Altran unterstützt 1. Solar-Nachtflug der Geschichte

Offizieller Engineering-Partner Altran setzt bei Solar Impulse technologische Aspekte um

Am 8. Juli dieses Jahres um neun Uhr war es soweit: Das solarbetriebene Flugzeug „Solar Impulse“ landete nach einem 26-stündigen Non-Stop-Flug wieder auf seinem Heimatflughafen im schweizerischen Payerne. Mit einer maximalen Flughöhe von 8.720 Metern über dem Meerespiegel war es zugleich der höchste Solarflug aller Zeiten. Zuvor hob im April 2010 das Solar-Impulse-Flugzeug zum ersten Mal nach über sieben Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit ab. Nie zuvor war ein derart großes und leichtes Flugzeug geflogen.

Altran ermöglicht die Flüge mit Unterstützung anderer Mitglieder aus dem Solar-Impulse-Team, in dem sich Ingenieure, Physiker, Informatiker, Struktur- und Werkstoffspezialisten zusammengefunden haben und in gemeinsamer Arbeit 11.628 Silizium-Zellen auf beiden Flügeloberseiten befestigt haben. Aufgrund unterschiedlicher Ausgangsbedingungen entschieden sich die Ingenieure für Zellen mit 150 Mikron Stärke, die leichter sind als wirkungsstärkere Siliziumzellen. Während des Fluges im Juli lud die Sonne am Tage die Lithium-Polymer-Batterien für den unmittelbar anschließenden Nachtflug auf. Die Batterien sitzen jeweils direkt unter den vier Elektromotoren und stören damit kaum die Aerodynamik.

„Nachtflüge sind extrem schwierig“, sagt Christian Le Liepvre, Pressesprecher für Solar Impulse bei Altran Technologies. „Um die verfügbare Energie aus einem Liter Treibstoff zu speichern, bedarf es einer 35 Kilogramm schweren Batterie, aber auch nur, wenn man die beste bisher bekannte Batterie verwendet“ sagt Le Liepvre. Weil die benötigte Energie für den Propellerantrieb während des Nachtflugs aus diesen Batterien stammen muss, haben die Entwickler beim Bau des Flugzeugs an anderen Stellen am Gewicht gespart. Die maximale Energiedichte liegt derzeit bei 220 Wh/kg. Das Gewicht aller Batterien beträgt 400 kg und damit 25 Prozent der Gesamtmasse des Flugzeugs.

Wie in der Grafik 1 unten zu erkennen ist, beträgt die Sonneneinstrahlung zur besten Tageszeit maximal 1.000 Watt pro Quadratmeter Solarzellen. Um diese Energie-Hochs für die Nachtflugstunden zu sparen, nutzt das Flugzeug im Durchschnitt lediglich 250 Watt pro Stunde. Der Energieüberschuss aus den Stunden mit intensivem Licht wird in den Batterien zwischengespeichert und in der Nacht an die Propeller abgegeben.

Neben der Definition und Optimierung der Energiesystem-Architektur hat Altran auch die Strukturanalyse, das Design sowie die Kalkulation der Karbon-Struktur des Flugzeugs übernommen. Außerdem arbeitet Altran am Systemengineering und an verschiedenen Computersimulationen, die die Flüge und vor allem die für 2012 geplante Weltumrundung virtuell mit tausenden Variablen und Einflussfaktoren durchrechnen, bevor sie Realität werden können. Grafik 2 zeigt ein Bild der favorisierten Flugroute; sie berücksichtigt u. a. zu erwartende Winde, die Erdkrümmung oder auch nationale Überflugverbote.