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Solarantrieb

Sonne statt Öl

 

Sonnenkollektoren absorbieren Sonnenenergie und erzeugen Strom – die Nutzung von Solarenergie auch für Verkehrsmittel liegt nahe.



  • Solare statt fossile Mobilität

    1839 entdeckte der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel (1820 bis 1891), dass bestimmte Materialien bei der Aufnahme von Licht Elektronen freisetzen, die sich bei Spannungsgefälle in gleicher Richtung bewegen und dabei Gleichstrom liefern. Licht kann also in Strom umgewandelt werden. 1954 fanden amerikanische Wissenschaftler heraus, dass Silizium ein besonders gut geeignetes Absorptionsmaterial ist. Und weil es überall vorhanden ist, dienen Siliziumzellen seitdem als Stromversorger für stationäre Abnehmer, in Satelliten, Kamera-Belichtungsmessern, Signalanlagen, Uhren und Taschenrechnern. Und zum Antrieb von Autos – wenn auch eingeschränkt.

    Offenbar begeistert von der eleganten Technik, hielt es 1957 der Vize-Präsident der Chrysler Corp. für möglich, dass die Autoindustrie noch vor Ende des Jahrhunderts Autos mit Solarantrieb produzieren würde. Bis heute hat zwar kein Autowerk ein Solarmodell im Programm, doch sind seitdem zahlreiche Fahr-, Schwimm- und Flugzeuge mit Solarantrieb gebaut worden, angefangen bei dreirädrigen Fahrrädern in den 1970er Jahren über einen Versuchs-Passat von VW 1982 mit Solarmodulen im Dachgepäckträger bis hin zu solaren Fahrgastschiffen auf Spree, Alster, Maschsee und Neckar.

    Auch Solar-Leichtflugzeuge waren in der Luft oder sind im Bau. Ihnen allen gemeinsam sind übergroße, der Sonne zugewandte Solarpaneele, die man bei Schiffen und Flugzeugen ohne weiteres unterbringen kann.


  • Unterbringung der Solarzellen ein Problem

    Beim Fahrrad, Motorrad oder Auto dagegen gibt’s Probleme. Der Wirkungsgrad kristalliner Siliziumzellen, auch von deutschen Firmen wie AEG, Siemens und Dasa geliefert, konnte zwar von vier Prozent auf heute um zwanzig Prozent gesteigert werden, erfordert aber dennoch eine hohe Anzahl von Zellen, gleichbedeutend mit großer Fläche. Konkret: Zur Erzeugung von 100 Watt wurde um 1978 eine Oberfläche von einem Quadratmeter, 1993 von 0,53 Quadratmeter benötigt. Größere Flächen aber stehen bei Straßenfahrzeugen, ausgenommen Nutzfahrzeuge, nicht zur Verfügung. So fütterten die Solarzellen des erwähnten Passat nur das Bordnetz mit gerade mal 160 Watt.

    Kann die Alltagstauglichkeit vernachlässigt werden, lassen sich mit Rennmobilen, die nur der praktischen Erprobung von elektrischen und mechanischen Teilen dienen und ohne Rücksicht auf Herstellungskosten und Zulassungsbestimmungen ausgelegt sind, beachtliche Leistungen erzielen: Zur Jahreswende 1982/83 durchquerte ein von BP gesponsertes Leichtgewicht auf vier Rädern den australischen Kontinent von Perth nach Sydney (zirka 4.000 Kilometer) in 20 Tagen, die Durchschnittsgeschwindigkeit betrug 25 km/h.

    Die über der Fahrerkabine auf einem 8,5 Quadratmeter großen Flachdach installierten 20 Solarmodule lieferten die aus dem Sonnenlicht generierte Energie an zwei herkömmliche Bleibatterien, die ihrerseits einen 0,74 Kilowatt Bosch-Motor versorgten. Die erste europäische Solar-Rallye, die Tour de Sol 1985 von Romanshorn nach Genf (368 Kilometer), bewältigte ein von Mercedes-Azubis und einer Zürcher Firma entwickelter Einsitzer mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 39 km/h.

    Bei der Solar Challenge 1987 längs durch Australien, diesmal von Darwin nach Adelaide (zirka 3.000 Kilometer), erreichte der Sunraycer von GM bereits 67 km/h. Es folgten weitere Rennen in der Schweiz, in Australien, auf dem Nürburgring und anderswo.


  • Wie funktioniert der Solarantrieb?

    Ein aus zahlreichen Siliziumzellen bestehendes, zum Himmel gerichtetes Solarpaneel speist eine übliche Fahrzeugbatterie. Vorgeschaltet ist eine elektronische Regelstufe zur Steuerung des Stromzuflusses, nachgeschaltet sind eine Antriebselektronik mit Strom-/Spannungsregler zur Dosierung des Stroms je nach Fahrpedalstellung sowie Rekuperationsschaltung und Überlastschutz. Es folgen der Gleich- oder Drehstrommotor sowie eine bei Steigungen unerlässliche mechanische Kraftübertragung in Form von Zahnrad- oder Reibradgetriebe mit Antriebswelle(n) oder Kette(n) oder mit Radnaben-, besser Radkörpermotoren.

    Um 1987 setzte ein Umdenken ein. Hohe Komponenten-Preise, die mäßige Sonneneinstrahlung in Mitteleuropa und ein zu großes, horizontal montiertes und damit unwirtschaftliches Solarpaneel ließen die Entwicklung reiner Solarfahrzeuge nicht mehr als wünschenswert erscheinen. Stattdessen rückte die Alltagstauglichkeit in den Vordergrund.
    Das bedeutete Verzicht auf mitgeführte Solarzellen und Hinwendung zum Elektromobil, das seine Energie von einer stationären Solartankstelle oder aus der Steckdose bezieht. Damit näherte sich das Solarmobil dem „üblichen“ Elektromobil, unterschied sich von diesem aber durch minimale Antriebsleistung, Leichtbau, kleinere Abmessungen, günstige Aerodynamik und durch die Anteile seines Besitzers an dezentraler, alternativer Stromerzeugung, zum Beispiel Sonnenkraftwerke.

    Der Fahrer will so vermeiden, dass sein Automobil zum (indirekten) Atommobil wird.


  • Die größten Potenziale liegen woanders

    Im Anlagenbau wird denn auch das größte Potential der Photovoltaik (Umwandlung von Sonnen- in elektrische Energie per Solarzelle) gesehen. Unternehmer und „Technosoph“ Ludwig Bölkow (1912 bis 2003) warnte schon früh vor der Endlichkeit von Kohle, Erdöl, Erdgas und Uran und errechnete, dass ein Quadrat von 500 Kilometer Kantenlänge in einem sonnendurchtränkten Land reicht, „um die gesamte Energieversorgung der Welt aus Solarzellen zu decken“ (Spiegel Heft 2/1995 Seite 83) – Stichwort Desertec.

    Experten betrachten die Solarenergie ab Mitte dieses Jahrhunderts als wichtigste Energiequelle auf dem Globus. Und auch beim Auto hat das Solarpaneel eine große Zukunft: Werden heute schon Solar(schiebe-)dächer zur Lüftung, Kühlung und Geräte-Stromversorgung von PKW, Kühlfahrzeugen und Konferenz- und Wohnmobilen hergestellt, könnten morgen schon gekrümmte (Karosserie-)Flächen mit Dünnschicht-Solarzellen beschichtet sein – die etwa drei Milliarden Jahre alte Sonne ist unsere und unserer Autos Zukunft.

     

    Bildquellen: Deutsches Museum, Archiv Eckermann

     

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