„TÛRANOR(*) PlanetSolar"

Eines der schönsten Beispiele für die Nutzung der Sonnenenergie

14 Monate und 68.000 Arbeitsstunden nach der „Kiellegung" Anfang 2009 bei der Kieler Knierim-Werft erfolgte am 31. März 2010 der Stapellauf eines der spektakulärsten und innovativsten Bootsbauprojekte überhaupt. Der Riesen-Katamaran „TÛRANOR PlanetSolar" wurde nach seiner Taufe ins Wasser der Kieler Förde gesetzt.
Nach umfangreichen Testfahrten vor Kiel wurde die „TÛRANOR PlanetSolar" Anfang Mai 2010 beim 821. Hamburger Hafengeburtstag erstmals einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Zu diesem Zeitpunkt fehlten noch die Flügel mit den restlichen PV-Modulen, diese wurden im Anschluss montiert und auf der Fahrt durch die Nordsee runter zum Mittelmeer nach Monaco getestet. Von dort aus startete die TÛRANOR PlanetSolar am 27. September 2010 zur Weltumrundung. Zur sechsköpfigen internationalen Crew des Katamarans gehört der Schweizer Projektgründer Raphaël Domjan.

61 Tage später hat die Tûranor PlanetSolar auf ihrer Expedition rund um die Erde den amerikanischen Kontinent erreicht und am 27. November 2010 im Hafen von Miami, Florida, angelegt und mit 26 Tagen und 34 Minuten die schnellste Atlantiküberquerung eines Solarbootes durchgeführt. Der bisherige Rekordinhaber war die SUN 21 mit 26 Tagen, 19 Stunden und 10 Minuten.

Als erstes Solarboot der Welt hat die Tûranor PlanetSolar Mitte Januar 2011 den Panamakanal durchquert. Vor Antritt der großen Pazifiküberquerung stand noch ein Besuch der Galápagos-Inseln auf dem Programm, ermöglicht durch eine Kooperation mit dem WWF, der sich in enger Zusammenarbeit mit nationalen und lokalen Behörden, mit dem öffentlichen und privaten Sektor sowie mit der lokalen Bevölkerung seit über 40 Jahren für den Erhalt der Galápagos-Inseln einsetzt.

Am 20. Februar 2011 meldete die TÛRANOR PlanetSolar einen weiteren Weltrekord. Mit 9.904 nautischen Meilen bzw. 18.342 km Entfernung vom Startpunkt Monaco hat das größte Solarboot der Welt bereits die weiteste Strecke bewältigt, die je ein Fahrzeug mit Solarenergie zurück gelegt hat. Seit 2004 war dieser Rekord vom Midnight Sun Solar Race Team gehalten worden, das mit einem Solarauto eine Strecke von 15.070 km durch Kanada und die Vereinigten Staaten von Amerika gefahren war.

 

 

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Der Streckenverlauf wurde insgesamt in ständiger Nähe des Äquators gewählt, weil dort die Sonneneinstrahlung am intensivsten ist. Die Umrundung soll auf die Nutzung der umweltfreundlichen Solarenergie aufmerksam machen.

Ende Mai 2011 machte das größte Solarboot der Welt in Brisbane fest, nachdem es vorher auf der Etappe von Tonga nach Neukaledonien die „Mittellinie" der Weltumrundung passiert hatte. In Brisbane wurde auch das weltweite Kinder- und Jugendprojekt „PlanetSolar Relay for Hope" aus der Taufe gehoben. Dabei können Kinder und Jugendliche weltweit ihren Wünschen und Ideen von einer solaren Zukunft Ausdruck verleihen - mit Texten, Videos, Musik, Zeichnungen und Modellen.

Zu Bootsbau und Technik:
Das hochmoderne Gefährt, dessen Schiffskörper vollständig aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen gefertigt ist, wurde von der Knierim Yachtbau GmbH in Kiel gebaut. Hier wurde die Form für den Hauptrumpf in einer der eigenen, hochmodernen Fünf-Achs-Fräsen des Geschäftszweigs Knierim Tooling zehntelmillimetergenau angefertigt.

