Energiegewinnung der Zukunft: Der Fahrplan für das erste deutsche Fusionskraftwerk steht

Das erste kommerzielle Fusionskraftwerk in Deutschland soll 2045 ans Netz gehen. Start-ups entwickeln Prototypen. Bleibt die Frage, ob die Visionen realisierbar sind.Forschungsministerin Dorothee Bär verfolgt ein ehrgeiziges Ziel. Sie will das Versprechen des Koalitionsvertrages erfüllen und in Deutschland das erste kommerzielle Fusionskraftwerk der Welt bauen lassen. Spätestens im Jahr 2045 soll es ans Netz gehen. Mehr als zwei Milliarden Euro will die Ministerin in eine Technologie stecken, die es ermöglicht, Wasserstoffkerne kontrolliert zu verschmelzen, ohne dass viel strahlender Abfall anfällt und klimaschädliches Kohlendioxid freigesetzt wird, dafür aber jede Menge Energie.Kürzlich hatte Dorothee Bär zahlreiche Vertreter aus Forschung, Industrie und Politik zum ersten Fusionskongress in ihrem Ministerium nach Berlin geladen, um ihr aktuelles „Förderprogramm Fusion 2040“ vorzustellen. Drei Innovationszentren, sogenannte Hubs, sollen den Weg zum ersten Fusionskraftwerk ebnen. Sie sollen alle staatlichen und privatwirtschaftlichen Aktivitäten bündeln und koordinieren. Zwei Cluster werden sich den Technologien Magnetfusion und Laserfusion widmen, der dritte Hub soll sich auf die Entwicklung eines Brennstoffkreislaufs und neuer Materialien konzentrieren, die in der Lage sind, den hohen Belastungen im Inneren eines Fusionsreaktors standzuhalten. Noch im ersten Halbjahr soll der erste Hub genehmigt und gefördert werden.Der Fahrplan zum Kraftwerk stehtProfitieren wird man insbesondere von der großen Erfahrung Deutschlands in der Magnetfusion, bei der man das heiße Plasma in starken Magnetfeldern einschließt und in der Schwebe hält. Das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik IPP betreibt mit „Asdex Upgrade“ in Greifswald, einem Testreaktor vom Tokamak-Typ, und mit „Wendelstein 7-X“ in Greifswald, einem sogenannten Stellarator, selbst zwei große experimentelle Anlagen für den Magneteinschluss. Allerdings werden sie nur mit dem schweren Wasserstoffisotop Deuterium betrieben und nicht mit dem überschweren, schwach radioaktiven Tritium, das für eine Energieerzeugung unabdingbar ist.Die Deutsche Akademie für Technikwissenschaften „acatech“ hält es für realistisch, dass in zwanzig Jahren das erste Fusionskraftwerk in Betrieb geht. In einer vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) in Auftrag gegebenen Studie hat die Akademie einen Fahrplan erstellt, wie dieses Ziel zu erreichen ist. Allerdings bedürfe es einer massiven Beschleunigung aller relevanten Entwicklungsschritte und die Bündelung von Ressourcen. Ansonsten drohe eine Verzögerung von fünf bis zehn Jahren, schreibt die acatech in ihrer Studie mit dem Titel „Forschungs- und Innovationsroadmap Fusionsenergie FIRE“. Die Studie beschreibt zahlreiche physikalische, technische und organisatorische Herausforderungen, die noch zu bewältigen sind.Fahrplan zum kommerziellen FusionskraftwerkacatechDie Autoren der Studie empfehlen, auf dem Gebiet der Magnetfusion den strategischen Fokus auf den Stellarator zu legen. Ein Grund: Dieser Reaktortyp, der sich durch seine gedrillten Magnetfeldspulen auszeichnet, hat gegenüber Tokamaks den Vorteil, dass er kontinuierlich betrieben