Solarfahrzeug

Solarfahrzeug Nuna 3 beim Zandvoort-Rennen

Solarfahrzeug Güneş Enerjili Araba

SolarWorld No. 1

Solarfahrzeuge sind Fahrzeuge, die ihre Antriebsenergie direkt aus der Sonnenstrahlung beziehen.

Die überwiegende Mehrheit der Solarfahrzeuge tut dies mittels Photovoltaik, das heißt sie sind 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 auch 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, werden nicht zu den Solarfahrzeugen gezählt, auch wenn die Energie, die sie laden, rein solar gewonnen wurde. Diese Fahrzeuge sind Elektromobile im Netzverbund.

Solarlandfahrzeuge

Solarautos (Straßenfahrzeuge)

Bei optimaler Sonneneinstrahlung können die Hochleistungs-Solarzellen der Experimentalfahrzeuge bis zu 2,25 kW (Nuna2 NL) elektrischer Leistung bereitstellen (vergl. PKW ca. 35–200 kW). Solarfahrzeuge sind Versuchsträger für sparsame Automobile und Leichtbau.

Das Solartaxi umrundete in 18 Monaten als erstes Solarstrom-betriebenes Elektroauto die Welt. Louis Palmer war von 2007 bis 2008 unterwegs und legte über 50.000 Kilometer zurück.^[1]

Solarrennen und -rallyes

Verschiedene Organisationen veranstalten weltweit regelmäßig Rennen mit Solarfahrzeugen^[2].

Die erste Solarrallye war die Tour de Sol 1985. Die Veranstaltung wurde hauptsächlich in der Schweiz bis 1993 jedes Jahr durchgeführt.

Als Höhepunkt gilt das Rennen quer durch Australien, die World Solar Challenge, die seit 1987 anfangs alle drei, jetzt 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.

Solarfahrräder

• Der Engländer Alan Freeman baute schon 1976 kleine solare Fahrzeuge und 1978 ein Solarboot. 1982 baute er ein solares Dreirad und dann sein Solarcycle, ein zweirädriges solares Sitzrad ohne Pedale ^[3]. Straßentaugliche Solarfahrräder wurden 1985 und in den folgenden Jahren an der Tour de Sol eingesetzt. Die Solarpanels wurden auf einem Dach, einem Anhänger, oder seitlich montiert und waren leistungsstark genug, um die Fahrräder mit oder ohne Pedalantrieb durchaus schnell anzutreiben. Heute werden solche Räder kaum mehr eingesetzt.
• Seit 2010 baut Albert van Dalen ein Solar-Fahrrad. Das Ziel dieses Projektes ist es, ein solarbetriebenes Fahrrad zu bauen, das an sonnigen Sommertagen genug Solarenergie empfängt, um längere Distanzen und fahren von Hügeln mit ausreichender Unterstützung zu ermöglichen.

Solarbahnen

→ Hauptartikel: Solarbahn

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.

Spree-Shuttle

Solarschiff Alstersonne

Solarboote oder Solarschiffe werden seit 1995 im Alltag eingesetzt^[4]. 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.

MobiCat

MobiCat ist ein elektrisch betriebener Passagier-Katamaran. Er bezieht seine Antriebsenergie aus Solarenergie. Das Wasserfahrzeug wurde im Juli 2001 vom Stapel gelassen und verkehrt seitdem auf dem Bielersee.

SolarSchiff

Seit Juni 2004 fährt der damals 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 Solarzellen belegt, es gibt damit freie Sicht an den Seiten und in halber Höhe.

Weserschiffe

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.

Sun21

Anfang Dezember 2006 startete die Sun21, ein in der Schweiz gebauter Solarkatamaran, in Sevilla zur ersten Atlantiküberquerung eines Solarbootes^[5]. 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.

Solon

Solarschiff Solon

Die Sun21 war der Prototyp für ein Solarschiff auf Berlins Gewässern. Am 12. August 2009 wurde die Solon vom Regierenden Bürgermeister Klaus Wowereit getauft. Das Schiff vom Typ Suncat 58 besitzt einen Solon-Solargenerator mit 5,6 kWp Leistung^[6]. Die Motoren des Katamarans haben insgesamt 2x8 kW elektrische Leistung. Der Batteriespeicher reicht für 10 Stunden Betrieb ohne Sonne. Bis zu 60 Personen haben auf einem SunCat 58 Platz. Neben der Solon bietet der gleiche Hersteller auch kleine Solarboote für bis zu 12 Personen und sogar eine luxuriöse Solaryacht an^[7].

