Sončne Sanje – Solar-Traum

Das erste Solarflugzeug-Modell flog bereits im Jahr 1974. Anfangs der 80er Jahre folgte der erste bemannte Solarflug. Etwas weiter zurück in der Geschichte sehen wir, dass der Grundstein für diese Entwicklung von Albert Einstein gelegt wurde, als er 1905 den Fotoeffekt erklärte und dafür den Nobelpreis erhielt. Die erste brauchbare fotovoltaische Zelle mit einem Wirkungsgrad von 6% wurde 1954 entwickelt. Wissenschaftler versuchen seither, die Effizienz zu verbessern. Für den breiten Einsatz liegt diese bei 18%, während sie bei den besten Fotovoltaik-Zellen, wie sie in Satelliten verwendet werden, bei 30% liegen dürfte. Die Sonne scheint nicht auf alle Teile der Erdoberfläche mit gleicher Leistung. Die Sonnenenergie ist am stärksten auf dem Äquator, während in unserer Region wenig mehr Energie als 1000 Watt pro Quadratmeter erreichen werden kann. Bei einem Wirkungsgrad von 18% können wir somit mit rund 180 Watt pro Quadratmeter rechnen. Im Flugmodellbau sind wir leider beschränkt, was die nutzbare Oberfläche betrifft.

Am Ende des letzten Jahres haben wir im Rahmen der auserschulischen Aktivitäten der Vega Elektrotechnik-Schule ein solarbetriebenes Flugmodell gebaut. Um den richtigen Einstieg zu finden, haben wir uns beim internationalen Luftsportverband FAI über die reglementarischen Vorschriften informiert. Die Regeln für diese Kategorie F5E sind die folgenden:

Maximale Oberfläche: 75 dm²
Max. Spannung: 42 V
Der Antrieb muss allein von Fotovoltaik-Zellen gespiesen werden.

Für die RC-Einheit darf ein Akku verwendet werden. Unser Ziel war es, ein einfaches RC-Elektromodell mit Standardkomponenten zu bauen. Das Solarunternehmen Bisol stellte uns freundlicherweise Fotovoltaik-Zellen GI56S3 zu Verfügung. Die Grösse einer Zelle beträgt 156 mm × 156 mm und die Masse inklusive Kontakte 14 g. Es gab viele technische Probleme zu lösen: Wie sollte die Form der Flügel und des

Rumpfes sein? Wie sind die Zellen zu montieren und wie soll die Flügel-Rumpf-Verbindung konstruiert sein? Wir haben dann beschlossen, einen Flügel aus Styropor zu bauen, nur zwei kleine Kohlehalterungen 5 × 1 mm zur Verstärkung zu verwenden und die Nase aus 3-mm-Pappelsperrholz zu verstärken. Ruder und Winglets wurden aus 6-mm-Depron geschnitten.

So weit gab es keine Probleme aber die Schwierigkeiten begannen beim Löten der Zellen

und deren Installation auf dem Flügel. Fotovoltaische Zellen sind hauptsächlich aus Silizium hergestellt und sind daher sehr bruchempfindlich. Wir entschieden uns, die Zellen direkt mit Polyurethan-Kleber zu montieren, um keinerlei Schutzfilm zu erzeugen und so auch den Wirkungsgrad zu verbessern. Wir verbanden alle ein- undzwanzig Zellen zu direkt an den Regler angeschlossenen seriellen Siebnergruppen. Unter Last massen wir eine Spannung von 12 V und einen Strom von 6,5 A. Bei idealen Bedingungen kamen wir so auf 80. Die Masse des Modells beträgt flugfertig 1200 g. Wir dürfen nicht vergessen, dass wir ein motorisiertes Flugzeug und kein Segelflugzeug bauten. Es gibt einen signifikanten Unterschied: Dieses Flugzeug wird durch den mechanischen Antrieb in der Luft gehalten. Bisher haben Konstrukteure vor allem Segelflugzeuge zur Überbrückung von Aufwindzonen mit elektrischen Antrieben ausgerüstet.

Für mich war unsere Arbeit eine Pionierarbeit, und wir konnten an der Vega Schule beweisen, dass es möglich und sinnvoll ist, in der Zukunft solarbetriebene Flugzeuge zu bauen. Natürlich werden wir unsere Arbeiten fortsetzen. Für eine bessere Effizienz konnten wir einen neuen Regler einsetzen. Auch der Empfänger-Akku kann mit Solarstrom ver-

sorgt und bessere Solarzellen können eingesetzt werden. Wir haben über unser Projekt einen Film gedreht, der unter dem Titel Sončne Sanje (Solar-Traum)

von RTV Slovenija (nationales Fernsehprogramm) im November 2012 ausgestrahlt wurde. ■

Roman Ložar