Die Batterien sind schuld. Zu diesem Schluss waren Flugzeugexperten gekommen, nachdem es an Bord der Dreamliner von Boeing BA -0,23% Boeing Co. U.S.: NYSE $128,48 -0,29 -0,23% 30 Sept. 2014 11:50 Volumen (​15 Min. verzögert) : 1,24 Mio. KGV 19,14 Marktkapitalisierung 92,79 Milliarden $ Dividendenrendite 2,27% Umsatz/Mitarbeiter 525.220 $ in den vergangenen Wochen immer wieder gebrannt hatte. Die Vorzeigeflieger des amerikanischen Flugzeugbauers wurden zur Lösung des Problems vom Himmel geholt. Doch jetzt sehen sich die Inspektoren der amerikanischen und japanischen Luftsicherheitsbehörden mit einer unangenehmen Tatsache konfrontiert: Ihnen fehlt schlichtweg die Erfahrung mit den verwendeten Lithium-Ionen-Batterien. Auf ihrer Suche nach den genauen Gründen für den Defekt fischen sie deshalb immer noch im Trüben und kommen nur schleppend voran.

Die Batterie, die an Bord eines Dreamliners der All Nippon Airways in Brand geriet, wurde untersucht. Japan Transport Safety Board/Reuters

Die Lernkurve für die Ursachenforscher ist steil. Lithium-Ionen-Batterien stecken zwar in elektrischen Fahrzeugen und in fast allen Geräten der Unterhaltungselektronik. Aber auch wenn sie mittlerweile leichter sind und effizienter arbeiten als ihre Vorgängermodelle, wurden die Batterien in Flugzeugen bisher noch nie so ausgiebig eingesetzt wie in der Prestige-Maschine des Typs 787 von Boeing. Mit den Feinheiten der neuen Technologie müssen sich die Problemlöser bei der Luftsicherheit also erst noch vertraut machen. Und das dauert. Um den Prozess zu beschleunigen, halten die Behörden jetzt nach sachkundigeren Spezialisten von außerhalb Ausschau, berichten Luftfahrtexperten.

Bei keiner anderen größeren Untersuchung in den vergangenen Jahren hatten sich die staatlichen Flugsicherheitsinspektoren so intensiv mit der Funktionsweise der Lithium-Ionen-Kraftpakete beschäftigt wie bei dieser. Seit sieben Wochen spüren die Mitarbeiter der US-Verkehrssicherheitsbehörde NTSB nun schon der Hauptursache der gefährlichen Batteriefehlfunktionen nach, die Mitte Januar zu einem Flugverbot für die Dreamliner-Flotte geführt hatten. Fast rund um die Uhr sind die Ermittler im Einsatz. Fündig geworden sind sie bisher dennoch nicht. Branchen- und Regierungsvertreter auf beiden Seiten des Pazifiks geben sich skeptisch. Ein baldiger Durchbruch sei wohl nicht zu erwarten, meinen sie. Und die Pessimisten unter ihnen rechnen gar nicht mehr damit, dass das Rätsel gelöst wird.

"Die NTSB arbeitet wirklich großartig, wenn es darum geht, herauszufinden, was bei alten Technologien schief läuft", sagt Luftfahrtberater John Marshall, der früher bei der US-Fluglinie Delta Air Lines DAL -0,11% Delta Air Lines Inc. U.S.: NYSE $35,96 -0,04 -0,11% 30 Sept. 2014 11:50 Volumen (​15 Min. verzögert) : 5,40 Mio. KGV 2,81 Marktkapitalisierung 30,35 Milliarden $ Dividendenrendite 1,00% Umsatz/Mitarbeiter 501.743 $ für die Sicherheit zuständig war. "Bei Spitzentechnologien hat die Behörde allerdings ihre Schwierigkeiten. Sie ist nicht an vorderster Front in die Entwicklung mit eingebunden und hat wenig praktische Erfahrung, bis etwas Schlimmes passiert", befindet er.

Aber auch die Entwickler bei Boeing haben noch keine präzise Ursache für die Störungen angezeigt. Allerdings hat das Unternehmen zahlreiche Veränderungen für das Stromspeichersystem vorgeschlagen, um die Gefahr zu mindern, die von brennenden Batterien ausgeht. Der Flugzeugbauer hofft, mit den Veränderungen die zuständigen Behörden überzeugen zu können, die Dreamliner wieder in die Luft zu entlassen. Das US-Bundesluftfahrtamt FAA muss zunächst jede Modifizierung absegnen, bevor die 787-Flotte ihren Dienst wieder aufnehmen kann.

