Konkurrenz für die Solarenergie

Ein Zukunftsszenario

NASA/SDO Die Oberfläche der Sonne, gesehen vom NASA-Satelliten SDO

Die Zukunftsreporter – Berichte aus möglichen Welten, in denen wir einmal leben könnten

Stellen wir uns einmal vor, die Kernfusion kommt doch noch – aber erst, nachdem die Energiewende fast geschafft ist. Wozu braucht man dann noch ihren Strom? Ein Investor hätte da eine Idee.

Dieter Gruber sitzt im Schatten einer Palme und blickt nachdenklich die kurze Straße hinunter, die zum Fusionsreaktor ITER führt. An der Fassade des 60 Meter hohen Gebäudes lodert auf einem animierten Riesenposter die Sonne, das natürliche Vorbild für diese saubere und kontinuierliche, aber technisch anspruchsvolle Energiequelle. „Was für ein Tag“, denkt Gruber und schließt kurz die Augen. Er spürt die warme Brise im Gesicht und ein Knurren in seinem Magen. Er merkt, dass er die gelbe Mappe mit der Tischvorlage immer noch mit beiden Händen umklammert. „Entspann dich“, sagt er sich selbst. „Du bist 67, da steht man über den Dingen.“ Doch es fällt ihm nicht leicht, die Panik abzuschütteln, die er gerade in der Sitzung der PR-Abteilung erlebt hat. So hatte er sich den Abschluss seines Berufslebens nicht vorgestellt.

Mehr als 20 Jahre schon arbeitet Gruber in der ITER-Zentrale bei Cadarache, einem Städtchen im Süden Frankreichs. Er beantwortet Fragen von Journalisten, Lehrern und Schülern zum Reaktor, außerdem organisiert er Veranstaltungen. In vier Wochen erwartete er eigentlich den französischen Staatspräsidenten, die EU-Kommissionspräsidentin und fast ein Dutzend Außenminister. Sie sollten gemeinsam den Startschuss für die Phase Q=10 geben, dann würde der Reaktor zeigen, was er kann.

Drei Testläufe haben schon geklappt, ohne dass die Öffentlichkeit teilnahm: Durch das Verschmelzen von Wasserstoff im Reaktor entstand jeweils zehnmal mehr Energie, als für das Aufheizen des Gases auf 200 Millionen Grad nötig war. Dafür steht der Wert Q=10, und dafür ist ITER gebaut worden: Der Reaktor beweist damit endlich, dass man mit der Verschmelzung von Atomkernen in großem Stil Energie erzeugen kann. Gruber hat den Festakt schon mehrfach in einer virtuellen dreidimensionalen Rekonstruktion des Reaktorgebäudes vorempfunden: Er ist sich sicher, dass die Fotografen und Kameraleute gute Sicht auf die Prominenten haben und dass die Fluchtwege trotz des erwarteten Andrangs frei bleiben werden. Er plant kaum noch eine Veranstaltung, ohne sie mit der VR-Brille auf der Nase durchzuspielen. Doch kurz vor dem Triumph hat das oberste ITER-Leitungsgremium, der Rat, den Termin nun auf unbestimmte Zeit verschoben.

„Im gegenwärtigen politischen Klima wäre ein exponierter Auftritt riskant“, steht in einer Analyse in der gelben Mappe. In den Jahren zuvor hat sich tatsächlich viel bewegt: Die Aktienkurse vieler Bergbauunternehmen sind im Keller, weil ihre Anrechte auf Kohle, Gas und Öl im Boden nicht mehr als Aktivposten gelten. Im vergangenen Jahr ist weltweit erstmals kein Kohlekraftwerk ans Netz gegangen. Geld wird mit Solar- und Windenergie verdient. Der französische Präsident hat daher seine Bedenken übermitteln lassen: Die Kernfusion könnte Spott auf sich ziehen, weil ITER selbst mit Q=10 noch keinen Strom produziert. Das wird erst das zweite Testkraftwerk DEMO tun, das schon seit Jahren geplant wird und bald gebaut werden soll. Wozu eine Technologie vorantreiben, die angesichts der leistungsfähigen Erneuerbaren Energien nicht mehr gebraucht wird? Und nicht zuletzt scheint die Lobbyarbeit der Solar- und Windindustrie erfolgreich zu sein: Vor allem in Deutschland sehen Politiker Arbeitsplätze in Gefahr, wenn sich die Kernfusion als Konkurrenz auf dem Energiemarkt etablieren sollte.