Solgenia

Mit Photovoltaik-Wasserstoff-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.

SolarWave

SolarWave auf dem Rhein

Die SolarWave wurde am 17. Dezember 2009 zu Wasser gelassen, am 27. Januar 2010 getauft und ist am 7. April 2010 zur ersten energie-autarken Weltumrundung gestartet. Der Solar-Katamaran ist 14 m lang und 7,5 m breit und wiegt 12 Tonnen. Auf dem Dach der Solarwave befinden sich 57 m² Solarpaneele, angetrieben wird sie von 2 x 10 kW Elektromotoren. Einzigartig auf der Solarwave ist, dass neben Antrieb auch sämtliche Navigations-, Betriebs- und Haushaltsaggregate, sowie Elektro-Begleitfahrzeuge (Beiboot und E-Bike) mit Solarenergie betrieben werden. Das Projekt will die Machbarkeit weltweiter solarer Mobilität auf einem familientauglichen hochseetüchtigen Sportboot unter Beweis stellen und zur Nachahmung anregen. Das Boot hat 2010 auf Rhein, Main und Donau Europa durchquert und das Schwarze Meer befahren. 2011 will es seine Solar-Tour im Mittelmeer fortsetzen. Auf dem Weg um die Welt ist der SolarWave das - technisch wesentlich aufwendigere - Parallel-Projekt Tûranor PlanetSolar allerdings uneinholbar davon geeilt.

Tûranor PlanetSolar

Die Tûranor PlanetSolar ist ein am 31. März 2010 getaufter Katamaran, der ausschließlich mit Sonnenenergie angetrieben wird. Er war zu diesem Zeitpunkt das größte von Solarenergie angetriebene Wasserfahrzeug mit einer Länge von 31 m und einem Gewicht von 84 t. Das von 240 kW starken Motoren angetriebene Schiff soll für eine Weltumrundung eingesetzt werden. Am 27. September 2010 startete es in Monaco^[8], durchquerte den Panamakanal und erreichte Ende Januar 2011 die Glapagos-Inseln.

Solarluftfahrzeuge

Solarflugzeuge

→ Hauptartikel: Solarflugzeug

Solarluftschiffe

→ Hauptartikel: Solarluftschiff

Raumfahrzeuge

Eine kleine, aber recht erfolgreiche Nische haben Solarfahrzeuge in der unbemannten Raumfahrt erobert.

Radfahrzeuge erforschen die Oberfläche anderer Himmelskörper. 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.

Eine andere Variante sind Raumfahrzeuge die den Strahlungsdruck der Sonne mittels Sonnensegeln ähnlich einem Segelschiff direkt nutzen. Es wurden in der Vergangenheit mehrere praktische Versuche im erdnahen Weltraum durchgeführt. Erstmal zum Einsatz kam ein Sonnensegel bei der am 20. Mai 2010 gestarteten japanischen Raumsonde IKAROS, die zur Erprobung dieser Antriebsform dient.

Siehe auch

• Liste der Solarfahrzeuge
• Solartankstelle
• Elektromobilität
• Leichtfahrzeug
• Niedrigenergiefahrzeug

Quellen

1. ↑ Projekthomepage
   Reiseberichte auf Spiegel Online
2. ↑ [1] Regularien der FIA für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben
3. ↑ Solar Energy for Motive Power, Alan T. Freeman, 1983, Eigenverlag, Rugby, GB
4. ↑ http://www.umwelteinsatz.ch/IBS/solship2.html
5. ↑ http://www.transatlantic21.ch/ Transatlantik21
6. ↑ http://www.ivent-lounge.de/solar/solarschiff-solon.html
7. ↑ http://www.solarwaterworld.de/produkte.html
8. ↑ http://www.nzz.ch/nachrichten/panorama/solarboot_faehrt_unter_schweizer_flagge_um_die_welt_1.7705508.html

Weblinks

 Commons: Solarfahrzeuge – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Solare Mobilität

• www.solarmobil.net – bsm: Bundesverband Solare Mobilität e. V.
• www.solarmobil.info – Linkliste des bsm zur solar-elektrischen Mobilität
• Die Fachzeitschrift Solarmobil
• Buch der Synergie – Geschichte der elektrischen und solar-elektrischen Mobilität (ab 1900)
• E-Mobility-21.de - Aktuelle Berichterstattung zum Thema Elektromobilität

Solarboote

• www.solarboot-cup.de – Infos (Regeln und Geschichte) und Termine über Solarbootrennen
• www.umwelteinsatz.ch/IBS/solship2.html – Solar Ships for the new Millennium (engl)