Rund um die Welt – nur mit Sonne im Tank

Ohne einen Tropfen Treibstoff die Erde umrunden – eine Vision, die nun Realität wird. Das Zukunftsflugzeug Solar Impulse soll dies im laufenden Jahr nur mit Hilfe von Sonnenergie schaffen. Dazu muss es besonders leicht und stabil sein.
Spezialkunststoffe von Bayer MaterialScience machen dies möglich.
Die Flügel haben mit 72 Metern die Spannweite der größten Passagierflugzeuge, doch in die winzige Kabine darunter passt nur eine einzige Person – der Pilot. Es ist ein ganz besonderer Flieger, der zu einer ebenso einzigartigen Mission antritt: der ersten bemannten Erdumrundung ohne Treibstoff. Angetrieben nur von der Kraft der Sonne, soll das Ultraleichtflugzeug „Solar Impulse 2“ (Si2) diese Pioniertat zwischen Frühjahr und Sommer 2015 vollbringen.
Ins Leben gerufen wurde das Projekt vor mehr als zehn Jahren von den Schweizern Bertrand Piccard und André Borschberg. Sie wollen damit zeigen, welch enormes Potenzial neue Technologien für Energieeffizienz und erneuerbare Energien haben.
Ab 2010 demonstrierten die beiden dies bereits mit einem Vorläufermodell, das bewies, dass man Tag und Nacht nur mit Solarenergie fliegen kann, und zahlreiche Testflüge erfolgreich absolvierte. Zunächst in Europa – von der Schweiz aus ging es unter anderem nach Paris und Brüssel, später nach Spanien und Marokko. 2012 folgte die Überquerung der USA. Im April 2014 wurde das dann entscheidende zweite Flugzeugmodell präsentiert, das von mehr als 17.000 Solarzellen auf den Flügeln angetrieben wird.


Rund um die Welt – nur mit Sonne im Tank
Das Gelingen hängt auch stark von den passenden Werkstoffen ab. Denn der Flieger muss sehr leicht sein, um das Gewicht der Batterien auszugleichen. Diese speichern den Strom aus den Solarzellen, damit die Solar Impulse auch nachts in der Luft sein kann.
Und sie muss sehr stabil sein, damit sie den extremen Bedingungen in großer Höhe standhält.

Innovative Werkstoffe
Bayer MaterialScience, das seit 2010 offizieller Partner des Projekts ist, hat für beide Flieger innovative, maßgeschneiderte Kunststoffe entwickelt, die in den deutschen Werken hergestellt werden. Darüber hinaus ist das Unternehmen beim zweiten Flugzeug für die komplette Gestaltung der Cockpithülle verantwortlich.
Dafür stellt Bayer MaterialScience unter anderem einen neuartigen, extrem leistungsfähigen Dämmstoff bereit. Hocheffiziente Dämmung ist für das Flugzeug besonders wichtig, weil es extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.
Aber auch andere Materialien und Lösungen von Bayer MaterialScience kommen zum Einsatz. Beispielsweise dünne Platten aus dem transparenten Hochleistungskunststoff Polycarbonat für das Cockpitfenster oder Polyurethan-Hartschaum zur Dämmung der Batterien. Hinzu kommen Rohstoffe für Klebstoffe und für die glänzende silberne Beschichtung, mit der weite Teile des Flugzeugs überzogen sind.

Fliegendes Labor
Solche Materialien stellt das Bayer MaterialScience auch anderen Märkten und Branchen zur Verfügung – etwa für Leichtbau in der Automobilindustrie, zur Dämmung von Gebäuden und für das Wärmemanagement in der Unterhaltungselektronik.
Letzten Endes ist das Engagement bei Solar Impulse auch für die Weiterentwicklung solcher Schlüsselsektoren von Nutzen: Mit dem „fliegendem Labor“ kann Bayer MaterialScience seine bestehenden Produkte und Lösungen weiter verbessern, Neues erproben und so zu neuen Anwendungsmöglichkeiten gelangen.

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Anfang März ist das Zukunftsflugzeug Solar Impulse in Abu Dhabi zu einer einzigartigen Mission gestartet: Als erstes bemanntes Flugzeug soll die „Si2“ allein mit Sonnenenergie und ohne einen Tropfen Kerosin die Erde umrunden. Bayer MaterialScience (BMS) ist seit 2010 Projektpartner und unterstützt mit innovativen Materialien, Lösungen und Expertenwissen. Bis zu 30 Mitarbeiter waren im Entwicklungsteam unter Leitung von Ingenieur Dr. Bernd Rothe mit Solar Impulse betraut.

Bernd Rothe, als Projektleiter verfolgen Sie die Erdumrundung des Spezialfliegers sicher mit Argusaugen. Wie läuft es bisher?
„Das stimmt, ich stehe in einem engen Austausch mit dem Team von Solar Impulse und beobachte das Geschehen täglich. Zwar gab es Querelen mit den Behörden in Indien, der ersten großen Station nach dem Start. Doch technisch hat offenbar alles bestens geklappt. Wozu sicherlich auch unsere Werkstoffe beigetragen haben. Nach den ersten erfolgreich absolvierten Etappen haben die beiden Piloten André Borschberg und Bertrand Piccard sich bei uns dafür bedankt, dass wir geholfen haben, ihr Leben dort oben in der Luft deutlich komfortabler zu gestalten.