Ein ganzes Berufsleben für die Plasmaphysik

Die meisten Kollegen in der PR-Abteilung sind gleich auf die Stillhaltestrategie der Politik eingeschwenkt, denkt Gruber enttäuscht. Kaum jemand hat den Ratsbeschluss kritisiert, obwohl darin keine neuen Informationen zitiert werden. Liegt es daran, dass die Kollegen nicht selbst an ITER gearbeitet haben wie er, sondern aus der Kommunikationswissenschaft kommen? Geplant wurde der Reaktor schon in den 1990er-Jahren und Gruber war fast von Anfang an dabei. Ein halbes Berufsleben hat er sich an seiner damaligen Heimatuniversität in Deutschland mit den starken Magneten beschäftigt, die das aufgeheizte Gas davon abhalten, die Wand des Reaktors zu berühren und zu schmelzen. Erst als er mit Mitte 40 die Hoffnung auf eine Professur in der Plasmaphysik aufgegeben hatte, machte er sein ehrenamtliches Engagement in der Öffentlichkeitsarbeit zu seinem Beruf.

In der Sitzung ist Gruber sogar laut geworden: „Wir haben über 20 Milliarden Euro im Reaktor verbaut. Da hat die Öffentlichkeit doch einen Anspruch darauf zu erfahren, was daraus geworden ist.“ Doch seine Kollegen haben beschwichtigt: aufgeschoben sei nicht aufgehoben. Es fehle bloß eine politische Idee, um die Kernfusion mittelfristig in den globalen Energiemix zu integrieren. Schon die Erinnerung an diese steife Formulierung macht Gruber wieder nervös. „Das ist doch nicht unser Job“, hat er geantwortet. „Unser Job ist zu zeigen, dass ITER funktioniert.“

Sein Magen knurrt schon wieder, doch bevor sich Gruber Gedanken über sein Abendessen machen kann, summt sein Phone und zeigt das Symbol einer 360-Grad-Verbindung. Gruber aktiviert die Projektion in seiner Brille und blickt nicht mehr auf das Reaktorgebäude, sondern in einen abgedunkelten Raum. Vor ihm sitzt Hannes in einem weißen Bademantel, ein Freund aus der gemeinsamen Promotionszeit. Seine Mähne ist, anders als Grubers, noch nicht ergraut. Er arbeitet in einem kalifornischen Unternehmen, das Plasmaantriebe für Satelliten herstellt. Gruber wendet sich zur Seite, die Projektion schwenkt mit und er entdeckt zwei Frauen, die am Rand eines Whirlpools stehen und sich unterhalten. Sie tragen hohe Absätze und Dessous.

Ein nicht ganz moralisches Angebot

Gruber dreht sich zu Hannes zurück. „Wo steckst du?“, fragt er verdutzt. „Wir hatten ein Meeting in Hongkong und ein paar von den Chinesen haben uns eingeladen, nach Macau zu fahren und hier die Nacht zu verbringen.“ „Das ist so eine Art Las Vegas, oder?“, fragt Gruber und weiß noch nicht, was er davon halten soll. Hannes zuckt mit den Schultern und beugt sich vor zur Kamera: „Ich wollte dir kurz erzählen, was ich eben in der Sauna gehört habe. Da haben sich Investoren aus Hongkong darüber unterhalten, ob die virtuelle Prostitution die reale verdrängen wird. Und jetzt hör zu: Dabei fiel der Name eures neuen Kraftwerks DEMO.“

