Engineering 05.09.2003, 18:26 Uhr

Schnell, flach, titelverdächtig

3000 km quer durch Australien – das klingt an sich schon spannend. Doch für das 18-köpfige Konstruktionsteam der FH Bochum geht es bei dieser Tour um mehr. Es geht um den Titel bei der World Solar Challenge, der inoffiziellen Weltmeisterschaft im Solarcar-Rennen, die ab dem 19. Oktober ausgetragen wird.

Gute sechs Wochen hat das Projektteam um Stefan Alstadt noch, sich und sein Solarcar „Hans Go!“ auf eines der vielleicht härtesten, mit Sicherheit aber eines der leisesten Autorennen der Welt vorzubereiten. Am 19. Oktober ertönt in Darwin das Startsignal für ca. 40 Solarmobile aus aller Welt.
Zu diesem Zeitpunkt werden dann 21 Monate Projektarbeit hinter den angehenden Ingenieuren der FH Bochum liegen. Und eine knapp viertägige (Tor-)Tour vor ihnen – wenn““““s gut geht. „Wir peilen eine Durchschnittsgeschwindigkeit von über 100 km/h an. Bei täglich etwa acht Stunden erlaubter Fahrzeit müssten wir also am vierten Tag ins Ziel kommen“, rechnet Mechatronik-Student Alstadt vor. Verglichen mit dem Stundendurchschnitt von 91,8 km, den das Siegerfahrzeug beim Rennen 2001 erreichte, wären die Bochumer damit ganz weit vorn. „Klar rechnen wir uns Chancen auf den Titel aus“, unterstreicht Steffen Saalmann vom Fachbereich Maschinenbau.
Doch die internationale Konkurrenz ist groß und finanziell oft erheblich besser ausgestattet. „Wir sind schon etwas enttäuscht, dass die großen Unternehmen nicht bereit waren, uns als Sponsoren zu unterstützen“, meint Prof. Friedbert Pautzke, der das Projekt begleitet. Studenten aus der Elektrotechnik, der Informatik, aus dem Maschinenbau und der Mechatronik haben an Entwicklung und Bau von „Hans Go!“ mitgewirkt. Pautzke: „Die enge Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen ist unser größtes Pfund.“
Dennoch wäre das Projekt wohl gescheitert, gäbe es da nicht noch den Ingenieur Hans Gochermann, der in Wedel bei Hamburg eine Firma für hoch effiziente Solargeneratoren betreibt. Der 65-jährige Namensgeber von „Hans Go!“ stellte den Bochumern – neben seiner enormen Erfahrung – das Beste zur Verfügung, was auf dem Markt erhältlich war: Gallium-Arsenid-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von fast 27 %, die zu einem Array von 9,3 m2 Fläche verschaltet, bis zu 2,3 kW elektrische Leistung produzieren.
„Damit war klar, dass sich die Aerodynamik der Flächennutzung für die Energieerzeugung unterzuordnen hatte“, erklärt Steffen Saalmann, der für die Konstruktion von Chassis und Fahrzeughülle verantwortlich zeichnet. Mit der Weißes-Blatt-Strategie machte sich der 29-Jährige an die Lösung der Aufgabe. Heraus kam ein dreirädriges Gefährt mit einem fast flachen, rechteckigen Solar-Array als Oberfläche, während die Unterseite geschwungen beginnt und nach hinten in einem flachen Keil ausläuft. „Die äußere Hülle soll nur die Luft führen“, sagt Saalmann und zeichnet mit den Händen fast zärtlich die Kontur des Solarcars nach.
Die Firma Nitec Engineering, Niederzissen, setzte das 1:1-Modell der FH-Studenten in eine Negativform um, in die die äußere Hülle aus Kohlefaser-Verbundwerkstoff laminiert wurde. Das Ergebnis überzeugte auch die letzten Skeptiker: Im Windkanal von Audi wurde ein hervorragender Luftwiderstandsbeiwert (cW)von 0,14 gemessen.
Angetrieben wird „Hans Go!“ von einem Elektromotor in der Nabe des Hinterrades, der über einen Wirkungsgrad von 96 % verfügt und damit kaum Verluste bei der Umsetzung der elektrischen Energie in Bewegungsenergie generiert. Das Überwachungssystem für die Lithium-Ionen-Batterien geht auf die Master-Arbeit eines Bochumer Mechatronik-Studenten zurück. „Damit werden Temperatur und Spannung kontrolliert. Im Notfall schaltet das System den Wagen automatisch ab“, berichtet Thomas Hengmith, als E-Techniker für diesen Part zuständig.
Stolz ist das FH-Team auf die Telemetrie-Komponenten. „Via Bluetooth werden Daten, wie die Temperatur im Fahrzeug und in den Batterien oder die Leistung des Solar-Panels, an das Begleitfahrzeug übermittelt“, erklärt Henning Weitner. „Für die Telemetrie haben wir eine eigene Schaltung entwickelt, die die Spannungsverluste möglichst niedrig hält.“
Im Begleitfahrzeug, das in Australien hinter dem Solarflitzer herfahren wird, werden die Daten mit anderen Parametern verknüpft, wie Wetter und Streckenprofil, um die optimale Renn-Strategie abzuleiten. Projektleiter Stefan Alstadt: „Das Energiemanagement spielt eine entscheidende Rolle.“ Denn mit der Geschwindigkeit wächst der Energieverbrauch deutlich überproportional. Bei Fahrten durch Schattengebiete oder bei schlechtem Wetter muss sparsam mit der Energie umgegangen werden.
Bis zu vier Fahrer werden im Wechsel das Solarcar während des Wettbewerbs per Joystick und Seilzug über den Stuart Highway lenken. Dabei wird den Piloten einiges abverlangt. Denn der Liegeplatz im so genannten Monocoque taugt nicht für lange Kerls, und die Temperatur im Fahrzeug-Inneren dürfte 50o C bis 60o C betragen.
Ob sich die monatelange Arbeit, manchmal in 24-Stunden-Schichten, in Form eines Platzes auf dem Siegertreppchen auszahlen wird? So optimistisch die FH-Studenten sind, so skeptisch bleibt Hauptsponsor Hans Gochermann. „Gerade die Holländer vom Nuon-Team müssen zu den Favoriten gezählt werden“, so der Ingenieur. Auch die Niederländer hat er mit Spitzen-Solartechnik ausgerüstet. Doch die verfügen an der TU Delft dazu noch über einen der besten Windkanäle und haben einen hervorragenden Aerodynamiker in ihren Reihen. „Außerdem haben sie direkt aus den Erfahrungen mit ihrem Vorgängermodell lernen können, das war ein kontinuierlicher Übergang“, meint Gochermann.
Doch egal, wie das Rennen ausgeht, die tollen Erfahrungen, die sie während der Projektarbeit machen durften, kann ihnen keiner nehmen. „Der Umgang mit Hightech-Materialien, der Kontakt zu den Firmen und den ausländischen Teams – all das fördert die Studenten ungemein“, glaubt Hans Gochermann. MARTIN VOLMER

