16.12.2020

Unbegrenzte Energie durch Kernfusion

Von Matt Ridley

Nicht jede Energiequelle ist gleich wertvoll. Unser Ziel muss sein, Energie billiger zu machen, nicht teurer.

Bis 2004 war Großbritannien Nettoenergieexporteur. Heute importiert das Land etwa die Hälfte seiner Energie. Ein Teil davon, in Form von Kohle und verflüssigtem Erdgas, kommt direkt aus Russland, das auch ein Drittel des europäischen Gases über Pipelines liefert. Das beispiellose „Gas Deficit Warning“ im März 2018 hat uns deutlich an unsere Abhängigkeit von Importen erinnert.

Gleichzeitig schwimmt Großbritannien in Energie. Genügend Sonnenlicht fällt auf das Land, um ein Vielfaches der Energie zu liefern, die die Wirtschaft benötigt. Wind-, Wellen-, Wasser- und Gezeitenkraft überschütten uns mit Energie. In unseren Wäldern gibt es Holz. Es gibt heiße Felsen unter Cornwall und Durham, Gas unter Lancashire und genug Kohle unter der Nordsee für Jahrhunderte. Wir könnten leicht genug Uran kaufen, um für alle Zeiten versorgt zu sein. Und wenn wir die Kernfusion in den Griff bekämen, bräuchten wir nur ein wenig Wasser und etwas kornisches Lithium.

Wo also liegt das Problem? Die Menschheit hat eine Fülle von Möglichkeiten, die Zivilisation im 21. Jahrhundert voranzutreiben, und nicht einen Mangel. Das Problem ist nicht die Energie, sondern die Energieumwandlung. Wirtschaftswachstum ist im Grunde genommen eine Frage der Umwandlung von Energie in komplexe Strukturen, die für die Arbeit aktiviert werden können. Die Energieumwandlung ist das Lebenselixier der Zivilisation. So wie die Biologie Energie nutzt, um Körper und Ideen hervorzubringen, so fängt die menschliche Gesellschaft Energie ein, um physikalisch unwahrscheinliche Einheiten wie Gebäude, Staaten und Social-Media-Plattformen zu produzieren, die nicht durch Zufall entstehen. Die Energieumwandlung ermöglicht es uns, Entropie – die Abwanderung ins Chaos – zu vermeiden.

„Das Problem ist nicht die Energie, sondern die Energieumwandlung.“

Die moderne Welt steht auf einem Hügel, der in der Vergangenheit durch Energieumwandlungen gebaut wurde. So wie es viele Brotlaibe und Heusäcke brauchte, um die Kathedrale von Salisbury zu bauen, so brauchte es viele Kubikmeter Gas oder Windstöße, um den Computer anzutreiben und die Software zu entwickeln, mit der ich diese Worte schreibe. Die Industrielle Revolution gründete sich auf der Entdeckung, wie man Wärme in Arbeit umwandelt, zunächst über Dampf. Davor waren Wärme (Holz, Kohle) und Arbeit (Ochsen, Menschen, Wind, Wasser) getrennte Welten.

Um wertvoll zu sein, muss jede Umwandlungstechnologie zuverlässigen, Just-in-time-Strom produzieren, der die Energiemenge, die in die Gewinnung, Umwandlung und Lieferung an einen Verbraucher fließt, um den Faktor sieben und mehr übersteigt. Es ist dieses Produktivitätsmaß, EROEI (Energy Return on Energy Invested, Erntefaktor), das unsere Auswahl einschränkt. Nach dem EROEI-Kriterium ist Biokraftstoff eine katastrophale Wahl, da er etwa so viel Energie für Traktoren, Dünger usw. benötigt, wie man an Ethanol oder Biodiesel gewinnt. Die Windkraft hat eine geringe Energierendite, da ihre riesige Infrastruktur energetisch kostspielig ist und alle zwei Jahrzehnte ersetzt werden muss (noch früher bei den Offshore-Turbinen, deren Rotorblätter gerade erst teuer ausgefallen sind). Hinzu kommt, dass die notwendigen Reservekapazitäten für die Windkraft in Form von Batterien und Ersatzkraftwerken die Produktivität des gesamten Systems reduziert. Die Geothermie schneidet ebenso nicht besonders ab, denn die Umwandlung von warmem Wasser in Strom ist nicht sehr effizient. Auch die Solarenergie in Kombination mit Batteriespeichern scheitert in den meisten Klimazonen am EROEI-Test. In den Wüsten Arabiens, wo das Land fast nichts kostet, das Sonnenlicht reichlich vorhanden und das Gas billig ist, kann Solarstrom, der nachts durch Gas ersetzt wird, billig sein. Fossile Brennstoffe haben ihre Energiekosten bisher reichlich zurückgezahlt, aber die Marge sinkt, da wir Gas und Öl zunehmend aus dichterem Gestein und in entlegeneren Regionen fördern. Die Kernspaltung besteht den EROEI-Test mit Bravour, bleibt aber wegen der übertriebenen Regulierung teuer.

