Erstes Laserfusionskraftwerk der Welt entsteht in Deutschland

Das Wettrennen um die Energiequelle der Zukunft beschleunigt sich. Wer setzt sich durch? Die USA und China – oder Europa? Das deutsche Start-up Focused Energy mit Sitz in Darmstadt will Weltmarktführer werden beim Bau kommerzieller Laserfusionskraftwerke.

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Fusionsenergie steht ganz oben auf der Hightech-Agenda der deutschen Politik und der Europäischen Union. Überall auf der Welt entstehen neue Fusions-Start-ups, besonders (aber nicht nur) im Bereich laserbasierter Verfahren, die viel Risikokapital anziehen.

Focused Energy hat allein in diesem Frühjahr 240 Millionen Dollar eingesammelt – so viel wie noch kein Unternehmen der weltweiten Fusionsbranche in einer ersten Finanzierungsrunde (oder Serie A, wie es im Fachjargon der Finanzwelt heißt). Nicht nur deutsche Investoren zeigten lebhaftes Interesse an den Darmstädtern. Rund um den Globus griffen Risikokapitalgeber tief in die Brieftasche.

Wir sind mit Ulrich Sigel verabredet, dem Vizepräsidenten von Focused Energy, zuständig für Business & Development, also für das Geschäftliche und den Gesamtüberlick. Wohin geht die Reise? Wo fing sie an? Wann ist man im Ziel? Welche Hindernisse lauern am Wegrand? Das sind so einige der (vielen) Fragen im Reporter-Gepäck.

Sigel ist gut gelaunt, das "Abenteuer Laserfusion" macht ihm sichtlich Spaß. Der Manager nimmt sich Zeit. Nach einem herzlichen Handschlag, geht es treppauf in den Konferenzraum des Start-ups, "wir haben da ein schönes Modell, das zeige ich Ihnen gleich mal", geht Sigel gleich in medias res.

Keine schlechte Idee, wir freuen uns auf die Erklärung aus erster Hand. Und hoffen auf Alltagsdeutsch, denn einfach ist sie nicht, die Technik der Laser-Fusion. Sigel zeigt uns das futuristisch beleuchtete Plastikmodell seines künftigen Fusions-Reaktors. Wie funktioniert das Ganze, wollen wir wissen.

Ulrich Sigel: „Wir brauchen als Brennstoff nur Wasser(stoff), alles andere machen wir im Reaktor selber. Wir erzeugen den Brennstoff selber, den wir brauchen. Insofern ist diese Technologie CO2-frei, und auch frei von irgendwelchen geopolitischen Energie-Importfragen.“

Der Mann kann wirklich gut reden. Klare, einfache Worte, kurze Sätze, knappe Handbewegungen. Schritt für Schritt enthüllt sich uns das Geheimnis der Laser-Fusion. Wo kommt sie denn nun genau her, die Energie, die Sie erzeugen wollen?

Ulrich Sigel: “Wir holen die Energie der Sonne auf die Erde. Unsere Sonne, das sind winzige Kügelchen, vier Millimeter im Durchmesser, da ist der Brennstoff drin.“ Sigel deutet auf das kugelförmige Zentrum seines Reaktormodells: "Diese Brennstoffkügelchen werden da reingeschossen. Dann kommen von allen Seiten Laser, das sind wirklich sehr starke Laser mit kurzen Impulsen. Und die verdichten dieses kleine Kügelchen noch viel mehr, so dass dort am Ende Drücke und Temperaturen entstehen, um mit wirklich sehr wenig Brennstoff sehr, sehr viel Energie zu erzeugen.“

Ein leichtes Lächeln umspielt Sigels Mundwinkel: "Das ist jene Formel, die eigentlich jedes Kind kennt!" Kunstpause! Spannung! Dann folgt ein kleiner Ausflug zu Albert Einstein, ein bisschen Physik und Genie dürfen schon mit dabei sein. "_E=mc_2, das steht ja auf vielen T-Shirts drauf!"

