TEIL C

Solar-Luftschiffe und Solar-Ballone (2)

Im Jahr 2001 wird in Kolumbien erstmals die Fiesta del Globo Solar gefeiert. Initiator ist Alejandro Uribe aus Medellin, der sich schon seit 1997 mit Solar-Ballons beschäftigt.

Bei der Fiesta geht es neben dem technischen auch um den künstlerischen Aspekt, denn in ganz Südamerika, vor allem in Brasilien, in der nördlichen Zone von Rio, gibt es eine Tradition der Herstellung riesiger Ballons aus Papier. Uribe will diese Tradition weiterentwickeln, indem die Ballons die Sonne nutzen um sie zu aufzuheizen.

Die mittels sonnenerwärmter Luft aufsteigenden Objekte zeichnen sich wie ihre Vorläufer durch gewagte Konstruktionen aus, denen nur die Phantasie Grenzen setzt. Dabei zeigt sich schnell, daß die Außenhülle nicht unbedingt aus schwarzem Polyethylen bestehen muß, sondern auch farbig sein kann – solange die Sonne nur stark genug scheint. Der bislang größte Solarballon wird im Dezember 1999 gestartet: Er ist 135 m lang und aus 250 kg Polyethylen-Folie und 17 km Klebeband gemacht.

Gitarren und Schnecken, Wale und UFOs, ein Space-Shuttle und Riesenkraken steigen daraufhin solarerwärmt langsam in die Luft. Die 2002 gezeigte Heuschrecke von Uribe, dessen Arbeiten unter dem Künstlerlabel BIMANA bekannt sind, ist jedenfalls weit harmloser als ihr natürliches Vorbild - und den gleichnamigen Exemplaren aus der Wirtschaftswelt. Das zweite Festivals findet im Jahr 2003 in den Hochpyrenäen und in Portugal statt.

Vom September 2003 stammt das Foto mit den drei kleineren Solar-Ballons, auf denen man deutlich die unterschiedlichen Bautechniken erkennt. Neben ihnen werden während dem Coupe Icare 2003 in Saint Hilaire du Touvet aber auch größere Modelle vorgeführt, die eine Person befördern können.

Ein weiterer Franzose, Robert Campesat aus Limoux, beginnt 2005 seine Versuche mit Solar-Ballons in Form kleiner Luftschiffe. Sein viertes Modell von 2006 ist bereits 5 m lang, hat einen Durchmesser von 1,4 m und ein Volumen von 5,1 m³. Mit Antrieben dafür scheint er sich aber nicht zu schäftigen - weshalb sein Gefährt auch hier, und nicht bei den Solar-Luftschiffen aufgeführt ist (s.u.).

Eine Gruppe mit ähnlichen Aktivitäten firmiert zeitweise unter dem Namen solar-balloons.com. Diese präsentiert im Jahr 2006 tetraederförmige Solarballons, die aus konventionellen Mülltüten hergestellt sind.

Die US-Gruppe schickt diese Objekte mit Herkunftsangaben und Antwortkarten los und dokumentiert bis zu 1.250 km weite Fahrten – in weniger als 6 Stunden. Außerdem präsentieren die Aktivisten Bauanleitungen, wie man mittels 20 Tüten eine Digitalkamera luftbildfähig macht.

Eine detaillierte Bauanleitung in Deutsch für einen Modell-Solarballon mit einem Durchmesser von 4,8 m und einem Gewicht von 1 kg findet sich übrigens auf der Seite von Frank Rebenich aus Langen.

Im September 2006 führt die rumänische Luft- und Raumfahrt-NGO Aeronautics and Cosmonautics Romanian Association (ARCA) einen Versuch mit einem riesigen Solar-Ballon durch.

Bei dem Programm namens Stabilo geht es um die Nutzung von Solarenergie, um eine Rakete in eine Höhe von 22.000 m zu bringen, von wo aus sie dann starten und ihre Zielhöhe von 100 km erreichen soll. Der Ballon hat ein Volumen von 350.000 m³, seine Kunststoff-Folie ist 15 Mikron dünn, und für den Aufstieg auf 22 km Höhe braucht er 1 Stunde und 35 Minuten.

Bei einem weiteren Versuch im Dezember wird eine Passagierkapsel mit einem Gewicht von 1.000 kg auf eine Höhe von 14.700 m befördert, die anschließend am Fallschirm wieder sanft landet.

