Projekt Solarimpulse: Mit einem Solarflugzeug um die Welt

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  1. #1 Bleiente, 08.07.2005
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    Vor vier Jahren haben die Pioniere Bertrand Piccard und Brian Jones die erste Weltumrundung ohne Zwischenlandung im Ballon erfolgreich beendet. Jetzt haben sie sich erneut zusammengetan, um sich einer spektakulären menschlichen und technologischen Herausforderung zu stellen. Sie bauen das Solarflugzeug Solar Impulse, mit dem sie den Planeten umrunden wollen.
    Dieses revolutionäre Flugzeug wird fähig sein, aus eigener Kraft abzuheben und Tag und Nacht ohne Treibstoff und Schadstoffemissionen zu fliegen. Das Ziel des Abenteuers besteht darin, die nachhaltige Entwicklung zu unterstützen, indem demonstriert wird, was erneuerbare Energie und neue Technologien erreichen können.
    Mehr als 60 Experten unter Leitung des Ingenieurs André Borschberg sind an der Verwirklichung des Projekts beteiligt. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) beteiligt sich durch die Bereitstellung europäischer Raumfahrttechnologien und von Fachwissen durch ihr Technologietransferprogramm. Die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL) ist der "offizielle wissenschaftliche Berater" für das Projekt.
    Der Entwurf von Piccards Flugzeug ähnelt dem eines Segelflugzeugs mit weiten Flügeln und einem dünnen leichten Rumpf. Um genügend Sonnenlicht einzufangen, wird das ultraleichte Flugzeug mit einer Flügelspannweite von 80 Metern so breit sein wie der neue riesige Airbus A380. Gegenüber den 560 Tonnen des A380 wird das Flugzeug jedoch mit einem ungefähren Gewicht von lediglich zwei Tonnen so leicht sein wie ein Auto.
    Die größte technologische Herausforderung ist das Energiemanagement. Die Idee besteht darin, pro 24-Stunden-Zeitraum etwa acht Stunden Sonnenlicht einzufangen, zu speichern und zu nutzen. Tagsüber muss das Flugzeug nicht nur genügend Energie zum Fliegen erhalten, sondern auch genug in seinen Batterien speichern, um während der Nacht seinen Elektromotor am Laufen und das Flugzeug in der Luft zu halten.
    Die Batteriereserven werden allein nicht ausreichen. Tagsüber wird das Flugzeug die extremen Sonnenstunden nutzen und auf 10.000 Meter steigen. Anschließend wird es in der Nacht langsam auf 3.000 Meter sinken. Durch die große Spannweite wird die Oberfläche zur Aufnahme von Sonnenenergie vergrößert und auch die Sinkrate über Nacht verringert.
    Die Energie wird aus einer 250 m2 großen Fläche bestehend aus monokristallinen Silizium-Solarzellen gewonnen, die die Oberseite der Flügel bedecken. Darüber hinaus entwickeln Forscher der EPFL farbempfindliche Photovoltaikzellen zum möglichen Einsatz auf den Unterseiten der Flügel, um diffuses Sonnenlicht mit niedrigem Winkel während der Morgen- und Abenddämmerung einzufangen. Die Energie wird die beiden Motoren betreiben, die 40 PS und eine Spitzengeschwindigkeit von 100 km/h liefern werden.
    Auf der Grundlage seiner Stellung als wissenschaftliches Experiment und "Forschungsschiff" soll Solar Impulse auch als eine Kommunikationsplattform zur Förderung der nachhaltigen Entwicklung dienen, indem das öffentliche Interesse an erneuerbaren Energien geweckt wird.
    "Solar Impulse wird die Idee einer neuen Luftfahrtära unter Verwendung saubererer Flugzeuge fördern, die durch die nahezu unbegrenzte Energie der Sonne anstatt mit schmutzigen, begrenzten Reserven fossiler Brennstoffe betrieben werden", sagt Bertrand Piccard.
    Obwohl das Flugzeug in seinem derzeitigen Entwurf niemals in der Lage sein wird, viele Passagiere zu befördern, sind die Entwickler der Ansicht, dass Solar Impulse das Bewusstsein für die Technologien hervorrufen kann, die eine nachhaltige Entwicklung ermöglichen können.
    .....
    An dem Konzeptentwurf wird gearbeitet und ein Modell des Flugzeugs wurde im Juni auf der Paris Airshow gezeigt. Damit das Flugzeug im Jahr 2010 flugbereit ist, muss folgender Zeitplan eingehalten werden:
    - 2006-2007: detaillierter Entwurf und Montage des Flugzeugs
    - 2008: erste Testflüge und Nachtflüge
    - 2009: mehrtägige Solarflüge
    - 2010 Weltumrundung.