Bei der NTSB hat die Behördenchefin Deborah Hersman keine Zeit vergeudet. Für die Ermittlung der Brandursache in einer 787-Maschine von Japan Airlines, 9201.TO -0,66% Japan Airlines Co. Ltd. Japan: Tokyo ¥3.000 -20 -0,66% 30 Sept. 2014 15:00 Volumen (​20 Min. verzögert) : 2,09 Mio. KGV 6,69 Marktkapitalisierung 1.095,37 Milliarden ¥ Dividendenrendite 2,27% Umsatz/Mitarbeiter 42.015.900 ¥ deren Batterien am 7. Januar Feuer fingen, als sich das Flugzeug am Bostoner Flughafen am Boden befand, griff sie früh auf externe Hilfe zurück. Hersman holte Spezialisten vom Marine- und vom Energieministerium an Bord. Ihre eigenen Mitarbeiter müssten sich zuerst mit der zugrunde liegenden Technologie vertraut machen, räumte sie ein. "Wir alle hier bei der NTSB versuchen, klüger aus den Lithium-Ion-Batterien zu werden. Da gibt es noch viel zu lernen."

Flugsicherheitsuntersuchungen erweisen sich oft als höchst kompliziert und zeitaufwändig. Bei der laufenden Ermittlung ist es der NTSB mittlerweile gelungen, zu dokumentieren, wie bei der in Boston gestrandeten Maschine Kurzschlüsse innerhalb einer einzelnen Zelle eines 787-Batteriepacks eine unkontrollierbare Überhitzung und Flammenschläge auslösten. Unklar ist allerdings immer noch, welche genaue Ursache hinter den Kurzschlüssen steckt. Zum Teil ist dies darauf zurückzuführen, dass die Batterie bei dem Brand schwer beschädigt wurde.

Frisch verkabelt

Doch nicht nur die amerikanischen Verkehrssicherheitsbeamten grübeln. Auch ihre Kollegen in Japan stehen bei der Analyse der Fehlerursache vor hohen Hürden. Die japanische Behörde für Transportsicherheit JTSB untersucht eine ausgebrannte Lithium-Ionen-Batterie, die sich an Bord eines Dreamliners der All Nippon Airways 9202.TO +1,15% ANA Holdings Inc. Japan: Tokyo ¥255 +3 +1,15% 30 Sept. 2014 15:00 Volumen (​20 Min. verzögert) : 26,26 Mio. KGV 30,62 Marktkapitalisierung 886,84 Milliarden ¥ Dividendenrendite 1,57% Umsatz/Mitarbeiter 48.326.000 ¥ befand. Der Brand hatte am 16. Januar den Piloten zu einer Notlandung und zur anschließenden Evakuierung der Maschine gezwungen.

"Wenn Sie fragen, ob die Person, die sich in ganz Japan am besten mit Lithium-Ionen-Batterien auskennt, zum JTSB-Team gehört, muss ich antworten, dass dies nicht der Fall ist", sagte der Behördenvertreter Hiroshi Yoneda vor ein paar Wochen, als er das ursprüngliche Ermittler-Team vorstellte. In der Zwischenzeit hat das Amt bei der japanischen Weltraumagentur um Verstärkung nachgefragt. Die Weltraumforscher haben bereits Erfahrungen mit der Technologie gesammelt.

Wie gering das Fachwissen über die Lithium-Ionen-Batterien bei der japanischen Untersuchungsmannschaft anfangs war, zeigte sich bei einer Pressekonferenz im vergangenen Monat. Das Team hatte sich damals bereits einen ganzen Arbeitstag lang mit den Batterie-Problemen herumgeschlagen. Trotzdem geriet der japanische Chefermittler Hideyo Kosugi ins Schlingern, als ihm eine einfache Frage zur grundlegenden Funktionsweise der Stromspeicher gestellt wurde. Er musste einen Kollegen zu Rate ziehen. Und schließlich wurde kurzerhand ein drei Jahre altes Handbuch des Herstellers GS Yuasa 6674.TO -1,24% GS Yuasa Corp. Japan: Tokyo ¥639 -8 -1,24% 30 Sept. 2014 15:00 Volumen (​20 Min. verzögert) : 2,24 Mio. KGV 21,63 Marktkapitalisierung 267,58 Milliarden ¥ Dividendenrendite 0,94% Umsatz/Mitarbeiter 26.797.300 ¥ zusammengefasst und anhand der darin befindlichen Diagramme der Wissensdurst der Journalisten gestillt. "Das war knifflig", raunte Kosugi einem Kollegen zu, als das Team den Konferenzraum verließ.

