Die Sonnen-Maschine

In der norddeutschen Universitätsstadt Greifswald versuchen Forschende, die Sonne auf die Erde zu holen. Dort steht der Fusionsreaktor Wendelstein 7-X des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP). In seinem Inneren wird ein bis zu 40 Millionen Grad heißes Plasma aus elektrisch geladenen Teilchen von gewaltigen, speziell geformten Magnetspulen in Schach gehalten. Wie in der Sonne sollen in künftigen Fusionskraftwerken leichte Atomkerne miteinander verschmelzen. Die meisten Konzepte auf der Erde setzen dafür auf Deuterium und Tritium, zwei Wasserstoffisotope. Bei der Fusionsreaktion selbst wird kein CO2 freigesetzt.

Wie funktionieren Fusionskraftwerke?

Wendelstein 7-X ist ein sogenannter Stellarator. So heißen Fusionsreaktoren, bei denen die Magnete so konstruiert und angeordnet sind, dass das Plasma sich schraubenförmig bewegt. Das soll es stabiler im Inneren halten. Denn das extrem heiße Gas darf keinesfalls die Reaktorhülle berühren. Der Reaktor aus Greifswald gilt als größte Anlage dieser Art weltweit.

Tokamak-Reaktoren lösen das mit sehr viel einfacher geformten Magneten und einem höheren Teilchenstrom im Plasma. Dieses Konzept galt lange als Favorit, da es wesentlich einfacher zu konstruieren ist. Auch hier gehört Deutschland zur Weltspitze. Die Tokamak-Anlage ASDEX Upgrade in Garching bei München bereitet unter anderem den Betrieb des internationalen Forschungsprojekts ITER vor, das derzeit in Südfrankreich von sieben Partnern gebaut wird. Auch ASDEX Upgrade ist vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik entwickelt worden.

Wann kommen die ersten Fusionskraftwerke?

Mit ersten Demonstrationsanlagen rechnen Expertinnen und Experten in den 2030er-Jahren. Diesen Zeithorizont hat sich auch das Münchner Startup Proxima Fusion gesetzt – eine Ausgründung des IPP. Es will seinen Forschungsreaktor „Alpha“ bis Anfang der 2030er-Jahre fertigstellen. Proxima Fusion setzt auf die Stellarator-Technologie und ist mit einer Bewertung von 2,4 Milliarden Euro das aktuell bestfinanzierte Kernfusionsunternehmen Europas. Das Startup Marvel Fusion, ebenfalls mit Sitz in München, setzt auf die Entwicklung laserbasierter Fusionsenergie. Hochintensive, kurzgepulste Laser fusionieren Wasserstoffisotope mit Bor, wodurch für kurze Zeit Temperaturen von etwa 140 Millionen Grad entstehen.

Die Bundesregierung investiert massiv in die Fusionsforschung. Der „Aktionsplan Fusion“ des Bundesforschungsministeriums sieht Fördergelder von insgesamt 2,4 Milliarden Euro bis 2029 vor. Das erklärte Ziel: das erste kommerzielle Fusionskraftwerk der Welt soll in Deutschland stehen. Als erste Maßnahme fördert das BMFTR drei Forschungshubs in Karlsruhe, Biblis und Garching, die sich den Themen Magnetfusion, Laserfusion und Materialentwicklung widmen. Für den Reaktor „Alpha" von Proxima Fusion ist eine Bundesförderung von 1,2 Milliarden Euro im Gespräch.

Welche Chancen bietet Kernfusion?

Gelingt die Kernfusion technisch und wirtschaftlich, könnte sie große Mengen CO2-armer Energie liefern – unabhängig von Wetter oder Jahreszeit. Deuterium, ein möglicher Fusionsbrennstoff, ist reichlich vorhanden. Tritium ist dagegen knapp und müsste in künftigen Kraftwerken voraussichtlich aus Lithium erzeugt werden. Dann könnte Kernfusion Wind- und Solarenergie sinnvoll ergänzen.