„Ihr führt ja Saunagespräche auf hohem Niveau“, kommentiert Gruber, doch Hannes überhört den Unterton. „Von der Prostitution kamen sie auf das Thema VR und da gibt es in China offenbar große Pläne: Einige Firmen wollen gemeinsam eine riesige Rechnerfarm für neue VR-Angebote bauen – das ist ja ein boomender Markt“, erzählt er unbeirrt weiter. „Und die Server sollen von einem Fusionskraftwerk betrieben werden.“ Gruber ist sprachlos und Hannes hat das Gefühl, er muss noch mehr erklären: „Ich weiß, dass ihr das in Europa anders seht, aber hier hat die Fusion einen guten Klang. Ein Prestigeprojekt, irgendwie modern. Stromverbrauch ohne schlechtes Gewissen.“ Als ihm auffällt, wie missverständlich seine letzte Worte sind, muss Hannes kurz grinsen. „Naja, streich das mit dem Gewissen.“

„Uns wurde heute gesagt, dass wir die PR-Aktivitäten in der nächsten Zeit herunterfahren müssen, obwohl wir eigentlich unseren Erfolg verkünden könnten“, berichtet Gruber. „Ich frage mich schon den halben Tag, warum. Was du erzählst, könnte die Antwort sein.“ „Immer gerne zu Diensten“, zwinkert ihm Hannes zu. Doch Gruber geht nicht auf den lockeren Ton ein, ihn beschäftigt die neue Nachricht. „Ich sehe schon die Schlagzeile vor mir: Junge Energie für das älteste Gewerbe der Welt“, sagt er frustriert. „Ach komm“, muntert ihn Hannes auf. „VR ist für viele Sachen gut. Wollt ihr in Deutschland damit nicht gerade Urlaubsflüge überflüssig machen? Das habe ich jedenfalls gehört.“ „Okay, ich stelle mir einfach vor, du hättest die Info bei einer Touristikmesse aufgeschnappt“, antwortet Gruber. „Tu das“, sagt Hannes. „Ich kann morgen mal schauen, ob ich mehr herausfinde. Aber jetzt muss ich Schluss machen. Da wartet jemand auf mich.“ Er zwinkert ein zweites Mal und beendet die Verbindung.

Wie realistisch dieses Szenario ist, erläutern wir Ihnen im zweiten Teil des Beitrags. Uns interessiert Ihre Meinung: Bitte schreiben Sie uns unter hallo@zukunftsreporter.online, wie Sie die Zukunft der Stromproduktion sehen. Einige Reaktionen unserer Leserinnen und Leser fassen wir in diesem Beitrag zusammen.

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Die ITER-Mitarbeiter posieren vor der 60 Meter hohen Montagehalle, neben der einmal der Fusionsreaktor stehen soll. Das Bild entstand im Herbst 2017 - zehn Jahre nach der Gründung der ITER-Organisation.
Die ITER-Mitarbeiter posieren vor der 60 Meter hohen Montagehalle, neben der einmal der Fusionsreaktor stehen soll. Das Bild entstand im Herbst 2017 - zehn Jahre nach der Gründung der ITER-Organisation.
ITER
Im Mai 2018 wurde damit begonnen, das Betonfundament der Plasmakammer zu gießen.
Im Mai 2018 wurde damit begonnen, das Betonfundament der Plasmakammer zu gießen.
ITER
Ein 400 Tonnen schwerer Magnetring (orange) wird einmal das Plasmagefäß umschließen. Als Größenvergleich ist ein Mensch eingezeichnet.
Ein 400 Tonnen schwerer Magnetring (orange) wird einmal das Plasmagefäß umschließen. Als Größenvergleich ist ein Mensch eingezeichnet.
ITER