werden kann, was für den Betrieb als Kraftwerk die Voraussetzung ist. Der Bau eines Kraftwerks könne in zehn Jahren beginnen, eine Inbetriebnahme sei in zwanzig Jahren möglich. Eine längere Entwicklungszeit erfordert laut acatech die Laserfusion. Hier könne man in 15 Jahren mit dem Kraftwerkbau beginnen, eine Inbetriebnahme sei zehn Jahre später denkbar.Mit unerschütterlichem OptimismusDie acatech-Studie empfiehlt auch den Bau von Neutronenquellen, an denen kraftwerksrelevante Werkstoffe entwickelt und getestet werden können, die der Belastung der großen Zahl an Neutronen standhalten, die im Zuge der Fusionsreaktion entstehen. Die Quellen eignen sich auch zur Entwicklung von Materialien zum Erbrüten von Tritium. Die Experten der Studie raten dazu, sich an der in Spanien im Aufbau befindlichen Neutronenquelle zu beteiligen.Computergrafik von Plasma, Magnetspulen samt Verkabelung und Kühlleitungen, innerer Stützstruktur sowie Teilen des Außengefäßes des Stellarators Wendelstein 7-XGrafik MPI für PlasmaphysikVier deutsche Start-ups – Gauss Fusion, Proxima Fusion, Focused Energy und Marvel Fusion – wollen den kühnen Plan verwirklichen und in einigen Jahren erste Reaktoren präsentieren, in denen Atomkerne miteinander verschmelzen. Demonstrationskraftwerke, die aus der frei werdenden Fusionsenergie Strom erzeugen, sollen später folgen. Erste Gelder sind inzwischen eingeworben und Machbarkeitsstudien erstellt sowie potentielle Standorte auserkoren worden. So plant Focused Energy seine Anlage am Standort des ehemaligen Kernkraftwerks Biblis in Hessen. Proxima Fusion, eine Ausgründung des IPP, will ihr Fusionskraftwerk am ehemaligen Kernkraftwerk im bayerischen Gundremmingen errichten.Hört man sich bei den Start-ups um, so spürt man einen unerschütterlichen Optimismus, die ambitionierten Pläne verwirklichen zu können. So ist man bei Proxima Fusion überzeugt, dass man ein kommerzielles Fusionskraftwerk bereits Ende 2030 präsentieren kann. „Stellaris“, so der Name der Anlage, wird ein Demonstrationsreaktor vorausgehen, der allerdings noch keinen Strom produzieren wird. „Alpha wird schon Anfang 2030 in Betrieb gehen. Er soll demonstrieren, dass es möglich ist, über Kernfusion Energie zu gewinnen“, sagt Maria Dantz, Leiterin der Kommunikationsabteilung des Münchner Start-ups. Über den Zwischenschritt eines Demonstrators will man schneller zum Ziel kommen als Gauss Fusion, das in den 2040er-Jahren direkt ein Fusionskraftwerk in Betrieb nehmen will.Münchner Start-up in den StartlöchernProxima Fusion will einen möglichst kompakten Reaktor vom Typ Stellarator bauen. Als Materialien für die Magnetspulen setzt das Münchner Start-up auf Hochtemperatur-Supraleiter. Diese erlauben höhere Magnetfelder und eine kompaktere Bauweise als Magnetspulen aus konventionellen Supraleitern, wie sie etwa beim noch im Bau befindlichen Internationalen Thermonuklearen Reaktor ITER in Cadarache oder dem Stellarator Wendelstein 7-X in Greifswald verwendet werden. Die erste von mehr als 40 Magnetspulen will Proxima Fusion im kommenden Jahr präsentieren.Blick ins Innere des Internationalen Thermonuklearen Reaktors ITER während der Montage, Stand Ende Januar 2026.ITERZwei Milliarden Euro soll der Demonstrator Alpha kosten. Ein eher moderater Preis für einen Prototyp. Die Kosten für ITER werden sich auf insgesamt 20 Milliarden Euro belaufen. „400 Millionen hat die Bayerische Staatsregierung versprochen, 400 Millionen Euro kommen von uns als Privatfinanzierung. Wir brauchen also noch 1,2 Milliarden Euro vom Bund.