Elektroautos haben mehr Power, weil es Fortschritte bei der ultimativen Energiequelle gibt

Wie weit ist die Lampe, die durch Kernfusion beleuchtet wird, wirklich von der Ladestation vor meinem Haus entfernt?

„Ich glaube nicht, dass Elektroautos wirklich umweltfreundlich sind. Wenn Benzinautos ihren Abgas überall dort ausstoßen, wo sie mit ihrem Benzinmotor hinfahren, dann sammeln Elektroautos die Abfälle nur an einem Ort und transportieren sie zu einer ‚öffentlichen Toilette‘.“

Vor etwa sieben Jahren erhielt ich diese gegenteilige Meinung von einem meiner Scherzkekse, als ich mit Freunden über Elektroautos sprach. Diese Metapher ist zwar nicht gerade fein, aber man muss zugeben, dass sie in gewisser Weise direkt den Kern des Problems trifft.

Zwar ist die Behauptung, die konzentrierten Emissionen von Kraftwerken als „öffentliche Toilette“ zu bezeichnen, nicht unanfechtbar – schließlich ist die zentralisierte Kontrolle und Behandlung verschiedener Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Feinstaubpartikel viel einfacher als die dezentrale Behandlung der Emissionen einzelner Fahrzeuge. Man sieht keinen schwarzen Rauch mehr aus den Abgasen von Benzinmotoren der Stufe China 6B, aber das liegt an der harten Konstruktion von Drei-Wege-Katalysatoren und Partikelfiltern, die die Kosten pro Fahrzeug um Tausende Yuan erhöht haben. Bei Kraftwerken hingegen übertreffen die Effizienz der Verschmutzungsbekämpfung durch überkritische Einheiten, Entschwefelungs- und Denitrifizierungsverfahren sowie nachgeschaltete Kohlenstoffabscheidung die der Fahrzeuge um eine ganze Größenordnung pro Kilowatt.

Aber was dein Scherzkeks wirklich getroffen hat, ist eine andere Sache – wie wird der Strom eigentlich erzeugt?

Nachdem das „Duale Kohlenstoff“-Konzept fünf oder sechs Jahre lang propagiert wurde, ist die Antwort auf diese Frage komplexer als erwartet. Im Jahr 2025 machte der Anteil der installierten Kapazität erneuerbarer Energien im ganzen Land mehr als die Hälfte aus, und die kombinierte Kapazität von Wind- und Solarenergie überstieg die der Kohlekraft. Es scheint, dass die Karte des „grünen Stroms“ gut gespielt wird. Aber wenn man die Stromerzeugungstabelle aufschlägt, stellt man fest, dass die thermische Kraft (hauptsächlich Kohlekraft) immer noch mehr als 60 % ausmacht.

Abbildung: Die Inbetriebnahme überkritischer Einheiten kann Emissionen wirksam reduzieren, die Verschmutzung weiter kontrollieren und den thermischen Wirkungsgrad verbessern, aber ihre Obergrenze ist offensichtlich

Der Grund ist offensichtlich: Wind- und Solarenergie sind intermittierende Energiequellen, die von den Wetterverhältnissen abhängen. Wenn eine Wolke vorbeizieht, sinkt die Leistung der Photovoltaik, und wenn der Wind aufhört, stehen die Windkraftanlagen still. Kann das Stromnetz seine Grundlast ihnen anvertrauen? Nein. Deshalb muss die Kohlekraft in den Spitzenzeiten des Abends einspringen. Pumpspeicherwerke und elektrochemische Speicher können derzeit nur Spitzenlasten ausgleichen und reichen nicht aus, um die Grundlast rund um die Uhr zu tragen.

Auf einer tieferen Ebene besteht ein Generationsunterschied in der Art der Energiegewinnung. Die heutige Hauptanwendung von Energie durch die Menschheit befindet sich immer noch auf der Ebene der chemischen Energie. Beim Verbrennen von Kohle werden Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen neu angeordnet, beim Verbrennen von Gas werden Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen aufgebrochen. Im Wesentlichen wird die Bindungsenergie in den Elektronenhüllen freigesetzt, wobei der Massen-Energie-Umwandlungswirkungsgrad weniger als ein Millionstel beträgt. Die im Atomkern eingeschlossene Energie ist jedoch um ein Vielfaches höher als die chemische Bindungsenergie – die durch die Fusion von Deuterium in einem Liter Meerwasser freigesetzte Energie entspricht der von 300 Litern Benzin.

Jeder kann die Rechnung nachvollziehen. Das Problem ist, dass seit der Generation von Oppenheimer 80 Jahre vergangen sind, und die Frage, wann die kontrollierte Kernfusion kommerzialisiert wird, scheint immer noch in weiter Ferne zu liegen. Obwohl reine Elektroautos im Betrieb vollständig emissionsfrei sind, benötigt das Aufladen immer noch eine solche „öffentliche Toilette“.

Aber im letzten Jahr scheinen sich die Dinge positiv verändert zu haben.

