Energieversorgung Kernfusion als Energiequelle – zu spät und ausgebremst?

Quelle: dpa

Die Verheißungen der Kernfusion sind groß: nahezu unerschöpfliche Energie, sicherer als Kernspaltung und sauber. In Greifswald soll bald ein weiterer wichtiger Schritt gemacht werden. Doch auch die Kritik ist groß.

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Unter Druck: Im Inneren der Sonne verschmelzen Wasserstoffatome bei rund 16 Millionen Grad Celsius und einem Druck von etwa 200 Milliarden Atmosphären. Diese Kernfusion setzt sehr viel Energie frei. Auf der Erde lässt sich ein so hoher Druck in den Fusionsreaktoren nicht realisieren. Damit die Fusion zündet, sind daher umso höhere Temperaturen nötig – im Inneren des Plasmas rund 150 Millionen Grad.
Unter Druck: Im Inneren der Sonne verschmelzen Wasserstoffatome bei rund 16 Millionen Grad Celsius und einem Druck von etwa 200 Milliarden Atmosphären. Diese Kernfusion setzt sehr viel Energie frei. Auf der Erde lässt sich ein so hoher Druck in den Fusionsreaktoren nicht realisieren. Damit die Fusion zündet, sind daher umso höhere Temperaturen nötig – im Inneren des Plasmas rund 150 Millionen Grad.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Wie eine Raumstation, die mitten in Vorpommern gelandet ist, sitzt Wendelstein 7-X in einer quadratischen 30-Meter-Halle im Südosten Greifswalds: ein 1.000 Tonnen schwerer Wust aus Stahlteilen, Rohren und Kabeln und – weil hier trotz allem Schwerkraft herrscht – umringt von Baugerüsten. Dennoch geht es um etwas Außerirdisches und den Versuch, es auf die Erde zu holen: Energiegewinnung mittels Kernfusion.

Von der primärsten aller primären Energiequellen spricht Thomas Klinger, der das Projekt leitet. „Das sind die Kraftwerke des Weltalls.“ Die Sonne und Sterne erzeugen ihre Energie mittels Kernfusion. Ob fossile Brennstoffe, Kernspaltung, Wind- oder Solarenergie – all diese Quellen würden bereits genutzt. „Und dann ist da ein Topf, der ist noch zu.“

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In diesem Topf steckt ein gewaltiges Potenzial: Mit zwei Litern Wasser und einem halben Pfund Gestein ließe sich der Strombedarf einer Familie für ein ganzes Jahr decken – und das ohne CO2 zu erzeugen. Einen zehn Millionen Mal höheren Brennwert als Kohle habe der Brennstoff, erklärt Klinger. Die Physik dahinter sei gut erforscht. Wasserstoff-Atomkerne verschmelzen zu Helium und setzen dabei enorme Mengen Energie frei.

Über 100 Millionen Grad heißes Plasma

Soweit die Theorie. Technisch ist die Herausforderung gigantisch. Auf über 100 Millionen Grad muss dazu Plasma aufgeheizt werden. Plasma ist elektrisch leitend und seine Teilchen können sich noch freier bewegen als in Gas. Gehalten wird das Plasma von riesigen Magneten.

Diese werden in Greifswald auf minus 270 Grad heruntergekühlt, damit sie nach dem Einschalten supraleitend sind und kaum Energie verbrauchen. Das Abkühlen dauert laut Klinger fast zwei Monate.

Umgerechnet etwa 1.000 Mannjahre Arbeitsleistung seien in den Bau geflossen. Kostenpunkt nur für die Anlage: etwa 400 Millionen Euro. Zählt man aufgelaufene Kosten am Standort dazu – etwa für Personal – komme man auf etwa 1,3 Milliarden Euro. Eine wesentlich größere Anlage, die seit 2010 in Südfrankreich entsteht, könnte nach Schätzungen mehr als 20 Milliarden Euro kosten. Der erste Betrieb ist für 2025 geplant. Im Gegenteil zur Greifswalder Anlage sollen in Südfrankreich tatsächlich Kerne verschmelzen. Dort soll erstmals mehr Energie erzeugt als hineingesteckt werden.