Ein weiterer erfolgreicher Testflug findet im September 2007 statt, und 2008 beteiligt sich die ARCA als eines von 22 internationalen Teams an dem Google Lunar X Prize, bei dem 30 Mio. $ demjenigen winken, der spätestens bis Ende 2014 einen Roboter zum Mond befördert, welcher sich auf dessen Oberfläche 500 m weit voranbewegt und dabei Fotos zur Erde sendet (wie man zwischenzeitlich gesehen hat, ließ sich der Termin nicht halten - und wird immer wieder weiter hinausgeschoben).

Das rumänische Team setzt dabei auf einen Ballon-Start und führt im November 2009 mit Unterstützung der Marine einen ersten Versuch im Schwarzen Meer durch, bei dem sich jedoch die Ballonleinen verheddern. Ein zweiter Versuch im August 2010 muß ebenfalls abgebrochen werden, weil die Ballonhülle reißt.

Eigentlich soll auch dieser Solar-Ballon eine dreistufige Rakete bis in eine Höhe von 18 km anheben, von wo aus sie dann in den niederen Erdorbit startet.

Anfang Oktober 2010 klappt es endlich, wobei allerdings ein mit Helium gefüllter Ballon verwendet wird. In 14 km Höhe wird die darunter hängende Rakete gestartet und erreicht nach 30 Sekunden Brenndauer eine Höhe von 40 km. Ich werde die Entwicklung weiter dokumentieren, falls das Team wieder mit Solar-Ballons arbeiten sollte.

Einen Solarballon von ganz besonderer Form präsentieren im November 2006 die beiden Franzosen Jean Faron und Denis Becot vom Drachen-Club Turbulences: einen vierzackigen schwarzen Stern, der allerdings nur fliegt, wenn er nach dem solaren Aufheizen unten geschlossen wird.

Indem sie – wie hier abgebildet – zwei weitere, nach oben und unten gerichtete Spitzen hinzufügen, können sie das Problem aber schnell lösen. Der Stern mißt von Spitze zu Spitze und von oben nach unten jeweils 12 m, während die Arme an der Basis einen Durchmesser von 2 m haben. Das Aufheizen dauert aber zu lange, als daß sich die Innovatoren weiter damit beschäftigen.

Im Januar 2007 präsentiert Matthias Schlegel im Rahmen der Tegernseer Tal Montgolfiade einen funkferngesteuerten 42 m³ großen Solarballon in Kugelform, der aber zu klein für einen Personentransport ist und daher eher als Solar-Modellballon gilt.

Im August 2008 meldet die australische Presse, daß der Erfinder Ian Edmonds aus Brisbane mit seinem Unternehmen Solartran Pty Ltd. einen Ballon-Motor entwickelt hat, der die Sonnenenergie nutzt, um genug Strom für zehn mittelgroße Häuser zu produzieren (was von dritter Seite allerdings als Übertreibung gewertet wird, alleine schon aufgrund des zunehmenden Eigengewichts des Zugseiles, das mit zunehmender Höhe immer stärker gegen den Auftrieb wirkt).

Letztlich soll der Heißluftballon als Kolben verwendet werden, der durch seinen Auftrieb über ein Zugseil einen Generator antreibt – ähnlich wie es im Bereich der Zugdrachen schon praktiziert wird (s.d.).

Dabei kommt die heiße Luft, mit welcher der Ballon befüllt wird, aus einem großen Gewächshaus. Das Konzept scheint aber noch Schwächen zu haben (z.B. die thermischen Verluste), denn bislang konnten noch keine praktischen Fortschritte gemeldet.

Ein ähnliches Konzept mit dem Titel Energy from solar balloons wird im Februar 2010 von Roberto Grena aus Rom veröffentlicht – wobei hier auch eine von Fabio Cibolini inspirierte Idee präsentiert wird, bei der zwei Ballons miteinander über das selbe Zugseil verbunden werden.

Wenn Ballon Nr. 1 seine maximale Höhe erreicht, befindet sich Ballon Nr. 2 fast auf Bodenniveau. Ballon 1 entläßt daraufhin seine heiße Luft durch teilweises Öffnen der oberen Klappe, und wird von Ballon 2, während dessen erneuter Aufstiegsphase, nach unten gezogen. Und vice versa.

Eine völlig andere Form von Solar-Ballons bildet das Konzept der Desert Blooms, ein Designbeitrag für den Wettbewerb Land Art Generator Initiative 2010. Dutzende großer mit Helium gefüllter Ballons sollen über einem Gelände zwischen den Inseln Yas und Saadiyat im Arabischen Golf schweben und die Sonnenenergie für mindestens 15.000 Haushalte einfangen, indem sie tagsüber der Sonne folgen, während sie Nachts wieder zu Boden sinken.

