Kernfusion: Dieser Strom soll die Energiewelt revolutionieren

Greifswald Die weiße, fensterlose Halle am Rande von Greifswald ist von außen unauffällig. Aber schon der angeschlossene Bürokomplex mit futuristisch geschwungenem Dach lässt erahnen, dass es sich nicht um eine einfache Lagerhalle handelt.

In dem Gebäude, nur vier Kilometer von der Ostseeküste entfernt, türmen sich 1000 Tonnen Stahl: Eine ringförmige Metallkonstruktion ist bestückt mit lauter Messeinrichtungen und insgesamt 500 Luken, die den Weg ins Innere bahnen. Ein permanentes Rauschen in der Halle klingt wie ein überdimensionierter Staubsauger.

Thomas Klinger ist der Herr dieses Gebildes. In die Forschung hier sei er „so reingestolpert“, sagt der Physiker des Max-Planck-Instituts, während er sich seinen Weg um den Stahlkomplex bahnt. Pathos ist bei ihm fehl am Platz: Seit 19 Jahren tüftelt er an „der Anlage“, wie Klinger das Konstrukt nüchtern nennt.

Die Rede ist vom Wendelstein 7-X, einer Maschine zur Erforschung der Kernfusion. Zehn Jahre hat es gedauert, den Wendelstein zu planen. Zehn weitere, das 16 mal 16 Meter große Ungetüm aufzubauen. Seit 2015 laufen die Experimente. Ein klein wenig pathetisch ist Klinger dann doch. „Die Kernfusion könnte ein wichtiger Beitrag zum Stoppen des Klimawandels sein“, sagt der hochaufgeschossene 53-Jährige, ohne eine Miene zu verziehen.

Mithilfe der Kernfusion versuchen Forscher aus aller Welt seit Jahrzehnten, die Sonne auf der Erde zu erschaffen. Die Sonne ist nichts Anderes als ein riesiger Fusionsreaktor, in dem durch die Verschmelzung von Teilchen Unmengen an Energie frei werden.

Irdische Fusionsreaktoren sollen dieses Vorgehen nachahmen, um Strom zu erzeugen. Während Deutschland vor dem Atomausstieg bei der Kernspaltung steht, wird weltweit an der nächsten Form der Stromerzeugung mit radioaktivem Material geforscht. Sinn und Unsinn der Kernfusion ist aber kaum weniger umstritten als die Kernspaltung.

Ein bisschen Radioaktivität

Die Besonderheit bei der Kernfusion: Wie bei heutigen Atomkraftwerken könnte schwankungsfrei Strom ohne CO2-Ausstoß produziert werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Atomkraft, bei der Hunderte Tonnen radioaktives Material eingesetzt werden, müssten bei der Fusion nur ein paar Kilogramm bereitgestellt werden. „Und beim Prozess in der Anlage braucht es nur ein einziges Gramm“, sagt Klinger.

„Es ist ein weltweit einzigartiges Experiment, das uns der Energiequelle der Zukunft einen entscheidenden Schritt näherbringen kann“, hatte Kanzlerin Angela Merkel 2015 beim Besuch des Wendelsteins gesagt. Dort aber werden lediglich die optimalen Bedingungen für die Kernfusion erforscht. Klinger und sein Team leisten damit die Vorarbeit für das Projekt Iter.

In Cadarache im Süden Frankreichs bauen die Europäische Union, China, Indien, Japan, Korea, die USA und Russland schon seit gut einem Jahrzehnt den „Iter“. Dieser soll 2035 als erster Versuchsreaktor überhaupt mehr Energie erzeugen, als für die Fusion hineingesteckt wird. „Wir brauchen einen Weg, schwankungsfreie Energie zu produzieren, um schmutzige fossile Energieträger zu ersetzen“, sagte Iter-Generaldirektor Bernard Bigot im Gespräch mit dem Handelsblatt.

