Bleibt die Kernfusion eine Utopie der Menschheit?
Das was auf der Sonne passiert, will man auf der Erde nachstellen. Die Sonne benötigt nur 15 Millionen Grad bei etwa 250 Millionen bar, um die Fusion zu starten. Da wir diesen Druck niemals nachstellen können, brauchen wir deutlich höhere Temperaturen von mehr als 100-150 Millionen Grad. Alles soweit bekannt.
Auch, dass wir Deuterium und Tritium verwenden, um es zu erreichen. Wir versuchen uns mit Tokamak, mit Stellarator, sprechen über Lawson-Kriterium, Lamaradius, über magnetische Einschlüsse im Tokamak. Man spricht über Trägheitsfusion, Laserfusion, Pellets und wie man diese bauen möchte. Es kommen Hochtemperatur-Supraleiter zum Einsatz, es fallen Begriffe wie Field-Reverse-Configuration, es gibt a-neutronische Ansätze, also ohne freie Neutronen, weil die ja womöglich immer irgendwie Ärger produzieren, wenn die wogegen hauen und radioaktive Isotope produzieren. Versuche, mit Protonen auf Bor11 zu schießen, um dann drei Alpha-Kerne zu erzeugen...
Lohnt sich das? Ist es der Heilsbringer? Im Moment geben wir Milliarden aus für Fusionsforschung und es wird behauptet, es sei sauber und problemlos. Was nicht der Fall ist. Mit welchen Mengen an Abfällen müssen wir rechnen? Mit welcher Form von aktivierten Material ist zu rechnen und wie sind die Halbwertzeiten? Wie wäre das zu lagern?
Seit über 60 Jahren forschen wir, dennoch ist bisher nichts wirklich Weltbewegendes dabei herumgekommen. Wir sind noch Jahrzehnte von einem Versuchsreaktor entfernt. Von einer kommerziellen Nutzung noch weiter. Gut, wir verbrauchen keine fossilen Brennstoffe bei Kernfusion. So weit, so gut. Deuterium ist kein Problem, haben wir genug in den Ozeanen. Tritium ist schon eher ein Problem. Radioaktiv, geringe Halbwertzeit von 12 Jahren. Aber ein Betastrahler.
Kein Mensch kann aktuell sagen, was eine Kilowattstunde Fusionsstrom kosten würde. Doch es ist anzunehmen, dass bei den hohen Investitionskosten und den komplizierten technischen und physikalischen Prozessen vor, während und nach der Kernfusion, Fusionsenergie deutlich teurer als erneuerbarer Strom wäre. Hinzu käme ein noch größerer Ausbau der Übertragungsnetze zu Lasten der Umwelt.
Mit anderen Worten...
bisher nichts wirklich erfolgreiches. Vielleicht Erfolg versprechende Konzepte, aber keines bringt die Temperatur, keines schafft es mehr Energie zu erzeugen als hineingesteck wird.
Sollten wir uns, last but least, nicht anderen Möglichkeiten zuwenden?
6 Antworten
Tritium ist schon eher ein Problem. Radioaktiv, geringe Halbwertzeit von 12 Jahren. Aber ein Betastrahler.
Tritium ist vor allem so selten, dass man darauf angewiesen ist, es im Fusionsreaktor selbst künstlich herzustellen. ITER soll mit vier verschiedenen Testmodulen Verfahren zum Tritiumbrüten ausprobieren.
Zugleich sollen mit diesen Modulen verschiedene Verfahren ausprobiert werden, die erzeugte Wärmeenergie an ein Kühlmittel abzugeben, damit man Turbinen damit antreiben könnte (die ITER noch nicht haben wird).
Doch es ist anzunehmen, dass bei den hohen Investitionskosten und den komplizierten technischen und physikalischen Prozessen vor, während und nach der Kernfusion, Fusionsenergie deutlich teurer als erneuerbarer Strom wäre.
Wegen der hohen Investitionskosten steht auch fest, dass man Fusionskraftwerke nur für den Grundlastbetrieb verwenden wird, damit sie sich amortisieren können.
