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Die Menschheit verfolgt seit Langem den Traum von der Kernfusionsenergie. Die Kernspaltung beherrschen wir seit Jahrzehnten, und die Kernenergie hat uns seither gute Dienste geleistet \u2013 abgesehen von ihrem schlechten Ruf. Wenn Kernkraftwerke versagen, wie in Tschernobyl und Fukushima, sind die Folgen gravierend.<\/p>\n
Trotz schwerer Unf\u00e4lle z\u00e4hlt die Kernenergie neben Solar- und Windenergie zu den sichersten verf\u00fcgbaren Energiequellen. Sie verursacht 99,91 % weniger Todesf\u00e4lle als Kohle. \u00d6l und Gas sind fast genauso gef\u00e4hrlich wie Kohle. Kernenergie, insbesondere moderne Kernkraftwerke, ist weitaus effizienter als alle anderen Energiequellen.<\/p>\n
Moderne Kernenergie ist auch hinsichtlich der Abfallerzeugung hocheffizient. Der Gro\u00dfteil des Abfalls kann recycelt werden, und Kernkraftwerke produzieren lediglich 3 Kubikmeter Abfall pro Betriebsjahr. Im Vergleich dazu erzeugt ein Kohlekraftwerk im gleichen Zeitraum 300.000 Tonnen Asche und sechs Millionen Tonnen CO\u2082.<\/p>\n
All das l\u00e4sst Kernenergie \u00e4u\u00dferst verlockend klingen. Stellen Sie sich nun vor, Fusionsenergie anstelle von Kernspaltung zu nutzen. Vierfache Energie der Kernspaltung, und das einzige Abfallprodukt ist Helium, das nicht radioaktiv ist. Vier Millionen Mal so viel Energie wie Kohle.<\/p>\n
Vielleicht haben Sie schon einmal geh\u00f6rt, dass Kernfusion unersch\u00f6pfliche Energiequelle sei. Das ist nicht weit von der Wahrheit entfernt, w\u00e4ren da nicht die potenziellen Kosten. Doch wenn wir diese Hindernisse \u00fcberwinden und die Kernfusion beherrschen, werden wir die Welt f\u00fcr immer ver\u00e4ndern. Aber so weit sind wir noch nicht.<\/p>\n
Die Entwicklung von Fusionsreaktoren begann bereits 1939, doch es ist offensichtlich, dass keine nennenswerten Fortschritte erzielt wurden. Wir verstehen die Vorteile und die wissenschaftlichen Grundlagen, aber die praktische Umsetzung l\u00e4sst noch auf sich warten. Wir k\u00f6nnen zwar Fusionsreaktionen erzeugen, aber es gelingt uns bisher nicht, sie aufrechtzuerhalten und zu nutzen. Wird es also jemals so weit kommen? Wir werden sehen!<\/p>\n
Fusionsenergie, so schwierig ihre Erzeugung auf der Erde auch sein mag, ist durchaus real und plausibel. Sie ist die Energiequelle der Sonne. Der hohe Druck und die hohe Temperatur der Sonne erm\u00f6glichen die Verschmelzung von Wasserstoffatomen, wobei Helium als Nebenprodukt entsteht. Die bei dieser Reaktion freigesetzte Energie macht die Sonne zu der riesigen, glei\u00dfenden Plasmakugel, die wir t\u00e4glich am Himmel sehen.<\/p>\n
Die Kernspaltung, die in modernen Kernreaktoren und Kernwaffen stattfindet, ist eine Aufspaltung des Atomkerns, keine Kernfusion. In beiden F\u00e4llen wird enorme Energie freigesetzt, da die Masse des entstehenden Kerns kleiner ist als die Masse der reagierenden Kerne.<\/p>\n
Die Sonne wird eines Tages erl\u00f6schen, wenn ihr der Brennstoff ausgeht, den sie zum \u00dcberleben braucht, aber im Moment verf\u00fcgt sie \u00fcber genug Wasserstoff f\u00fcr weitere f\u00fcnf Milliarden Jahre, sodass dies f\u00fcr uns in absehbarer Zeit kein gro\u00dfes Problem darstellen wird.<\/p>\n
