Proximas Fusionsplan steht und fällt mit einer Magnetspule
Statt Tokamak setzt Proxima Fusion auf einen Stellarator. Warum 411 Mio. € jetzt vor allem in Magnete, Fertigung und Alpha fließen.
Stellaratorspule des Wendelstein 7-AS von 1990: Schon damals zeigte sich, wie komplex die Magnetgeometrie für den stabilen Einschluss von Fusionsplasma ist.
Foto: picture alliance/dpa | Daniel Karmann
Das Münchner Start-up Proxima Fusion hat eine Finanzierungsrunde über 411 Millionen Euro abgeschlossen. Nach eigenen Angaben wird das Unternehmen inzwischen mit mehr als 2,4 Milliarden Euro bewertet und zählt damit zu den sogenannten Unicorns, also Start-ups mit Milliardenbewertung.
Für die Technik ist jedoch weniger die Bewertung entscheidend als der nächste Entwicklungsschritt. Proxima will mit dem Geld den Demonstrator „Alpha“, Hochtemperatur-Supraleiter-Kabel, die Magnetproduktion und weitere Engineering-Systeme vorantreiben. Alpha soll kein Kraftwerk werden, sondern zentrale Technologien für einen späteren Stellarator-Reaktor demonstrieren.
Proxima setzt damit nicht auf den verbreiteteren Tokamak-Ansatz, sondern auf einen Stellarator. Dieser Weg ist konstruktiv aufwendiger, gilt aber als besonders interessant für stabilen Dauerbetrieb. Genau darin liegt die technische Wette des Unternehmens: Die Komplexität soll vor allem in Simulation, Magnetdesign und Fertigung beherrscht werden, damit der spätere Betrieb robuster wird.
Inhaltsverzeichnis
Warum Proxima keinen Tokamak baut
Die meisten großen Projekte zur Magnetfusion setzen auf Tokamaks – wie das internationale Projekt ITER in Südfrankreich. Ein Tokamak hat eine ringförmige Torus-Geometrie. Das Plasma wird durch Magnetfelder eingeschlossen, wobei zusätzlich ein starker Strom durch das Plasma selbst fließt. Dieser Strom trägt zum Magnetfeld bei, kann den stabilen Dauerbetrieb durch Instabilitäten aber erschweren.
Ein Stellarator funktioniert anders. Auch er schließt das heiße Plasma magnetisch ein, das Magnetfeld entsteht hier jedoch stärker durch äußere, dreidimensional geformte Spulen. Dadurch lässt sich der Plasmastrom reduzieren. In Proximas Konzept quasi-isodynamischer Stellaratoren sollen toroidale Plasmaströme weitgehend wegfallen. Das soll bestimmte stromgetriebene Instabilitäten vermeiden, die bei Tokamaks auftreten können.
Der Preis dafür ist die Konstruktion. Die Magnetspulen eines Stellarators sind keine einfachen Ringe, sondern haben komplexe, nicht-planare Formen. Ihr Magnetfeld muss exakt berechnet und ebenso präzise gebaut werden, da kleine Abweichungen die Bahn des Plasmas beeinflussen. Lange war genau das ein Hauptgrund, warum Stellaratoren trotz ihrer theoretischen Vorteile als schwer beherrschbar galten.
Proxima baut auf Forschung aus dem Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) auf. Dort läuft in Greifswald mit Wendelstein 7-X seit Jahren das weltweit leistungsstärkste Stellarator-Experiment.
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Der Magnet entscheidet über den Zeitplan
Im Zentrum des Projekts steht zunächst keine Turbine, sondern eine Magnetspule. Proxima will eine sogenannte Stellarator Model Coil bauen. Diese Spule soll zeigen, ob sich die für das Konzept nötige Magnettechnik mit Hochtemperatur-Supraleitern in der erforderlichen Form und Qualität herstellen lässt.
Hochtemperatur-Supraleiter sind für die Fusion von Bedeutung, da sie hohe Magnetfelder ermöglichen. Stärkere Magnetfelder erlauben kompaktere Anlagen. Für ein Start-up ist das ein wichtiger Faktor, denn kleinere Reaktorkonzepte versprechen geringere Baukosten und kürzere Entwicklungszyklen.
Einfach ist das nicht. Die Max-Planck-Gesellschaft beschreibt das Material als spröde Keramik. Es lässt sich nicht wie klassischer Kupferdraht wickeln. Für Magnetspulen müssen solche Supraleiter in bandförmige Strukturen gebracht, mechanisch stabilisiert und in eine Form überführt werden, die starke Magnetfelder, tiefe Temperaturen und hohe Kräfte aushält.
Hier liegt der technische Kern der Meldung. Die 411 Millionen Euro finanzieren einen konkreten Fertigungs- und Integrationsschritt: komplexe 3D-Magnetspulen, supraleitende Leiter, Kryotechnik, mechanische Lastpfade, Quench-Schutz, Fertigungstoleranzen und Qualitätssicherung.
