Kann uns Kernfusion aus der Klimakrise retten?

Kernfusion gilt unter Forschern weltweit als der Heilige Gral der Wissenschaft. Eine quasi unerschöpfliche, CO2-neutrale Energiequelle ohne die Müll- und Sicherheitsprobleme der Atomkraft. Wenn diese Technik zur kommerziellen Energiegewinnung nutzbar gemacht werden kann, würde das viele der derzeit größten Probleme der Menschheit lösen. Doch wird das rechtzeitig möglich sein, um die Klimakrise aufzuhalten? Neueste Erfolge lassen hoffen.

Fusion ist die Energiequelle der Sonne. Unter extrem hohen Temperaturen und Druck verschmelzen die Kerne zweier Wasserstoffatome miteinander und bilden ein neues Element: Helium. Bei diesem Prozess wird sehr viel Energie freigesetzt, ohne dabei CO2 zu emittieren und langlebigen radioaktiven Müll zu produzieren (vgl. BMBF 2023). Ebenfalls im Gegensatz zur Kernspaltung ist die Kernfusion sicher, da keine unkontrollierbare Kettenreaktion im Reaktor entstehen kann (vgl. Dodwell 2023). Schon seit den 50er Jahren versuchen Forscher*innen, diese vielversprechende Energiequelle zu kontrollieren und kommerziell nutzbar zu machen.

Um eine Kernfusion auf der Erde zu erzeugen, gibt es heute grundsätzlich zwei Ansätze: Die Magnet-Fusion und die jüngere Laser-Fusion. Beide sind sehr teuer und es bedarf eines enorm hohen Energieaufwandes, um die Fusion bei über 100 Millionen Grad zu zünden. Die größten Hürden sind derzeit, die Reaktion über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten und einen Energiegewinn damit zu erzielen. Der Energiebedarf ist bislang noch viel höher als die Energie, die durch die Fusion erzeugt wird (vgl. Lossau 2023).

Doch die neuesten Erfolge lassen hoffen, dem Traum vom kommerziellen Fusionskraftwerk einen bedeutenden Schritt nähergekommen zu sein. Das sorgte in den vergangenen Monaten für einen regelrechten Hype. Erstmals ist es im Dezember 2022 Forschenden am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien gelungen, mit der Kernfusion einen Netto-Energiegewinn zu erreichen. An der National Ignition Facility (NIF) werden dort kleine Wasserstoffteilchen mit Lasern beschossen, die dabei so stark komprimiert werden, dass eine Fusion gezündet wird (vgl. Lossau 2023). Netto-Energiegewinn bedeutet hier, dass durch die Fusion eine höhere Energie freigesetzt wurde als die des Lasers. Ein historischer Meilenstein, der am 30. Juli 2023 an selber Stelle mit einem noch höheren Energiegewinn wiederholt werden konnte (vgl. Hancock und Wilson 2023).

Die Begeisterung war daraufhin groß. US-Energieministerin Jennifer Granholm kommentierte den Erfolg als „eine der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts“ (Lossau 2023). Ist das Problem damit gelöst und der kommerziellen Nutzung der Fusionsenergie steht nichts mehr im Wege? Leider nein. Denn bei der Bilanz hatten die Forscher*innen nur die vom Kügelchen aufgenommene Strahlung als Input berücksichtigt. Die nötige Energie um den Laser zu betreiben ist wesentlich höher. Manche Wissenschaftsjournalist*innen sehen diesen Durchbruch deshalb eher als PR-Coup (vgl. Lossau 2023).

„Realistisch betrachtet, wurde am Ende 300-mal weniger Energie freigesetzt, als zuvor reingesteckt worden war“ (Lossau 2023).

Die beim LLNL eingesetzten Laser seien aber auch veraltet, und mit heute verfügbaren Hochleistungslasern seien positive Energiebilanzen tatsächlich eine realistische Vision. Die Forschungen laufen auf Hochtouren, doch bis zum kommerziellen Fusionsreaktor werden noch so manche technischen Herausforderungen zu meistern sein. Die meisten Experten rechnen vor 2050 nicht mit einem signifikanten Betrag an Fusionsenergie in unseren Stromnetzen (vgl. Ball 2023).

2050 ist auch das Jahr, in dem wir das im EU-Klimagesetz festgelegte Ziel der Klimaneutralität bereits erreicht haben müssten. Um die Klimakrise abzuwenden, kommt die Fusionsenergie leider zu spät. Es bedarf jetzt schneller, weitreichender Maßnahmen, um den Temperaturanstieg abzumildern. Solche Fortschritte dürfen nicht als Ausrede dafür durchgehen, weiterzumachen wie gehabt und einfach auf die Technik zu hoffen. Trotzdem geben die Erfolge Grund zur Hoffnung, die Fusionsenergie zumindest in 30 bis 40 Jahren zu haben, um (wenn wir heute alles geben) die Katastrophe abzuwenden, findet der Wissenschaftsjournalist des Guardian, Philip Ball (vgl. ebd.).

Quellen:

• Ball, Philip. 2023. „The Big Idea: Will Fusion Power Save Us from the Climate Crisis?“ The Guardian. https://www.theguardian.com/books/2023/apr/03/the-big-idea-will-fusion-power-save-us-from-the-climate-crisis (8. August 2023).

• Dodwell, David. 2023. „Fusion Power Is a Great Hope but It Won’t Help with Global Warming Now“. South China Morning Post. https://www.scmp.com/comment/opinion/article/3230106/nuclear-fusion-power-great-hope-it-wont-help-global-warming-now (9. August 2023).

• Hancock, Alice, und Tom Wilson. 2023. „US scientists repeat fusion power breakthrough“. Financial Times. https://archive.ph/6tsSW (8. August 2023).

• Lossau, Norbert. 2023. „Kernfusion: Das Rennen zwischen Magnet- und Laserfusion - WELT“. DIE WELT. https://www.welt.de/wissenschaft/plus244968674/Kernfusion-Das-Rennen-zwischen-Magnet-und-Laserfusion.html (9. August 2023).

• „Unerschöpfliche Energiequelle? Forschung zur Fusion - BMBF“. 2023. Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF. https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/faq/fusion-energiequelle-der-zukunft.html (8. August 2023).