Was ist denn das Besondere an der „Si2“?
„Mehr als 17.000 Solarzellen auf den Tragflächen wandeln Sonnenlicht in Energie für die Motoren und Batterien um und genügen tagsüber wie nachts als alleiniger Antrieb – ein echtes Novum in der Fluggeschichte. Dies stellt besondere Anforderungen an die im Flugzeug verwendeten Materialien. Während die Flügelspannweite mit 72 Metern locker mit den größten Passagiermaschinen mithalten kann, liegt das Gewicht gerade mal gleichauf mit einem Geländewagen. Die teilweise extrem anspruchsvolle Strecke von insgesamt rund 35.000 Kilometern über vier Kontinente und zwei Ozeane erfordert eine außerordentliche Stabilität.
Die Maschine ist auch nicht einfach zu beherrschen und muss durch sehr erfahrene Hände gesteuert werden – davon konnte ich mich persönlich während eines Flugs im Simulator von Solar Impulse überzeugen. Meine ‚Teststunden‘ haben jedenfalls gezeigt, dass ich die ‚Si2‘ definitiv nicht um den Globus bringen würde.“ (schmunzelt)

Wieviel von BMS steckt in diesem Flugzeug?
„Sehr viel – von allen Partnern des Projekts ist Bayer MaterialScience mit seinen Werkstoffen gewichtsmäßig am stärksten in der ‚Si2‘ vertreten. Unser Team war zudem maßgeblich an der Entwicklung des Cockpitdesigns beteiligt. Ein besonders leistungsstarker Polyurethan-Hartschaum sorgt für eine gute Isolierung der Kabine, denn außerhalb des Flugzeugs kann es extrem kalt und heiß werden. Ein besonders wichtiges Teil ist die Tür des Cockpits, für die wir neben dem Dämmmaterial auch einen Verbundwerkstoff aus Polyurethan und Karbonfasern für den Verschluss geliefert haben.
So lässt sich die Tür im Notfall gut öffnen und ermöglicht dem Team am Boden einen guten Zugang zum Flugzeug.
Weitere Materialien von uns wurden beispielsweise für die Cockpitfenster aus Polycarbonat sowie für die gesamte silber-glänzende Beschichtung des Ultraleichtflugzeugs verwendet. Übrigens: Die Ausgangstoffe für diese Anwendungen stammen aus den Werken von BMS in Deutschland. So werden die hauchdünnen Polycarbonat-Platten in Krefeld-Uerdingen hergestellt, während Dormagen unter anderem die Polyurethan-Rohstoffe geliefert hat.“

Warum beteiligt sich BMS seit nun fünf Jahren an Solar Impulse?
„Als einer der größten Werkstoff-Hersteller unterstützen wir die Mission von Solar Impulse für einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen durch unsere Materialien und unser Wissen. Das Flugzeug ist für uns wie ein fliegendes Labor, das wir nutzen, um bestehende Produkte und Lösungen weiter zu verbessern. Für unsere Entwickler war das Projekt eine ideale Spielwiese, um teilweise auch zu ganz neuen Anwendungsmöglichkeiten zu gelangen.“

Was nimmt das Unternehmen aus dem Projekt mit?
„Zum einen die Erkenntnis, dass unsere Produkte offenbar selbst den extremen Bedingungen standhalten können, die die ‚Si2‘ während ihrer Weltumrundung erwarten.
So haben Messungen im Cockpit bestätigt, dass unsere Dämmmaterialen gut funktionieren und die Piloten in Verbindung mit entsprechender Schutzkleidung vor den Außentemperaturen schützen, die von bis zu minus 40 Grad in der Nacht bis maximal plus 40 Grad Celsius am Tage schwanken können. Selbst in einer Höhe von gut 8500 Metern ist die Temperatur im Cockpit nicht unter minus zwei Grad gefallen, und die Körpertemperatur des Piloten konnte konstant bleiben. Gleichzeitig erfüllen unsere Materialien die Gewichtsbeschränkungen des Ultraleichtfliegers.
Die Entwicklungsarbeit mit dem Solar Impulse-Team hat uns gezeigt, wie wichtig es ist, auch mal über den Tellerrand zu schauen und ganz neue Wege zu gehen. Diese Pioniertätigkeit ist sehr wichtig, um nachhaltige Lösungen weiterzuentwickeln und damit auf lange Sicht wirtschaftlich zu machen. Auch wenn Solar Impulse auf den ersten Blick nach einer sehr exklusiven Anwendung aussieht – die Erkenntnisse können wir auch für unsere Polycarbonate und Polyurethan-Rohstoffe nutzen, die in Alltagsprodukten wie Kühlschränken, Gebäudedämmstoffen oder Autos stecken. Aus der Entwicklungsarbeit für die ‚Si2‘ ist zum Beispiel ein besonders flammgeschützter Schaum entstanden. Für das Flugzeug war er aus Gewichtsgründen letztendlich nicht geeignet. Aber wir entwickeln ihn nun intern weiter, damit er in der Gebäudedämmung eingesetzt werden kann.“

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Anschriften aus dem Artikel: Alte Landstr 129, Albert-Einstein-Str 58