• KaltDuschenMitDoris.ch
    Die Energiepolitik der Schweiz
    Energiewende abwenden!
29 Mär 2015

Solarimpulse – Wegweiser in die Zukunft?

Mit grossem PR-Aufwand ist Solarimpulse, das schweizerische Solarflugzeug, zu seiner Weltumrundung gestartet. Bertrand Piccard und seine Crew preisen das Unternehmen als zukunftsweisend. Es soll zeigen, dass die Möglichkeiten erneuerbarer Energie grenzenlos sind.

Was soll man davon halten? Wie kann man den „Hype“ hinterfragen?

Solarimpulse ist technisch gesehen ein Motorsegler. Ein elektrisch angetriebener Motorsegler.

Ein Motorsegler ist ein Segelflugzeug mit einem Hilfsmotor, der dem Segler einen selbständigen Start ohne Schleppflugzeug oder Seilwinde ermöglicht.

Elektrisch angetriebene Motorsegler kann man kaufen. Da ist zum Beispiel der Electro Taurus aus Slowenien. (Bild) Er kostet ein paar Hunderttausend Franken. Seine Batterien erlauben ihm, soviel Höhe zu gewinnen, dass er die Aufwinde nutzen kann. Er fliegt dann solange und so weit wie Segelflieger eben fliegen. Stundenlang, über hunderte von Kilometern. Am Schluss bringt der Hilfsmotor den Segler zu einer sicheren Landung auf einem geeigneten Flugplatz.

Die Batterien werden praktischerweise an der Steckdose aufgeladen, in der Schweiz mit umweltfreundlich produziertem Wasser- und Atomstrom.

Natürlich kann man auf die Idee kommen, die Batterien mit Solarstrom aufzuladen. Daran haben die Hersteller des Electro Taurus auch gedacht und sie liefern gegen einen tüchtigen Aufpreis einen Transportcontainer mit einem Dach aus Photozellen. Mit etwas Geduld Wetterglück kann man den Segler so in einigen Tagen auch ohne Steckdose laden.

Wer keine Geduld hat, will den Segler im Flug nachladen. Auch das geht. Die Photozellen sind dann halt nicht auf dem Dach des Transporters, sondern auf den Flügeln.

Aber jetzt gibt es ein Problem: Man kann nicht tagelang warten, bis die Batterien geladen sind. Und mehr als etwa 150 Watt pro Quadratmeter lassen sich nicht aus den Solarzellen herausholen. Es braucht also viele, viele Quadratmeter. Der Elektrosegler hat dann eine Spannweite von 72 Metern – mehr als ein Airbus A-380 – und kostet statt einige hundert Tausend einige hundert Millionen Franken – und er heisst Solarimpulse 2. Als Nutzlast trägt er gerade mal einen Piloten.

Damit demonstriert Solarimpulse 2 die Grenzen der Photovoltaik so drastisch wie es nur geht. Bertrand Piccard wird nicht müde, daran zu erinnern, dass die Gebrüder Wright auch nicht daran gedacht hätten, Passagiere über den Atlantik zu transpostieren. Doch der Vergleich hinkt: Die Technik der Wrights war skalierbar, das heisst, sie liess sich weiter entwickeln, vergrössern, verbessern, effizienter machen. Die Grenzen der Photovoltaik aber sind durch die Natur gegeben, durch die geringe Dichte der Sonnenstrahlung. Will man mehr Leistung, braucht man grössere Flächen. Daran führt kein Weg vorbei, wie Solarimpulse 2 eindrücklich zeigt. Allerdings ist die Grösse der Flügelflächen durch Skalengesetze begrenzt.

Was heisst skalierbar?

Ein Verfahren, eine Maschine, ein System ist skalierbar, wenn man sie vergrössern kann, ohne an zwingende Grenzen zu stossen. Bäume sind nicht skalierbar: Sie wachsen sprichwörtlich nicht in den Himmel, weil der Saft nicht höher steigen kann; der benötigte Druck würde zu gross.

Die Skalengesetze von Körpern (Würfel, Kugeln, Flugzeugen) sagen, dass die Oberfläche quadratisch und das Volumen mit der dritten Potenz der Grösse wächst. Ein Würfel, dessen Kantenlänge verdoppelt wird, hat eine viermal so grosse Oberfläche und ein acht mal so grosses Volumen.

Bei Flugzeugen ist es ähnlich: Wenn die Flügelspannweite verdoppelt wird, vervierfacht sich die Flügelfläche und das Volumen (und damit das Gewicht) wird 8 mal grösser.

Bei einem Solarflugzeug entspricht die verfügbare Motorenleistung der Fläche der Photozellen, also der Flügelfläche. Die zum Fliegen benötigte Leistung entspricht dem Gewicht. Wenn das Flugzeug vergrössert werden soll, ist es deshalb nötig, Gewicht zu sparen, damit es nicht so stark zunimmt wie das Volumen. Offenbar war die Leichtbautechnik bereits bei Solarimpulse 1 ziemlich ausgereizt.

„Bitte nicht berühren!“ sagte mir André Borschberg, als ich ein Bauteil betasten wollte. „Wenn es nicht zerbricht, ist es zu schwer!“

Filigraner ging es nicht mehr. Das Gewicht von Solarimpulse 2 hat nämlich ziemlich genau um die dritte Potenz zugenommen (siehe Tabelle). Dagegen haben die Konstrukteure des Solarimpulse 2 offenbar Wege gefunden, auch den letzten Quadratzentimeter für Photozellen zu nutzen. Deren Zahl stieg nämlich auch fast mit der dritten Potenz.

Skalen-Vergleich Solarimpulse-1  mit Solarimpulse-2

Spannweite                            +13,5%

Anzahl Photozellen                 +43,7%           skalen-theoretisch      +29%

Gewicht                                 +48,7%           skalen-theoretisch      +46%

Fazit

Einen besseren Solarsegler kann es mit heutiger Leichtbautechnik kaum geben. Die Grenze des Möglichen ist erreicht. Grössere Spannweiten lassen sich ohne Gewichtsprobleme statisch nicht realisieren.

Solarimpulse 2 ist ein Wunderwerk der Technik und eine Spitzenleistung der Ingenieurskunst. Bertrand Piccard hat eine bewundernswerte Leistung vollbracht, alle Widerstände zu überwinden und die riesigen Geldmengen zusammenzubringen, die für die Entwicklung notwendig waren. Aber den Weg in die Zukunft zeigt er nicht. Im Gegenteil: Er zeigt, wie es nicht geht. Das ist auch lobenswert!

Bitte anmelden, um einen Kommentar zu posten

Suche

Anmeldung