    Die Weltumrundung wird in fünf Phasen erfolgen, die jeweils drei bis fünf Tage dauern werden. Das Flugzeug wird von West nach Ost und zwischen 10° und 30° nördlich des Äquators fliegen, um die vorherrschenden Winde und das Sonnenlicht auszunutzen.

    Weitere Informationen sind auf folgender Website abrufbar: http://www.solar-impulse.com/

    [Datum: 2005-07-08]
    Quelle:
    http://dbs.cordis.lu/cgi-bin/srchid...ON=D&SESSION=&RCN=EN_RCN_ID:24110&TBL=DE_NEWS


    Sieht ganz so aus als ob die Rufe, nach Solarantrieb hier im FF, gehört wurden sind :)
     
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  3. #2 Bleiente, 16.05.2006
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    16.05.2006
    http://www.20min.ch/news/kreuz_und_quer/story/17748268

    dort findet man auch eine Bildergalerie zur "SolarImpulse"
     
  4. #3 IronAir, 21.05.2006
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  5. #4 Bleiente, 08.05.2007
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  6. Grimmi

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  7. #6 Monitor, 25.06.2009
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  8. #7 MiG-Mech, 25.06.2009
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    Für mich beweist dieses Flugzeug, dass wir nie mit solarbetriebenen Flugzeugen kommerziell fliegen werden.
     
  9. #8 Bitter Man, 04.07.2009
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    Scheinbar ist der Mensch der limitierende Faktor bei diesem Experiment, denn wenn ich das richtig lese, wollen die alle paar Tage landen und einen Pilotenwechsel vornehmen. Ich dachte erst aufgrund der Zielsetzung, die Leistungsfähigkeit erneuerbarer Energien zu demonstrieren, das es ein Nonstopflug sei.

    Gruß BM
     
  10. #9 MiG-Mech, 05.07.2009
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    Dann kann man aber auch fragen, warum ich zu dieser Aussage komme und dann eine plausible Gegenmeinung bringen, denn eine Aussage, wie die Erde als Scheibe, ist ja wohl auch kein Argument.

    Die Einstrahlungsleistung der Sonne beträgt ca. 1000 W pro m².
    Um ein kW Leistung aus Photovoltaik zu erhalten, braucht man etwa 10 m² (auf Grund des Wirkungsgrades der Photovoltaik von ca 10%). Und dabei reden wir noch von einem Himmel ohne Bewölkung und senkrechter Einstrahlung. Eine Aufheizung im Betrieb durch die Einstrahlung vermindern die Wirkungsgrade ebenfalls.
    Jetzt kann man sich ausrechnen/ausmalen, wie groß die erforderliche Fläche sein müsste, um ein Flugzeug anzutreiben.

    Im Kraftfahrzeugbereich sieht es etwa so aus.
    Für ein Auto mit 50 kW abgeforderter Leistung würde man also schon eine Fläche von 500 m² benötigen.
    Mein Auto hat etwa 7 m² Gesamtfläche, wovon noch etwas Glasfläche ist. Es wären dabei also nicht mal 0,7 kW möglich.

    Und jetzt kommst Du und sagst, was passieren muss und wird, damit ein kommerzielles Flugzeug mit Solaranlagen als Antrieb fliegen kann.
     
  11. #10 Schorsch, 06.07.2009
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    Unter den Gelehrten jener Zeit war das eigentlich kein Thema. Die offizielle Kirchenmeinung war eine andere, aber unter Astronomen und Seefahrern war die Kugelform bekannt.

    Ein Flugzeug mit Hilfe von Photovoltaik zu betreiben ist relativ utopisch (Photovoltaik ist sowieso eine Sackgasse unter den erneuerbaren Energien), und an den Wirkungsgraden der Zellen wird sich nicht mehr so viel ändern. Es wäre deutlich effizienter aus Sonnenenergie am Boden einen Energieträger (etwa Wasserstoff) herzustellen und denn dann zu verfeuern. Das wäre sogar kommerziell anwendbar.
    Übrigens: die meisten technisch-physikalischen Basta-Meinungen wurden bisher nicht widerlegt.
     
  12. EDCG

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    Aha. :?!

    10 Tage * 24 h * 70 km/h = 16.800 km.
    Das wäre weit weniger als die Hälfte des Erdumfangs
    am Äquator. Also eine sehr weit nördliche Flugroute?
     
