Warum Fusionsforschung?
Etwa 78 Prozent* des Weltenergiebedarfs wird heute aus fossilen Energiequellen gedeckt. Die damit verbundene Klimaproblematik, begrenzte Brennstoff-Vorräte und politische Instabilitäten machen auf längere Sicht ein neues Energiesystem nötig.
Hinzu kommt der steigende Energiebedarf in den Schwellenländern und die schnell wachsende Erdbevölkerung: Selbst wenn es in den Industrieländern gelingt, in erheblichem Umfang Energie zu sparen, wird der Energiebedarf weltweit ansteigen.
Die Auswahl an ausreichend ergiebigen Energiequellen, die Kohle, Erdöl und Erdgas in Zukunft ersetzen könnten, ist sehr begrenzt: Neben Kernspaltung und erneuerbaren Energien bleibt als dritte Möglichkeit die Fusion.
Energie- und Systemstudien im Rahmen des Europäischen Fusionsprogramms untersuchen die möglichen Entwicklungen des Energiesystems.
* IEA - World Energy Outlook 2024, Seite 296
Fusion im Energiemix der Zukunft
1. Die Weltbevölkerung wächst rasant, vor allem in den Entwicklungs- und Schwellenländern.
(Grafik: Stiftung Weltbevölkerung, Daten: Vereinte Nationen, 2011)
2. Schon mit der schieren Zahl der Menschen wachsen Konsum und Energiebedarf. Hinzu kommt die rasch zunehmende Pro-Kopf-Nachfrage in Entwicklungsländern.
(Daten: GTAP-Modell, Martini 2011)
3. Mit einem Energiemodell der Welt erkundet man im europäischen Fusionsforschungsprogramm die Treiber der Entwicklung, die Potentiale der Energietechnologien und die komplexen Systemzusammenhänge.
4. Das Energiesystemmodell EFDA-TIMES (Stand 2011) beschreibt für alle Weltregionen die gesamte Prozesskette von den Ressourcen bis zum Verbraucher.
(Grafik: IPP, Tobias Eder)
5. Um den Energiebedarf zu decken, sucht das Modell unter vorgegebenen Rahmenbedingungen den Energiemix mit den niedrigsten volkswirtschaftlichen Kosten. (Foto: NASA)
6. Die Energietechnologien gehen mit ihren von jeweiligen Experten genannten Eigenschaften, Kosten und erwarteten Effizienzsteigerungen in das Modell ein.
(Foto: IPP, Michael Herdlein)
7. Ein rein kostenoptimiertes Szenario: Ohne Rücksicht auf das Klima wird der steigende Weltenergiebedarf zu 80 Prozent durch fossile Energieträger gedeckt.
8. Selbst ein mäßiges Klimaschutzziel – 550 Millionstel Kohlendioxid in der Atmosphäre, um die Erderwärmung auf drei Grad zu beschränken – würde so verfehlt.
(Foto: NASA)
9. Nur eine internationale Beschränkung für den Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid bringt teurere, aber klimafreundliche Technologien ins Spiel.
10. Im Bereich der Stromerzeugung zeigt sich das gleiche Bild: Rein kostenoptimiert wird Kohle zum Favoriten des Jahrhunderts – weltweit ...
11. ... sowie vor allem in aufstrebenden Ökonomien wie China. Fusion und Erneuerbare kommen kaum zum Zug.
12. Eine verbindliche CO2-Beschränkung ändert das Bild radikal: Nach Erdgas und Kernspaltung setzen sich ab 2050 Erneuerbare und Fusion immer mehr durch.
13. Speziell für China am kostengünstigsten wäre dann ein Mix aus Kernspaltung, Wind- und Wasserkraft sowie – sobald verfügbar – Fusion.
14. Szenario für West-Europa: Die ursprünglichen Favoriten Kohle, Erdgas und Spaltung werden am Jahrhundert-Ende durch Wind, Wasserkraft und Fusion ersetzt.
15. Was, wenn die Fusionsforschung scheitert? Um das Drei-Grad-Ziel einzuhalten, decken dann 2100 halb Wind- und Wasserkraft, halb Kernspaltung den Strombedarf.
16. Zusätzlich ein globaler Kernspaltungs-Ausstieg? Dieses Szenario macht kostenintensive Techniken – Solarstrom und Kohlendioxid-Speicherung – marktfähig.
17. Dies wäre die kostenträchtigste – und damit unwahrscheinlichste – Entwicklung. Der Strom käme rund doppelt so teuer wie in den anderen Szenarien. (Foto: ENBW)
18. Die Modellrechnungen und Systemstudien können die Zukunft nicht vorhersagen. Aber sie machen Zusammenhänge deutlich.
(Foto: IPP, Michael Herdlein)