Der 31 Meter lange, 15 Meter breite und 6,1 Meter hohe Riesen-Katamaran ist das größte jemals gebaute solargetriebene Boot der Welt.

Der Konstrukteur des Bootes, der Neuseeländer Craig Loomes vom Unternehmen Lomocean Design, entwarf den Katamaran als so genannten Wavepiercer. Das heißt, die beiden Schwimmer (Nebenrümpfe) durchschneiden bei entsprechendem Seegang die Wellen und fahren nicht darüber hinweg - die Prüfer vom Germanischen Lloyd (GL) haben dafür ihren Segen erteilt. Der Hauptrumpf hingegen liegt über der Wasseroberfläche - was der TÛRANOR PlanetSolar zwar das Aussehen eines Trimarans beschert, dennoch ist das Schiff ein Katamaran. Um die für das „Wellenstechen" nötige Steifigkeit, Festigkeit und das für einen sparsamen Antrieb wichtige geringe Gewicht zu realisieren, wurden auch bei der Auswahl der Konstruktionswerkstoffe keine Kompromisse gemacht. Alle strukturellen Bauteile des nur 95 Tonnen schweren Gefährts bestehen aus Kohlefaserverbundstoff.

„Insgesamt wurden 20,6 Tonnen Kohlefasern, 11,5 Tonnen Schaumkern sowie gut 23 Tonnen Epoxidharz und Härter verwendet. Das war auch für unsere Mitarbeiter keine alltägliche Aufgabe", so Knierim-Geschäftsführer Steffen Müller. Die Schale des Hauptrumpfs besteht aus einem Sandwich mit vier Millimetern Kohlefaser als Deckschichten (biaxial und unidirektional) sowie 50 Millimetern Airex C70.130 als hochdichtem PVC-Schaumkern. Dieses Dickenverhältnis von Deck- und Innenschicht zusammen mit einem hochfesten Kernmaterial bilden das Herzstück ultraleichter Strukturbauteile.

Initiator und Geldgeber der 14-Millionen-Euro-Investition ist der Darmstätter Unternehmer Immo Ströher, dessen Schweizer Beteiligungsgesellschaft Rivendell vornehmlich in erneuerbare Energien und Umweltschutztechnologien investiert und unter anderem beim Berliner Solarzellenhersteller Solon AG engagiert ist. Diese Firma lieferte auch die Sonnenkollektoren für die TÛRANOR PlanetSolar.
Rund 537 Quadratmeter der Bootsoberfläche sind mit 825 Modulen bzw. rund 38.000 Solarzellen bedeckt, genug für eine Maximalleistung von umgerechnet 127 PS. Damit das Schiff die hehren Anforderungen überhaupt erfüllen und seine Entwickler als Solar-Pioniere in die Geschichte eingehen können, kamen zahlreiche konstruktive und werkstoffliche Innovationen zum Einsatz. So verfügt die TÛRANOR PlanetSolar über hocheffiziente Lithium-Ionen-Batterien der Gaia Akkumulatorenwerke GmbH aus Nordhausen, die nie zuvor in dieser Größe eingesetzt wurden. Die sechs Speicherblöcke speichern 1,1 Megawattstunden und wiegen gut elf Tonnen. Autobatterien mit der gleichen Kapazität würden rund 77 Tonnen wiegen.

Die Akkus speisen vier Elektromotoren - je zwei pro Antriebswelle. Diese erzielen eine maximale Leistung von zweimal 10 und zweimal 60 Kilowatt, genug für eine Marschfahrt von zirka 7 Knoten (rund 13 km/h bei 20 kW Nennleistung). Herausragend dabei ist die Leistungsausbeute: Der Wirkungsgrad liegt bei 92 Prozent. Die zwei Kohlefaser-Propeller der Voith Turbo Advanced Propeller Technologies GmbH & Co. KG aus Rostock ragen zur Hälfte aus dem Wasser, sind dafür aber doppelt so groß wie sonst übliche Schiffsschrauben und drehen sich nur sehr langsam. Ein Ruder wird auf offener See nicht benötigt, da das Boot durch die verstellbaren Propeller und durch die Veränderung der Umdrehung der beiden Schrauben gelenkt wird.