Damit Kernfusion hier auf der Erde funktioniert, ben\u00f6tigen wir eine Reaktion, die mehr Energie liefert, als wir ihr zuf\u00fchren. Genau das ist das Problem. Die Initiierung einer Kernfusionsreaktion erfordert sehr viel Energie. Dazu muss ein Plasma erzeugt werden, ein extrem hei\u00dfes Gas, das mit geladenen Teilchen gef\u00fcllt ist. Fast jeder bisherige Versuch, Kernfusion auszul\u00f6sen, ben\u00f6tigte mehr Energie, um den f\u00fcr die Plasmabildung notwendigen Druck und die Temperatur zu erzeugen, als wir in der winzigen, anschlie\u00dfenden Kernfusionsreaktion selbst erzeugen konnten. Man darf nicht vergessen, dass die Sonne 333.000 Mal gr\u00f6\u00dfer ist als die Erde, daher sind Druck und Temperatur dort (die bis zu 27 Millionen Grad erreichen) deutlich niedriger.<\/p>\n
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Kernfusion ist auf der Erde m\u00f6glich, aber schwierig. Der Druck auf der Sonne betr\u00e4gt 24,7 Millionen Gigapascal. Zum Vergleich: Wissenschaftler erzeugten einst im Labor einen Druck von 770 Gigapascal, was international f\u00fcr Aufsehen sorgte. Dies ist ein grundlegendes Hindernis, um Kernfusion hier genauso einfach wie auf der Sonne zu realisieren. Wir k\u00f6nnen diesen Druck nicht einmal ann\u00e4hernd erreichen. Das bedeutet, wir m\u00fcssen die Temperatur erh\u00f6hen, was jedoch viel mehr Energie erfordert und die Reaktion zerst\u00f6rt. Reicht die zur Erzeugung der Kernfusion ben\u00f6tigte Energie nicht aus, um das gew\u00fcnschte Ergebnis zu erzielen, ist sie nutzlos.<\/p>\n
Erinnern Sie sich, dass wir gesagt haben, die Sonne k\u00f6nne Temperaturen von bis zu 27 Millionen Grad erreichen? Das klingt beeindruckend, bis man h\u00f6rt, was wir in Laboren tun m\u00fcssen, um Kernfusion zu erzeugen. Auf der Erde erhitzen wir Plasma mithilfe von Lasern, um den fehlenden Druck auszugleichen, auf 100 Millionen Grad.<\/p>\n
Dieses Verfahren funktioniert, und wir haben die Kernfusion bereits viele Male erfolgreich im Labor eingesetzt. Das Problem ist, dass das Erreichen von Temperaturen von 100 Millionen Grad mehr Energie erfordert, als die Kernfusion erzeugen kann. Es ist au\u00dferdem anzunehmen, dass die Kernfusion, sobald sie ein praktikables Niveau erreicht hat, zun\u00e4chst extrem teuer sein wird. Dies stellt ein ernsthaftes Hindernis f\u00fcr den Traum von unbegrenzten Energieressourcen dar.<\/p>\n
Weltweit arbeiten derzeit etwa 20 Fusionsreaktoren an der Entwicklung einer nachhaltigen Fusionsreaktion, die nicht mehr Energie ben\u00f6tigt, als sie erzeugt. Im Jahr 2022 gelang Wissenschaftlern dies erstmals. Sie nutzten zwei Megajoule Energie, um 200 Laser auf eine einzelne Brennstoffkapsel zu richten. Die Fusionsreaktion setzte ein und produzierte 3,15 Megajoule Energie. Dies ist eine kleine, aber erfolgreiche Reaktion. Sie wurde dreimal wiederholt, wobei einmal 3,88 Megajoule Energie erzeugt wurden, was beweist, dass es sich nicht um einen Zufall handelte.<\/p>\n
Ebenfalls im Jahr 2022 stellte ein Labor in China den Rekord f\u00fcr die l\u00e4ngste anhaltende Reaktion auf: Die Reaktion dauerte 17 Minuten bei einer Temperatur von 126 Millionen Grad Celsius. Sp\u00e4ter erzeugte ein Labor in Gro\u00dfbritannien 59 Megajoule an anhaltender Energie und verdoppelte damit den vorherigen Rekord. Im Jahr 2024 wurden 69 Megajoule produziert. In der Praxis ist das nicht viel \u2013 genug f\u00fcr gerade einmal vier hei\u00dfe B\u00e4der. Es gibt mehrere Pl\u00e4ne, bis 2030 funktionierende Fusionsgeneratoren zu entwickeln.<\/p>\n
