Pipistrel PVRK-1 Miniliner concept. Foto: Pipistrel
Die Luftfahrt steht im Fokus der Klimadebatte. Eine internationale Studie der International Energy Agency (IEA) verdeutlicht, dass das Fliegen etwa 2 Prozent der globalen CO2-Emissionen verursacht. Trotz vorübergehender Rückgänge durch die Coronakrise bleibt der Flugverkehr einer der am stärksten wachsenden Verkehrssektoren, was dringenden Handlungsbedarf für dessen Umweltauswirkungen aufzeigt. Die Luftfahrt ist somit aufgerufen, aktiv zur Erreichung der im Europäischen Green Deal festgelegten Ziele zur Klimaneutralität bis 2050 beizutragen.
Eine Änderung von herkömmlichen, auf fossilen Treibstoffen basierenden Antrieben hin zu elektrischen Antriebslösungen vollzieht sich auch in der Luftfahrt. Das Ziel besteht darin, die Energieeffizienz zu steigern und auf erneuerbare Energieträger umzusteigen, um die Umweltauswirkungen der nächsten Flugzeuggeneration zu minimieren – bis hin zur vollständigen Dekarbonisierung des Luftverkehrs. Das AIT Austrian Institute of Technology unterstützt diese Entwicklung, indem es technologische Lösungen für “Hybrid Electric Aircraft” bereitstellt.
Eine zentrale Rolle bei der Elektrifizierung von Flugzeugen spielen Energiespeichersysteme, die den Ansprüchen der Aeronautik gerecht werden. So bedarf es Batterien mit hoher Energiedichte, die gleichzeitig den höchsten Sicherheitsstandards entsprechen. Neuartige Solid-State-Batterien aus Aktivmaterialien mit hoher Energiedichte und festem, nicht entflammbaren Elektrolyt weisen diese Eigenschaften auf. Aktuell werden Solid-State-Batterien hauptsächlich für automotive Anwendungen entwickelt, ihre tatsächliche Markteinführung wird jedoch erst in einigen Jahren erwartet.
Einen vielversprechenden Ansatz verfolgt nun ein europäisches Konsortium unter der Leitung des AIT im Projekt MATISSE, das im Rahmen von Horizon Europe durch die Europäische Kommission gefördert wird. Das Ziel ist die Entwicklung multifunktionaler struktureller Bauteile mit integrierter Semi-Solid-State-Batterie für die aeronautische Anwendung, um somit Festkörper-Batterien zu einer praktikablen Technologie für die nächste Generation von (Hybrid-)Elektroflugzeugen zu machen.
MATISSE hat das Ziel, einen Demonstrator für multifunktionale Strukturen mit neuartigen Eigenschaften zu entwickeln: von der Energiespeicherung über ein effizientes Energiemanagement bis hin zur umfassenden Sicherheitsüberwachung. Dieser Demonstrator wird als vollständige Flügelspitze auf einem Pipistrel Velis Electro Flugzeug installiert und umfasst ein Modul mit 40 Batteriezellen bei 72 V Gleichspannung. Um die Technologie auf TRL 4 zu qualifizieren, durchläuft der Demonstrator eine umfangreiche Test- und Charakterisierungskampagne, die voraussichtlich bis zum Projektende 2025 abgeschlossen sein wird. MATISSE wird auch Aspekte im Zusammenhang mit der Flugzertifizierung, der Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus und dem virtuellen Scale-up umfassen und so den Weg für die Anwendung von Strukturbatterien als Schlüsseltechnologie mit verbesserter Leistung für die nächste Generation von Hybrid-Elektroflugzeugen für den Nah- und Regionalverkehr ebnen.
Dr. Helmut Kühnelt, Forscher am AIT und MATISSE-Koordinator, betont: “Der Weg zu einer klimaneutralen Luftfahrt beginnt erst. Wie auch schon beim Vorgängerprojekt SOLIFLY wollen wir auch mit MATISSE die europäische Luftfahrtindustrie im Sinne des Green Deals mit zukunftsweisenden Batterietechnologien dabei unterstützen, hybridelektrische Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge auf den Weg zu bringen und somit wesentlich zur Erreichung der Pariser Klimaziele beizutragen.