Bei der Problemlösung geht es nicht voran

Am nächsten Tag präsentierte Kosugi bei der Darlegung der möglichen Brandursachen die Theorie, die Hauptbatterie des Flugzeugs sei anscheinend durch Überladung zu Schaden gekommen. Dieser Ansatz wurde vom JTSB später fallengelassen, nachdem in Tests nachgewiesen worden war, dass dem nicht so war. Die amerikanischen Inspektoren, die gegensätzlichen Denkansätzen nachgingen, waren dennoch verstimmt. Die Spannungen zwischen den Ermittler-Mannschaften auf beiden Seiten des Pazifiks stiegen, berichten Insider.

Kosugi war für eine Stellungnahme nicht zu erreichen. Ein JTSB-Sprecher stellte klar, Kosugi habe eine "Überladung" als eine mögliche Ursache von vielen erwähnt. Seine Bemerkung lasse nicht darauf schließen, dass es seiner Sachkenntnis an Tiefe mangelt.

Das JTSB hat sieben Inspektoren dazu abgestellt, sich mit den Batterie-Risiken des Dreamliners zu beschäftigen. Seit 2007 haben sich nicht mehr so viele Ermittler mit einem einzigen Problem befasst. Zwei von ihnen sind auf Fragen der Elektrik spezialisiert, die anderen fünf sind Experten für Flugsteuerung und andere Forschungsfelder. Hinzugezogen wurden ein Batterie-Fachmann und ein Veteran der Weltraumforschung mit 14-jähriger Berufserfahrung. Zusätzlich unterstützen 16 Techniker die Boeing-787-Untersuchung.

Doch trotz dieser geballten Expertenkraft kommt die Problemsondierung nicht von der Stelle. "Wir sind noch nicht so weit, dass wir sagen können, warum es passiert ist. Deshalb können wir auch nicht behaupten, Fortschritte gemacht zu haben", musste der JTSB-Vorsitzende Norihiro Goto in der vergangenen Woche eingestehen.

Unrealistische Risiko-Analyse von Boeing

Wer sich mit Lithium-Ionen-Zellen auskennt, den überraschen die ausbleibenden Erfolge nicht. Um akkurat vorhersagen zu können, wie sich die winzigen Lithium-Partikel auswirken, die im Inneren der Batterie herumschwirren - und damit Kurzschlüsse auslösen können -, "muss man ganz genau verstehen, wie ein komplexer Prozess in einem ungeordneten Umfeld abläuft", sagt Thomas Miller. Der Fachmann für Lithium-Batterien lehrt Chemie am California Institute of Technology. Ermittler, die sich beruflich hauptsächlich mit Flugzeugunfällen auseinandersetzen, sind gewöhnlich nicht in den Methoden der Batterie-Simulation mit Hilfe topaktueller Computerprogramme versiert, auf die sich Miller und andere Forscher verlassen, um hinter das Verhalten von Atomen zu kommen.

Ende 2011 erteilte die Luftaufsicht Boeing die Erlaubnis, mit dem Dreamliner auch Passagiere zu befördern. Die zuständigen Beamten hatten sich dabei auf die Risikoeinschätzung des Flugzeugbauers eingelassen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Batterieschmelze in einer 787-Maschine bei etwa einem von zehn Millionen Flügen liege. Das wäre ungefähr hundert Mal sicherer gewesen als bei einigen der verlässlichsten Systeme der Branche, bei denen es im Schnitt ein Mal pro 100.000 Flügen zu Fehlfunktionen und zum anschließenden Abschalten kommt.

