Worin liegt der Reiz des ungepufferten Solarfluges?

Es liegt ein besonderer Reiz darin, ein Flugmodell zu steuern, das ausschließlich durch die Kraft der Sonne angetrieben wird. Man bewegt sich an der Grenze des physikalisch Möglichen. Jedes Solarflugmodell ist ein Demonstrationsobjekt dafür, was durch hohe Technologie und sorgfältige Konstruktion trotz der niedrigen solaren Einstrahlung auch in unseren Breiten möglich ist. In einer Zeit, wo 20 kg schwere Flugmodelle zur Massenware geworden sind, haftet dem Erbauer und Piloten eines Solarflugmodelles etwas Exotisches an und ihm ist die Aufmerksamkeit des Publikums sicher. Aber keine Angst, man muss weder Physiker noch Ingenieur sein, um dabei zu sein. Wen man sich genau an die Nachbauanleitung von PicoSol II hält und auf die erhältlichen Komponenten zurückgreift, dann ist der Erfolg sicher.

 

Warum ist der ungepufferte Solarflug so schwierig?

1. Solarzellen stellen nur eine geringe elektrische Eingangsleistung zur Verfügung. Diese ist abhängig vom Sonnenstand und außerdem von der Fluglage. Im Mittel liefern so die Solarzellen u. U. weniger als 0,5 W/dm^2.

Eine Beispielrechnung soll die Problematik etwas verdeutlichen. Ein Elektro-Motorsegler habe eine Flächenbelastung von 40 g/dm^2 und ein minimales Sinken von 0,5 m/s. Für den Schwebeflug muss der Propeller eine Vortriebsleistung von 0,04 * 9,81 * 0,5 W/dm^2 erbringen. Dies wären dann ca. 0,2 W/dm^2. Leider kann man nur etwa 50% der Flügelfläche mit Solarzellen belegen, denn Flügelohren, gewölbte Profilanteile etc. sind nicht nutzbar. Das entspricht dann 0,4 W/dm^2 Solarzellenfläche. Leider arbeiten die Leistungsumsetzer (Propeller, Getriebe, Motor, Motorelektronik) nicht ohne Verluste. Wenn der Propeller mit einem Wirkungsgrad von 70% arbeitet, das Getriebe mit 85%, der Motor mit 75%, die Motorelektronik mit 90%, dann entspräche das einem Gesamtwirkungsgrad von 40%. 0,5 W/dm^2 Watt Solarzellen-Eingangsleistung werden in 0,20 W/dm^2 Vortriebsleistung gewandelt. Das wäre aber gerade mal die Hälfte dessen, was für den Schwebeflug nötig ist! Wie man sieht, ist es ziemlich aussichtslos, ein konventionelles Modell zum Solarflieger umzurüsten!

Die geringe Eingangsleistung ist aber bei weitem nicht das einzige Problem!

2. Leider lassen sich Solarzellen nicht biegen. Das bedeutet, dass spezielle Profile verwendet werden müssen, die einen möglichst großen Anteil an ebenen Flächen besitzen. Dies mindert natürlich die Profilleistung.

3. Eine große Schwierigkeit liegt darin, dass alle Leistungsumsetzer im selben Betriebspunkt einen möglichst hohen Wirkungsgrad besitzen müssen. Eine Herausforderung an die Abstimmung der einzelnen Komponenten zueinander! Mit Versuch und Irrtum ist dies kaum zu lösen!

4. Oft zeigt sich, dass die in den Hochglanzprospekten behaupteten hohen Wirkungsgrade der Komponenten in der Praxis bei weitem nicht erreicht werden!

5. Im Kurvenflug wird mehr Leistung benötigt, es steht aber durch den meist ungünstigeren Winkel zur Sonne weniger zur Verfügung.

6. Solarzellen liefern nur in einem sehr engen Betriebsbereich ihre maximale Leistung, daher sind normalerweise aufwendige Regler (MPP-Regler) nötig.

7. Die Suche nach einem passenden Propeller mit hohem Wirkungsgrad bei gegebener Fluggeschwindigkeit und Wellenleistung führt oft nicht an einem Selbstbau vorbei. Wer aber kann schon einen optimalen Propeller selbst berechnen und dann auch noch herstellen?

8. Solarzellen haben eine nicht geringe Masse. Dies führt oft zu einem problematischen Flugverhalten wegen der hohen Massenträgheit des Flügels.

9. Solarflugmodelle müssen extrem leicht sein, das kann Festigkeitsprobleme mit sich bringen.

10. Solarzellen sind sehr empfindlich und teuer. Eine etwas ungeschickte Landung kann viel Arbeit nach sich ziehen und kostspielig werden.

11. Solarflugmodelle haben nur einen Bruchteil der Steigfähigkeit üblicher Elektroflugmodelle. Jeder Meter Startüberhöhung muss erkämpft werden.

12. Bausätze oder gar fertige Solarflugmodelle gibt es nicht und Baupläne nur wenige.

13. Nur wenige betreiben dieses exotische Hobby. Man ist meist ein Alleinkämpfer in dieser schwierigen Materie.

14. Es ist oft nicht leicht, an geeignete Komponenten heranzukommen. Die übliche Katalogware ist in der Regel ungeeignet.

Für PicoSol II jedoch treffen die oben genannten Punkte wegen seiner besonders geringen Masse und der kleinen Abmaße nicht oder aber nur in deutlich verringertem Ausmaß zu.