Damit dies wirtschaftlich realisierbar wird, muss die Produktionsmenge deutlich erh\u00f6ht werden. Die Stromversorgung von St\u00e4dten erfordert die Erzeugung wesentlich h\u00f6herer Energiemengen. Doch die Aussichten sind vorhanden, und es wird erwartet, dass dies bald der Fall sein wird.<\/p>\n
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Es ist kein Wunder, dass die Kernfusion als potenziell unersch\u00f6pfliche Energiequelle bezeichnet wird. Sie basiert auf Wasserstoff, dem h\u00e4ufigsten Element im Universum.<\/p>\n
Angenommen, wir h\u00e4tten eine Anlage, eine Art Fusionsreaktor, der stabil und zuverl\u00e4ssig w\u00e4re und hocheffiziente Fusionsenergie erzeugte. Ein Liter Meerwasser w\u00fcrde gen\u00fcgen, um die Energie von 300 Litern Benzin zu gewinnen. Kohle, die schmutzigen Rauch produziert, oder Uran, das Strahlung abgibt, w\u00e4ren \u00fcberfl\u00fcssig. Nur sauberer, kosteng\u00fcnstiger Brennstoff ohne gef\u00e4hrliche Nebenprodukte.<\/p>\n
Solar- und Windenergie zeichnen sich ebenfalls durch saubere Energieerzeugung aus, k\u00f6nnen aber nicht im gleichen Ma\u00dfstab wie die Kernfusion betrieben werden. Wind- und Solarenergie ben\u00f6tigen deutlich mehr Infrastruktur, beispielsweise Solaranlagen und Windkraftanlagen. Zudem sind Solar- und Windenergie wetterabh\u00e4ngig, im Gegensatz zur Kernfusion.<\/p>\n
Der Hauptvorteil der Fusionsenergie liegt in ihrem positiven Einfluss auf das Klima. Fusionsenergie beseitigt effektiv die Umweltverschmutzung durch moderne Energiequellen, insbesondere fossile Brennstoffe. Wir k\u00f6nnten die Produktion vieler gef\u00e4hrlicher Emissionen eind\u00e4mmen. Die Klimakrise k\u00f6nnte potenziell durch Fusionsenergie gel\u00f6st werden. Unternehmen, die in Fusionsenergie investieren, prognostizieren, dass wir bis 2050 Klimaneutralit\u00e4t erreichen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ein weiterer gro\u00dfer Vorteil ist die deutlich h\u00f6here Energieeffizienz der Kernfusion im Vergleich zu allen bisherigen Energieerzeugungsmethoden. Die Energieerzeugung ist vier Millionen Mal effizienter als in einem Kohlekraftwerk, wodurch der Einsatz von Kohle praktisch unpraktisch wird.<\/p>\n
Obwohl die Kernspaltung derzeit die beste verf\u00fcgbare Option darstellt, ist die Kernfusion nicht nur hinsichtlich der Energieerzeugung, sondern auch in puncto Sicherheit deutlich \u00fcberlegen. Die gr\u00f6\u00dften Nachteile heutiger Kernkraftwerke sind das Unfallrisiko und das Abfallproblem. Fusionsreaktoren beseitigen beide Probleme. Es entsteht kein gef\u00e4hrlicher Abfall, und Unf\u00e4lle im Kraftwerk sind ausgeschlossen.<\/p>\n
Fusionskraftwerke ben\u00f6tigen unglaublich geringe Mengen an Brennstoff; die Menge an Deuterium oder Tritium, die verwendet wird, entspricht etwa der Gr\u00f6\u00dfe einer Briefmarke. Sollte es zu einer Fehlfunktion kommen, w\u00fcrde die Reaktion nicht au\u00dfer Kontrolle geraten und eine Kernschmelze verursachen; sie w\u00fcrde einfach von selbst abbrennen und zum Stillstand kommen.<\/p>\n
