Das Ziel: Saubere und günstige Energie

Digitalisierung, Elektromobilität oder auch Wärmepumpen im Gebäudesektor können nur umgesetzt und genutzt werden, wenn ausreichend Strom vorhanden ist. Ein vielversprechender Ansatz hierfür ist die Laserfusion. Markus Roth, Professor für Laser- und Plasmaphysik an der TU Darmstadt, lehrt und forscht seit Jahrzehnten zu lasergetriebener Fusion und Hochenergiedichtephysik. Vor vier Jahren gründete er mit dem heutigen CEO Thomas Forner Focused Energy (FE). Ihr Ziel: die Laserfusion als saubere und unerschöpfliche Energiequelle für kommende Generationen nutzbar zu machen.

Während bei der in Deutschland lange genutzten Atomkraft schwere Kerne wie Uran oder Plutonium gespalten werden, verschmilzt die Fusion leichte Atomkerne. Roth, wissenschaftlicher Leiter bei FE, erläutert das Prinzip: „Das ist ähnlich wie bei der Sonne. Wir verschmelzen die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu Helium.“ Dafür sind Temperaturen von etwa 150 Millionen Grad notwendig. Ein millimetergroßes, gefrorenes Wasserstoffkügelchen, ein sogenanntes Pellet, wird dafür von vielen Laserstrahlen gleichzeitig beschossen. Die Hülle verdampft explosiv, es entstehen enorme Dichten und Drücke.

Ein einziges dieser Pellets beziehungsweise Targets liefert etwa die Energie einer großen Autobatterie; zehn Zündungen pro Sekunde ergeben eine thermische Leistung von rund zwei Gigawatt, woraus etwa ein Gigawatt elektrischer Strom erzeugt werden kann, wie Roth erklärt. Damit kann man nach Zahlen des Statistischen Bundesamtes rund 300.000 Durchschnitts-Haushalte ein Jahr lang mit Strom versorgen. Der Brennstoffverbrauch bei der Laserfusion ist zudem minimal: etwa ein Kilogramm Wasserstoff pro Tag, ergänzt durch rund ein Kilogramm Lithium zur Tritium-Erzeugung. Die Kosten dafür liegen laut Roth im niedrigen zweistelligen Eurobereich.

Die Fusionsforschung solle jedoch nicht als Vorwand genommen werden, nicht mehr in die erneuerbaren Energien zu investieren. „Die haben wir und die brauchen wir auch“, betont Roth. Die neue Technologie ist auch keine Rückkehr zur Atomenergie durch die Hintertür, birgt nicht die Risiken dieser Energie, wie der Wissenschaftler klarstellt: Bei der Laserfusion bestehe keine Gefahr für unkontrollierbare Kettenreaktionen, keine Restwärmeproblematik und kein langlebiger Atommüll. Aktivierter Reaktorstahl müsse lediglich einige Jahrzehnte zwischengelagert und könne dann recycelt werden.

Focused Energy wurde 2021 im US-Staat Delaware gegründet. „Das hat 180 Dollar gekostet und zehn Minuten gedauert, alles ging online und man hat gleich ein Bankkonto dazu bekommen“, erinnert sich Roth. Das seien Rahmenbedingungen, von denen die deutsche Start-up-Szene nur träumen könne. Außerdem habe man eine deutsche Tochtergesellschaft gegründet, um Zugang zu US-Expertise und deutscher Industriekompetenz zu vereinen.

Aufgrund der politischen Entwicklungen in den USA und der zunehmenden Unterstützung in Deutschland hat sich der Schwerpunkt inzwischen geändert. „Wir machen aus einem amerikanisch-deutschen gerade ein deutsch-amerikanisches Unternehmen, tauschen sozusagen Mutter und Tochter.“ Dafür holt FE führende Experten aus US-Fusionslaboren nach Deutschland und profitiert zugleich von der in Deutschland konzentrierten Optik- und Lasertechnologie.

In Darmstadt betreibt FE bereits ein rund 2.000 Quadratmeter großes und hochmodernes Target-Labor, in dem nicht nur die Brennstoffe für die Fusionsenergie entwickelt werden, sondern auch ein Hochleistungslasersystem für weitere Experimente errichtet wird. In einer strategischen Partnerschaft mit RWE soll das weltweit erste Laserfusionskraftwerk auf dem Gelände des vorherigen Kernkraftwerks in Biblis bis zum Jahr 2035 gebaut werden. Äußerlich ähnelt ein Fusionskraftwerk einem Kernkraftwerk, weil bei Leistungen um ein Gigawatt bestimmte Mindestgrößen physikalisch vorgegeben sind.

Mit mehr als 100 Mitarbeitenden aus 19 Nationen wächst Focused Energy dynamisch und plant, seine Belegschaft binnen eines Jahres zu verdoppeln. Der politische Rückenwind hat in Deutschland stark zugenommen. Die Technologie wird durch das Land Hessen und die Bundesregierung unterstützt, erst im Dezember 2025 überreichte der hessische Wirtschaftsminister Kaweh Mansoori einen Förderbescheid in Höhe von 20 Millionen Euro. Zudem arbeitet man mit führenden Industrieunternehmen wie Trumpf, Schott, Zeiss oder Heraeus zusammen, ebenso mit wissenschaftlichen Einrichtungen wie der TU Darmstadt und dem GSI Helmholtzzentrum.

Das Ziel ist, jetzt die Industrialisierung der Fusionsenergie voranzutreiben, um gegen Ende der 2030er-Jahre kommerziell nutzbare Fusionsenergie bereitzustellen und anschließend in die Serienproduktion zu gehen. Dafür entstehen derzeit ein Forschungs- und Innovationscampus für Laserfusion in Biblis und das weltweit erste industrielle Ökosystem für Laserfusion.

„Hessen bietet mit Focused Energy und der TU Darmstadt alle Voraussetzungen, ein Leuchtturm der Fusionsforschung zu werden. Der Standort Biblis ist dafür einzigartig geeignet – mit seiner bestehenden Infrastruktur, zentralen Lage und industriellen Anschlussfähigkeit“, sagt Roth.

Langfristig sollen Kraftwerke Strom für fünf bis acht Cent pro Kilowattstunde liefern – ein Preisniveau, das global äußerst attraktiv wäre. Parallel entstehen aus der Fusionsforschung von FE bereits marktreife Technologien. Ein erstes Spin-off gewann kürzlich den „Hessen Champion“ im Bereich Innovation für lasergetriebene Strahlungsquellen zur zerstörungsfreien Prüfung. „Das ist ein schönes Beispiel dafür, wie die Forschung zur Fusion frühzeitig Lösungen für die Industrie, auch gerade für den Mittelstand, liefern kann“, sagt Roth.