Mit Sonne um die Welt

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Solarmobil – Der Sonne entgegen, das nehmen Studenten der Hochschule Bochum wörtlich, die im Oktober mit ihrem Solar-Mobil die „World Solar Challenge“ in Australien absolvieren.

20. September 2011

In Eigenregie hat ein fast 30-köpfiges Tea2 der »BO« – der Hochschule Bochum – den Boliden geplant, konstruiert und gefertigt. Drei Quadratmeter Solarzellen wurden verklebt, der Radnabenmotor selbst entwickelt und die komplexe Elektronik und Elektrotechnik mit Eplan Electric P8 dokumentiert.

Der »SolarWorld Gran Turismo« geht in Australien ins größte und härteste Langstrecken-Rennen für Solarfahrzeuge. Der Startschuss des achttägigen Rennens, an dem rund 30 Teams aus aller Welt teilnehmen, fällt am 16. Oktober. Danach soll der Wagen 365 Tage lang die Welt umrunden – ohne jede Fremdenergie. Einzig und allein durch die Sonne wird das Fahrzeug betrieben, eine Fremdaufladung ist tabu. Das Ziel ist ehrgeizig, genau wie das Team hinter dem neuen Sonnenflitzer.

Die nächste Etappe findet im Dezember in Neuseeland statt, im neuen Jahr erkundet das Fahrzeug dann weiter die Kontinente. USA und Marokko, Spanien, Frankreich und weitere europäische Länder wie auch China und Russland sind Stationen der Reise, die dem Team der Hochschule Bochum und Sponsor DHL logistische Meisterleistungen abverlangt.

Matthias Drossel, Student der Elektrotechnik im zweiten Semester, hat das Auto mitentwickelt. Bereits zum Start des Studiums wurde er Mitglied im Solar-Car-Team. Als gelernter Elektroniker für Betriebstechnik brachte er schon einiges an Fachwissen mit, das in die Entwicklung einfloss.

Komplette Dokumentation

Monatelang konstruierte, zeichnete und tüftelte er; die gesamte Automatisierungstechnik und Elektronik wurde in Eplan Electric P8 dokumentiert. Elektrotechnische Wirkungsgrade wurden hinterlegt, Makros erstellt, Kabel verlegt und Verbindungs- wie auch Klemmenlisten generiert. In der Software fand er sich schnell zurecht und ist zufrieden, dass alles reibungslos funktioniert. Schwarz auf weiß finden sich im A0-formatigen Schaltplan Niederspannungsbox und Bordelektronik, Solargeneratoren und Tracker; Motor und Motorcontroller wurden inklusive aller Kabel detailliert geplant.

Danach ging es an die Umsetzung - vom Programmieren der Steuerungen, dem Anfertrigen der Batterieblöcke bis hin zum Verkleben der Komponenten. Sogar der integrierte Radnabenmotor des Fahrzeugs wurde selbst entwickelt und gefertigt, inklusive selbstgewickelter Spulen.

Luftwiderstand wird berücksichtigt

Die Karosserie besteht aus Kohlefaser und ist extrem leicht und aerodynamisch konzipiert. Die exakten Windwiderstandswerte wurden im Windkanal getestet und flossen ins Energiemanagement ein. Drei Quadratmeter Solarmodule mit einem 30-prozentigen Wirkungsgrad wurden verbaut – das entspricht 935 einzelnen Zellen. Sogenannte Tracker sorgen dafür, dass die Solarmodule passend zum einfallenden Sonnenlicht immer im optimalen Arbeitspunkt betrieben werden. Natürlich ist die Aufteilung der Solarfelder nicht zufällig gewählt, sondern dem Sonnenverlauf angepasst.

Die erzeugte Energie des Fahrzeugs liegt bei rund 800 Watt – Wie kann mit dieser Leistung ein Auto mit Fahrer und einem Gesamtgewicht von etwa 260 Kilogramm im Rollen bleiben? Die passende Energieverteilung über die Fahrzeit und die richtige Taktik ist entscheidend. Eine gleichmäßige Geschwindigkeit von rund 60 km/h ist auf lange Entfernungen gesehen viel klüger, als das Gaspedal durchzutreten. Zwar lässt sich eine Höchstgeschwindigkeit von rund 120 km/h durchaus erreichen, aber diese verbraucht viel Energie. Es kommt also auf optimale Energienutzung und die richtigen Entscheidungen an, falls doch einmal Wolken die Sonne verdunkeln.

Da das Fahrzeug aus versicherungstechnischen Gründen zugelassen werden muss, musste auch die EMV-Verträglichkeit des CAN-Busses berücksichtigt werden. Eine weitere Herausforderung war das Batteriemanagement: Die 470 Lithium-Zellen werden über Sensoren gemessen – per Balancing der Batterieblöcke ist ein optimaler Ladungsausgleich und damit eine ideale Energieverteilung möglich. Ein Display in der Mittelkonsole gibt Auskünfte über die komplette Bordelektronik, beispielsweise die Reserven in den Batterien, den Stromverbrauch und die Beleuchtung mit Blinker und Bremslicht. Alle im Auto eingesetzten Module – vom Bordcomputer bis zur Niederspannungsbox – wurden als Black Box gezeichnet und konstruiert. Falls also im Rennen ein Teil ausfällt, wird das betroffene Modul komplett ersetzt. Das spart kostbare Zeit und sichert eine schnelle Fehlerbehebung.

Ziel: Energieeffizienz und Praxisnähe

Die Bochumer streben mit dem Solar World GT nicht den Platz auf dem Siegertreppchen an – wohl aber in Sachen Design, das schon bei früheren Fahrzeugen wie dem »BOcruiser« und dem »SolarWorld No. 1« prämiert wurde. Das Team hat das Fahrzeug so konzipiert, dass wissenschaftliche Erkenntnisse auch für die reale Praxis im Bau von Solarautos übertragbar sind. »Wir wollen nicht die ersten sein, sondern die Besten«, verdeutlicht Stefan Spychalski, Leiter Öffentlichkeitsarbeit des Projekts an der Hochschule Bochum, die Maxime. »Unser Ziel war, ein energieeffizientes Fahrzeug zu bauen und als Hochschule den Alltag im Blick zu haben.« Eine echte Evolution realer Technik und der Forschungscharakter stehen also an erster Stelle. Aktuell stehen die letzten EMV-Messungen und Bremstests zur Zulassung an, und wenn alles reibungslos läuft, heißt es am 16. Oktober: »Go, Gran Turismo«.

Erschienen in Ausgabe: 07/2011