Wir verwenden Cookies, um Ihnen das bestmögliche Erlebnis zu bieten. Durch die weitere Nutzung der Website erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies durch diese Website einverstanden.
Der italienische Ölkonzern Eni investiert 50 Millionen Dollar in Commonwealth Fusion Systems, eine Ausgründung des MIT. Das Unternehmen arbeitet mit dem Institut an der Entwicklung supraleitender Magnete zur Erzeugung kohlenstofffreier Energie im Rahmen eines Fusionsenergieexperiments namens SPARC. Julian Turner erfährt von CEO Robert Mumgaard mehr.
Tief in den heiligen Hallen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) findet eine Energierevolution statt. Nach Jahrzehnten des Fortschritts glauben Wissenschaftler, dass die Fusionsenergie endlich reif für ihre Zukunft ist und der heilige Gral der unbegrenzten, verbrennungsfreien und kohlenstofffreien Energie in greifbare Nähe gerückt ist.
Der italienische Energieriese Eni teilt diesen Optimismus und investiert 50 Millionen Euro (62 Millionen Dollar) in ein Gemeinschaftsprojekt mit dem Plasma Fusion and Science Center (PSFC) des MIT und dem privaten Unternehmen Commonwealth Fusion Systems (CFS), dessen Ziel es ist, die Fusionsenergie in nur 15 Jahren ans Netz zu bringen.
Die Kontrolle der Fusion, des Prozesses, der Sonne und Sternen Energie liefert, wird durch ein uraltes Problem behindert: Zwar werden bei diesem Verfahren enorme Mengen Energie freigesetzt, doch kann es nur bei extremen Temperaturen von Millionen Grad Celsius durchgeführt werden. Das ist heißer als im Zentrum der Sonne und zu heiß, als dass festes Material dieser Temperatur standhalten könnte.
Da die Einschließung der Fusionsbrennstoffe unter diesen extremen Bedingungen eine Herausforderung darstellt, liefen Fusionsenergieexperimente bislang mit einem Energiedefizit, das heißt, sie erzeugten weniger Energie als für die Aufrechterhaltung der Fusionsreaktionen erforderlich ist, und konnten daher keinen Strom für das Netz erzeugen.
„Die Fusionsforschung wurde in den letzten Jahrzehnten umfassend untersucht, was zu Fortschritten im wissenschaftlichen Verständnis und in den Technologien für die Fusionsenergie geführt hat“, sagt CFS-CEO Robert Mumgaard.
CFS kommerzialisiert die Fusion mithilfe des Hochfeldverfahrens. Wir entwickeln neue Hochfeldmagnete, um kleinere Fusionsanlagen zu bauen. Dabei verwenden wir den gleichen physikalischen Ansatz wie die größeren staatlichen Programme. Zu diesem Zweck arbeitet CFS in einem Gemeinschaftsprojekt eng mit dem MIT zusammen und entwickelt zunächst die neuen Magnete.
Das SPARC-Gerät verwendet starke Magnetfelder, um das heiße Plasma – eine gasförmige Suppe aus subatomaren Teilchen – an Ort und Stelle zu halten und zu verhindern, dass es mit irgendeinem Teil der ringförmigen Vakuumkammer in Kontakt kommt.
„Die größte Herausforderung besteht darin, ein Plasma unter Fusionsbedingungen zu erzeugen, das mehr Energie erzeugt als verbraucht“, erklärt Mumgaard. „Dabei kommt vor allem die Plasmaphysik zum Einsatz.“
Dieses kompakte Experiment soll in zehnsekündigen Impulsen rund 100 MW Wärme erzeugen – so viel Energie wie eine Kleinstadt verbraucht. Da es sich bei SPARC jedoch um ein Experiment handelt, werden die Systeme zur Umwandlung der Fusionsenergie in Elektrizität nicht mitgeliefert.
Wissenschaftler am MIT erwarten, dass die erzeugte Energie mehr als doppelt so hoch sein wird wie die zum Erhitzen des Plasmas verwendete Energie. Damit wird endlich der ultimative technische Meilenstein erreicht: positive Nettoenergie aus der Fusion.
„Die Fusion findet in einem Plasma statt, das durch Magnetfelder an Ort und Stelle gehalten und isoliert wird“, sagt Mumgaard. „Das ist konzeptionell wie eine magnetische Flasche. Die Stärke des Magnetfelds hängt stark davon ab, wie gut die magnetische Flasche das Plasma isolieren kann, damit Fusionsbedingungen erreicht werden können.“
Wenn wir also starke Magnete herstellen können, können wir Plasmen erzeugen, die heißer und dichter werden können und dabei weniger Energie verbrauchen. Und mit besseren Plasmen können wir die Geräte kleiner und einfacher zu konstruieren und zu entwickeln machen.
„Mit Hochtemperatur-Supraleitern verfügen wir über ein neues Werkzeug, um sehr starke Magnetfelder und damit bessere und kleinere magnetische Flaschen zu erzeugen. Wir glauben, dass uns dies schneller zur Fusion bringen wird.“
Mumgaard bezieht sich auf eine neue Generation supraleitender Elektromagnete mit großem Durchmesser, die das Potenzial haben, ein doppelt so starkes Magnetfeld zu erzeugen wie jedes derzeit in Fusionsexperimenten eingesetzte, wodurch die Leistung pro Größe mehr als zehnmal gesteigert werden kann.
