Fusionsenergie – vom Hype zur Realität

Bei der  Kernfusion geht es um nichts weniger, als die nahezu unerschöpfliche Energie der Sterne auf die Erde zu holen. Dazu versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits seit rund 100 Jahren, den Prozess der Energiegewinnung ähnlich wie bei der Sonne hier auf der Erde stattfinden zu lassen. Denn die Sonne strahlt, weil in ihrem Innern ständig Kernfusionen stattfinden. Ein kleines Strahlen zauberte auch der Versuch am NIF, einer Einrichtung des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) auf die Gesichter der Beteiligten. Er fand am 5. Dezember 2022 als Laserfusion statt. Ein alternatives Technologiekonzept, an dem derzeit weltweit mit dem gleichen Ziel geforscht wird, ist die  Magnetfusion .

Das Experiment am NIF hat eine wichtige erste Hürde auf dem Weg zur Energiegewinnung durch Kernfusion genommen. Doch man muss sie richtig einordnen: Durch Lichtpulse des stärksten Lasers der Welt gelang es, die Fusion zu zünden und eine Energie von 3,15 Megajoule zu erzeugen – ein neuer Rekord. Dafür waren „nur“ 2,05 Megajoule an Heizenergie für die Zündung nötig. Die Fusion hat also mehr Energie produziert, als hineingesteckt wurde. Aber um den Energieeintrag von 2,05 Megajoule im entscheidenden Augenblick bereitstellen zu können, mussten  300 Megajoule an elektrischer Energie aus dem Stromnetz für den eigentlichen Laserbetrieb aufgenommen werden. Damit lag der Wirkungsgrad des Lasers also bei knapp 0,7 Prozent, ein noch relativ kleiner Wert.

Obwohl die Leistung des Labors für sich betrachtet einen bedeutenden Schritt darstellt, ist die Laserfusion noch weit davon entfernt, eine reale, kommerzialisierte Energiequelle zu werden. Dennoch stimmt die Richtung: Großes Ziel ist die sogenannte Wall-Plug-Efficiency, also ein Gesamtwirkungsgrad des Systems von Eins oder größer Eins zwischen zugeführter und tatsächlich nutzbarer Energie. Erst dann ist diese Variante der grünen Energieproduktion für die kommerzielle Nutzung sinnvoll. Die Vielzahl an Parametern, die sehr sensibel aufeinander reagieren, machen dieses Ziel aktuell noch schwer erreichbar.

Inzwischen hat sich weltweit eine Start-up-Szene etabliert, die an dem Ziel arbeitet, die Fusionsenergie zu kommerzialisieren. Jeder Forschungsfortschritt trägt dazu bei, dass sich weitere Gründerinnen und Gründer dieser Start-up-Szene anschließen. Neugründungen Focused Energy, Marvel Fusion, Zap Energy oder HB11 treffen inzwischen auf reges Investoreninteresse und haben bei den ersten Finanzierungsrunden mehrere hundert Millionen Euro eingesammelt. Detail-Experimente laufen bereits, erste Teil-Prototypen sollen in den nächsten fünf bis sieben Jahren entstehen, komplette Prototyp-Reaktoren noch einmal deutlich später.