“ Weil man Bayern, das IPP und RWE als Partner hat, stehen die Chancen gut, dass man die Förderung für die Demonstrationsanlage „Alpha“ bekommt.Von der Anlage wird auch die Wirtschaft profitieren, ist man sich in München sicher: Von den zwei Milliarden Euro sollen 1,6 Milliarden Euro in deutsche und europäische Unternehmen fließen. Denn es geht nicht nur um den Bau eines Fusionskraftwerks, sondern auch um den Aufbau einer ganzen Fusionsindustrie und Lieferkette. „Wir haben in Europa durch ITER, ASDEX Upgrade und Wendelstein 7-X bereits ein großes Netzwerk von Zulieferern“, sagt Dantz. Und das sei einmalig in der Welt. So würden 80 Prozent der Komponenten für den im Bau befindlichen Tokamak-Reaktor des amerikanischen Start-ups „Commonwealth Fusion System“ europäische Unternehmen liefern. Dreißig Unternehmen wollen sich am Bau des Demonstrators beteiligen.Schlechte Lernkurve kein K.-o.-ArgumentGegenwind bekommt die Fusionsbranche derzeit von Experten für Energie- und Technologiepolitik an der ETH Zürich. Diese kommen zu dem Schluss, dass Strom, produziert aus Fusionsenergie, teuer sein wird und sich am Markt gegenüber günstigerem Wind- und Solarstrom nicht durchsetzen wird. Als Hauptgrund nennen Tobias Schmidt und seine Kollegen in ihrer in „Nature Energy“ erschienenen Studie die im Vergleich zu Windkraft- und Solaranlagen schlechte „Lernkurve“ der Kernfusion. Diese Kurve ist ein Maß dafür, wie stark die Investitionskosten pro Kilowatt sinken, wenn sich die installierte Leistung verdoppelt oder mehr Anlagen gebaut werden. Die Forscher um Schmidt kommen bei der Kernfusion auf eine Lernrate von nur zwei bis acht Prozent. Die Photovoltaik liegt dagegen bei einer Rate von 23 Prozent. Das heißt: Solarstrom wird bei kontinuierlichem Ausbau immer günstiger. Die Lernrate für Fusionskraftwerke ist nur eine Abschätzung, weil noch keine Kraftwerke am Netz sind und die Investitionskosten vergleichsweise hoch ausfallen.Für Armin Reinartz, der bei Proxima Fusion den Politikbereich verantwortet, ist es zu begrüßen, dass sich immer mehr Institute Gedanken über die ökonomischen Seiten der Fusionstechnologie machen. „Das zeigt, dass wir ernst genommen werden.“ Die Studie sei aber kein Beleg dafür, dass Kernfusion nicht doch eines Tages einen nennenswerten Beitrag zur Energieversorgung beisteuern kann. „In den Neunzigerjahren, als hierzulande noch zahlreiche Kernkraftwerke am Netz waren, hätte auch niemand gedacht, dass Photovoltaik und Windkraft eines Tages einen solch großen Anteil bei der Stromerzeugung in Deutschland haben werden.“Auch den Vorwurf eines Hypes in der Kernfusion, wie man ihn häufig hört, lässt man bei Proxima Fusion nicht gelten. „Wir haben den Hype noch gar nicht gesehen“, sagt Maria Dantz. „Er wird anfangen, wenn in China und in den USA die Demonstratoren laufen, die zeigen, dass es möglich ist, über Kernfusion mehr Energie zu erzeugen, als hineingesteckt wurde.“ Und das wird schon bald sein. Das Reich der Mitte will schon im kommenden Jahr ein Fusionsfeuer in einem Tokamak-Reaktor zünden.