Jede aus den Dünen sprießende ‚Blüte’ ist ein gasgefüllter Ballon in Form eines modular aufgebauten, leichten und kostengünstigen Solarkollektors, der mit Kabeln gegen den Winddruck verspannt ist. Hauptsächlich besteht er aus einer asymmetrisch-prismatischen Polymer-Konzentratorfläche, welche alle einfallenden Strahlen auf einen unten stationär installierten Solar-Empfänger konzentriert. Über eine praktische Umsetzung ist bislang nichts bekannt.

Im Januar 2011 läßt ein Team von Studenten, Wissenschaftlern und Ingenieuren von der französischen Antarktis-Station Dumont d’Urville die wohl erste zu 100 % solare Wettersonde namens Ballon ORA aufsteigen.

Die Idee dabei ist, die Machbarkeit der Verwendung von Solarballons als Sonden in abgelegenen Gebieten zu beurteilen, wo die Verwendung von Traggasen wie Helium oder Wasserstoff besonders aufwendig ist. Dabei betreffen die Einsparungen nicht nur das Hebgas an sich, sondern auch den Hin- und Hertransport der schweren Gasflaschen. Der Flug des ORA-Ballons ist ein Erfolg und erreicht eine Höhe von nahezu 14.000 m.

Auf dem 9. Dolomiti Balloonfestival in Toblach/Dobbiaco, Südtirol, ebenfalls im Januar 2011 gibt es zur Erbauung der Besucher auch den Solar Jump – bei dem Einzelpersonen von einem Solarballon in die Höhe gehievt werden, was sicherlich viel Spaß macht.

Einen etwas ernsteren Hintergrund hat ein Projekt, das ebenfalls den Solarballons zuzurechnen ist, wenngleich auch Zielsetzung und Umsetzung sehr viel anderes gelagert sind.

Laut Schätzungen von Google leben gegenwärtig ca. 4,3 Milliarden Menschen ohne Internetzugang. Mit dem 2011 gestarteten Projekt Loon for all will das Unternehmen im Endausbau rund 60 % von ihnen mit dem Internet verbinden. Die Umsetzung basiert auf großen heliumgefüllten Ballons, die in der Stratosphäre herumkreuzen und mittels ihrer aus zwei Sende-Empfängern bestehenden und 10 kg schweren Relaisstation Internetzugänge bis in die entlegensten Ecken der Welt bringen.

Auf ihrer Betriebshöhe von 20 km ändert sich die Windrichtung bereits bei wenigen Metern Höhenunterschied, wodurch die Ballons ihre Flugrichtung mittels Auf- und Absteigen gezielt beeinflussen können. Die 12 m hohen und 15 m breiten Ballons bestehen daher aus zwei Polyethylen-Hüllen. Die Außenhülle wird mit dem Traggas Helium gefüllt, während sich im Inneren ein weiterer Ballon befindet, der Luft aufnimmt oder abgibt und dadurch das Steigen oder Sinken des Ballons auslöst.

Die Positionssteuerung erfolgt durch einen Flugrechner, GPS und ein Höhenkontrollsystem, deren Energieversorgung durch Solarzellen erfolgt, die bis zu 100 W bereitstellen. Zur Sicherheit besitzen die Ballons auch Fallschirme.

Um ein kontinuierliches Internet zu ermöglichen, muß sich jeweils ein Ballon in einem Abstand von 40 km zum nächsten befinden. Ihr Netzwerk ist daher so ausgerichtet, daß wenn ein Ballon weiterzieht, der nächste seinen Platz einnimmt. Ein von Google entwickelter Algorithmus soll sicherstellen, daß die Ballons dabei vollkommen autonom agieren. Da die Ballons zudem fähig sind, untereinander zu kommunizieren, können sie somit automatisch ein komplettes Kommunikationsnetzwerk aufbauen.

Bis Ende 2015 ist das Aussenden von bis zu 300 Ballons südlich der Äquatorebene auf dem Breitenkreis 40° geplant, der eine Abdeckung von Neuseeland, Australien, Chile und Argentinien bieten würde. Langfristig sollen sogar Tausende von Ballons in der Stratosphäre schweben. Mitbeteiligt an den Projekt ist übrigens auch die Firma Titan Aerospace, die selbst an einem riesigen, unbemannten Solarflugzeug namens Solara 50 arbeitet (s.d.).