Aha, die berühmte Einsteinformel, die das Weltgenie 1905 veröffentlichte. Und was jetzt die spezielle Relativitätstheorie mit dem künftigen Laserfusionsreaktor von Focused Energy zu tun? Schalkhaft blitzen die Augen hinter Sigels Brillengläsern: "Wenn irgendwo eine Reaktion stattfindet, bei der am Ende weniger Masse vorhanden ist als am Anfang, dann wird Energie frei. Und genau das machen wir!"

Und im Detail? "Deuterium und Tritium, das sind zwei Wasserstoffkerne. Die verschmelzen wir. Und dabei wird eine Riesenmenge Energie frei", freut sich Sigel. "Denn das Endprodukt, dass da entsteht, das ist Helium und Elektronen. Und das ist einfach einen Kick leichter, als das, was wir da reingeben."

In welchen Größenordnungen bewegt sich das, wenn es - in einigen Jahren oder Jahrzehnten - einmal funktionieren sollte? Ulrich Sigel: “Das ist so viel Energie, dass, wenn wir das zehnmal in der Sekunde machen, dieses Laser-Schießen auf diese sphärischen Brennstoffkügelchen, auf diese kleinen Targets, dann können wir damit ein großes Kraftwerk betreiben.“

Energie-Erzeugung wie auf der Sonne, so hört man es häufig. Ein alter Physiker-Traum. Aber da muss doch einmal nachgefragt werden: Wer sagt, "wie die Sonne", dann heisst das doch auch: Wird es im Herzen des Reaktors nicht irrsinnig heiß? Ulrich Sigel beruhigt: "Das ist sehr stark lokalisiert. Wir haben ein sehr lokalisiertes Plasma. Aber am Ende des Tages ist auch unser Kraftwerk von der Funktionsweise her nichts anderes, als jedes andere Kraftwerk auch: Wir machen Wasser warm."

Also: "Wir erzeugen Hitze und dann geht das über einen Wärmetauscher. Es wird Dampf erzeugt und daraus dann Strom", so Sigels Erklärung. "Nur, dass wir als Wärmequelle eben die Laserfusion nutzen."

Erneute Euronews Nachfrage nach der Temperatur, ob es denn da nicht eine konkrete Zahl gibt? Sigel: "Das sind Temperaturen, die lokal bis an die 200 Millionen Grad Celsius gehen." Wow! Heiße Sache, diese Laserfusion.

Der Manager nimmt uns mit im Auto nach Biblis, nur eine knappe halbe Stunde Fahrzeit entfernt vom Darmstädter Labor und Firmensitz von Focused Energy. Nach einer strengen Sicherheitskontrolle öffnen sich die Tore des Kraftwerks Biblis für Euronews. Die Anlage gehörte früher zu den größten Kernspaltungskraftwerken Deutschlands. Jetzt entsteht hier eine neue Laserfusionsanlage.

Deutschland meint es mit dem Ausstieg aus der Kernspaltung ernst. Überall im Land werden Gebäude dekontaminiert, Kühltürme gesprengt. Die riesigen Reaktorkuppeln in Biblis bleiben jedoch stehen. In ihnen soll anstelle von Kernspaltung künftig Kernfusion stattfinden. RWE, einer der größten Energiekonzerne Europas und Eigentümer des Standorts, hat 60 Millionen Euro in Focused Energy investiert.

Einige Bereiche der Anlage in Biblis dürfen aus Sicherheitsgründen nicht gefilmt werden. Verständlich, die allgemeine Sicherheitslage in Europa ist ja derzeit nicht die allerbeste. Und die Bedrohung durch russische Drohnen und Spionage-Aktivitäten ausländischer Mächte ist ja mittlerweile Realität in vielen Mitgliedstaaten der Europäischen Union, auch in Deutschland. Kritische Infrastruktur, und dazu gehört eben auch ein abgeschaltetes KKW, muss geschützt werden. Zumal hier ja noch Brennelemente zwischengelagert sind.