Die Entfernung zur Sonne

Die Entfernung zwischen uns und der Sonne ist nicht wirklich die Zahl von 150 Millionen Kilometern, die die Distanz in der Realität darstellt, sondern eine physikalische Grenze bezüglich des „Drucks“.

In dem weiten Universum ist die Sonne ein perfekter natürlicher Fusionsreaktor. Sie kann die Kernfusion bei einer „niedrigen Temperatur“ von 15 Millionen Grad Celsius aufrechterhalten, dank ihrer unschlagbaren Selbstbindung – ein riesiger Körper mit der Masse von 300.000 Erden, der die Wasserstoffatome durch seine eigene Gravitation fest im Kern zusammenpresst. Diese natürliche gravitationsbedingte Selbstregulation ermöglicht es den Teilchen im Inneren der Sonne, selbst bei relativ niedrigen Temperaturen Fusionsreaktionen zu durchlaufen.

Abbildung: Sterne im Stadium der Hauptreihe, einschließlich der Sonne, sind im Wesentlichen gravitationsbasierte selbstregulierende natürliche Kernfusionsreaktoren – allerdings ist die Leistungsdichte der durch Masse erzeugten natürlichen Fusionsreaktion sehr gering

Das von den Menschen auf der Erde gebaute Tokamak-Gerät ist jedoch eine Maschine, die die natürlichen Regeln vollständig durchbricht. Unsere Technologie kann derzeit keine riesige Gravitation simulieren. Um den Verlust der Einschränkung durch die fehlende Gravitation auszugleichen, müssen wir in einem sehr kleinen Raum eine extremere physikalische Umgebung schaffen als im Kern der Sonne. Wir müssen ein unsichtbares Gefängnis aus starken Magnetfeldern weben, um das Plasma mit einer Temperatur von über 100 Millionen Grad (statt 15 Millionen Grad) darin einzuschließen.

Diese gewaltsame Kompression führt dazu, dass die Leistungsdichte des künstlichen Fusionsreaktors weit über der des Sonnenkerns liegt – mit anderen Worten, wir versuchen, ein Feuer, das heißer als die Sonne ist, mit einem Stück Papier aufzufangen. Deshalb wird die kontrollierte Kernfusion nicht nur als „künstliche Sonne“ bezeichnet, sondern auch als das schwierigste Juwel auf der Krone der menschlichen Technologie.

Am 1. Oktober 2025 fiel auf der Wissenschaftsinsel in Hefei, an der Jianguo-Straße, das erste Herbstlaub der Platanen. In der noch nicht fertiggestellten Haupthalle des Instituts für Plasmaphysik wurde ein ringförmiges Stahlbauteil mit einem Durchmesser von 18 Metern, einer Höhe von 5 Metern und einem Gewicht von über 400 Tonnen mit Seilen aufgehängt und Zentimeter für Zentimeter in die Grube abgesenkt. Dies ist der Dewar-Sockel des BESS-Geräts. Er soll später die 6.000 Tonnen schwere Ausrüstung darüber tragen und gleichzeitig die supraleitenden Magnete bei -269 Grad Celsius vom Plasma mit über 100 Millionen Grad trennen, wie ein riesiger vakuumisolierter Becher.

An dem Tag, an dem der Dewar mit Millimetergenauigkeit positioniert wurde, war der Nationalfeiertag. In den sozialen Medien wurde über Feierlichkeiten, Reisen und Essen berichtet, aber ein Freund, der auf der Wissenschaftsinsel arbeitet, veröffentlichte einen kurzen Beitrag mit nur zwei Wörtern und ohne Bild – „Geschafft“.

Das „Geschafft“ bezieht sich auf den ersten Schritt der Konstruktion des chinesischen BESS-Geräts. Die vier Buchstaben stehen für „Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak“, was übersetzt ein experimentelles supraleitendes Tokamak für brennendes Plasma bedeutet.

Der Name ist unschön und kann leicht dazu führen, dass man es mit dem EAST-Gerät verwechselt, das seit mehr als einem Jahrzehnt auf der Insel in Betrieb ist. EAST untersucht jedoch, wie das Plasma durch magnetische Einschließung gehalten werden kann, um die Einschlusszeit zu verlängern und die Plasmatemperatur zu erhöhen. Einfach ausgedrückt, bricht es ständig physikalische Rekorde wie „100 Millionen Grad für 1000 Sekunden“. Das BESS-Gerät hingegen muss die nächste Frage beantworten – wie kann das Feuer mit über 100 Millionen Grad stabil gehalten werden, wenn Deuterium und Tritium tatsächlich zu brennen beginnen und die Alphateilchen selbst zur Wärmequelle werden? Wie kann die Wärme abgeführt werden? Und wie kann die Energie extrahiert und in Strom umgewandelt werden?

Die offiziell festgelegten Ziele sind: Erreichen einer Fusionsleistung von 20 bis 200 MW, ein Energiegewinnfaktor „größer als 1“ und Durchführung einer Demonstration der Stromerzeugung. Der Zeitplan ist sehr streng: Fertigstellung bis Ende 2027 und die Beleuchtung der weltweit ersten durch Fusionsenergie betriebenen Lampe im Jahr 2030.