Im Juni 2013 beginnt ein Pilottest mit 30 Ballons, die von Neuseelands Südinsel aus gestartet werden und ca. 50 Einwohnern der Stadt Christchurch als Pilot-Tester Internetzugang bieten sollen. Nach Verbesserung der Technologie werden weitere Forschungsflüge in Kaliforniens Central Valley durchgeführt, und ab Mai 2014 gibt es einen erneuten Test in Brasilien, bei dem zwei Städte im Bundesstaat Piaui, im Nordosten des Landes, als Testgebiete ausgewählt werden. Probleme bleiben jedoch nicht aus: Im US-Bundesstaat Washington fliegt im Juni ein Ballon gegen Hochspannungsleitungen und verursacht einen Stromausfall in der Nähe der Kleinstadt Harrah.

Während die Ballons bei den ersten Testflügen in Neuseeland bestenfalls ein paar Tage in der Luft blieben, kann Google durch kontinuierliche Verbesserungen die durchschnittliche Flugzeit um ein Vielfaches steigern. Nicht selten sind sie 75 Tage unterwegs, und ein Ballon umrundet den Globus sogar dreimal vor seinem Abstieg. Mit seiner ersten Weltumrundung in 22 Tagen stellt er dabei zudem einen neuen Weltrekord auf. Insgesamt legen Googles Ballons bis Mitte 2014 mehr als 1,5 Millionen km zurück.

Ohne Verluste geht es aber noch immer nicht, und im November findet ein Schafzüchter in Südafrika einen abgestürzten Loon Ballon.

Im Dezember geht Google eine projektbezogene Partnerschaft mit dem französischen Centre national d’études spatiales (CNES) ein. Außerdem wird in diesem Jahr bekannt, daß Google den Einstieg ins Satellitengeschäft plant und angeblich mehr als 1 Mrd. $ in den Aufbau einer aus Flotte 180 kleinen Satelliten im erdnahen Orbit investieren will. Diese Pläne werden allerdings schon Mitte 2015 wieder gestrichen, weil die Kosten dafür einfach zu hoch sind und in keinem Verhältnis zu möglichen Einnahmen stehen.

Projekt Loon geht dagegen weiter. Nachdem im November 2014 eine Rekordleistung von 130 Flugtagen erreicht wird, kann Anfang März 2015 eine kontinuierliche Ballonfahrt von sogar 187 Tagen registriert werden, bei welcher der Ballon die Erde neun mal umrundet. Google ist technisch derweil in der Lage, mit eigenen Fertigungsanlagen und automatisierten Systemen einen Ballon in wenigen Stunden bauen. Zudem wird eine automatisierte Startrampe gebaut, von der aus die Ballons in die Luft gehen. Statt wie bisher 14 Personen zu benötigen, um innerhalb von 1 -2 Stunden einen Start zu absolvieren, schaffen dies nun drei Leute in 15 Minuten.

Im Juli 2015 gibt Google eine Partnerschaft mit der Regierung von Sri Lanka bekannt, bei der das Projekt Loon einen erschwinglichen High-Speed-Internetzugang zu jedem Zentimeter der 65.610 km² großen Inselnation bringen soll. Der Einsatz der Ballons wird bereits in den kommenden Monaten beginnen, wobei die erwarteten Starts bis März 2016 abgeschlossen sein sollen, um 20 Millionen Menschen den Zugang zu einem schnellen LTE-Internet zu ermöglichen.

Schon im Oktober kann das Unternehmen vermelden, nun auch eine ähnliche Vereinbarung mit Indonesien geschlossen zu haben, das einen besonders geeigneten Markt darstellt, da bislang nur etwa ein Drittel der 250 Millionen Einwohner Zugang zum Internet haben. Das auf mehr als 17.000 Inseln aufgeteilte Land ist gebirgig und über große Flächen vom Dschungel bedeckt, was die Verlegung von Kabeln und Installation von Mobilfunkmasten zu äußerst aufwendig und teuer macht.

Die Umsetzung eines Pilotprojekts mit den ,fliegenden Handymasten’ wird im nächsten Jahr und gemeinsam mit den drei größten Mobilfunkbetreibern des Landes beginnen: Indosat, Telkomsel und XL Axiata. Im Endausbau könnten hier 20.000 Ballone im Einsatz sein. Mit dem Internetanschluß aus der Luft sollen aber keine Geschenke verteilt werden. Vielmehr wird hier ein Milliardengeschäft gewittert, da Google (ebenso wie Facebook, Quarkson und andere Akteure mit ähnlichen Plänen) damit schließlich zum Internet-Provider wird.

Im Dezember folgt die Meldung, daß Google nun auch eine Lizenz beantragt hat, um mit den Internet-Ballons schon im nächsten Jahr in allen 50 US-Bundesstaaten inklusive Puerto Rico für eine stabilere Netzabdeckung zu sorgen.