Schutzhelm, gepflegter Bart und breites Lächeln: Wir lernen Thomas Rösch kennen. Rösch trägt bei Focused Energy den Titel eines Director System Operations & Facilities, ist also so etwas wie der Projektleiter. Der Mann mit dem Überblick über alles, was vor Ort so gebaut wird.

Ein Betonmischer fährt vor, Arbeiter rüsseln den Betonschlauch ins Innere eines Gebäudes. Beweis dafür, dass mit dem Projekt jetzt Ernst gemacht wird. Ein funktionierender Laser-Fusionsreaktor zur Energie-Erzeugung, das soll kein Luftschloss auf Papier bleiben. Der Bau hat begonnen.

“Hier bauen wir unsere erste lasergetriebene Neutronenquelle auf, um damit langfristig Experimente für die Fusion machen zu können”, erläutert Rösch. Stolz schwingt mit in seiner Stimme: “Die Maschine, die wir hier aufbauen, die kann etwas, was sonst keine Maschine kann. Sie kann nämlich Werkstoffprüfung machen, also durch Objekte durchschauen und sagen, was drin ist."

Versuchen wir das mal zu übersetzen in Praxissprache. Im Prinzip entsteht hier, als allererste Vorstufe der komplexen Technik, eine Art Mega-Super-Durchleuchtungsgerät, das durch einfach alles hindurchsehen kann: Betonwände, Stahlwände... Denn wenn so ein Fusionsreaktor erst einmal läuft, kann man den ja nicht eben mal kurz aufmachen, wenn man nachsehen möchte, ob innen drin alles funktioniert.

Sprich: man braucht ein "magisches Auge", weltweit einzigartig, dass von außen alles sieht, was innen ist: Risse oder keine Risse. Materialermüdung oder keine Materialermüdung. Dicht oder undicht. Solche Sachen eben.

Aber die neue Maschine kann noch mehr, freut sich Rösch: "Sie kann außerdem für die Fusion als wertvolle Quelle dienen, um Komponenten zu testen.” Einer der Arbeiter aus dem Beton-Team hat Proben gezogen. Auf dem Boden sind mehrere flache Behälter aufgereiht. Präzise misst der Mann alles, was man bei flüssigem Frischbeton so messen kann, die Qualität muss Eins A sein.

Das Unternehmen präsentiert einen äußerst ehrgeizigen Zeitplan. „In fünf Jahren möchte ich hier in Biblis einen ersten Laserfusions-Demonstrator stehen haben“, sagt Ulrich Sigel. Damit legt der Manager die Latte sehr hoch. Zu hoch? Ist das wirklich machbar? In so kurzer Zeit?

Doch damit nicht genug. Der Vizepräsident von Focused Energy macht seinen Leuten richtig Dampf: „In zehn Jahren wollen wir das Pilotkraftwerk errichten und in 15 Jahren das weltweit erste kommerziell wettbewerbsfähige Laserfusionskraftwerk.“ O-Ton Sigel. Alles in Biblis.

Warum Biblis? „Die Bedingungen hier sind einfach ideal“, erklärt Sigel und führt uns weiter über das Gelände. „Wir können die bestehende Infrastruktur nutzen – von der Netzanbindung bis zu den Gebäuden.“

Höchstspannungs-Stromleitungen sind in der Tat wichtig, übrigens in beide Richtungen. Denn um so einen Hochleistungs-Laserpark zu betreiben, muss zunächst einmal sehr, sehr, sehr viel Energie hineingepumpt werden. Dann erst, Schritt zwei, kommt auf der anderen Seite auch wieder sehr, sehr, sehr viel Energie heraus. Im Idealfall sehr viel mehr, als am Anfang hineingesteckt wurde.

