Erweiterung des Energiemixes: Durchbrüche bei der Fusion führen zu neuen Optionen
Die Anziehungskraft des Marktes für kommerzielle Fusionsenergie wächst rapide, und die Investoren sind aufmerksam geworden. Seit 2020 hat der Privatsektor über 6 Milliarden Dollar in die Entwicklung der Fusionstechnologie investiert. Die meisten dieser Investitionen konzentrierten sich auf US-amerikanische Fusionsunternehmen, aber auch im Vereinigten Königreich, in Kanada, Deutschland, Japan und anderswo gewinnen die Bemühungen weiter an Schwung. Die Fusionsunternehmen bauen derzeit mehrere große Versuchsanlagen, um noch vor Ende des Jahrzehnts den Nachweis für die Konzeption verschiedener Arten von Fusionskraftwerken zu erbringen.
Einige der wichtigsten Durchbrüche der letzten Jahre sind der Grund für diesen Fortschritt in diesem Sektor:
- Ein privat finanziertes amerikanisches Fusionsunternehmen hat seinen Prototyp eines 20-Tesla-Hochtemperatur-Supraleitungsmagneten vorgeführt und damit einen neuen, aufregenden und kompakten Ansatz für die kommerzielle Fusionsenergie eröffnet;
- ITER, das größte internationale Fusionsprojekt, erhielt seinen ersten zentralen Magneten und signalisierte damit die Verfügbarkeit von Fertigungskapazitäten im Fusionsmaßstab.
- Der Joint European Torus (JET) im Vereinigten Königreich verdoppelte seinen 24 Jahre alten Rekord mit einem fünf Sekunden dauernden Hochleistungspuls, der nur durch die experimentelle Hardware und nicht durch die Plasmastabilität begrenzt wurde;
- Die National Ignition Facility des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien erreichte eine Energieausbeute, die achtmal höher war als der bisherige Rekord. Sie erreichte den Scheitelpunkt der Zündung und bietet einen zweiten Fusionsansatz mit ähnlicher physikalischer Leistung wie der Tokamak; und
- Chinas Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) hielt die Fusionsreaktionen 17 Minuten lang bei 126 Millionen Grad Fahrenheit aufrecht - fünfmal heißer als die Sonne.
Aufgrund dieser und anderer Entwicklungen sind sich wissenschaftliche Beratergruppen wie das Fusion Energy Sciences Advisory Committee des US-Energieministeriums (DOE) und die National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM) einig, dass es jetzt an der Zeit ist, die Bemühungen um die Einführung der Kernfusion in das Stromnetz zu beschleunigen.
Eine chronologische Übersicht über die Fortschritte der Fusionsenergie in den letzten zehn Jahren:
| Jahr | Fortschritte bei der Fusionsenergie |
|---|---|
| 2013 | Am 13. März 2013 erhält ITER die Mitteilung, dass 35 Partnerländer die Baugenehmigung für den Bau des weltweit größten Fusionsexperiments erteilt haben |
| 2013 | Lawrence Livermore National Lab's (LNNL) National Ignition Facility in Kalifornien erreicht eine Energieabgabe, die größer ist als die kinetische Energie einer implodierenden Hülle |
| 2015 | Das U.S. DOE gibt das ARPA-E ALPHA-Programm frei, das Projekte zur Entwicklung und Demonstration von Werkzeugen für die Entwicklung kostengünstigerer Wege zur Plasmaerwärmung und -montage finanziert |
| 2015 | TAE erreicht mit seinem C-2-System 5 Millisekunden lang stabiles Plasma |
| 2015 | ARC-Design veröffentlicht von der Gruppe des Massachusetts Institute of Technology (MIT) |
| 2016 | Wendelstein produziert das erste Wasserstoffplasma in Deutschland |
| 2016 | Das Alcator C-Mod des MIT bricht in seinem letzten Experiment den Weltrekord für den Plasmadruck und erreicht 2,05 Atmosphären |
| 2017 | Das kanadische Unternehmen General Fusion skaliert sein Plasma mit einer neuen Anlage auf Demonstrationsgröße (PI3) |
| 2017 | Wendelstein aus Deutschland erzielt Stellarator-Weltrekord für Fusionsprodukt |
| 2018 | Commonwealth Fusion Systems wurde von Veteranen des MIT Plasma Science and Fusion Center gegründet. |
| 2018 | Tokamak Energy erzielt mit dem ST40-System vergleichbare Ergebnisse wie frühere öffentlich finanzierte sphärische Tokamaks (15 Millionen Grad Celsius) |
| 2018 | Chinas EAST-Tokamak erreicht 100 Millionen Grad Celsius, sechsmal heißer als die Sonne |
| 2019 | Vereinigtes Königreich kündigt STEP-Programm (Spherical Tokamak for Energy Production) an, um eine Fusionsanlage vor 2050 zu entwickeln |
| 2020 | Japans JT60-SA wird mit Upgrades zum größten Tokamak der Welt |
| 2021 | Die National Ignition Facility des LLNL erreicht mit einer Fusionsausbeute von über 1,3 MJ einen wichtigen Meilenstein in der Fusionsforschung |
| 2021 | Der chinesische Tokamak EAST hält das Plasma 17 Minuten und 36 Sekunden lang bei 70 Millionen Grad Celsius - ein neuer Weltrekord für lang anhaltende hohe Temperaturen |
| 2022 | Der Joint European Torus im Vereinigten Königreich erzeugt über fünf Sekunden lang 59 Megajoule durch Kernfusion und verdoppelt damit den Rekord von 1997 |
| 2022 | Die Taskforce on Regulatory Innovation (TIGRR) des Vereinigten Königreichs kommt zu dem Schluss, dass künftige Fusionsenergieanlagen im Rahmen des bereits bestehenden Rechtsrahmens für Fusionsforschungsanlagen geregelt werden sollen. |
| 2022 | Im August wurde bei einem Experiment in der National Ignition Facility eine Ausbeute von mehr als 1,3 Megajoule erzielt. Im Dezember wurde in der National Ignition Facility ein Kernfusionsexperiment durchgeführt, bei dem mehr Energie freigesetzt als zugeführt wurde. |
| 2023 | Wendelstein 7-X hält heiße Plasmen acht Minuten lang aufrecht und stellt damit einen neuen Rekord auf |
Wissenschaftliche Ankündigungen ergänzen eine Reihe von Aktivitäten von Fusionsunternehmen des Privatsektors. Durch Investoren finanzierte Bemühungen drängen auf eine schnellere Einführung kommerzieller Konzepte - und ziehen dafür große Investitionen an. CATF wird die Fortschritte in diesem wichtigen Bereich der Entwicklung sauberer Energie weiter verfolgen.
