Am 5. Juni Ortszeit flog Testpilot Miguel Iturmendi das Elektroflugzeug „Helios Horizon“ am Zephyrhills Municipal Airport in Florida, USA, in den Himmel und absolvierte damit den Erstflug des weltweit ersten bemannten Starrflüglers mit Feststoffbatterieantrieb. Damit schrieb er eine historische Seite für die Entwicklung der Elektroluftfahrtindustrie. Dieser Flug ist hinsichtlich Reichweite und Zeit nicht herausragend. Dabei handelt es sich lediglich um eine Reihe von Kurzstrecken-Testflügen, um das Gewicht und die Balance des Flugzeugs nach dem Batteriewechsel zu überprüfen. Seine symbolische Bedeutung geht jedoch weit über die technische Leistung selbst hinaus.
Die elektrische Luftfahrt war lange Zeit durch die physikalischen Eigenschaften von Batterien eingeschränkt. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit in Elektrofahrzeugen weit verbreitet sind, basieren auf flüssigen Elektrolyten, um die Ladung zwischen den Elektroden zu leiten. Diese Struktur hat eine natürliche Obergrenze hinsichtlich der Energie, die pro Masseneinheit gespeichert werden kann, was es schwierig macht, kommerziell wertvolle Flugflüge zu unterstützen. Im Gegensatz dazu ersetzen Festkörperbatterien flüssige Elektrolyte durch feste Materialien, wodurch die Zellen widerstandsfähiger gegen Stöße, Durchschläge und hohe Temperaturen werden, die Brandgefahr erheblich verringert wird und, was noch wichtiger ist, die Energiedichte pro Gewichtseinheit deutlich erhöht wird, was neue ideenreiche Spielräume für die elektrische Luftfahrt eröffnet.
Nach Angaben des Projektteams betrug die Energiedichte des zuvor in „Helios Horizon“ installierten Lithium-Ionen-Batteriepakets etwa 260 Wh/kg, während die diesmal ersetzte Festkörperbatterie 410 Wh/kg erreichte, was einer Steigerung von etwa 60 % entspricht. Als Cheftestpilot und Firmengründer sagte Iturmendi, dass dieser Indikator mit der Weiterentwicklung der technischen Roadmap in den nächsten zwei Jahren voraussichtlich um etwa 40 % auf der aktuellen Basis steigen werde.
Was die Energieauffüllungsmethode betrifft, kann der Akku des „Helios Horizon“ über normale Wechselstromsteckdosen aufgeladen werden, ohne dass eine spezielle Infrastruktur erforderlich ist. Es unterstützt auch Schnellladung und kann den Akku in 15 Minuten auf etwa 80 % aufladen. An den Flügeln des Flugzeugs montierte Solarpaneele und ein Regenerationssystem, das die Propeller während des Gleitens und Sinkens umkehrt und als „Windturbinen“ fungiert, können auch während des Fluges Energie zurückgewinnen. „Der regenerative Flug kann die Reichweite des Flugzeugs deutlich erhöhen“, sagte Iturmendi nach dem Testflug.
„Helios Horizon“ selbst wurde von einem Pippistrel Taurus-Motorsegler umgebaut. Auf dieser Basis integrierte das Projektteam ein selbst entwickeltes Batteriemanagementsystem, ein maßgeschneidertes elektrisches Antriebssystem, ein Thermomanagement-Kontrollsystem und eine erweiterte Flügelstruktur mit Solarkomponenten. Mit einer Flughöhe von bis zu 24.000 Fuß (ca. 7.315 Meter) stellte das Flugzeug zuvor einen Welthöhenrekord für reine Elektroflugzeuge seiner Gewichtsklasse auf. Das nächste Ziel des Teams ist es, die Reiseflughöhe von 40.000 Fuß (ca. 12.192 Meter) für Verkehrsflugzeuge zu erreichen. Der entsprechende Stratosphärenflugplan wird voraussichtlich noch in diesem Jahr beginnen.
Während Helios Horizon vorübergehend das Rennen um Festkörperbatterien in der Luftfahrt anführt, ist es nicht der einzige Spieler. Der chinesische eVTOL-Hersteller EHang hat mit Inx Energy zusammengearbeitet, um beim Test zweier EH216-S-Flugzeuge Lithium-Metall-Festkörperbatterien einzusetzen, und einen Flugrekord mit einer Energiedichte von 480 Wh/kg und einer kontinuierlichen Batteriestromversorgung von 48 Minuten erzielt. Der Batterieriese CATL hat die „Condensed Matter Battery“-Technologie mit einer Energiedichte von etwa 500 Wh/kg demonstriert und mit der Erprobung verwandter Luftfahrtanwendungen begonnen. Airbus und Renault unterzeichneten außerdem eine gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung mit dem Ziel, die Batterieenergiedichte um die 2030er Jahre herum auf etwa das Doppelte des aktuellen Niveaus zu erhöhen, um die Entwicklung von Hybrid- oder vollelektrischen Passagierflugzeugen für Mittelstreckenstrecken zu unterstützen.
Derzeit befinden sich die meisten der oben genannten Projekte noch in der technischen Verifizierungsphase und sind von der Erlangung der Lufttüchtigkeitsbescheinigung durch die Luftfahrtaufsichtsbehörden noch weit entfernt. Allerdings wird dieser reale bemannte Testflug von „Helios Horizon“ von der Branche als Schritt über einen entscheidenden Knotenpunkt gewertet. Es unterscheidet sich grundlegend von früheren Demonstrationen, die nur auf der Ebene der experimentellen Plattform oder Labordaten blieben. Wenn die Energiedichte von Festkörperbatterien in den kommenden Jahren weiter zunimmt, wie Iturmendi prognostiziert, dürfte dieser scheinbar banale Kurzstreckentestflug nur der Anfang eines neuen Kapitels in der Geschichte der elektrischen Luftfahrt sein.