Das bedeutet: Für den Lastfolgebetrieb, also um die Schwankungen der Stromnachfrage und der Einspeisung von Erneuerbaren auszugleichen, werden Fusionskraftwerke nicht in Frage kommen. Dafür werden weiterhin relativ billige Gasturbinen benötigt, bei denen weniger Geld verloren geht, wenn sie still stehen.
Lohnt sich das? Ist es der Heilsbringer?
Auch falls kommerzielle Kernfusion gelingen wird: Nein. Sie wird wegen des riesigen Aufwandes, genau wie die Kernspaltung, nur reichen Gegenden der Welt zu Verfügung stehen und auch dort nur zum Grundlastteil des Strombedarfs etwas beitragen können.
Sollten wir uns, last but least, nicht anderen Möglichkeiten zuwenden?
Ja. Besonders den weniger wohlhabenden Ländern rate ich: Lasst Euch nicht von Euren reichen Freunden Angeberprojekte aufschwatzen, um für großzügige Weltbankkredite Kernkraftwerke oder anderen teuren Schnickschnack hingestellt zu bekommen. Euer Lohn wird nur sein, untilgbare Schulden zu haben und damit an der Hundeleine der Kolonialherren geführt zu werden.
Vielen Dank für die Antwort. Damit kann ich etwas anfangen. ;-)
Das kommt zu spät und daher nie. Die ersten Fusionskraftwerke die real Strom erzeugen, kommen frühestens in 20 oder 30 Jahren. Wobei das ja die „Fusionskonstante“ ist. Seit Jahrzehnten sagt man, dass es in 20 bis 30 Jahren so weit sei. Wahrscheinlich auch noch in 20 oder 30 Jahren.
Was inzwischen passiert und weiter passieren wird: Solarenergie geht so durch die Decke, dass Energie praktisch nichts mehr kostet. Schon jetzt sind die Entstehungskosten bei Großanlagen In den richtigen Gebieten auf der Welt kleiner 3ct/kWh, Tendenz fallend.
Solarfelder auf Hochebenen in Indien oder China ist etwa doppelt so effektiv wie Solarenergie auf Meereshöhe in Deutschland. Und das wird eben so billig, dass es völlig irrelevant ist, welchen Wirkungsgrad die Erzeugung von grünem Methanol hat. China und Indien werden das günstig in riesigen Mengen exportieren. Und damit kann man dann auch Kraftwerke, Schiffe, Flugzeuge und LKWs betreiben - wofür die Fusionsenergie keine Antwort hat.
Auch andere Entwicklungs- und Schwellenländer haben ähnlich riesige Chancen für Energieerzeugung mit Solar. Und da das keine Hochtechnolologie wie Kernfusion ist, ist man auch überhaupt nicht mehr von irgendwelchen Konzernen abhängig.
Und dazu kommt noch, dass die Preise für Akkus ebenfalls im freien Fall sind. Mein neues E-Auto hat einen Akku von 82 kWh. Ich verbrauche mit meinem Haus etwa 5 kWh/Tag. Und das Auto lädt schon bidirektional, kann also auch als Akku für das Haus genommen werden und würde es dann zwei Wochen versorgen! Die Dunkelflaute möchte ich erst einmal sehen.
Lest dazu einfach https://cubeconcepts.de/gestehungskosten-fuer-pv-batteriesysteme-sinken/ - und diese Prognosen sind kein Hirngespinst wie die Kernfusion.
Ich denke nicht, dass die Fusion ein Hirngespinst ist. Ich vertrete nur die Auffassung, dass nicht korrekt kommuniziert wird, dass sie eben nicht der Heilsbringer sein wird, wie man uns weismachen möchte. Dennoch Danke für deinen Beitrag. ;-)
Wir sind noch Jahrzehnte von einem Versuchsreaktor entfernt.
Es gibt schon Versuchsreaktoren, die in Betrieb sind.
Auch wenn es noch 100 aJahre dauern würde, bis die Fusion kommerziell nutzbar wird, wäre der Vorteil gigantisch. 100% sauber wird das nicht werden, aber im Vergleich zur Kernspaltung und Verbrennung von Kohle, Gas, Öl oder Holz deutlich schadstoffärmer.