  13. #12 MiG-Mech, 09.07.2009
    Zuletzt bearbeitet: 10.07.2009
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    Na, eigentlich warte ich immer noch auf einen Kommentar von Sir-Loopalot.

    Aber da ich im Augenblick ja ein einen flugzeugtechnischen Lehrgang mache, hab ich sogar mal wieder etwas gelernt.

    Ein kleineres oder auch mittleres Passagierflugzeug benötigt etwa 5 kW Leistung zum Fliegen, für die Ausrüstung usw.; ca. 45kW für Beleuchtung und Passagierschnickschnack; und nochmal etwa 50 kW für die Küchen.
    Das bedeutet, dass man nur für die Stromversorgung von 100kW etwa 1000 m² Photovoltaik-Fläche benötigen würde.
    Mal zur Relation die Flügelflächen: der Solarflieger hat 200m², der A380 hat 845m², die An 255 hat 905 m².
    Der große A380 benötigt aber schon 200 kW nur für Strom.
     
  14. #13 Werner Schulte, 17.07.2009
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    Wie bitte ?????

    Dann reicht ja ne gute Motorsäge, um das Dingen in der Luft zu halten. . . . .

    Ähemm, könnten das evtl. 5 MW gewesen sein ?

    Jedenfalls sind solche Projekte doch lustig, gell? Ich erinnere mich, daß man in den 70er Jahren schon Solarflieger bis in 30 km Höhe schicken wollte (wo die Sonne ja auch doller scheint ;-) ) , und dort kreisen lassen, um Satelliten zu ersetzen. Die Batterien sollten dann tagsüber so viel Strom tanken, daß das Flugzeug die ganze Nacht damit fliegen kann. Das ganze natürlich unbemannt.

    Spricht heut kein Mensch mehr davon.

    Um Energie zu sparen, gab es in den 70ern auch Ideen, Lastensegler für den Personentransport zu benutzen. Sozusagen ein Airliner schleppt den anderen. Die Rechnung war bestechend: ein großes Flugzeug zieht ein kleineres hinter sich her, welches dann flexibel, je nach Bedarf, an einem oder an dem anderen Flughafen landet. Dieses Flugzeug braucht dann zum Landen keine Energie - es läßt sich ein Verbrauchsvorteil rechnen.

    Meine Frage ist nur, warum landen Airliner immer noch mit satt Schub und warum segeln sie nicht wirklich - bei den guten Gleitwinkeln, die sie haben. Ich weiß auch, daß man ein Triebwerk nicht so leicht wieder aufregeln kann. Ich weiß auch, daß wegen der Flugsicherheit bla bla bla - - - - aber wenn dann Vorschläge kommen für Personenlastensegler, dann muß ich doch schmunzeln.

    Vielleicht macht ja mal einer den Vorschlag, Wasserstoffionen aus der Atmospäre in Brennstoffzellen zu verfeuern und damit zu fliegen.

    Pegasus, das Flügelpferd, flog jedenfalls schon vor 2000 Jahren - und das ganz ohne aerodynamischen Nachweis.

    Gruß

    Werner Schulte
     
  15. #14 MiG-Mech, 17.07.2009
    Zuletzt bearbeitet: 17.07.2009
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    Damit war der Strombedarf gemeint, vielleicht hätte ich das im ersten Satz gleich eindeutiger schreiben sollen, und nicht erst im Zweiten. 5kW für die Flugsteuerung und was dazugehört.
    5MW erzeugt eine große Windkraftanlage!
    Das Gerätegetriebe nimmt etwa 300 - 400 kW von der Triebwerkswelle ab, um Triebwerks- und Flugzeughilfsgeräte zu versorgen.

    Die Flugzeuge müssen mit einer erhöhten Leerlaufdrehzahl (flight idle) landen, um im Notfall die Triebwerke schnell wieder auf Volllast hochfahren zu können, in ca. drei Sekunden. Vom ground idle würde es ca. zehn Sekunden dauern, und dass wäre in einem Notfall zu lange, um vollen Schub zu erhalten.
    Gleiten ja, aber nur runter. Das Gleiten beruht ja auf Höhenverlust. Würdest Du nun steigen wollen, müsst/würdest Du Fahrt abbauen (Die Sache mit der Gesamtenergie aus potentieller und kinetischer.) und das ist auch schlecht. Sehr schlecht. Also Trw auf flight idle.
     
