Fusionsreaktor gewinnt Strom erstmals direkt aus Plasma
Ein US-Startup gewinnt in einem Fusionsreaktor erstmals direkt Strom aus Plasma. Der Test zeigt das Prinzip im kleinen Maßstab.
Der direkte Energiewandler am Fusionsreaktor soll geladene Teilchen abbremsen und daraus elektrische Spannung erzeugen – ohne den Umweg über eine Turbine. © Realta Fusion
In einem Labor in Madison im US-Bundesstaat Wisconsin leuchteten mehrere Glühbirnen auf. Der Strom dafür kam nicht aus einer Batterie, nicht aus einem Solarpanel und auch nicht aus einer Turbine. Er stammte direkt aus einem heißen Plasma in einem experimentellen Fusionsreaktor.
Nach Angaben von Realta Fusion gelang der Versuch am Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror, kurz WHAM. Die Anlage wird gemeinsam mit der University of Wisconsin-Madison betrieben. Das Unternehmen spricht von einem technischen Meilenstein: Erstmals habe ein privates Fusionsunternehmen Energie aus einem aktiven Fusionsplasma direkt in nutzbaren Strom umgewandelt.
Wie der Fusionsreaktor Strom direkt aus Plasma gewinnt
Die erzeugte Leistung blieb klein. Die neue Technik lieferte mehrere Ampere Strom bei einer elektrischen Spannung von rund 100 Volt. Das reichte, um einige klassische Glühbirnen zum Leuchten zu bringen. Für ein Kraftwerk ist das noch keine relevante Strommenge. Für die Fusionsentwicklung zählt aber der technische Nachweis: Geladene Teilchen aus dem Plasma können ohne den Umweg über Hitze, Dampf und Turbine elektrischen Strom erzeugen.
Der Versuch bedeutet ausdrücklich keinen Energieüberschuss. Realta Fusion stellt nicht in Aussicht, bereits mehr Energie erzeugt zu haben, als die Anlage für den Betrieb des Plasmas verbrauchte. Der Test belegt zunächst nur, dass das Prinzip an einer realen Fusionsanlage funktioniert. Die nächsten Maschinen sollen deutlich höhere Leistungen erreichen.
Warum die Glühbirnen trotzdem wichtig sind
Die Technik sitzt an einem Ende des sogenannten magnetischen Spiegels. In solchen Anlagen halten starke Magnetfelder das Plasma zusammen. Geladene Teilchen bewegen sich entlang dieser Magnetfelder. Treffen sie am Ende der Maschine auf den direkten Energiewandler, werden sie abgebremst. Dabei entsteht eine elektrische Spannung. Diese Spannung treibt anschließend Strom durch einen angeschlossenen Stromkreis.
Der Ansatz unterscheidet sich deutlich von klassischen Kraftwerkskonzepten. Normalerweise entsteht Strom aus Hitze. Wasser wird zu Dampf, der Dampf treibt eine Turbine an, und ein Generator erzeugt elektrische Energie. Das funktioniert in Kohle-, Gas-, Atom- und vielen geplanten Fusionskraftwerken ähnlich. Realta Fusion will bei einem Teil der Plasmaenergie auf diesen Umweg verzichten.
Direkte Umwandlung spart den Turbinenweg
Nach den Plänen des Unternehmens sollen künftige modulare Fusionskraftwerke zwei Wege kombinieren. Etwa 80 Prozent der Fusionsenergie würden weiterhin über einen thermischen Kreislauf laufen. Dort liegt die angenommene Effizienz bei höchstens 45 Prozent. Die restlichen 20 Prozent sollen direkt elektrisch umgewandelt werden. Für diesen Teil rechnet Realta Fusion mit mehr als 90 Prozent Wirkungsgrad.
Diese direkte Umwandlung könnte vor allem den Eigenbedarf künftiger Anlagen senken. Ein Fusionsreaktor braucht Energie, um das Plasma aufzuheizen, einzuschließen und stabil zu halten. Wenn ein Teil dieser Energie besser zurückgewonnen wird, verbessert sich die Strombilanz. Realta Fusion erwartet dadurch niedrigere Stromkosten. Das Unternehmen nennt eine mögliche Senkung um zehn bis 20 Prozent.
Realta Fusion will Kosten spürbar senken
Der Gedanke hinter der direkten Energieumwandlung ist nicht neu. Der Physiker Richard Post beschrieb das Prinzip bereits 1974 am Lawrence Livermore National Laboratory. Auch öffentlich finanzierte Labore und Universitäten bauten später ähnliche Systeme. Dazu gehörten der „Venetian blind converter“ aus den 1970er-Jahren, das Tandem Mirror Experiment der 1980er-Jahre und die japanische Anlage GAMMA 10, die 2008 getestet wurde.
Neu an dem Versuch in Wisconsin ist der private Kontext. Realta Fusion koppelte den Energiewandler an ein aktives Fusionsplasma in einer privat betriebenen Entwicklungsanlage. Das Unternehmen entwickelt magnetische Spiegelreaktoren als modulare Kraftwerke. Die erste Generation solcher Anlagen soll nach den bisherigen Plänen Mitte der 2030er-Jahre entstehen.
Magnetische Spiegel sollen modular arbeiten
Magnetische Spiegel gehören zu den älteren Ideen der Fusionsforschung. Sie unterscheiden sich von ringförmigen Anlagen wie Tokamaks. Statt das Plasma in einem geschlossenen Ring zu führen, halten Spiegelanlagen die Teilchen in einer länglichen Magnetfeldstruktur. An den Enden entstehen besondere Bedingungen, die sich für direkte Energieumwandlung nutzen lassen.
Für die kommerzielle Kernfusion bleibt der Weg lang. Der Versuch in Madison ersetzt kein vollwertiges Kraftwerk und liefert keinen Beweis für wirtschaftliche Stromproduktion. Er zeigt aber einen konkreten Baustein für künftige Anlagen: Ein Fusionsreaktor kann Strom direkt aus Plasma liefern, zumindest in kleinem Maßstab. Diese Rückgewinnung soll später helfen, die interne Energiebilanz zu verbessern und Fusionsstrom günstiger zu machen.
Kurz zusammengefasst:
- Ein Fusionsreaktor in Wisconsin hat erstmals in einem privaten Versuch Strom direkt aus Plasma gewonnen, allerdings nur im kleinen Maßstab und ohne Energieüberschuss.
- Die Technik bremst geladene Teilchen aus dem Plasma ab und erzeugt daraus elektrische Spannung, statt Energie nur über Hitze, Dampf und Turbinen zu nutzen.
- Realta Fusion will diesen Ansatz später in modularen Fusionskraftwerken einsetzen, um die Energiebilanz zu verbessern und Stromkosten zu senken.
Übrigens: Direkt Strom aus Plasma zu gewinnen, ist nur ein Teil des Fusionsrennens – Helion meldete zuvor bereits 150 Millionen Grad heißes Plasma und messbare Fusionsreaktionen. Warum dieser Rekord die Hoffnung auf Fusionsstrom nährt, aber noch lange kein fertiges Kraftwerk bedeutet, mehr dazu in unserem Artikel.
Bild: © Realta Fusion