Das Prinzip der Kernfusion läuft so: In einem großen Behälter wird ein dünnes Wasserstoffgas auf 100 oder 200 Millionen Grad erhitzt. Ein starkes Magnetfeld hält das Gas davon ab, die Wand des Behälters zu berühren. Die positiv geladenen Atomkerne und die negativ geladenen Elektronen werden auseinandergerissen – ein leuchtendes Plasma entsteht. Wenn man in ein solches Plasmagefäß hineinschaut, schimmert es manchmal violett. Oft ist aber auch nichts zu sehen, weil das Gas in Frequenzen strahlt, die der Mensch nicht wahrnehmen kann, weil sie höher sind als die des sichtbaren Lichts. Für die spätere Stromproduktion sind zwei Varianten (Isotope) des Wasserstoffs vorgesehen: Deuterium und Tritium, Wasserstoffatome größerer Masse. Man benötigt nicht viel davon: Im Testreaktor ITER wiegt das Gas im 1400 Kubikmeter großen Behälter nur einige Gramm. Allerdings ist Tritium extrem selten und muss daher in künftigen Fusionskraftwerken durch die Spaltung von Lithium direkt vor Ort erzeugt werden.

Das Prinzip der Stromproduktion im Reaktor: Die Atomkerne von Deuterium (ein Proton und ein Neutron) und Tritium (ein Proton und zwei Neutronen) verschmelzen zu Helium (zwei Protonen und zwei Neutronen). Weil die beiden Atomkerne positiv geladen sind, stoßen sie sich eigentlich elektrisch ab. Doch bei den extrem hohen Geschwindigkeiten im Plasma überwinden sie die Abstoßung. Nach der Fusion bleibt ein Neutron übrig, das mit hoher Geschwindigkeit in die Wand des Plasmabehälters fliegt und diese aufwärmt. Im Testreaktor ITER wird die Wand bloß mit Wasser gekühlt. Im Nachfolgereaktor DEMO soll das aufgewärmte Wasser genutzt werden, um Dampfturbinen anzutreiben und Strom zu erzeugen. Wegen des Neutronenbeschusses wird die Wand leicht radioaktiv, doch Physiker versichern, dass man die Materialien schon nach 100 bis 200 Jahren wieder recyceln können wird.

Der Bau des Testreaktors ITER, der vor zehn Jahren begann, ist deutlich teurer und langwieriger als geplant. Die Kosten liegen inzwischen bei geschätzt 20 Milliarden Euro. Die Europäische Union trägt etwa ein Drittel davon; an diesem Beitrag ist auch Deutschland beteiligt. Weitere Finanziers sind Frankreich, China, Indien, Japan, Russland, Südkorea und die USA; in der Regel überweisen sie kein Geld, sondern liefern Bauteile. Der neue Generaldirektor Bernard Bigot habe in den vergangenen Jahren für eine stringentere Planung und Umsetzung gesorgt, berichten Fusionsforscher. Zum Beispiel sprächen sich die 35 beteiligten Länder nun besser ab. Jedes Land soll im Prinzip an jeder Komponente des Reaktors mitarbeiten, damit überall das nötige technische Knowhow aufgebaut wird. Die Hälfte der Arbeiten ist inzwischen erledigt, noch in diesem Jahr soll das 60 Meter hohe Reaktorgebäude fertig werden. Im Dezember 2025 soll das erste Plasma zünden. Anschließend ist eine Experimentierphase von zehn Jahren vorgesehen, bevor 2035 zum ersten Mal Deuterium und Tritium fusioniert werden. ITER soll zehnmal mehr Energie produzieren, als zum Aufheizen des Plasmas benötigt wurde. Das Nachfolgekraftwerk DEMO, das parallel dazu geplant wird, soll anschließend demonstrieren, dass die kontinuierliche Stromerzeugung möglich ist. Die Energieversorger weltweit zeigen bisher kein Interesse an dieser Technologie.

Die Grünen in Berlin und Brüssel äußern deutliche Kritik an ITER und sprechen von einem „Milliardengrab ohne Aussicht auf nennenswerte Erfolge“. Selbst wenn die Technologie Mitte des Jahrhunderts zur Verfügung stünde, käme sie zu spät, argumentieren sie. „Bis dahin werden wir unsere Energieerzeugung längst vollständig auf erneuerbare Energien umgestellt haben müssen. Wind- und Sonnenstrom werden dann unschlagbar günstig sein“, erklärten die Grünen im Bundestag Ende April am Jahrestag der Tschernobyl-Explosion. In diesem Zukunftsszenario loten wir eine Möglichkeit aus, die von Physikern oft als Verteidigung genannt wird: Dass der Strombedarf der Zukunft anders aussehen könnte, als es die Kritiker vermuten, und dass es daher sinnvoll sei, die Kernfusion sicherheitshalber als Plan B weiterzuentwickeln.

