Mit der Laserfusion in die Zukunft der Energiegewinnung
Wissenschaft und Wirtschaft müssen Hand in Hand gehen – nur so lässt sich die Wettbewerbsfähigkeit unseres Standortes sichern. Hinlänglich bekannt ist jedoch, dass es in Deutschland beim Transfer und der Monetarisierung von Forschungsinnovation häufig hakt. Der Guest Speaker der 123. Wirtschaftsgespräche am Main hatte dazu einiges zu sagen. Prof. Dr. Markus Roth lehrt und forscht im Arbeitsgebiet Laser- und Plasmaphysik an der Technischen Universität (TU) Darmstadt und ist Co-Founder und Chief Science Officer des TU-Spin-offs Focused Energy. Sein Thema ist in Zeiten, in denen die Energiewende auf Versorgungskrisen trifft, aktueller denn je. Er möchte die Kern- bzw. Laserfusion als alternative Technologie zur Energiegewinnung schnellstmöglich marktreif machen und gleichzeitig als neues Industriestandbein in Deutschland etablieren – und natürlich damit auch ein bisschen die Welt retten. Die Schauplätze liegen in FrankfurtRheinMain: Darmstadt und Biblis.
„Es hätte keinen besseren Zeitpunkt geben können, um über nachhaltige, resiliente, innovative und vor allem unabhängige Energieerzeugung zu sprechen, als jetzt. In den vergangenen Wochen ist uns ganz besonders bewusst geworden, dass geostrategische Orte wie die Straße von Hormus unseren Lebensalltag elementar bestimmen“, begrüßte Wirtschaftsinitiative-Vorstandsmitglied Axel Hellmann die anwesenden Gäste und den Protagonisten des Tages. Energieversorgung sei heute die zentrale Voraussetzung für Stabilität und Wachstum der Wirtschaft und damit auch für die Zukunft der modernen Gesellschaft, machte Hellmann in seinem Intro deutlich. „Unser Netzwerk versteht es als seine Aufgabe, genau solche Themen in den gesellschaftlichen Dialog zu bringen“, startete er den Austausch mit Prof. Dr. Markus Roth.
Es geht nicht ohne grundlastfähige Kraftwerke
„Gleichzeitig dekarbonisieren und aus der Kernkraft aussteigen: Deutschland hat ein dickes Brett zu bohren. Doch wir sind sehr zuversichtlich, dass wir hier etwas Essentielles beitragen können“, so der Physiker. Dabei solle es nicht darum gehen, die Erneuerbaren Energien abzuwerten. Aber man müsse anerkennen, dass Deutschland das Industrieland mit dem größten Abstand zum Äquator sei. „Wir brauchen eine zuverlässige Energieversorgung in Deutschland und Europa, damit die Industrie nicht vollständig abwandert.“ Zumal der Weltstrombedarf durch Künstliche Intelligenz und Rechenzentren massiv steigen werde. Sein Hauptargument: „Mit der schwankenden Verfügbarkeit von Wind- und Sonnenenergie bekommen wir hierzulande ein Speicherproblem.“ Für eine CO2-freie Energie wären Investitionen in Batteriespeicher in Höhe von rund 3,8 Billionen Euro notwendig – im Moment kaum vorstellbar. Es geht also um neuartige grundlastfähige Kraftwerke. Und hier kommt die Fusionsenergie ins Spiel.
Was bei der Kernfusion anders läuft als bei der Kernspaltung
Zunächst gab es noch ein bisschen Physik-Nachhilfe von Prof. Roth zur Kernspaltung und Kernfusion – zwei komplett unterschiedliche Welten. Das eine Verfahren, aus Atomkraftwerken und Atomwaffen bekannt, spaltet einen schweren Atomkern in zwei kleine leichte. Die Risiken sind klar: Es kann zu unkontrollierten Kettenreaktionen kommen, es entsteht Restwärme und der radioaktive Abfall muss Jahrhunderttausende oder Jahrmillionen endgelagert werden. Die Kernfusion verschmilzt dagegen leichte Atomkerne zu einem schweren – genauer gesagt die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu Helium. Die Probleme der Kernspaltung gibt es nicht. Der Brennstoff wird vollständig gebunden, die Restwärme fehlt. Der Reaktor wird zwar radioaktiv, doch die Bauteile klingen nach 50 bis 100 Jahren auf ein unkritisches Strahlungsniveau ab.