Die neuen supraleitenden Magnete bestehen aus Stahlband, das mit einer Verbindung namens Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO) beschichtet ist. Sie werden SPARC in die Lage versetzen, eine Fusionsleistung zu erzeugen, die etwa ein Fünftel der von ITER beträgt, allerdings in einem Gerät, das nur etwa 1/65 des Volumens hat.
Durch die Reduzierung von Größe, Kosten, Zeitaufwand und organisatorischer Komplexität, die für den Bau von Fusionsenergiegeräten erforderlich sind, ermöglichen YBCO-Magnete auch neue akademische und kommerzielle Ansätze für die Fusionsenergie.
„SPARC und ITER sind beides Tokamaks, ein spezieller Typ magnetischer Flaschen, der auf der umfassenden Grundlagenforschung der Plasmaphysik über Jahrzehnte hinweg basiert“, stellt Mumgaard klar.
„SPARC wird die nächste Generation von Hochtemperatur-Supraleitermagneten (HTS) nutzen, die ein viel höheres Magnetfeld ermöglichen und so die angestrebte Fusionsleistung bei viel geringerer Größe liefern.
„Wir sind davon überzeugt, dass dies ein Schlüsselelement sein wird, um die Fusion in einem klimarelevanten Zeitrahmen und als wirtschaftlich attraktives Produkt zu erreichen.“
Was Zeitrahmen und kommerzielle Rentabilität betrifft, ist SPARC eine Weiterentwicklung eines Tokamak-Designs, das über Jahrzehnte hinweg untersucht und verfeinert wurde, einschließlich der Arbeiten am MIT, die in den 1970er Jahren begannen.
Das SPARC-Experiment soll den Weg für die weltweit erste echte Fusionskraftanlage mit einer Kapazität von rund 200 MW Strom ebnen, vergleichbar mit der der meisten kommerziellen Elektrizitätskraftwerke.
Trotz der weitverbreiteten Skepsis gegenüber der Fusionsenergie – Eni hat die zukunftsweisende Vision, als erster globaler Ölkonzern massiv in diese Technologie zu investieren – glauben die Befürworter, dass diese Technik möglicherweise einen erheblichen Teil des weltweit wachsenden Energiebedarfs decken und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen drastisch senken kann.
Der kleinere Maßstab, der durch die neuen supraleitenden Magnete möglich wird, ermöglicht möglicherweise einen schnelleren und kostengünstigeren Weg, Elektrizität aus Fusionsenergie ins Netz einzuspeisen.
Eni schätzt, dass die Entwicklung eines 200-MW-Fusionsreaktors bis 2033 drei Milliarden Dollar kosten wird. Das ITER-Projekt, eine Kooperation zwischen Europa, den USA, China, Indien, Japan, Russland und Südkorea, hat sein Ziel, bis 2025 den ersten Test mit überhitztem Plasma und bis 2035 die erste Fusion mit voller Leistung durchzuführen, bereits mehr als zur Hälfte erreicht. Das Budget beträgt rund 20 Milliarden Euro. Wie SPARC ist auch ITER so konzipiert, dass es keinen Strom erzeugt.
Angesichts der Tatsache, dass sich das US-Stromnetz von monolithischen Kohle- oder Kernspaltungskraftwerken mit einer Leistung von 2 bis 3 GW hin zu Kraftwerken mit einer Leistung im Bereich von 100 bis 500 MW entwickelt, stellt sich die Frage, ob die Fusionsenergie auf einem hart umkämpften Markt bestehen kann – und wenn ja, wann?
„Es gibt noch viel zu erforschen, aber die Herausforderungen sind bekannt, neue Innovationen zeigen den Weg zur Beschleunigung der Dinge, neue Akteure wie CFS rücken die Probleme aus kommerzieller Sicht in den Mittelpunkt und die Grundlagenforschung ist ausgereift“, sagt Mumgaard.
„Wir glauben, dass die Fusion näher ist, als viele denken. Bleiben Sie dran.“ jQuery( document ).ready(function() { /* Firmenkarussell */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
DAMM Cellular Systems A/S ist einer der weltweit führenden Anbieter zuverlässiger, robuster und leicht skalierbarer TETRA- (Terrestrial Trunked Radio) und DMR-Kommunikationssysteme (Digital Mobile Radio) für Kunden aus Industrie, Handel und öffentlicher Sicherheit.
DAMM TetraFlex Dispatcher bietet erhöhte Effizienz in Organisationen, die eine Flotte von Abonnenten betreiben, die eine Funkkommunikationssteuerung, -kontrolle und -überwachung benötigen.
Das DAMM TetraFlex Voice- und Data-Log-System bietet umfassende und genaue Sprach- und Datenaufzeichnungsfunktionen sowie eine breite Palette von CDR-Protokollierungsfunktionen.
Green Tape Solutions ist ein australisches Beratungsunternehmen, das auf Umweltbewertungen, Genehmigungen und Audits sowie ökologische Untersuchungen spezialisiert ist.
Wenn Sie die Leistung und Zuverlässigkeit Ihres Kraftwerks verbessern möchten, benötigen Sie die richtige Simulationserfahrung. Ein Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, realistische Kraftwerkssimulatoren zu entwickeln, die sicherstellen, dass Ihr Personal über das erforderliche Wissen verfügt, um Ihr Kraftwerk sicher und effizient zu betreiben.
Veröffentlichungszeit: 18. Dezember 2019