Solarcar: Das Projekt
Von „Mad Dog“ zu „Hans Go!“
Ein verrückter Hund ist für den außergewöhnlichen Sonnenhunger verantwortlich, der an der FH Bochum um sich gegriffen hat: Mad Dog III nämlich hieß das Solarcar der Londoner Partner-Uni South Bank, an dem 1999 erstmals auch drei Austausch-Studenten aus dem Ruhrgebiet mitarbeiteten.
Die deutsch-englische Koproduktion fuhr bei der ersten Teilnahme an der World Solar Challenge 1999 auf Platz 20 – von immerhin 40 Fahrzeugen. Beim Folgewettbewerb zwei Jahre später war der deutsche Anteil an der technischen Weiterentwicklung des Solarcars schon erheblich größer. Diesmal reichte es schon zu Rang 16 – ein Unfall mit einem der im australischen Outback an sich rar gesäten Verkehrsschilder verhinderte eine noch bessere Platzierung.
Für das kommende Rennen haben die Bochumer Studenten ein neues Fahrzeug konstruiert, diesmal an der heimischen FH. Im Januar 2002 begann die Projektarbeit, die Studenten unterschiedlicher Fachrichtungen zusammenführt. Das nach dem Hauptsponsor Hans Gochermann benannte Solarmobil „Hans Go!“ bringt es auf eine Spitzengeschwindigkeit von ca. 125 km/h. mav

World Solar Challenge
Strenges Regelwerk
Die World Solar Challenge ist das Solarmobil-Rennen, das international die größte Beachtung findet. Am 19. Oktober beginnt der siebte Wettbewerb mit bisher 34 gemeldeten Teams aus den USA, Kanada, Japan, Taiwan, Puerto Rico, Malaysia, Brasilien, Frankreich, Holland, Deutschland und Australien. Die Strecke ist 3010 km lang und führt von Darwin im Norden Australiens nach Adelaide im Süden. Die Fahrzeuge müssen ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden. Wiegt der Fahrer weniger als 80 kg, wird die Differenz mit Gewichten ausgeglichen. Täglich wird von 9 Uhr bis 17 Uhr gefahren, unterbrochen von zwei Kontrollstopps. Mit Erreichen der Zeitgrenze müssen die Solarcars die Strecke verlassen und am folgenden Morgen von der gleichen Stelle aus wieder starten. Seit dem ersten Rennen 1985 hat sich die Durchschnittsgeschwindigkeit des jeweiligen Siegers von 66,9 km/h auf 91,8 km/h gesteigert. Titelverteidiger ist das holländische Team Alpha Centauri.

 

Von Martin Volmer

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