Die EU kostet der Iter in heutigen Preisen voraussichtlich 20 Milliarden Euro bis 2035. Deutschland ist nur über den EU-Haushalt beteiligt. Darüber hinaus unterstützt die Bundesregierung mit 137 Millionen Euro jährlich die inländische Fusionsforschung. Neben dem Wendelstein in Greifswald gibt es drei weitere Anlagen in Deutschland.

Diese steuerfinanzierte Förderung sorgt mancherorts für Unverständnis. „Angesichts der wirklich drängenden Probleme, vor denen wir stehen, halte ich die Förderung der Kernfusion für unverhältnismäßig überzogen“, kritisiert Matthias Bartelmann, Professor an der Universität Heidelberg.

Mit 418 Millionen Euro im Jahr 2017 war die Forschungssubvention von erneuerbaren Energiequellen nur dreimal höher als die der Kernfusion. Erstgenannte tragen in diesem Jahr 40 Prozent zur Stromerzeugung bei. Fusionsstrom werde „erst nach 2050 verfügbar“ sein, heißt es aus dem Bundesforschungsministerium. Die Fraktion der Grünen im Bundestag hatte bereits mehrere Anträge zum Stopp der Fusionsförderung gestellt.

Das Max-Planck-Institut in Greifswald erhält jährlich 53 Millionen Euro Steuergelder von Bund und Land. „Es hilft ja nichts“, sagt Projektchef Klinger, „Fusion ist nur mit großen Anlagen möglich. Und die sind nun einmal teuer.“

„Selbst wenn sie durch die Forschungsgelder machbar würde, halte ich eine Energieversorgung durch Kernfusion überhaupt nicht für wünschenswert“, widerspricht Bartelmann. Obwohl die Menge radioaktiven Materials gering wäre, hinterließen Fusionskraftwerke radioaktiv verseuchten Schrott.

Die Suche nach Endlagern für Tausende von Jahren wie bei der Kernspaltung braucht es jedoch nicht. Das einzige radioaktive Material, das bei künftigen Fusionskraftwerken eingesetzt werden könnte, verliert circa 70 Millionen Mal schneller seine Strahlung als das heute üblicherweise eingesetzte Uran.

„100 Jahre müsste man ein ausgedientes Fusionskraftwerk absperren, dann könnte man sogar die Materialien recyceln“, sagt Klinger. Und selbst bei einem Terrorangriff drohe wegen der geringen Menge an radioaktivem Stoff keine Gefahr, ergänzt Iter-Chef Bigot: „Die Anwohner am Kraftwerk müssten nicht evakuiert werden.“

Noch sind das nur Gedankenspiele. Frühestens 2055 könne der Kraftwerksprototyp Demo, der auf Iter folgen soll, tatsächlich Strom ins Netz einspeisen. Nach Ansicht von Greenpeace ließe sich bis dahin die weltweite Stromerzeugung auf erneuerbare Energien umstellen. „In einem Extremszenario kann es sein, dass wir Fusionsenergie gar nicht brauchen werden“, gibt Klinger zu.

Start-up will bis 2024 das erste Fusionskraftwerk bauen

Christofer Mowry, Ingenieur, der jahrelang für General Electric gearbeitet hat, will dem zuvorkommen. Der CEO des kanadischen Start-ups General Fusion ist derzeit wie so oft in Malaysia unterwegs. In Asien entscheide sich, ob die Welt am Klimawandel scheitern werde, sagt er: „Es ist hier nicht sonnig oder windig genug, damit man sich jemals komplett durch erneuerbare Energien versorgen könnte.“

Der Strom in Malaysia wird zu drei Vierteln aus fossilen Brennstoffen erzeugt. Der malaysische Staatsfonds ist einer der Investoren von General Fusion.

Mowry hat es eilig, bis 2024 will er das weltweit erste Fusionskraftwerk bauen. „Wir haben die komplette Technologie, um Fusion zu kommerzialisieren“, sagt er.