Aber auch ansonsten scheint Biblis recht praktisch ins Laserfusionskonzept zu passen. Es gibt Gleisanschlüsse (große und größte Maschinen können also problemlos antransportiert werden). Es gibt einen Fluß, den Rhein, auch wenn er in diesen Dürresommertagen keinen sonderlich guten Eindruck macht, ganz im Gegenteil. Doch Sigel verspricht, dass durch die Kühlung des künftigen Fusionsreaktors die Temperatur im Fluss nicht steigen werde. Das ist schön.

Sigel zeigt auf die große Reaktorkuppel des stillgelegten Atomkraftwerks hinter sich. „Dort, im ehemaligen Block A soll dann unser Pilot-Laserfusionskraftwerk entstehen.“

Die Strategie, sich in Biblis, also in einer bestehenden Industrie- und Gebäudeinfrastruktur einzurichten, rechnet sich auf dem Papier. Geschätzt ersparen sich die Investoren dadurch einen dreistelligen Millionenbetrag (in Euro). Denn ein Neubau auf der grünen Wiese würde sehr viel teurer kommen.

Das Fusionskraftwerk soll fast ein Gigawatt Strom liefern, genug für rund zwei Millionen Haushalte. So eine erste Schätzung des Focused Energy Managers.

Und wieviel kostet so ein Fusionskraftwerk, wenn sich das künftig einmal jemand kaufen möchte? "Die ersten Kraftwerke werden natürlich sehr teuer sein", gibt Sigel zu. "Aber das ist bei jeder Technologie so." Auf die Euronews-Nachfrage, um welche Summen es hier geht, meint der Manager, dass man hier "über zweistellige Milliardenbeträge" rede, schiebt aber relativierend hinterher: "Für die ersten Kraftwerke."

Billig oder teuer? Nun, das sind so Kategorien, die sich je nach Perspektive, Interessen- und Bedarfslage verschieben. Sigel betont: "Das wird sukzessive günstiger werden. Das klingt vielleicht erst einmal super viel. Aber wenn ich mir ansehe, welche Summen Länder heute in Kernspaltungskraftwerke stecken, also in aus unserer Sicht alte Technik, die radioaktive Abfälle produziert, bei der die Beschaffung von angereichertem Uran schwierig ist, wenn man sich also ansieht, wie viele Milliarden da hinein investiert werden, dann relativiert das sehr schnell die Kosten, die wir für die Fusionsenergie veranschlagen."

Kritiker - beispielsweise der wissenschaftliche Klimabeirat des Landes Hessen - halten die Fusionstechnologie noch für unausgereift und zu teuer. Focused Energy geht hingegen davon aus, dass Laserfusion wettbewerbsfähig sein wird – auch im Vergleich zu Strom aus Kernspaltung oder erneuerbaren Energien.

Die technischen Herausforderungen bleiben allerdings gewaltig. Noch sind Fragen zum Brennstoffkreislauf ungelöst, ebenso die Überführung der ersten vielversprechenden Laborergebnisse in großtechnische Anlagen. Dem Team in Darmstadt stehen Herkulesaufgaben bevor. Wird es die lösen können, alle?

Und, auch das eine durchaus berechtigte Frage, braucht unsere Gesellschaft überhaupt so etwas wie Fusionsenergie? Sollte das schöne Geld, das ja nicht unbegrenzt vorhanden ist, nicht besser in Erneuerbare, Infrastruktur und so weiter investiert werden? Der Focused Energy Vizepräsident hierzu: "Ich glaube, wir benötigen Fusionsenergie ganz dringend. Deutschland als Industrienation braucht CO2-freie Energie. Aber wir schauen nicht nur auf Deutschland. Wir brauchen es als Menschheit."

Denn der Energiebedarf sei weltweit so riesig, dass er "durch Erneuerbare Energien alleine" nicht befriedigt werden können. Der Energiehunger der Menschheit sei einfach "viel zu groß", so Sigel.