Über einen weiteren Absturz wird im April 2016 berichtet. Diesmal landet der Ballon in einem Feld östlich von Los Ángeles in Chile. Wie Google der lokalen Presse mitteilt, sei die Landung aber vor Ort kontrolliert worden, um einen langsamen Abstieg durchzuführen. Es wird erwartet, daß Chiles Zivilluftfahrtbehörde den offensichtlich nicht erfolgreich beendeten Testflug untersuchen wird. Daneben häufen sich Meldungen, daß die Loon-Ballons für UFOs gehalten werden.

Im Juni wird Google von der Firma Space Data Corp. verklagt, die behauptet, daß ihr die Idee für das Projekt Loon während eines Meetings im Jahr 2007 von Google gestohlen worden sei. Wobei nicht klar ist, warum die Firma damit neun Jahre lang gewartet hat – oder zumindest seit das Projekt 2011 öffentlich bekannt wurde. Offenbar hatte Google damals in Erwägung gezogen, die Space Data zu kaufen, die eine Ballon-Technologie nutzt, um drahtlose Verbindungen für Ölfirmen bereit zu stellen.

Bei einem Treffen von Verantwortlichen beider Unternehmen seien angeblich Geschäftsgeheimnisse ausgetauscht und eine Geheimhaltungsvereinbarung unterzeichnet worden, wie es in der eingereichten Klage heißt. Die Klage nennt außerdem zwei Patente, die Google angeblich verletzt (US-Nr. 6.628.941, angemeldet 1999, erteilt 2003; sowie Nr. 7.801.522, 2006/2010). Nach einem weiteren Treffen kam das Geschäft aber nicht zustande – worauf Google nach Abbruch der Gespräche mit Space Data Anfang 2008 damit begonnen haben soll, insgeheim am Projekt Loon zu arbeiten.

Im Februar 2017 ist aus der Moonshot Factory (auch: X Lab) bei Alphabet (ehemals Google) über einen großen Fortschritt in der Software zu hören. Durch künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen konnten die Navigationsalgorithmen in einer Weise entwickelt werden, daß die Ballons nun in Gruppen in ein bestimmtes Gebiet geschickt werden können, wo sie in viel kleineren Schleifen kreisen und die Stratosphärenwinde nutzen, um über dem selben Gebiet zu bleiben.

Dies bedeutet eine große Verringerung in der Anzahl benötigter Ballons, was dementsprechend auch die Kosten viel niedriger hält. Außerdem sollen die Ballonhüllen inzwischen aus einem dünnen, biologisch abbaubaren Kunststoff bestehen.

Die nächste Meldung stammt von März – und betrifft einen weiteren Absturz, der diesmal in einem abgelegenen Dorf in Brasilien passiert. Ein Sprecher des Unternehmens entschuldigt sich bei den Einheimischen im Gebiet Autazes für die ,Überraschung’, dankt für ihre Gastfreundschaft und bestätigt, daß mit Hilfe der lokalen Flugsicherung eine kontrollierte Landung durchgeführt wurde.

Bessere Presse gibt es im Mai 2017, als das Project Loon in Peru nach Überschwemmungen eine grundlegende Internetverbindung sichergestellt – und ebenso im Oktober, als Googles Internetballons auf Puerto Rico nach den schweren Hurrikanen Maria und Irma bei der Katastrophenhilfe helfen. Durch die Stürme waren auch die Internetstationen auf der Insel zerstört worden, wodurch sich die Kommunikation enorm erschwerte.

Einem Blogbeitrag zufolge hatte das Projektteam, das mit dem US-amerikanischen Mobilfunkprovider AT&T zusammenarbeitet, noch nie zuvor so viele Ballons in so kurzer Zeit von Grund auf neu eingesetzt. Die kleinen Flotten von fünf bis zehn Ballons werden in Nevada gestartet, von wo aus sie selbständig bis ins etwa 4.800 km entfernte Puerto Rico fliegen und dort die am stärksten betroffenen Teile der Insel mit einem Internet-Notdienst versorgen. Dies ist auch das erste Mal, daß Project Loon seine neue maschinelle Lernsoftware testet.

Im Dezember folgt die Meldung, daß die auf Lasern basierende optische Freiraumkommunikation (Free Space Optical Communication, FSOC), mit der Daten zuverlässig drahtlos zwischen hoch fliegenden Ballons ausgetauscht werden können, nun auch auf dem Boden zum Einsatz kommen soll, und zwar im indischen Bundesstaat Andhra Pradesh, wo derzeit weniger als 20 % der über 53 Millionen Einwohner Zugang zu Breitbandverbindungen haben.