Eine beeindruckende Vergleichsrechnung hatte Prof. Roth in diesem Zusammenhang auch noch auf Lager: Für ein Gigawatt Strom benötigen Kraftwerke mit konventionellen Energiequellen etwa 21.000 Zugwaggons Kohle oder zehn Millionen Barrel Öl. Ein klassisches Kernkraftwerk produziert hier einen Waggon voller Atommüll. Für die Kernfusion braucht es dagegen nur 600 Kilogramm Wasserstoff, also ungefähr das Gewicht eines kleinen Pkws, was die Energieversorgung vom Ressourcenbedarf entkoppelt.
Laser- und Magnetfusion
„Wenn alles so toll ist, warum machen wir es nicht schon längst?“, stellte Prof. Roth die Gretchenfrage selbst. Der Teufel steckt in den technischen Details. „Es muss mehr Energie herauskommen, als eingebracht wurde. Und es muss gelingen, die Bedingungen stabil zu halten.“ Zudem konkurrieren zwei Ansätze miteinander. Die Magnetfusion schließt Plasma mit starken Magnetfeldern ein. Bei der Laserfusion wird ein kleines Brennstoffkügelchen mit extremen Laserimpulsen zusammengedrückt, für ein Kraftwerk sind viele „Mini-Explosionen“ pro Sekunde nötig. Prof. Dr. Roth und das vor fünf Jahren gegründete DeepTech-Startup Focused Energy sind im „Team Laserfusion“. „Deutschland hat jahrzehntelang fast ausschließlich auf die Magnetfusion gesetzt. Wir halten die Laserfusion für aussichtsreicher, wünschen aber natürlich beiden Verfahren das Beste.“ Am 8. August 2021, fast zeitgleich mit der Gründung des TU-Spin-offs, ist in einem Labor in Kalifornien die Laserzündung einer Fusion erstmalig erfolgreich gelungen. Die beteiligten Wissenschaftler sind eng mit Focused Energy verbunden oder arbeiten inzwischen für das Startup, das als amerikanisch-deutsches Unternehmen begonnen hat, aufgrund der geopolitischen Situation jetzt aber zu einem deutschen Unternehmen mit amerikanischer Tochter umfirmiert.
Zukunftschancen für die deutsche Optikindustrie
Der „Gebrüder-Wright-Effekt“ ist gegeben – angelehnt an die Erfinder der modernen Luftfahrt also der Nachweis, dass die Laserfusion funktioniert. Jetzt gilt es, aus dem Experiment das erste Kraftwerk zu machen. Daran arbeitet Focused Energy unter Hochdruck mit seinen rund 160 Beschäftigten, darunter zahlreiche internationale Top-Fusionsforscher. In den Fokus rückt hierbei das Gelände des ehemaligen Kernkraftwerks Biblis, das laut Prof. Roth von den Voraussetzungen her optimal passt. Der Rückbau durch RWE läuft und inzwischen ist der Energiekonzern mit einem zweistelligen Millionenbetrag direkt bei Focused Energy eingestiegen, sieht er hier doch generell neue Nutzungsperspektiven für ehemalige Kraftwerksstandorte. Insgesamt hat das Startup bislang knapp 200 Millionen Euro eingesammelt. Für den Bau des Pilotkraftwerks werden aber insgesamt zehn Milliarden Euro zusammenkommen müssen – durch weitere Industriepartner und Investoren.
Der „perfekte Sturm“, der sich in Sachen geopolitische Turbulenzen, Energieversorgungssicherheit, Wirtschaftswachstum und Zukunft der Industrie zusammengebraut hat, sorgt für immer stärkeren Rückenwind auch aus der Politik. Die Kernfusion ist Teil der High-Tech-Agenda Germany, Prof. Roth findet persönlich bei der Bundesregierung Gehör, es gibt eine Fusionsallianz von sieben Bundesländern und Hessen möchte Leitstandort für Laserfusion werden. „Wie wollen wir in Deutschland in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts Wertschöpfung und Wachstum gestalten? Wir sollten auf unseren Stärken aufbauen. Und dazu gehört die Optikindustrie mit Unternehmen wie Trumpf, Schott, Zeiss, Osram, Heraeus oder Jenoptik. Wir müssen Laser künftig wie Autos bauen“, so Prof. Roth. Er sieht eine realistische Chance, Laserfusionskraftwerke „made in Germany“ als neues wichtiges Industriestandbein aufzubauen – und schickte damit eine merkbare Welle der Hoffnung durch das Auditorium.
„Wirtschaftsgespräche am Main“ ist ein exklusives Veranstaltungs- und Kooperationsformat, das die Wirtschaftsinitiative FrankfurtRheinMain gemeinsam mit der F.A.Z. und dem Hotel Steigenberger Icon Frankfurter Hof ausrichtet. In der Regel finden zwei bis vier Ausgaben pro Jahr statt.
Fotos: Kirsten Bucher