Abbildung: Das vor mehr als einem Jahrzehnt fertiggestellte EAST-Gerät zielt darauf ab, die maximale Dauer des kontinuierlichen Betriebs des Systems zu testen

Ende letzten Monats, am 30. Juni 2026, wurde das erste Bauteil des Hauptgeräts von BESS montiert. Das Bauteil ähnelt einer Orangenscheibe, hat dünne Wände und große Abmessungen und muss in der engen Grube ohne Abweichung positioniert werden. Auf den vom Projektteam veröffentlichten Bildern schwebt das Bauteil in der Luft, und darunter stehen eine Gruppe von Wissenschaftlern in blauen Arbeitsanzügen. Die Worte „Institut für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften“ auf ihren Helmen sind durch die Sonne verblasst.

Wenn man diese beiden Szenen mit dem Ziel „Erste Kilowattstunde im Jahr 2030“ verbindet, muss man die Erwartungen richtig einstellen. Diese Lampe wird im Kontrollraum der Wissenschaftsinsel beleuchtet, nicht in der Deckenleuchte eines Hefei-Bürgers und schon gar nicht an der Ladestation vor deinem Haus. BESS ist ein technisches Demonstrationsgerät, kein kommerzieller Prototyp. Wenn BESS reibungslos funktioniert, wird danach das chinesische Fusions-Demonstrationskraftwerk (CFEDR) gebaut, bevor schließlich kommerzielle Reaktoren errichtet und an das Stromnetz angeschlossen werden. Derzeit gilt in der Branche ein relativ sicherer Zeitplan als realistisch: Die Demonstration wird um 2045 erreicht, und die großtechnische Anwendung um 2050.

Zwar ist das im Internet verbreitete Gerede von einer „vierten industriellen Revolution in vier Jahren“ typische Übertreibung, aber die Tatsache, dass China in der weltweit ersten Liga steht, ist unbestritten. Allein die 100-prozentige Inlandsproduktion von supraleitenden Magneten verleiht Chinas kontrollierter Kernfusionsindustrie einen großen globalen Vorteil. Beispielsweise lieferte die Westliche Supraleiterfirma in Xi'an bereits 2005 70 % der Niob-Titan (NbTi)-Drähte für das internationale thermonukleare Experimentalreaktorprojekt (ITER). Diese technische Grundlage ist für westliche Länder heute kaum mehr einzuholen.

BESS soll den gesamten Prozess von der Zündung über die Einschließung, die Wärmeabfuhr bis zur Stromerzeugung erstmals auf einem chinesischen Gerät in einem geschlossenen Demonstrationskreislauf durchführen. EAST hat bewiesen, dass wir das „Feuer“ halten können, BESS wird beweisen, dass das „Feuer“ selbstständig brennen kann und mehr Energie abgibt, als es aufnimmt.

Abbildung: Auf der Wissenschaftsinsel in Hefei befindet sich das Gebäude der BESS-Anlage, die sich im fortgeschrittenen Bauzustand befindet

Wenn BESS beweist, dass das „Feuer“ tatsächlich nutzbar gemacht werden kann, dann wird die Menschheit erstmals eine grundlegende Umstellung der Energiequellen erreichen – keine bloßen Verbesserungen wie der Ersatz von Kohle durch Gas oder von Gas durch Wind- und Solarenergie, sondern die völlige Abkehr vom jahrtausendealten Weg der chemischen Energie, den die Menschen seit der Entdeckung des Feuers durch Affen gegangen sind, hin zu einem neuen Weg der Kernenergie. Das ist auch die echte Lösung für die „öffentliche Toiletten“-Metapher von deinem Scherzkeks vor sieben Jahren – es wird keine seltsamen Schadstoffe mehr geben, die durch das Aufbrechen und Neuordnen chemischer Bindungen entstehen, denn Fusionsreaktoren verbrennen direkt Atomkerne.

Nach morgen

Was bedeutet es für normale Menschen, wenn die Lampe im Jahr 2030 nur den Zeiger eines Leistungsmessers im Kontrollraum der Wissenschaftsinsel bewegt? Diese Frage muss man differenziert betrachten. Zuerst auf der Ebene des Energiesystems.

Viele Menschen glauben intuitiv, dass „Wind- und Solarenergie überflüssig werden, wenn die Kernfusion kommt“ – diese Annahme ist falsch. Das Problem von Wind- und Solarenergie ist ihre Intermittenz. Ob das Stromnetz ihren Anteil auf 70 % oder 80 % erhöhen kann, hängt davon ab, ob die Grundlast stabil ist. Derzeit trägt die Kohlekraft die Grundlast des Netzes. Deshalb kann der Anteil der Kohlekraft nicht zu schnell sinken, wenn der Anteil von Wind- und Solarenergie steigt – sonst bricht das Stromnetz in den Spitzenzeiten des Abends zusammen