Daß die FSOC-Technologie funktioniert, war im Februar des Vorjahres belegt worden, als es Google gelingt, den Film Real Genius per Laser über eine Entfernung von 100 km zwischen zwei Ballons zu übertragen.

Im Juli 2018 unterzeichnet das nun eigenständige Alphabet-Unternehmen sein erstes kommerzielles Abkommen mit der Telkom Kenya, um ab nächstem Jahr Teile Zentralkenias mit Internetdiensten zu versorgen und den Bürgern eines Landes zu helfen, dessen Abdeckung kaum über die großen Bevölkerungszentren hinausgeht. Die finanziellen Details werden allerdings nicht offengelegt. Das Geschäft mit Indonesien hat das Unternehmen hingegen noch immer nicht abgeschlossen.

Im Zuge der Berichterstattung ist auch zu erfahren, daß Loon zwischenzeitlich ein System entwickelt hat, mit dem alle 30 Minuten ein Ballon gestartet werden kann. Auch wurde ein fast 25 m langer Flachbettscanner gebaut, der mikroskopische Defekte im Kunststoff des Ballons erkennen kann.

Im Mai 2019 helfen die Loon-Ballons dabei, nach einem Erdbeben der Stärke 8,0 den Dienst über Peru zu gewährleisten. Das Unternehmen ist nun im Gespräch, um dort einen regelmäßigen, kommerziellen Dienst zu starten.

Im Juli meldet das Unternehmen, daß seine Ballons bislang insgesamt etwa 40 Mio. km zurückgelegt haben. Ein Ballon hat kürzlich einen Stratosphären-Flugrekord aufgestellt und 223 Tage in der Luft zurückgelegt, während ein anderer den Wind so weit meisterte, daß er fast fünf Monate an einem einzigen Standort verbringen konnte – was durch die lernenden Algorithmen erreicht wird, mit denen sich die Ballone selbst steuern.

Berichten vom Mai 2020 zufolge wurde derweil das AT&T-Netz in Loon integriert, und damit auch alle Partnerunternehmen in gut 100 Ländern, mit denen AT&T Roamingkooperationen geschlossen hat. Dadurch ist es in den betreffenden Gebieten nicht mehr nötig, im Katastrophenfall erst zeitaufwendig ein Netzwerk aufzubauen.

In den vergangenen Monaten hat Loon zudem die behördliche Erlaubnis von diversen afrikanischen Staaten bekommen, ihre Gebiete mit den Internetballons überfliegen zu dürfen. Damit summiert sich die Anzahl der Länder und Regionen mit Überflugerlaubnis auf über 50, während es auf politischem Gebiet und beim Aufbau der Infrastruktur am Boden aber noch Komplikationen gibt.

Das Projekt Wokipi (World Kite Picture), das sich in erster Linie mit Luftbildaufnahmen mittels Drachen bei einer Reise um die ganze Welt beschäftigt, berichtet im März 2011 auch über den Einsatz eines Solarballons.

Das von Christopher Parturlon und seiner Firma Solis Nebula SARL gelieferte Paket umfaßt eine Solarballonhülle von 60 m³, die eine Nutzlast von etwa 2,5 kg tragen kann, einen Ventilator, um den Ballon aufzublasen, sowie einen Rahmen für den Fotoapparat, die Videokamera, eine Wärmebildkamera oder Sensoren für die Detektion von Verschmutzungen in großer Höhe.

Indem alles in einer Transporttasche untergebracht ist, ist der Ballon als mobiles Produkt besonders gut für die geplanten Reisen geeignet.

Ein gleichartiges Modell wird von von 2011 - 2013 in Grönland eingesetzt – an Bord des Expedition-Schiffes Vagabond, das seit dem Jahr 2000 als eine Art mobiles Basislager für Wissenschaftler, Sportler oder Künstler in der Polarregionen genutzt wird.

Solis Nebula liefert inzwischen Ballons mit größerem Volumen von etwa 100 m³, die eine Nutzlast von fast 4 kg heben und auch bei Winden von 5 – 6 km/h fliegen können.

In den Blogs kursiert im Juli 2011 ein etwas befremdliches Konzept der Designer Moonhwan Lee, Nakamura Shohei und Young Wook Jung, das sich kaum woanders als hier einordnen läßt. SEED ist wie ein kleiner, elektrisch betriebener Ballon, der im Urlaub oder sonstwo brav hinter einem herfliegt und die Daheim gebliebenen mittels Luftaufnahmen und Tonaufzeichnungen darüber informiert, was man gerade tut - ohne daß man sich selbst darum kümmern muß (Sync Experience Service).