Wie sieht der Energiemix der Zukunft aus? Ulrich Sigel wagt eine Prognose: „Wir schauen auf das Jahr 2050. Bis dahin werden die Erneuerbaren Energien weltweit sehr stark ansteigen, aber überhaupt nicht in dem Maße, wie der Energiehunger ansteigt. Wir wollen einen großen Teil der Kohle-, Öl- und Kernspaltungskraftwerke ersetzen durch Fusionskraftwerke. Wir müssen über Dekarbonisierung von Flugverkehr reden. Wir müssen über Dekarbonisierung von Industrie, von Wärme, vom Schiffverkehr reden. Der Bedarf ist hier sehr viel größer, als wenn wir nur den Stromsektor betrachten.“

Wissenschaftler der Technischen Universität Darmstadt gründeten das Start-Up 2021. Eine klassische “Ausgründung”, also: raus aus der Uni, rein ins Geschäft. Es folgte ein "amerikanisches Zwischenspiel", denn jahrelang waren die USA federführend im Bereich der Laserfusionsforschung. Focused Energy fand seine Unternehmensheimat zunächst auf der anderen Seite des Atlantik - doch entschied sich nun zur Rückkehr auf den europäischen Kontinent. Heute sind Firmensitz und -zentrale des deutsch-amerikanischen Unternehmens in Darmstadt/Deutschland.

Besteht bei einer derartigen Konstellation nicht das Risiko, dass Patente, Forschungsergebnisse und wichtige Durchbrüche bei Technik und Know-How, die auch mit deutschen und europäischen Steuergeldern subventioniert wurden, von den USA abgegriffen werden? Das Focused Energy Management hat hier eine klare Ansage: Was in deutschen Labors mit deutschem Geld entwickelt wurde, das bleibt auf dieser Seite des Atlantiks. Kein Risiko also für "Made in Europe".

Ulrich Sigel: “Wir sind superstolz darauf, dass wir das größte Labor für Laserfusionsbrennstoffe haben,und ich glaube, man schaut mit Neid auf uns, auf Deutschland, denn das hat keiner sonst weltweit.“

Noch einmal zur Erinnerung: Bei der Kernfusion verschmelzen leichte Atomkerne. Dabei wird Energie freigesetzt. Damit die Fusion funktioniert, müssen viele mit Wasserstoff-Isotopen gefüllte, tiefstgekühlte Schaumstoffbällchen in das Herz des Reaktors gelangen. Die winzigen Brennstoffkügelchen nennen sie hier „targets“, also „Ziele“. Denn die Laser sollen sie treffen. Gleichzeitig und punktgenau. Die Forscher im Labor versuchen, hierfür ingenieurtechnische Lösungen zu entwickeln.

Euronews darf ausnahmsweise einen Blick in die Labors des Unternehmens werfen. “Hallo, wie läuft es mit der Vorbereitung für die Produktion von täglich einer Million Targets?”, fragt Cora-Nadine Thom Ihren Lab-Kollegen Jonathan Lippert, zuständig für die Entwicklung von Robotics Software. Lippert lacht zufrieden: “Wunderbar, wir versuchen, das hier auf die Massenproduktion einzustellen und viele Targets gleichzeitig zu scannen und dafür die Robotics zu verwenden.”

Jedes Mini-Kügelchen soll perfekt sein, innen wie außen. Cora-Nadine Thom prüft die Qualität mit den weltweit besten Linsen, Gläsern und Mikroskopen – Made in Europe, versteht sich. Deutsche und französische Qualitätsarbeit.