  16. #15 Schorsch, 18.07.2009
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    Ein Flugzeug hat im Endanflug einen Winkel von -3°. Des Weiteren wird versucht mit minimaler Geschwindigkeit anzufliegen, jedoch bedeutet dies hohen induzierten Widerstand. Der Gleitwinkel ist in der Tat zu gering um den Widerstand bei dieser Konfiguration zu kompensieren, je nach Gewicht wären bis zu 5° notwendig.
    Ich könnte natürlich schneller fliegen, aber dann müsste ich härter bremsen (und die Wahrscheinlichkeit für einen Buschausflug am Ende der Landebahn steigt).

    Die 3 Minuten von Glideslope Intercept bis Touchdown sind zwar ärgerlich, beeinflussen aber die Energiebilanz des Flugzeugs kaum. Man könnte eher fragen, warum ein Flugzeug von Hamburg nach München fliegt, welches eigentlich nur optimal in seinem Auslegungspunkt operiert, und dafür müsste es bis nach Tunesien fliegen.
     
  17. Fritzu

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    Ich stimme der Meinung zu.
    Außerdem SIND diese Atomarbetriebenen Flugzeuge geflogen. Die Russen haben eins eingesetzt. Bis auf ein o. zwei Besatzungsmitglieder sind jedoch alle an Krebs verstorben da man den einstufigen, direkten, Kreislauf verwendete und auf Strahlungsschutz verzichtete.
    Auf amerikanischer Seite wurde ausserdem das SIcherheitsproblem hunderter fliegender Reaktoren korrekt erkannt. Die Idee wurde abgetan.
    Geflogen sind sie jedoch und wären sie technisch auch weiterhin--
    Ich weiß allerdings nicht was das mit Solarflugzeugen zu tun haben soll.
    Wenn man betrachtet wie stark sich die Leistung von Computern in Megaflops entwickelt hat, dann kann man sehen wie schnell eine Entwicklung vorangehen kann, wenn es Profitchancen gibt.

    Wenn wir einmal Öltechnisch auf dem trockenen sitzen, bin ich nahezu 100% sicher, dass es relativ schnell einen Ersatz geben wird. Das Solarflugzeuge in ihrer heutigen Form nicht das leisten können was für kommerziellen Einsatz nötig wäre ist relativ klar. Ob das aber NIE so sein wird, wage ich ganz verstärkt anzuzweifeln.

    Nichts ist endgültig-
    Wer weiß, dass es nichts weiß, weiß mehr als viele andere...

    Ich weiß nicht ob es einmal Flugzeuge die mit Photovoltaik fliegen geben wird. Aber ich bin nicht so naiv zu behaupten, dass es unmöglich sei. Wenn ich bedenke was bei Menschen schon alles als unmöglich bezeichnet wurde und letztlich doch möglich war, so kann ich so eine Frage nicht mit unmöglich beantworten... AUch das fliegen selbst wurde Anfangs für unmöglich gehalten. Wer es erforschte wurde verfolgt oder für verrückt erklärt.

    Soviel zu meiner Meinung

    Fritzu
     
  18. DDA

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    Nun, eingesetzt ist ein wenig übertrieben. Die modifizierte Tu95 (TU95LAL) flog zwar mit einem Reaktor, der in Betrieb war, die geplanten Triebwerke (anfänglich sollten nur zwei der vier ersetzt werden) wurden aber dort nie eingebaut. Damit flog die Flugzeug, genauso wie die modifiezierte B36 in den USA, nie kernkraftgetrieben, sie haben beide nur eine Kernenergieanlage transportiert.
    Der Reaktor ist auch abgeschirmt gewesen, wohl mit einer Bleiverkleidung (laut http://vfk1.narod.ru/Tu-95LAL.htm) . Allerdings war die Strahlenbelastung der Besatzung trotzdem sehr hoch, so daß es zu Schädigungen kam. Insgesamt flog die Tu95LAL 34 mal, jedoch icht immer mit heißem Reaktor.

    In den 70igern wurden noch einmal Experimente mit einer AN-22 unternommen, so ist es zumindest in eingen Quellen zu lesen.

    Axel
     
  19. #18 Schorsch, 14.08.2009
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    Nun zur Realität. Die optimale (und unmögliche) Solaranlage könnte 100% der eingestrahlten Sonnenenergie nutzen. Physikalisch realistischer sind bis zu 30%. Real erlebt sind um die 15%. Man kann sich dann relativ fix ausrechnen, dass bis auf weniger Exoten die Leistungsdichte nicht ausreichen würde, um ein normales Flugzeug in der Luft zu halten.

    Das war keine Meinung, sondern Physik.