Das Gerät mit einem Durchmesser von 210 mm und einer darunter hängenden 74 mm durchmessenden Nutzlast mit Rotor, Aufnahme- und Kommunikationssystem soll sogar Gerüche abspeichern können. Außerdem kann der Ballon mittels seiner Navigationsfunktionen auch als touristischer Führer eingesetzt werden.

Bislang handelt es sich nur um eine Idee, die im Mai bei einem Wettbewerb von Fujitsu und der japanischen Design Association (DA) aber schon den Sonderpreis der Jury erhalten hat.

Fünf Jahre später, im März 2016, wird eine wesentlich größere Variante tatsächlich realisiert und vorgeführt. Skye Aero ist ein Projekt der Schweizer Firma Aerotain AG mit Stammsitz in Zürich, bei dem mit Ballons Werbung gemacht werden soll.

An den mit Helium gefüllten und bis zu 3 m durchmessenen Ballons sind mehrere kleinen Propeller angebracht, die eine viel bessere Kontrolle und Praktikabilität erlauben, als es bei den durchschnittlichen Blimps der Fall ist – und zudem eine Flugzeit von mehr als zwei Stunden bieten.

Vermarktet wird die Kugel als die weltweit sicherste Drohne – auch wenn eine der Design- Ausführungen in Form eines Augapfels leicht verstörend wirken kann, besonders, weil das Auge auch in Wirklichkeit eine Kamera besitzt (die bis zu 2 kg schwer sein darf). Bei einem anderen, auf der Homepage der Firma gezeigten Demonstrationseinsatz liefert der Ballon in einem Gartenrestaurant unten angebundene Bestellungen aus.

Der erste voll zertifizierte Solar-Hybrid-Ballon der Welt macht im August 2015 auf der Tribute Bristol International Balloon Fiesta seinen erfolgreichen Erstflug, um auf den Status von Bristol als Großbritanniens erster ,Grünen Hauptstadt Europas’ aufmerksam zu machen. Besitzer des Ballons ist der nationale Gas- und Stromversorger Bristol Energy.

Der von der Firma Cameron Balloons in Bristol entworfene und hergestellte solarbetriebene Ballon ist ein Hybrid, da er durch einen herkömmlichen Heißluft-Propanbrenner angetrieben werden kann, wenn die Sonne nicht ausreicht oder Wolken die Strahlen aufhalten. Um aufzusteigen muß die Temperatur im Inneren des Ballons mehr als 25° über der Umgebungstemperatur liegen.

Die schwarze und silberne Hülle mit einem Volumen von 4.250 m³ besteht aus superleichten Stoffen, deren dunkle Seite die Sonnenstrahlen besonders gut absorbiert. Sie ist etwa doppelt so groß wie ein normaler Ballon mit der gleichen Nutzlast. Um die Wärmeverluste zu minimieren, ist die Schattenseite des Ballons mit einer Doppelschicht aus Stoff mit einem isolierenden Luftspalt dazwischen isoliert. Zudem ist der Stoff der Schattenseite mit Aluminium bedampft, um Wärmeverluste durch Strahlung zu verringern.

Statt die Höhe mit dem Brenner zu steuern, muß der Pilot den Ballon nur hin zur oder weg von der Sonne drehen, um nach oben zu steigen oder zu sinken.

Eine andere Form von hochfliegenden Solarballons stellt ein Team von Forschern des NextPV Lab um Jean-François Guillemoles im September 2015 vor. In dem gemeinsam von dem französischen Centre national de la recherche scientifique und der Universität Tokio betriebene Labor wird an dem Prototyp einer innovativen Solarenergielösung gearbeitet, die einige der Einschränkungen bodengestützter Solarfarmen überwindet. Dazu gehören beispielsweise die Notwendigkeit zur Energiespeicherung für die Nacht und die Auswirkungen von wolkigem und schlechtem Wetter auf die Solarstromproduktion.

Das Konzept von NextPV, bei dem dutzende Solarballons mit Wasserstoff gefüllt über den Wolken schweben und die Energie der Sonne auffangen, könnte eine mögliche Lösung für diese beiden Probleme sein, da das System die direkte Solarstromerzeugung während des Tages mit der Erzeugung von Wasserstoff kombiniert, der als Energiespeichermedium dient, um auch lange nach Sonnenuntergang mittels Brennstoffzelle Elektrizität zu liefern. Der Wasserstoff kann außerdem verwendet werden, um die Ballons aufzublasen und sie ohne externen Energieeinsatz in der Luft halten.

