Wendelstein 7X in Greifswald ist das Vorbild für den neuen Alpha-Reaktor in Garching. Wo der Arbeiter im Bild stand, fließt heute Plasma mit über 100 Millionen Grad Celsius. © IPP
In Gundremmingen könnte das erste kommerzielle Fusionskraftwerk der Welt entstehen. © Proxima Fusion
München – Solaranlagen nutzen die Strahlkraft der Sonne. Bayerische Forscher wollen den Himmelskörper jetzt direkt auf die Erde holen: Im Freistaat soll der erste kommerzielle Kernfusions-Reaktor der Welt entstehen. Eine entsprechende Absichtserklärung hat Bayerns Ministerpräsident Markus Söder gestern gemeinsam mit RWE-Chef Markus Krebber, der wissenschaftlichen Direktorin des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) Sybille Günter und dem Chef von Proxima Fusion unterschrieben.
■ Das Prinzip Kernfusion
Die Kernfusion ist seit Jahrzehnten der Traum der Physiker. Wie in der Sonne sollen Wasserstoffatome, die kleinsten Teilchen im Periodensystem, unter großer Hitze miteinander verschmelzen. Dabei setzen sie ungeheure Energie frei: Ein Gramm Fusionsbrennstoff entspricht der Heizkraft von mehr als 12 Tonnen Braunkohle. Die Brennstoffe – Deuterium und Tritium – sind Wasserstoffvarianten, die als relativ leicht herzustellen gelten. Das Gegenteil ist die Kernspaltung, wie sie in heutigen Kernkraftwerken genutzt wird: Hier wird Uran – wiederum eines der größten und schwersten Atome auf der Erde – gespalten. Hierbei wird Energie freigesetzt, aber es entsteht auch gefährlicher Abfall, der über hunderttausende Jahre strahlt. Der Abfall aus Fusions-Reaktoren soll deutlich kürzere Halbwertszeiten haben.
■ Durchbruch gesucht
Bisher ist die Kernfusion noch ein Experiment: Durch die Masse der Sonne verschmelzen die Wasserstoffatome hier unter großem Druck bei 16 Millionen Grad Celsius. Auf der Erde müssen es über 100 Millionen Grad sein. Weil die Teilchen sich bei dieser Temperatur mit enormer Geschwindigkeit bewegen, kann das Plasma, nach fest, flüssig und gasförmig der vierte Aggregatzustand, nur von extrem starken Magnetfeldern gehalten werden. Die brauchen viel Strom. Bislang ist es noch keinem Team gelungen, nutzbar mehr Energie aus dem Reaktor zu bekommen, als hineingesteckt wurde. Das Ziel: Das Plasma im Reaktor muss so viel Energie freisetzen, dass die Fusion von alleine weiterläuft. Deutschland und besonders das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching gehören zu den führenden Instituten.
■ Neuer Reaktor
In Garching arbeiten die Forscher am Reaktor Asdex Upgrade vom Typ Tokamak. Dieser ursprünglich russische Reaktor-Typ gilt aktuell als am fortgeschrittensten. „Wir glauben aber, dass der Typ Stellerator für die Energiewirtschaft besser geeignet ist“, sagte Instituts-Chefin Sybille Günter gestern bei der Unterzeichnung. Während der Tokamak die Energie in pulsartigen Stößen erzeugt, ermöglicht der Stellerator einen laufenden Fusionsprozess. In Greifswald steht der Wendelstein 7X, der weltweit führende Reaktor vom Typ Stellerator. Er wird auch vom IPP betrieben. Auf dessen Basis soll jetzt die Vorstufe zu einem kommerziellen Kraftwerk in Garching entstehen: Der Demonstrations-Reaktor Alpha. Bauen wird ihn das Münchner Start-up Proxima Fusion. Erst vor drei Jahren aus dem IPP ausgegründet, hat Proxima bereits 150 Mitarbeiter in München. Aktuell will das Unternehmen 400 Millionen Euro für den Bau von Alpha einwerben. 200 haben sie schon. Ministerpräsident Söder versprach gestern 400 weitere Millionen vom Freistaat. Dann bräuchte es noch 1,2 Milliarden Euro vom Bund. Der Bau soll bis 2032 beendet sein.
■ Erstes Kraftwerk
Erklärtes Ziel der Staatsregierung ist es, die weltweit führende Forschung Deutschlands in das erste kommerzielle Fusionskraftwerk zu übersetzen. Dafür hat Proxima Fusion gestern eine Absichtserklärung mit dem Energieriesen RWE unterzeichnet. Mit den Erfahrungen aus dem Alpha-Reaktor will das Start-up in Gundremmingen, dem Standort des ehemaligen Kernkraftwerks, den ersten kommerziellen Reaktor bauen. Dieser soll, so Proxima Fusion, Ende der 2030er-Jahre Strom ins Netz speisen. Das Geld soll dann von privaten Investoren kommen.
■ Erwartungen
Fusions-Forscher erwarten sich von den Reaktoren steuerbare und CO2-freie Stromerzeugung. Weil erste Reaktoren aber frühstens in den 2040-Jahren zu erwarten sind, werden sie erstmal nichts zum steigenden Strombedarf von Wärmepumpen, E-Autos und Rechenzentren beitragen. Die Schätzungen zu den Kosten gehen weit auseinander. Forscher rechnen mit Stromkosten wie aus einem Kernspaltungs-Reaktor. Das wäre deutlich teurer als Strom aus Windkraft und Freiflächen-PV-Anlagen. Im Gegensatz dazu könnte ein Fusionsreaktor aber jederzeit liefern – auch das hat einen Marktwert.