Ein weiterer wichtiger Punkt: Da diese Reaktoren Wasserstoff nutzen, k\u00f6nnten geopolitische Spannungen erheblich abgebaut werden. Stellen Sie sich vor, Kriege um \u00d6l w\u00fcrden nicht mehr gef\u00fchrt, weil niemand mehr darauf angewiesen w\u00e4re. Das Potenzial f\u00fcr neue globale Dynamiken ist durchaus real. Gleichzeitig d\u00fcrfen die potenziellen wirtschaftlichen Auswirkungen auf verschiedene Regionen der Welt nicht au\u00dfer Acht gelassen werden.<\/p>\n
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Obwohl dies keine Gefahr darstellt, d\u00fcrfte ein potenzieller Nachteil der Fusionsenergie in der fr\u00fchen Entwicklungsphase die Kosten sein. Alles Neue ist teuer, sei es ein neues Auto, eine neue Spielkonsole oder eine neue Energiequelle. Traditionelle Energiequellen werden einfach g\u00fcnstiger. Deshalb verbrennen wir immer noch Kohle und Benzin und nutzen Kernkraftwerke. Die Infrastruktur ist vorhanden, die Energieerzeugungsmethode ist leicht verst\u00e4ndlich, und die Verbraucher sind es gewohnt, einen bestimmten Preis daf\u00fcr zu zahlen.<\/p>\n
Die Kosten f\u00fcr Kernfusion werden auf etwa 80\u2013100 US-Dollar pro MWh (Stand 2020) gesch\u00e4tzt. Realistischerweise d\u00fcrften die Kosten jedoch deutlich h\u00f6her ausfallen und bis zu 150 US-Dollar pro MWh erreichen. Mit steigender Inflation wird dieser Wert weiter steigen. Dies ist allerdings nur dann realistisch, wenn Kernfusion zum Standard wird. Urspr\u00fcnglich gingen Forscher der Princeton University davon aus, dass die Investitionskosten f\u00fcr Kernfusion bis zu 7.000 US-Dollar pro kW betragen k\u00f6nnten.<\/p>\n
Das US-Energieministerium sch\u00e4tzte 2021 die Kosten des internationalen Fusionsforschungsprojekts ITER, das Tokamaks zur Erforschung und Erzeugung von Fusionsenergie baut, auf bereits 65 Milliarden US-Dollar. Das urspr\u00fcngliche Budget war mit 5 Milliarden US-Dollar veranschlagt. Anders ausgedr\u00fcckt: Niemand kennt bisher die genauen Kosten der Fusion, aber sie werden wahrscheinlich h\u00f6her ausfallen als bisher angenommen.<\/p>\n
Hinsichtlich praktischer Gefahren funktionieren Fusionsreaktoren m\u00f6glicherweise nicht so, wie allgemein angenommen. Die Sonne fusioniert Wasserstoff, doch auf der Erde erw\u00e4gen wir die Verwendung von Deuterium und Tritium, Wasserstoffisotopen, da diese reaktiver sind als Wasserstoff. Tritium kommt in der Natur nicht vor. Es ist radioaktiv und ein Nebenprodukt der Kernspaltung. Eine Fusionsreaktion kann zwar prinzipiell ihr eigenes Tritium erzeugen, doch muss es zun\u00e4chst in gro\u00dfen Mengen zugef\u00fchrt werden. Die Kosten f\u00fcr ein Gramm belaufen sich auf etwa 30.000 US-Dollar.<\/p>\n
Die Fusion mit diesen Isotopen erzeugt Neutronenfl\u00fcsse, die radioaktiv sind und waffenf\u00e4higes Plutonium produzieren k\u00f6nnen. Daher ist der Vorteil der \u00abNull-Abfall\u00bb-Strategie im Hinblick auf die Fusionsprozesse auf der Erde streng genommen nicht zutreffend. Bef\u00fcrworter weisen jedoch darauf hin, dass Tritium eine sehr kurze Halbwertszeit hat und in Fusionskraftwerken nur vernachl\u00e4ssigbare Mengen ben\u00f6tigt werden. Dies k\u00f6nnte dennoch f\u00fcr relative Sicherheit sorgen. Was die Neutronenfl\u00fcsse betrifft, so ist eine L\u00f6sung zur Abschirmung und zum Schutz vor ihnen noch nicht gefunden, aber m\u00f6glich.<\/p>\n