Die Forscher behaupten, daß ein System von Solarzellen, die in 6 km Höhe schweben, im Vergleich zu bodengestützten Solaranlagen dreimal so viel Strom produzieren könnten, der dann mittels Kabel zur Erde transportiert wird. Nun soll in den nächsten zwei Jahren ein funktionierender Prototyp hergestellt werden.

Daß die Idee an sich nicht neu ist, belegt die von Edmund Kelly im Jahr 2008 gegründete Firma StratoSolar aus Richmond, Kalifornien, die schon damals schwebende Solarkraftwerke in der Stratosphäre verankern wollte. Großflächige, mit Tausenden Tonnen Treibgas gefüllte Ballons sollen dünne Solarzellen auf eine Höhe von 10 - 20 km tragen, wo die PV-Module hoch über den Wolken den 1,5 bis 3,5-fachen Ertrag bringen, als am Boden. Der gewonnene Strom wird durch das Halteseil-Hochspannungskabel übertragen.

Ein früheres Konzept der Firma sah vor, einen schwebenden Solarkonzentrator mit der Struktur eines Cassegrain-Spiegelteleskop zu nutzen, um das gebündelte Sonnenlicht durch eine reflektierendes Rohr zum Boden herab zu führen, damit es dort in einer konventionellen Dampfkraftanlage eingesetzt wird. Sinnvollerweise wird davon später Abstand genommen.

Weiterhin angedacht ist, die schwebenden Plattformen als Schwerkraft-Energiespeicher zu nutzen, indem zusätzliche Massen, die Hunderte von Tonnen betragen können, mittels Elektromotor/Generator-Winden angehoben bzw. wieder abgelassen werden.

Im Oktober 2010 erhält die StratoSolar das erste Patent für ihr neuartige Solarsystem, das in modularen Schritten von 10 MW auf bis zu 1 GW ausgebaut werden könnte. 2011 ist das Unternehmen auf der Suche nach Kapital, um im Folgejahr die Forschung und Entwicklung weiter zu führen und einen Prototypen des ersten 10 MW Systems zu planen, zu entwickeln und zu bauen. Über praktische Versuche oder eine tatsächliche Umsetzungen ist bislang allerdings nichts bekannt geworden.

Eine weitere Variante erscheint im Januar 2010 in Form eines Konzepts namens Floating Geodesic Solar Molecules von Trevor Jordan, bei dem es sich um eine Art riesiger Wolke aus Solarzellen-Ballons handelt, die sich in einem wiederholenden Zyklus jeden Tag von Osten nach Westen über den Himmel bewegt.

Die Moleküle sind geodätische Strukturen, die durch heiße Luft in der Luft bleiben, mit PV-Zellen bedeckt sind und die gewonnene Sonnenenergie in Bordsystemen speichern.

Die Energie wird dann in Mikrowellen umgewandelt und an der Oberfläche der Erde gestrahlt, wo sie in Basisstationen wieder in nutzbare Elektrizität zurückverwandelt werden, so wie es bei Satellitenkraftwerken passieren soll.

Leider lassen sich auch hier keine weitere Informationen über etwaige Schritte zu entsprechenden Versuchen finden. Über ähnliche, allerdings kleinere Konzepte berichte ich unter Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2009.

Eine Private Anmerkung: Ende 2014 bekomme ich den Solarballon Sunny Rocket der Bremer Firma Hot Air Craft von Michael Conrath zugesandt, die eine ganze Reihe verschiedener und verschieden großer Modelle anbietet, deren Preise zwischen 6 € und 200 € liegen. Im nächsten Frühling will ich damit einige Versuche durchführen, über die ich dann natürlich berichten werde (Nachtrag: leider ist es bislang nicht dazu gekommen, da immer wieder etwas anderes eine höhere Priorität hatte. Aber vielleicht klappt es ja nach dem erfolgten Update in diesem Sommer 2017).

Derweil plant Conrath – mit ein paar sinnvollen Zwischenstufen, wie u.a. großen Solarballons für Personenbeförderung – auch ein Solar-Luftschiff, für das er einen Flossenantrieb ins Auge gefaßt hat, da Flossen deutlich effektiver sind als Propeller.

Was auch eine gute Überleitung ist, da es nun mit den Solar-Luftschiffen weiter gehen soll.

Weiter mit den Solar-Luftschiffen und Solar-Ballonen...