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Forschung
29.11.2023

Kernfusion - Hype oder Lösung der Energieprobleme?

Blick auf einen Computermonitor im Kontrollraum des Fusionsexperiments Wendelstein 7-X.
Foto: Stefan Sauer, dpa

Kernfusion könnte viele Energieprobleme lösen - so die Verheißung. Daran arbeiten neben Forschungsinstituten auch immer mehr Start-ups. Kritiker sehen den jüngsten Hype skeptisch.

Mit Lasern eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle anzapfen - das klingt nach Science-Fiction. Vor gut einem Jahr schaffte es diese Verheißung weltweit in die Schlagzeilen. US-Forscher hatten am 5. Dezember 2022 Atomkerne verschmolzen und dabei mehr Energie erzeugt als sie per Laser direkt hineingesteckt hatten. "Eine der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts" nannte das US-Energieministerin Jennifer Granholm.

Plötzlich redeten Politiker auch in Deutschland vermehrt über Kernfusion. Bundesforschungsministerium Bettina Stark-Watzinger (FDP) kündigte zuletzt Investitionen von mehr als einer Milliarde Euro für die kommenden fünf Jahre an. Das Thema ist in Mode.

"Das kann ich bestätigen", sagt Thomas Klinger, Leiter des Fusionsexperiments "Wendelstein 7-X" bei Greifswald, der Deutschen Presse-Agentur. "In der Fusionsforschung hat es schon sehr signifikante Fortschritte gegeben, die die breite Öffentlichkeit ermutigen, dass das doch kein Luftschloss ist, an dem ewig herumgebastelt wird." Auch "Wendelstein 7-X" konnte Anfang des Jahres einen Meilenstein verbuchen. Es gelang, ein Plasma - eine Art vierter, für die Kernfusion benötigter Aggregatszustand - sehr heiß und lange aufrechtzuerhalten.

Theoretisch lassen sich enorme Energiemengen erzeugen

Bei der Kernfusion werden Atomkerne bei extremen Temperaturen verschmolzen - sprich fusioniert. Das passiert auch in Sternen und damit auch in der Sonne. Wissenschaftler setzen dabei auf Laser oder Magnete. Theoretisch ließen sich enorme Energiemengen erzeugen - und das klimaneutral, ohne Gefahr einer Reaktorkatastrophe wie bei der Kernspaltung und ohne langlebige und hochradioaktive Abfälle. Bislang ist das Zukunftsmusik, trotz jahrzehntelanger Forschung.

"Einen Stern auf der Erde künstlich zu erzeugen, am Leben zu erhalten und zu melken", sei das Komplizierteste, das Menschen jemals versucht hätten, sagt Markus Roth von der Technischen Universität Darmstadt. "Wäre es Raketenwissenschaft, hätten wir es in den 60ern bereits hinter uns gebracht."

Bei dem Experiment in den USA war wie in der Forschung üblich nur die Energiebilanz des Plasmas selbst berücksichtigt worden - nicht aber die Gesamtbilanz. Für eine künftige Stromerzeugung ist entscheidend, dass diese positiv ist, was sie weiterhin bisher noch längst nicht ist. Den damaligen Angaben zufolge benötigte die Anlage etwa 300 Megajoule Energie, um zwei Megajoule Laserenergie zu liefern, die drei Megajoule Fusionsausbeute erzeugten. Zudem ist zu berücksichtigen, dass die erzeugte Energie thermisch anfällt, bei der Übertragung in Strom kommt es in der Regel zu großen Verlusten.

Das von Roth mitgegründete deutsch-amerikanische Start-up Focused Energy will Laserfusion nutzbar machen. Beteiligt seien mehrere Forscher, die am Durchbruch vor einem Jahr in den USA mitgewirkt hätten. Man sei bereits ins Weiße Haus eingeladen worden und Teil eines US-Förderprogramms. Laut Roth belebt eine wachsende Anzahl von Start-ups die Entwicklung. Die Firmen hätten teilweise schon private Investitionen im Milliardenbereich eingeworben.

Deutschland könnte ins Hintertreffen geraten

Die Unternehmensberatung Strategy& hatte im September davor gewarnt, dass Deutschland trotz Spitzenforschung wegen geringerer Investitionen als im Ausland ins Hintertreffen geraten könnte.

Aber Geld allein nützt auch nichts, sagt Klinger. Benötigt werde ein entsprechendes Umfeld, zu dem auch die Industrie gehöre. "Es gibt in dem Sinne keine Fusionsindustrie. Die beginnt, sich so langsam zu formieren." Dafür müssten auch tatsächlich Prototypen entwickelt und Anlagen gebaut werden. Dieser Sparring-Effekt sei wichtig.

Das Unternehmen Gauss Fusion ist nach eigenen Angaben das einzige der rund 40 existierenden und vor allem aus den USA stammenden Kernfusions-Unternehmen, das aus der Industrie und nicht aus der Forschung kommt. Fusion ans Netz zu bringen sei kein physikalisches Problem mehr, sondern ein ingenieurtechnisches, sagt die Geschäftsführerin Milena Roveda. Ihr Ziel: bis Anfang der 2040er Jahre in Europa ein Kraftwerk zu bauen. Kostenpunkt: 20 Milliarden. Danach würden die Kosten sinken. Das Geld soll von öffentlichen und privatwirtschaftlichen Geldgebern kommen.

Expertin: Andere Technologien sind billiger und schneller

"Andere Technologien sind billiger und schneller als Kernfusion", kritisiert Claudia Kemfert, Energieexpertin beim Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW). Bei den Verheißungen der Kernfusion sei "mehr Wunsch als Wirklichkeit im Spiel". Sie spricht von aktuellen Minierfolgen. Bis die Kernfusion reif sei, könnten erneuerbare Energien Vollversorgung ermöglichen.

Heinz Smital, Atomexperte von Greenpeace, hält den "neuen Hype" um die Kernfusion ebenfalls für sehr problematisch. "Er führt dazu, dass massiv Geld in eine Technologie gesteckt wird, die der Gesellschaft wenig Nutzen bringen wird." Die von der Bundesregierung versprochene Milliarde solle neben der Förderung erneuerbarer Energien lieber in die Digitalisierung von Energienetzen und Speicherung investiert werden.

Klinger erkennt an, dass Fusionsenergie eher in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts eine Rolle spielen werde. "Ich finde das auch ehrlich gesagt nicht schlimm." Es sei Wunschdenken, dass nach 2050 goldene Zeiten in Sachen Energie anbrechen. Es gebe unterversorgte Weltregionen und die Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre werde viel Energie brauchen. Für Roth geht es auch um Energieunabhängigkeit: Auch bei der Versorgung mit Solarenergie oder Wasserstoff sei man künftig von anderen Weltregionen abhängig. Kernfusion könne Abhilfe schaffen.

Ab Mitte des Jahrhunderts könnte ein erstes Fusionskraftwerk stehen, glaubt Klinger. "Das halte ich durchaus für machbar, ohne dass man da auf zu wackeligen Füßen steht." Wenn man direkt loslege, sei es unter Umständen auch in 20 Jahren schaffbar - mit etwas mehr Risiko, weil dann weniger technische Fragen im Vorfeld geklärt wären. "Es bleibt schwierig. Wir sind immer an der Grenze des technisch Machbaren." Aber generell ist Klinger optimistisch. "Jetzt nicht hemmungslos optimistisch, aber optimistisch. Das müsste klappen. Das ist das Beste, was ein Wissenschaftler sagen kann."

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