Als ich vor zwei Monaten begonnen habe, bei Solar Impulse zu arbeiten, haben mich viele Menschen gefragt: „Wie kann das Flugzeug nachts fliegen?“ Es erscheint wie ein Wunder, ist aber tatsächlich nur ein einfaches Zusammenspiel von Physik und Energiemaximierung.

Wenn die HB-SIA auf der Startbahn bereit für den Abflug ist, sind die Batterien zur Sicherheit des Piloten typischerweise zu mindestens 50% mit Solarenergie geladen. Das Solarflugzeug fliegt für einen minimalen Energieverbrauch immer mit 25 Knoten (etwa 45km/h), außer beim Start und bei der Landung, wenn die Fluggeschwindigkeit zur besseren Manövrierbarkeit auf 30 Knoten (etwa 55km/h) erhöht wird. Der gesamte Flugzyklus dreht sich um Energiesparen und Energieoptimierung. Das Flugzeug verwendet im Prinzip elektrische und potentielle Energie. Elektrische Energie oder, um physikalisch korrekt zu sein, chemische Energie wird in den Batterien gesammelt. Potentielle Energie wird durch die Flughöhe des Flugzeuges gespeichert. Ein Fußball auf einem Hügel besitzt beispielsweise latente potentielle Energie. Sobald er einen kleinen Stoß erhält, rollt er hinunter und verwandelt die potentielle in kinetische Energie (Geschwindigkeit) und bleibt schließlich liegen, weil jede Bewegung in der Realität mit Verlusten verbunden ist. 

Damit das Solar Impulse Flugzeug mit der größtmöglichen Effizienz fliegen kann, muss es für ein optimales Gleichgewicht ständig mit der Energiespeicherung in der Höhe und in den Batterien spielen.

Aber was passiert nun wirklich während des Fluges? Sie konnten bereits die Funktionsweise des Energieproduktionszyklus in einem vorigen Artikel (Mit Sonnenlicht fliegen) nachlesen. Ich werde Ihnen nun auch anhand der Abbildung zeigen, was mit der HB-SIA tagsüber und nachts passiert

Tagsüber beginnt der Pilot langsam seinen Steigflug in höhere Flughöhen, wo die Atmosphäre dünner wird, um Turbulenzen und Wolkenbildung zu vermeiden. Es ist interessant, dass die Solargeneratoren in der Höhe mehr Energie umwandeln. Die Sonneneinstrahlung wird teilweise von der Erdatmosphäre absorbiert, bevor sie den Boden erreicht. Je höher die Solar Impulse steigt, desto mehr Sonnenenergie ist verfügbar und kann in den Batterien gespeichert werden. Die HB-SIA sollte  für eine größtmögliche Erzeugung von Solarenergie eigentlich im Weltall fliegen, aber das ist für heutige Verhältnisse noch ein wenig zu weit.

Wenn die Sonne langsam am Horizont verschwindet, sinkt natürlich die Kraft der Sonne. Sobald die Sonnenenergie nicht mehr ausreicht, um einen Horizontalflug sicherzustellen, reduziert der Pilot die Drehzahl und beginnt einen leichten Sinkflug (etwa 0,4m/s) auf eine geringere Nachtflughöhe von etwa 1.000 – 1.500 Meter. Auf seiner maximalen Flughöhe von 28.000ft (8.000m) kann der Prototyp etwa 4 – 5 Stunden gleiten, fast ohne elektrische Energie zu verbrauchen. Sobald lange nach Sonnenuntergang die geringste Flughöhe erreicht ist, kommen die von den Batterien angetriebenen Motoren zum Einsatz, die einen Horizontalflug bei einer Geschwindigkeit von 25 Knoten bis in den Morgen gewährleisten. Wenn die atemberaubenden Farben der Sonne am Horizont den Himmel erwärmen, kann das Flugzeug wieder seinen Steigflug beginnen und der Zyklus beginnt von Neuem.

Das Unglaublichste an diesem revolutionären Flugzeug ist, dass es ewig in die Unendlichkeit fliegen könnte, wenn es den menschlichen Aspekt der Piloten nicht gäbe. Wie wird also die Menschheit ewig? Nun, das ist eine andere Geschichte.