Von tonnenschweren Reaktoren, in die die staatliche Forschung seit Jahrzehnten ausschließlich investiert, will er nichts wissen. Stattdessen setzt er auf rohe mechanische Kraft: Auf der Außenseite des Reaktors von General Fusion sind Hunderte druckluftbetriebene Kolben angebracht, die auf die Oberfläche hämmern. Die dadurch entstehende Schockwelle im Inneren der Kugel verdichtet und erhitzt das Plasma so stark, dass Kernfusion möglich ist.

Seit 15 Jahren arbeiten Mowry und sein Team an diesem Reaktor. Weit über 100 Millionen Dollar Kapital sind nach eigenen Angaben bereits in das Unternehmen geflossen. Und es werde weitere Hunderte Millionen von Dollar kosten, um die Technik zu kommerzialisieren, sagt er. Finanzstarke Investoren hat General Fusion. Über 25 Prozent der Investments stammen vom kanadischen Staat. „Sie wissen, dass Fusion die ultimative Technologie für saubere Energie ist“, sagt Mowry.

Der reichste Mensch der Welt, Amazon-Gründer Jeffrey Bezos, hat ebenfalls in General Fusion investiert. Er ist Teil einer illustren Runde von Geldgebern, die Fusions-Start-ups unterstützen. Der deutschstämmige Starinvestor Peter Thiel hat sich bei Helion Energy engagiert. Das Unternehmen Commonwealth Fusion Systems erhielt dieses Jahr 50 Millionen Dollar vom Energiekonzern Eni. Der italienische Energieversorger will so 2033 einen Fusionsreaktor ans Netz bringen.

Paul Allen, Microsoft-Mitgründer, und die Rockefeller-Familie setzen auf Tri Alpha Energy (TAE). Das kalifornische Start-up wird seit dem Sommer vom Österreicher Michl Binderbauer geführt. „Unsere Kinder könnten als erste Generation ohne Umweltverschmutzung leben“, sagt der Astrophysiker.

Mitte der 2020er-Jahre will TAE einen ersten Versuchsreaktor herstellen, der in Kuwait stehen könnte. Der Staatsfonds aus dem arabischen Land sieht sein Investment in TAE als einen Schritt, sich auf eine Zukunft ohne Erdöl vorzubereiten.

Röntgenstrahlung statt Dampf und Turbinen

Dazu könnte auch Eric Lerner beitragen. Der Gründer und CEO von LPP Fusion aus New Jersey hat sein Leben den Fusionsreaktoren gewidmet, seit über 30 Jahren tüftelt er an der Stromerzeugung aus Fusion. „Damit werden wir die Stromversorgung weltweit verändern können“, ist sich Lerner sicher.

„Dampf und Turbinen brauchen wir dafür nicht, wir setzen auf Röntgenstrahlen“, sagt der Forscher. Lerner experimentiert an einem Reaktor, der gleichzeitig ein Stromgenerator sein soll. So groß wie eine Garage sollen die Generatoren von LPP Fusion einmal sein, fünf Megawatt Leistung sollen sie bringen. Transformatoren, die heute in den Städten verteilt sind, um Elektrizität umzuspannen, könnten einfach gegen die LPP-Generatoren eingetauscht werden, glaubt Lerner.

2022 soll ein erster Prototyp bereits Strom produzieren können. Sieben Millionen Dollar hat LPP Fusion dafür bisher eingesammelt. „Die Konsequenzen des Erfolgs unseres Projekts werden revolutionäre Auswirkungen auf das Leben auf unserem Planeten haben“, ist Lerner überzeugt.

Iter-Chef Bigot hält die Pläne der Start-ups für realitätsfremd. Wenn es klappe, „wäre das natürlich wunderbar und würde alle unsere Probleme lösen“, sagt Bigot. „Das müssen die Start-ups ja sagen, um an privates Geld zu kommen“, findet auch Klinger vom Max-Planck-Institut. Dafür aber bräuchte es „schon ein paar Wunder“.