Die Greifswalder Forscher beschäftigen sich statt mit Fusion mit den Plasmaeigenschaften. Eine Hauptaufgabe von Wendelstein 7-X ist das Erreichen eines Dauerbetriebs. Fusionsrelevantes Plasma soll nicht wie bisher nur für einige Sekunden, sondern für eine halbe Stunde erzeugt werden. Technisch und physikalisch liege eine Welt dazwischen, sagt Klinger. Von einer halben Stunde bis zum echten Dauerbetrieb sei es hingegen nicht weit. Für den längeren Betrieb seien zuletzt 600 Wasserkühlkreise installiert worden.

Kernfusion könnte schon viel weiter sein – aber Energie war bislang zu billig zu haben

Und wann kommt das erste Kraftwerk? Klinger rechnet damit in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts. Zu spät, findet Claudia Kemfert. „Wir brauchen jetzt Lösungen für den Klimaschutz“, betont die Energie-Expertin des Deutschen Instituts für Wirtschaft. „Viele Studien weisen zu Recht darauf hin, dass die Zukunft bei den erneuerbaren Energien liegt.“

Hätte man schon weiter sein können? „Definitiv“, sagt Klinger. „Das ist einfach, weil nichts gemacht wurde oder wenig gemacht wurde.“ Es habe andere Prioritäten gegeben. Energie sei lange kein Thema gewesen. „Da gab es genug Öl, genug Gas.“ Kernspaltung verdanke ihren Fortschritt dem Militär. Jetzige Reaktoren seien eigentlich vergrößerte U-Boot-Reaktoren. „Zum Glück wurde die Forschung am Leben erhalten“, sagt Klinger mit Blick auf die Kernfusion.

Ist Kernfusion nur ein Etikettenschwindel?

Heinz Smital hingegen meint: „Ich bin froh, dass nicht noch mehr in die Kernfusion hineingesteckt worden ist.“ Das sei sicherlich sehr spannende Grundlagenforschung, sagt der Atomexperte von Greenpeace. Aber es habe mit Energieversorgung eigentlich sehr wenig zu tun. Er spricht von „Etikettenschwindel“. Ähnlich äußert sich auch der Grünen-Bundestagsabgeordnete und ehemalige niedersächsische Umweltminister Stefan Wenzel: „Im Kampf gegen die Klimakrise kommt die Kernfusion Jahrzehnte zu spät, sollte sie je funktionieren.“

Zumindest wäre Kernfusion nach Aussage Klingers sicherer als Kernspaltung. Selbst wenn etwa Terroristen ein Flugzeug direkt in die Brennkammer lenkten, würde deutlich weniger und kurzlebigeres strahlendes Material frei als bei der Kernspaltung. Es gebe keine hoch-radioaktiven Spaltprodukte, die man Zehntausende Jahre lagern müsse. Stahl in den Bauteilen werde zwar radioaktiv, könne aber nach 50 bis 150 Jahren wiederverwendet werden. Zudem sei eine Kettenreaktion etwa wie in Tschernobyl nicht möglich. Er vergleicht Kernfusion mit einer Kerze, die einfach erlischt, wenn etwas schiefgeht.

Prädestiniert für die Energieversorgung von Megastädten

Klinger warnt davor, Kernfusion einzumotten. „Man wird froh sein über jede Option.“ Erneuerbare Energien würden zwar in Zukunft eine wahnsinnig wichtige Rolle spielen. Ob sie aber langfristig den wachsenden Energiehunger der Menschheit stillen können, sei nicht garantiert. Gerade für die punktuelle Versorgung künftiger Megastädte wäre Kernfusion interessant. „Da einfach fünf, sechs dicke Kraftwerke rund herumsetzen – Ruhe im Karton.“ Zudem könnten sie Schwankungen ausgleichen.

Ab dem kommenden September soll in Greifswald wieder Plasma erzeugt und der halbstündige Dauerbetrieb in Angriff genommen werden. Für einen längeren Dauerbetrieb fehlt laut Klinger in Greifswald ein typisches Kraftwerksmerkmal – die Kühltürme.

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