anderer Himmelskörper zu erforschen. So erkundeten die Landefahrzeuge Lunochod 1 und 2 bereits Anfang der 1970er Jahre den Mond. Die Solarmobile Sojourner, Spirit und Opportunity führten Untersuchungen auf dem Mars durch. Die Solarzellen unterstützten dabei die mitgeführten Akkumulatoren bzw. luden diese wieder auf. Die Mission von Lunochod 2 musste beendet werden, nachdem die Solarzellen durch aufgewirbelten Staub bedeckt wurden.

Das Ionentriebwerk nutzt in der Ausführung als Solar-Ionenantrieb die elektrische Energie aus Solarzellen, um ein ionisiertes Gas zu beschleunigen und mit dem Rückstoß Raumfahrzeuge anzutreiben.

Solarfahrräder

Solarfahrrad

Solarfahrräder befinden sich noch im Experimentalstadium. Bei dem abgebildeten Versuchsfahrrad werden 8 Ultracaps von den 12 V-Solarzellen ohne Laderegler bis ca. 20 V geladen. Käufliche Versionen sind erst zu erwarten, wenn der Wirkungsgrad industriell erzeugter Solarzellen über 20 Prozent steigt.

Solarflugzeug

• siehe Solarflugzeug

Solarluftschiff

• siehe Solarluftschiff

Solarbahn

• siehe Solarbahn

Siehe auch

• Liste der Solarfahrzeuge
• Solartankstelle

Quellen

1. ↑ [1] Regularien der FIA für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben
2. ↑ http://www.umwelteinsatz.ch/IBS/solship2.html
3. ↑ http://www.transatlantic21.ch Transatlantik21

Weblinks

Solare Mobilität

• www.solarmobil.net – bsm: Bundesverband Solare Mobilität e. V.
• www.solarmobil.info – Linkliste des bsm zur solar-elektrischen Mobilität

Solarboote

• www.solarboot-cup.de – Infos (Regeln und Geschichte) und Termine über Solarbootrennen
• www.m-b-o.net/…- Infos über eine Solarboot AG einer Berliner Schule
• www.umwelteinsatz.ch/IBS/solship2.html – Solar Ships for the new Millennium (engl)