    Richtig, ich meine die Russen haben den Reaktor "angeschaltet", während die Amis nie so weit waren. Die haben quasi nur einen Dummy eingebaut. Während der Betrieb eines Reaktors in einem Flugzeug noch irgendwo denkbar ist, ist die Frage, wie ich die Antriebsleistung an die Luft bringe. Dazu kommt, dass die Kühlung ein Problem darstellt. Schlussendlich ist ein Kernreaktor nicht anderes als eine Dampfmaschine, wo ich den Dampfkessel durch einen Reaktor ersetze.
     
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  21. #19 MiG-Mech, 16.08.2009
    Zuletzt bearbeitet: 17.08.2009
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    Genau, wie Schorsch meint, kann man ganz schnell ausrechnen, dass man nie mit Photovoltaik fliegen wird.
    Selbst wenn man einen Wirkungsgrad von 1 hätte immer noch nicht.
    Beispiel:
    Die Antriebsleistung beider Motoren des relativ kleinen Flugzeugs DC-3 beträgt ca. 1800 kW.
    Würde man Solarzellen mit dem Wirkungsgrad von 1 verwenden würde man immernoch 1800m² Fläche benötigen. Die DC-3 hat 92m² Flügelfläche. Jetzt haben die Solarzellen aber einen Wirkungsgrad von 10 % (die mit 20 % haben eine viel geringe Leistung pro kg Masse), so dass für die DC-3 18.000 m² nötig wären.
    Wie also soll es möglich sein, mit Photovoltaik zu fliegen ?
    Die Strahlungsleistung der Sonne von 1000 W/m² ist nahezu konstant (von Bewölkung und der Tageszeit mal abgesehen, wodurch es nur weniger wird).

    Jetzt soll doch mal einer der Zweifler der Behauptung sagen, wie es möglich sein soll !
     
  22. #20 Del Sönkos, 17.08.2009
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    Hi,
    eine C152 hat eine Flügelfläche von knapp 15 m^2, 85 KW (O-320) und 760kg MTOW.
    Verdoppelt man die Flügelfläche, packt aufs Heck und Querruder auch Solarflächen, kommt man auf vielleicht 45m^2.

    Jetzt bauen wir um:

    Es fallen Weg:
    111 kg für Motor
    65 kg für Sprit
    ca. 80 kg wg. der stärkeren Motorträger des Ottos, Brandschott, Pumpen, Schläuche, Anzeige, Kühlung, Generator (mind. 2fach)….
    Total: 256 kg leichter

    Es kommt hinzu:
    ca. 50 kg Batterie
    (Ist zwar üppig, ist aber für Reserve und Start. Man bedenke: Die alte Bakterie ist noch drin)
    ca. 20 kg Elektromotor
    ca. 30 kg Solaranlage (Ich hab da keinen Richtwert für 45m^2
    Total: 100 kg

    Das Flugzeug ist also beim Start knapp 156 kg leichter oder ca. 21%


    Jetzt hat ein Otto-Motor einen Wirkungsgrad von ca. 37% und der Elektro
    von ca. 90%.

    Der Otto gibt also in Wirklichkeit nur 32 KW (37% v. 85KW) bei 760 kg ab.
    Im Reiseflug fliegen wir schön sparsam bei 60% = 19,2 KW.

    Der Elektro würde bei 30% Wirkungsgrad der Solaranlage und 45m^2 Fläche ("Schorsch") ca. 14 KW abgeben, also 56 % weniger. Diese 14 KW Leistung kann aber immer anliegen.

    Zusammenfassung:

    Beim Start wäre ein solches Flugzeug 21% leichter und hätte 56% weniger Leistung.
    Diese fehlende Leistung wird durch die 50kg „dicke und üppige“ Batterie sichergestellt.

    Im Reiseflug wäre ein solches Flugzeug 21% leichter und hätte 27% weniger Leistung.

    Wenn man jetzt noch an der Batterie tüftelt und das Gewicht auf so 20kg reduziert (die alte Batterie ist immer noch drin!), wäre ein solcher Elektroflieger gleich, ev. sogar effizienter.

    Was nämlich auch zählt:
    Viel höhere Betriebssicherheit (Ev. endlich gewerblich IFR mit SE)
    Geringere Kosten (Kein nerviges OH nach 2.000 Stunden der Motors und AVGAS!!)
    Einfach zu fliegen (alleine das nervige drainen fällt weg:FFTeufel:)
    Weniger Verschleiß

    Was man allerdings auch sieht: Elektro wird´s wenn dann erstmal nur in der E-Klasse geben...

    Was meint Ihr?
    Gruß Sönke
     
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