"Wir sind noch Jahrzehnte von einem Versuchsreaktor entfernt" und "natürlich haben wir Versuchsreaktoren" passt nicht zusammen. Mit einer ernst gemeinten Diskussion hat das nichts zu tun. Geht es dir um manipulative Meinungsmache?
Da hab ich mich missverständlich ausgedrückt. Mit meinem Hinweis auf "Versuchsreaktor" meinte ich einen, der Strom liefern könnte. Sorry.
Es wird Realität.
Die Frage ist nur: Wann.
In der Zwischenzeit, würde ich ähnliche Reaktoren bauen, wie sie China baut.
Ist keine Utopie, sondern eines Tages möglich
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Experimental_Advanced_Superconducting_Tokamak
Am 3. Juli 2017 gelang es, ein H-Mode-Plasma für über 100 Sekunden bei ~50 Millionen Kelvin aufrechtzuerhalten.[4] Im Mai 2020 wurden ähnlich lang 120 Millionen Kelvin sowie 160 Millionen Grad Celsius über 20 Sekunden erreicht.[5] Im Januar 2023 wurde die Entdeckung eines neuen, Super-I-Mode genannten Betriebsbereichs veröffentlicht, der im Inneren des Plasmarings die guten Energie-Einschlussbedingungen des H-Modes aufweist, außen die flach auslaufende Dichte und die Stabilität des L-Modes: Über 17 Minuten wurde Elektronen- und Ionentemperaturen von 70 bzw. 8 Millionen Kelvin gehalten, ohne dass ELMs aufgetreten wäre
Sorry, aber deine Aussage ist mir zu "dünn". Utopisch ist es insofern, als wir bisher nichts wirklich Verwertbares haben.
Sie ist nicht zu dünn, einfach Tatsache. Dass es jetzt nicht umsetzbar ist, ist logisch. Dass es gar nicht umsetzbar ist, ist unlogisch. Wir machen jeden Tag Fortschritte und dir ist ja bewusst, dass daran gearbeitet wird. Insbesondere in China mit dem EAST (HT-7U) Programm.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Experimental_Advanced_Superconducting_Tokamak
weltraumflüge, die Mondlandung und Erforschung anderer Planeten waren auch mal Utopie bis man es umsetzte. Auch Smartphone waren mal Sci-Fiction - ursprüngich damals erstmal bei Rumschiffenterprise in den 1960er aufgekommen und real umgesetzt erst mitte 1990
Nunja,
sicherlich sind Weltraumflüge machbar. Allerdings zu welchem Preis? Das All ist eine heterogene Zone und für Menschen nicht geeignet. Wir sind nicht für das All erschaffen worden, sondern um auf der Erde zu leben. Eine Reise zum Mars? Ja sicher, wird kommen. Sieben Monate hin, sieben Monate zurück, plus zwei Jahre Wartezeit. In der Zwischenzeit verblöden die Raumfahrer, weil sie einer ultraharten Gammastrahlung ausgesetzt sind.
Und da sind wir noch nicht mal in der Lage uns den Monden von Jupiter, Saturn, Uranus usw. zu nähern, geschweige denn in zeitlich normalen Maßstäben das nächste Sonnensystem zu erreichen, was nur schlappe 4,3 Lichtjahre von hier entfernt ist?
Dazwischen liegen freier interstellarer Raum und harte Gammastrahlung, plus Mikrometeoriten und sonstiges, was wir nicht wissen und/oder sehen. Da fliegen wir dann einfach mal hin, schauen nach, ob es da habitable Planeten gäbe und wenn nicht, fliegen wir wieder zurück. Welcher Antrieb soll das bringen? Die Strahlung zerschlägt unsere Gene. Wir haben nichts, was uns davor schützt.
Ich würde realistisch sagen, vielleicht in 300 - 500 Jahren? Raketen sind ausgereizt. Da gibts nichts mehr zu verbessern.
Natürlich haben wir Versuchsreaktoren. Aber der Output ist ja nicht das, was man sich davon verspricht. Es ist bisher auch nicht möglich, die Fusion aufrechtzuerhalten.