Derzeit geschieht dieser Prüfvorgang quasi noch in Handarbeit, Stück für Stück, Kugel um Kugel. Thom ist bei Focused Energy die Targetry Lab Technician. Sie öffnet einen schrankgroßen Kasten, der mitten im Raum steht: „Das hier ist sozusagen unser Röntgenmikroskop, wie beim Arzt. - Das ist unser Auge für das Innere der Kügelchen. Wenn wir die Kügelchen mit dem Treibstoff füllen, können sie kein Loch haben, deshalb müssen wir wissen, wie es im Inneren aussieht, ohne es anzuschneiden.“

Im Vergleich zur Kernenergie gibt es bei der Laserfusion kein Risiko einer unkontrollierten Kettenreaktion. Und der radioaktive Abfall klingt sehr viel schneller ab. Aber: Alle zwei Jahre muss die innere Reaktorwand ausgetauscht werden: Wohin mit diesem Riesenberg Atommüll?

Ulrich Sigel: “Wenn wir mit schnellen Neutronen arbeiten, dann findet eine Aktivierung zum Beispiel gerade der Reaktorwand statt. Diese Aktivierung, die können wir durch die Verwendung von besonderen Stählen, aktivierungsarmen Stählen, reduzieren auf 60 bis 80 Jahre, und das ist überhaupt kein Zeitraum, der uns irgendwie Probleme macht.”

Schön und gut, nur müssen all diese supertollen Materialien ja erst einmal entwickelt, geprüft und produziert werden. Da liegt noch sehr viel Arbeit vor dem mutigen Start-up.

Auf dem Weg zum Feierabendtreff mit Kollegen zieht Sigel Bilanz: Wo steht Europa im globalen Wettbewerb?

Ulrich Sigel: „Wir sind absolut wettbewerbsfähig. Wir sind führend. Das hat damit zu tun, dass wir in Deutschland und Europa führend sind im Bereich der Photonik. Ohne die europäische Glasindustrie, ohne die europäische Laser- und Optikindustrie läuft weltweit nichts. Nichts im Bereich Forschung, nichts im Bereich der Mikroelektronik mit den wirklich besten Chips der Welt.“

Einfach ist er nicht, der Weg zum ersten Fusionskraftwerk. Warum widmen Menschen ihr Leben der Laserfusion? Im Biergarten spendiert Sigel einigen Kollegen aus der Konzerzentrale eine Runde hessischen Apfelsaft. Er überlegt kurz, meint dann lachend: "Meine Eltern waren beide Lehrer, mein Vater Physiklehrer. Und ich war in der Schule eigentlich ein schlaues Kerlchen und dann habe ich Physik studiert, das war superspannend. - Jetzt bin ich hier und wir sind super international, wir machen was Komplexes, insofern passt das eigentlich ganz gut.“ Man spürt, der Mann mag es schwierig, liebt die Herausforderung. Dicke Bretter sind ihm lieber, als dünne.

Auch Focused-Energy-Mitarbeiter Sandeep Mann erzählt eine Geschichte aus seiner Kindheit: “Ich bin in einem wirklich kleinen Dorf in Indien geboren. Ich war der Erste, der zur Schule ging, der Erste, der an die Universität ging, der Erste, der in ein Flugzeug stieg, der Erste, der im Ausland lebte, und jetzt bin ich hier. Da ich aus Indien komme, habe ich gesehen, wie knapp die Energie dort ist. Und wenn wir die Kernfusion wirklich in den Griff bekommen, dann kann man dieses Problem tatsächlich lösen.”

Erneut ergreift Sigel das Wort: „Das hat auch was damit zu tun, dass man hier wirklich was Sinnvolles macht: Hey, wir können was verändern! Also jetzt nur in Deutschland, sondern auch weltweit und das ist einfach cool.“

Sein Kollege Alexander Hain pflichtet ihm bei: „Ich sehe halt ein Riesenpotential. Wenn wir das schaffen mit der Fusionsenergie, dann haben wir Energie für alle.“ Doch überlassen wir Ulrich Sigel das letzte Wort: “Wenn ich an den Energiebedarf der künstlichen Intelligenz denke, wenn ich an die weltweiten Ernährungsprobleme denke, selbst Klimawandel können wir ein Stückweit beeinflussen und ja, deshalb bin ich hier.“