Was mich zur Kernfusion bringt, einem Prozess, der potenziell einen enorm positiven Erntefaktor aufweist (er befeuert die Sonne und die Wasserstoffbombe), der sich aber bisher als nicht kontrollierbar erwiesen hat. Das immer wieder verschobene Versprechen der Fusion bietet Anlass, vorsichtig zu sein, aber ein britisches Unternehmen, Tokamak Energy, ist zunehmend zuversichtlich, bis 2030 Strom erzeugen zu können, noch vor seinen amerikanischen Konkurrenten. Es prognostiziert 10 große (1,5 GWe) Kraftwerke pro Jahr, die bis 2035, und 100, die bis 2040 gebaut werden könnten. Es handelt sich dabei um einen frechen, privatwirtschaftlichen Aufsteiger, der die langsame, internationale Zusammenarbeit öffentlicher Forschungseinrichtungen bei der Fusion herausfordert.

„Angenommen, die Fusion schafft den Durchbruch, den die Kernspaltung nicht geschafft hat. Dann könnten wir aufhören, uns Sorgen um Kohlendioxid zu machen.“

Die neuen Fusionsoptimisten setzen auf Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO), ein neuartiges supraleitendes Material, das kleinere, weniger kalte, aber leistungsfähigere Magnete ermöglicht. Großbritannien ist weltweit führend in der YBCO-Technologie, sodass es nicht unmöglich ist, dass wir hier in den nächsten zwei Jahrzehnten einen Durchbruch sehen könnten, der vergleichbar wäre mit Thomas Newcomens Erfindung der Dampfmaschine von 1712.

Angenommen, die Fusion schafft den Durchbruch, den die Kernspaltung nicht geschafft hat. Dann könnten wir aufhören, uns Sorgen um Kohlendioxid zu machen. Aber was würden wir mit all dieser Energie anfangen? Wir könnten durch Entsalzung so viel Süßwasser herstellen, wie es uns beliebt, um damit die Wüsten zu bewässern. Wir könnten Lebensmittel in vielgeschossigen Gebäuden anbauen, um die Landschaft der Natur zurückzugeben. Wir könnten den gesamten Verkehr elektrifizieren. Wir könnten es Afrika ermöglichen, so reich wie Amerika zu werden.

Ein grüner Untergangsprophet namens Paul Ehrlich schrieb einmal, der Menschheit billige, Energie im Überfluss zu geben, sei so, wie „einem idiotischen Kind ein Maschinengewehr zu geben“. Das Gegenteil ist richtig: Die Senkung der Energiekosten ist absolut entscheidend für Wohlstand und Gerechtigkeit. Deshalb ist es so erschütternd, dass Großbritannien den Energiepreis immer weiter in die Höhe treibt, um die mittelalterlichen Technologien der Holz-, Wind- und Wasserkraft zu fördern.

Die offizielle Überprüfung der staatlichen Energiepolitik durch Prof. Dieter Helm im Jahr 2017 ergab, dass wir in Großbritannien die Kohlendioxidemissionen für weitaus weniger als die 100 Milliarden Pfund, die bereits für erneuerbare Energien ausgegeben wurden, hätten reduzieren können, wenn wir stattdessen die Umstellung auf Gas gefördert hätten. Aber, wie er sagt, sind die Regierungen schlecht darin, Gewinner auszuwählen, während die Verlierer gut darin sind, Regierungen auszuwählen. Unterdessen ist Deutschland, das etwa eine Billion Euro für die Förderung von Ökostrom ausgegeben hat, weiter in hohem Maße von Kohle abhängig, um das Licht am Brennen zu halten.

Deutschland macht die kostspielige Erfahrung, dass man ohne den hohen EROEI der Kernenergie keine billige, zuverlässige und CO2-arme Stromversorgung haben kann. Die Energiewende ist ein historischer Fehler. Aber könnten wir uns darauf verlassen, dass die Regierungen sich plötzlich rationaler verhalten würden, wenn die Kernfusion den technologischen Durchbruch schaffen würde?