Ein weiterer Nachteil, der die Energiefrage betrifft, ist die m\u00f6glicherweise etwas uneindeutige Angabe zum Nettoenergiegewinn. Im Bericht \u00fcber den Fusionsdurchbruch von 2022 wurde nicht erw\u00e4hnt, dass das Labor 300 Megajoule Energie zum Aufladen der Laser vor dem Z\u00fcnden verwendete, wodurch drei Megajoule Fusionsenergie freigesetzt wurden. Der Fokus lag lediglich auf der beim eigentlichen Z\u00fcnden freigesetzten Energie, die geringer war als die erzeugte Energie.<\/p>\n
Was die Rolle der Kernfusion als Weltretter angeht, stellt sich auch die Frage nach dem richtigen Zeitpunkt. Um die Welt vor der Klimakrise zu bewahren, m\u00fcssen wir laut UN bis 2050 weltweit Klimaneutralit\u00e4t erreichen. Trotz der Versprechungen von Unternehmen erscheint es unwahrscheinlich, dass die Kernfusion so schnell in gro\u00dfem Ma\u00dfstab realisiert werden kann. Das hei\u00dft nicht, dass sie nicht weiterentwickelt werden sollte, aber zu behaupten, sie werde ein Problem l\u00f6sen, f\u00fcr das es dann zu sp\u00e4t sein wird, ist irref\u00fchrend.<\/p>\n
Es ist au\u00dferdem wichtig zu beachten, dass Informationen \u00fcber die Leistung, die ein Fusionsgenerator erzeugen kann, oft durch vage Formulierungen verschleiert werden. Die ITER-Anlage in Frankreich soll 500 Megawatt Leistung bei einem Stromverbrauch von nur 50 Megawatt erzeugen k\u00f6nnen. Das klingt nach einem guten Kompromiss, doch 500 Megawatt sind keine elektrische Leistung, sondern die Fusionsenergie in Form von Neutronen und Alphateilchen. Und 50 Megawatt sind nicht der Stromverbrauch, sondern lediglich die thermische Energie. Die Anlage verbraucht deutlich mehr Strom, etwa 300\u2013400 Megawatt. Daher wurde die behauptete Effizienz noch nicht erreicht, und PR und Marketing verzerren die Wahrheit.<\/p>\n
Die Sonne und andere Sterne im Weltraum beweisen zweifelsfrei, dass Fusionsenergie eine erstaunliche Energiequelle ist. Ob es der Menschheit jemals gelingen wird, sie nutzbar zu machen \u2013 und zwar so, dass der Aufwand an Zeit und M\u00fche gerechtfertigt ist \u2013, werden wir fr\u00fchestens in einigen Jahren wissen.<\/p>\n
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Die Menschheit verfolgt seit Langem den Traum von der Kernfusionsenergie. Die Kernspaltung haben wir vor einigen Jahrzehnten gemeistert, und die Kernenergie hat sich seither gut bew\u00e4hrt\u2026<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":162594,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"class_list":["post-162593","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-interesnye-fakty","hvn-theme-has-thumbnail"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/162593","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=162593"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/162593\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":162598,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/162593\/revisions\/162598"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/162594"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=162593"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=162593"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/imgist.ru\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=162593"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}