Um die Solarpaneele auf der 537 m² großen Bootsoberfläche zu befestigen, wurde ein spezielles Verfahren verwendet. Da ein Schiffsrumpf so flexibel ist/sein muss, dass er je nach Beanspruchung (u. a. Wellengang) in alle Richtungen biegefähig ist, sollten die PV-Platten so aufgebracht werden, dass diese Flexibilität erhalten bleibt, ohne dass die PV-Module brechen.

Daher wurden die PV-Module schon beim Produzenten während des Herstellungsprozesses im Werk auf beidseitig laminierte PVC-Sandwichplatten verklebt.

Man entschied sich dann nach langer Erfahrung mit Klebstoffen von Sika im Hause Knierim, die Elemente direkt auf die fertige Decksfläche mit dem geeigneten Klebstoff zu befestigen.

Es wurden Oberflächenvorbehandlungen der Haftflächen ausgeführt, die zuvor vor Ort und in der Technischen Abteilung des Bereiches K&D Industry von Sika mittels Klebetest geprüft wurden.

 

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Oberflächenvorbehandlung:
- Anschleifen Scotch Brite veryfine/Schleifpapier K 100
- Reinigen und Aktivieren der 2-k-Acryllackoberfläche mit Sika Aktivator
- Auf ein zusätzliches Primern der Oberfläche konnte nach Klebetest verzichtet werden.

Nach einer ausreichenden Ablüftzeit wurde direkt auf dem Schiffsdeck der weiße 1-K-Polyurethanklebstoff Sikaflex-292 in raupenförmigen Linien aufgetragen, um die auf Sandwichplatte gefügten PV-Module zu verkleben.

Über eine halbe Tonne PU-Kleber wurde für die 537 m² Bootsoberfläche benötigt. Sikaflex-292, das eigens als Konstruktionsklebstoff für den Boots- und Schiffbau entwickelt wurde, ist feuchtigkeitshärtend, verfügt über sehr gute Hafteigenschaften, hohe mechanische Belastbarkeit und erfüllt die Anforderungen der Internationalen Maritimen Organisation (IMO).
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Auch der Einbau der Cockpitscheiben, der von der Fa. GL Yachtverglasung aus Halstenbek durchgeführt wurde, erfolgte mit einem Polyurethansystem von Sika. Der Einbau von gebogenen Glaspaketen aus Mineralglas in den Aufbau bedarf ebenfalls einer besonderen Sorgfalt. Das verwendete Glas muss allen Vorgaben und Normen wie die der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation (IMO) oder der Klassifizierungsgesellschaften für die geplante Anwendung entsprechen. Die Klebschicht an der Haftfläche des Glases muss gegen UV-Strahlung geschützt werden. Dies erfolgte durch einen Siebdruckrand. Die Oberfläche des Glases und der Struktur wurde, wie zuvor bei den Paneelen beschrieben, vorbehandelt und dann der Sika Primer-206 G+P aufgebracht.

Der Marine-Konstruktionsklebstoff Sikaflex-296 ist ein elastischer, hochbelastbarer, toleranzausgleichender 1-K-Kleber auf PU-Basis, der mit Luftfeuchtigkeit aushärtet. Er erfüllt die Anforderungen der Internationalen Maritimen Organisation (IMO). Sikaflex-296 ist geeignet für die Scheibenverklebung bei Neuverglasung und Reparatur aller mineralischen Glastypen im Schiffbau.

 



 (*)Der Name Tûranor wurde aus der Elbensprache des J. R. R. Tolkien abgeleitet und bedeutet Kraft der Sonne oder Sieg der Sonne.