Den Strombedarf der Zukunft schätzt die Internationale Energieagentur (IEA) jedes Jahr neu ab. In ihrem „World Energy Outlook“ aus dem Jahr 2017 sagt sie – auf der Grundlage der aktuellen Gesetze und Gesetzesvorhaben – einen deutlichen Anstieg voraus, weil sowohl die Wirtschaft als auch die Bevölkerung weiter wachsen dürften. In der Europäischen Union werde sich am Strombedarf bis zum Jahr 2040 zwar wenig ändern, doch China, das schon heute fast doppelt so viel Strom verbraucht wie die EU, wird im Jahr 2040 fast das Dreifache benötigen. Und allein der Strombedarf Indiens wird in 25 Jahren den der EU überflügeln. Der Löwenanteil des zusätzlichen Stroms werde aus erneuerbaren Quellen stammen, sagt die IEA voraus: „Auf die Erneuerbaren Energien entfallen bis 2040 zwei Drittel der weltweiten Kraftwerks-Investitionen, weil sie für viele Länder die günstigste Quelle für zusätzlichen Strom geworden sein werden.“

Auch die Finanzmärkte reagieren auf den Klimawandel und die Energiewende – aus eigener Einsicht und durch Druck aus der Zivilgesellschaft, wie die Kollegin Christiane Schulzki-Haddouti in zwei Beiträgen in der RiffReporter-Koralle „KlimaSocial“ schreibt: Die Investoren verlassen Unternehmen, die zu stark auf fossile Energien setzen (diese Bewegung wird „Divestment“ genannt), und meiden Kommunen, die sich nicht auf den Temperaturanstieg einstellen. Beide gehen unnötige Risiken ein, so die Logik des Marktes. „Wenn unsere Welt vier Grad heißer wird, ist sie nicht mehr versicherbar“, wird bei „KlimaSocial“ zum Beispiel der Chef eines Versicherungsunternehmens zitiert.

Über das Thema Virtual Reality informiert die RiffReporter-Kollegin Eva Wolfangel in ihrer neuen Koralle „Die VR-Reporterin“. Sie berichtet zum Beispiel über die Möglichkeiten der Pornografie im virtuellen Raum. Der Philosoph Thomas Metzinger erläutert ihr in einem Interview wiederum die Idee, mit der VR-Technik die Empathie zu stärken. Ist ein Ethik-Kodex für die virtuelle Realität nötig?, fragt sie in einem weiteren Beitrag. Eva Wolfangel wurde als europäische Wissenschaftsjournalistin des Jahres 2018 ausgezeichnet.

Bei der Recherche zur Kernfusion haben Christian Vorpahl und Alf Köhn dem Autor viele Fragen beantwortet. Christian Vorpahl arbeitet bei der europäischen Forschungsagentur EUROfusion, die Projekte für den Demonstrationsreaktor DEMO koordiniert. Vorpahl ist, jeweils zusammen mit einem leitenden Wissenschaftler, für die Entwicklung der Magnete und des Divertors zuständig. Alf Köhn arbeitet an der Universität Stuttgart vor allem an der Plasmaheizung mit Mikrowellen. Er ist am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie (IGVP) angestellt, an dem Teile der Mikrowellenantennen entwickelt und gebaut werden. Außerdem betreibt das Institut ein Fusionsexperiment vom Typ Stellarator, an dem Messinstrumente erprobt werden können. An der Konzeption dieses Zukunftsszenarios waren Vorpahl und Köhn jedoch nicht beteiligt.

Dieser Beitrag erscheint in der RiffReporter-Koralle „Die Zukunftsreporter“. Eine Übersicht unserer Artikel finden Sie hier.

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