Die ursprüngliche Risiko-Analyse von Boeing sei unrealistisch gewesen, besonders wenn man bedenke, dass Flugzeugteile variiert würden, urteilt Shiriam Santhanagopalan. Der Forscher arbeitet in einem Labor des US-Energieministeriums für erneuerbare Energien in Colorado. "Wenn man die Beschaffenheit des Materials oder die mögliche Toleranz innerhalb des Herstellungsprozesses sorgfältig untersucht, wird es schwierig, zu einer solchen Risikoeinschätzung zu gelangen", wie sie Boeing anfangs vorgelegt habe, sagt er jüngst in einem Interview. Sein Labor unterstützt die US-Behörde für Verkehrssicherheit bei ihrer Untersuchung der Vorfälle.

Boeing wollte sich dazu nicht äußern. In der Vergangenheit hatte das Unternehmen vorgebracht, der Dreamliner "sei nach einem rigorosen Boeing-Testprogramm und einem umfangreichen Zulassungsprogramm der FAA zertifiziert worden". "Wir werden nicht zögern, Veränderungen vorzunehmen", um die Sicherheit zu erhöhen, hatte der Flugzeugbauer beteuert.

Störungsquote der Batterien ist zu hoch

Im kommerziellen Einsatz sind die Batterien jetzt allerdings bereits zwei Mal auf weniger als 50.000 Flügen zerborsten und in Brand geraten. Damit sind nicht nur die Vorhersagen der FAA widerlegt, dass die Wahrscheinlichkeit eines ernsten Zwischenfalles in der Luft außerordentlich gering ist. Die Störungsquote der Batterien ist außerdem höher, als dies für einen Einsatz am Boden akzeptabel wäre, betont Santhanagopalan. "Für die Autoindustrie wäre eine solche Zahl indiskutabel." Wie genau sein Labor die 787-Ermittlungen unterstützt, wollte der Wissenschaftler nicht ausführen.

Über die Jahre hatten Flugsicherheitsbehörden rund um den Globus bereits mehrfach die Gelegenheit, Flugunfälle unter die Lupe zu nehmen, bei denen Paletten oder Behälter an Bord von Frachtflugzeugen, mit denen Lithium-Batterien für den Einsatz in Elektronikgeräten transportiert wurden, heftig und lebensgefährlich Feuer fingen. Allerdings sind Brände, bei denen Batterien eine Rolle spielen, die für Laptops oder mobile Elektronikgeräte vorgesehen sind, weit weniger intensiv. Die Feuergefahr, die von dem Paar beträchtlich größerer, rund 29 Kilo schwerer Stromspeicher ausgeht, das im Bauch jedes Dreamliners sitzt, ist ungleich höher.

Wohlmeinende Stimmen wollen die Hoffnung nicht aufgeben, dass die amerikanischen Ermittler dem Problem doch noch auf die Spur kommen. Es sei der NTSB hoch anzurechnen, dass sie auch schon in der Vergangenheit externe Fachkräfte zu ihren Untersuchungen zugezogen habe. "Das Amt ist schon immer recht gut darin gewesen, festzustellen, was seine Spezialisten wissen und was sie nicht wissen", sagt John Cox, ein früherer Pilot und Unfallermittler, der jetzt als internationaler Sicherheitsberater arbeitet. "Bei Fällen von wirklich großem öffentlichen Interesse läuft die NTSB meist zur Höchstform auf. Dann wendet sie sich auch Außenstehenden zu, damit die abklären, ob ihre Theorien stichhaltig sind."

Die Inspektoren der NTSB hatten sich schon einmal jahrelang in potenziell katastrophale Defekte bei den Rudern von Boeing-737-Modellen und den Treibstoffstanks der Boeing 747 verbissen und sich schließlich in akribischer Kleinarbeit zur Ursache der Probleme vorgearbeitet. Und vor nicht allzu langer Zeit lösten die Sicherheitsbeamten und Boeing-Mitarbeiter nach monatelanger Analyse und Simulation das Rätsel, wie sich Eis innerhalb der Treibstoffleitungen einiger Langstreckenflieger des Typs Boeing 777 ansammeln konnte. Sie kamen abschließend zu dem Schluss, dass diese Art von Blockade auch für einen gefährlichen Zwischenfall im Januar 2008 verantwortlich war. Sie hatte beide Turbinen einer 777 der British Airways mehr oder weniger lahmgelegt. Die Maschine befand sich im Landeanflug auf den Londoner Flughafen Heathrow. Nur dem Piloten ist es zu verdanken, dass es nicht zur Katastrophe kam. Er legte mit dem Großraumflugzeug eine Bauchlandung hin und brachte es kurz vor dem Ende der Landebahn zum Stehen.

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