Jahrzehntelang wurde die Kernfusion mit einem bekannten Spruch abgetan: Sie sei immer noch 30 Jahre entfernt. Eine rasche Folge von Durchbrüchen in den vergangenen fünf Jahren – angetrieben durch Privatisierung, den Energiebedarf des AI-Booms und anhaltende Investitionen – hat jedoch die Perspektive verändert und die Fusionsenergie auf einen Zeitplan gestellt, den Forscher nun als realistisch und erreichbar bezeichnen.

Weithin als „Heiliger Gral“ der sauberen Energie betrachtet, birgt die Kernfusion das Potenzial, nahezu unbegrenzte Energie mit null Treibhausgasemissionen und minimalen ökologischen Nebenwirkungen zu liefern, was sie zu einer umfassenden Lösung für das weltweite Energie-Trilemma macht.

„Um eine Person ein Leben lang mit Energie zu versorgen, braucht man eine Badewanne voll Meerwasser und eine Menge Lithium von der Größe eines Laptop-Akkus“, sagte die Kernphysikerin Annie Kritcher gegenüber Fortune. „Das ist nicht viel Material, und es gibt kein [langfristiges] radioaktives Abfall wie bei der Kernspaltung.“

Der erste wichtige Meilenstein wurde Ende 2022 am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien erreicht, als ein von Kritcher geleitetes Team erreichte, was viele für unwahrscheinlich gehalten hatten: die erste Zündung – eine künstliche Fusionsreaktion, die mehr Energie erzeugte, als sie verbrauchte – zum ersten Mal in der Geschichte. Seitdem wurde diese Leistung reproduziert, und weitere Fortschritte haben sich in Fusionsforschungsprogrammen weltweit angesammelt.

Diese Durchbrüche umfassen eine Reihe technologischer Ansätze. Der Erfolg am Lawrence Livermore beruhte auf Hochleistungslasern, während andere führende Kandidaten Tokamaks einsetzen – Geräte, die extrem starke Magnete verwenden, um Plasma einzuschließen. Chinas auf einem Tokamak basierender EAST-Reaktor, oft als „künstliche Sonne“ bezeichnet, ist derzeit auf dem Weg, bis 2027 die Zündung zu erreichen, was ihn zum ersten Fusionsreaktor machen würde, der Plasma ohne externe Heizung aufrechterhält. Ein weiterer Ansatz umfasst Z-Pinch-Systeme, die elektrische Ströme verwenden, um Plasma zu komprimieren.

Trotz reichlicher Beweise, dass die Fusion wissenschaftlich machbar und über verschiedene Technologien replizierbar ist, bleibt die Frage der Skalierbarkeit ungelöst. Die Kernfusion ist derzeit nirgendwo in der Nähe der kommerziellen Machbarkeit, und die für die Erzeugung selbst kleiner Energiemengen erforderlichen Ressourcen bleiben enorm und für den realen Einsatz ungeeignet. Diese Lücke zwischen einem Laborergebnis und einem Kraftwerk, das innerhalb eines Energiemarktes operieren kann, ist nun das zentrale Hindernis für das Fachgebiet.

Ein neues Rahmenwerk, das von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt wurde, zielt darauf ab, diese Herausforderung direkt anzugehen und einen Weg vom Laborerfolg zur industriellen und wirtschaftlichen Realität aufzuzeigen. Das Rahmenwerk bewertet „die physischen Inputs, die zur Aufrechterhaltung einer kontrollierten Fusionsenergieproduktion erforderlich sind, sowie die Kosten für den Bau von Kraftwerken, die auf Energiemärkten wettbewerbsfähig sein können“, laut einer aktuellen MIT-Pressemitteilung.

Die Forscher argumentieren, dass die explorative Phase – das Testen unterschiedlicher Methoden und Materialien – praktisch abgeschlossen ist. Die wissenschaftliche Machbarkeit der Fusion ist erwiesen, und der Schwerpunkt muss nun auf einer strengen wirtschaftlichen Analyse liegen.

„Es geht um all die Dinge, die mit der Suche, der Zuweisung und der Ausgabe von Geld in diesem Maßstab einhergehen“, sagte Dennis Whyte, Professor für Kernwissenschaft und Ingenieurwesen am MIT und Mitautor der Studie, die im vergangenen Monat im Journal of Fusion Energy veröffentlicht wurde. „Dies ist entscheidend für das, was wir tun. Wir sollten uns die Wirtschaftlichkeit ansehen. Wenn wir wollen, dass diese Technologie in der Weltwirtschaft wirklich Bedeutung erlangt, müssen wir anfangen, uns über diese Themen klar zu werden.“

Ein wesentliches Merkmal des Rahmenwerks ist seine Anwendbarkeit auf alle Fusionsenergieansätze, die derzeit entwickelt werden. In diesem frühen Stadium der Fusionsforschung bleibt ungewiss, ob Tokamaks, lasergesteuerte Trägheitsfusion oder Z-Pinch-Systeme sich letztendlich als die machbarste Lösung für den kommerziellen Einsatz erweisen werden. Das Rahmenwerk des MIT könnte dazu beitragen zu klären, welcher Weg das größte wirtschaftliche Potenzial bietet.

Whyte beschreibt das Rahmenwerk als „völlig unabhängig davon, welches Fusionskonzept man verwendet, denn die physische Realität der Fusion ist, dass man Geld ausgibt, um die Fähigkeit aufzubauen, Fusionsenergie zu erzeugen.“ Mitautor Andrew W. Lo unterstreicht das grundlegende wirtschaftliche Prinzip, das auf dem Spiel steht: „Es spielt keine Rolle, ob das Fusionskraftwerk klein oder groß ist, die Kernfrage ist: In beiden Fällen muss mehr Geld herauskommen als hineinfließt, sonst wird es nicht sehr lange existieren.“