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Was der Demonstrator „Alpha“ zeigen soll
Der Demonstrator „Alpha“ soll in Garching bei München entstehen, in der Nähe des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik. Nach Angaben des IPP soll Alpha die Forschung aus Wendelstein 7-X ergänzen, nicht ersetzen. Während Wendelstein 7-X weiter zeigen soll, dass Stellaratoren für den Dauerbetrieb geeignet sind, soll Alpha den Wärmeeinschluss des Plasmas für ein späteres Kraftwerk skalieren.
Wichtig ist die Abgrenzung: Alpha ist kein kommerzielles Kraftwerk und soll keinen Strom ins Netz einspeisen. Proxima spricht bei Alpha von Q > 1. Gemeint ist damit der wissenschaftliche Energiegewinn im Plasma.
Q beschreibt das Verhältnis zwischen der Fusionsleistung im Plasma und der Heizleistung, die in das Plasma eingebracht wird. Q > 1 bedeutet in diesem Zusammenhang: Die Fusion im Plasma liefert mehr Leistung, als zur Plasmaheizung zugeführt wird. Das ist ein physikalischer Meilenstein, bedeutet aber nicht, dass die gesamte Anlage mehr Energie erzeugt, als sie verbraucht.
Diese Unterscheidung ist entscheidend. Für ein Kraftwerk zählen später auch Kryotechnik, Magnetbetrieb, Pumpen, Kühlung, Steuerung, Energieumwandlung und Wartung. Ein wissenschaftlicher Breakeven ist daher nicht gleich ein elektrischer Nettoertrag.
Wendelstein 7-X als technisches Erbe
Proxima ist aus dem Umfeld des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik entstanden. Der wichtigste Bezugspunkt ist Wendelstein 7-X in Greifswald. Die Anlage erzeugte am 10. Dezember 2015 ihr erstes Plasma. Ihr Kern besteht aus 50 supraleitenden Magnetspulen, die jeweils etwa 3,5 Meter hoch sind und auf rund minus 270 °C gekühlt werden. Ihre komplexe Form ließ sich erst durch Supercomputer präzise berechnen.
Wendelstein 7-X hat in den vergangenen Jahren mehrere Nachweise geliefert:
Ergebnisse des Wendelstein 7-X
- Februar 2023: Ein Plasma wurde erstmals länger als acht Minuten gehalten, bei einem Energieumsatz von 1,3 Gigajoule. Das ist bis heute der Weltrekord für Stellaratoren.
- Mai 2025: Neuer Rekord beim sogenannten Tripelprodukt in langen Plasmaentladungen über 43 Sekunden. Dieser Parameter verbindet Dichte, Temperatur und Energieeinschlusszeit und gilt als wichtige Kennzahl der Fusionsphysik.
Für Proxima liefert die Anlage Daten, Betriebserfahrung und die Validierung für optimierte Stellarator-Geometrien. Alpha soll nun den nächsten Schritt gehen: nicht primär den Dauerbetrieb demonstrieren, sondern kraftwerksrelevante Plasmabedingungen und Schlüsseltechnologien testen.
Von Alpha zu Stellaris
Auf Alpha soll später „Stellaris“ folgen. So nennt Proxima das geplante kommerzielle Stellarator-Kraftwerk. Der Standort soll nach den aktuellen Plänen Gundremmingen sein, wo RWE ein ehemaliges Kernkraftwerksgelände besitzt. RWE bringt nach eigenen Angaben Erfahrung mit komplexen Kraftwerksanlagen, Genehmigungsprozessen und bestehenden Standorten ein.
Das ist ein Standortvorteil, aber noch kein Baufortschritt. Gundremmingen ist ein geplanter Standort, kein fertiges Fusionskraftwerk. Nach Angaben des IPP sollen Alpha und Stellaris Teil einer öffentlich-privaten Projektstruktur werden. Für Alpha werden rund zwei Milliarden Euro veranschlagt. Bayern hat bis zu 400 Millionen Euro Kofinanzierung in Aussicht gestellt, vorbehaltlich der haushalterischen Bedingungen. Zusätzlich ist eine Bundesförderung vorgesehen.
Damit ist auch die Formulierung wichtig: Bayern verdoppelt die Finanzierungsrunde nicht automatisch. Die neue private Finanzierung erfüllt eine Voraussetzung. Die öffentlichen Mittel hängen von der Förderstruktur, dem Haushalt und weiteren politischen Entscheidungen ab.
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Die offenen technischen Fragen
Auch mit der gesicherten Finanzierung bleibt Fusion ein Hochrisikoprojekt. Die wichtigsten offenen Punkte liegen in der Kraftwerksintegration:
- Funktion der HTS-Magnete: Sie müssen starke Magnetfelder erzeugen, mechanisch stabil bleiben und sich mit engen Toleranzen fertigen lassen. Gerade bei nicht-planaren Stellarator-Spulen ist das eine technologische Aufgabe.
- Wärmeabfuhr: Bei einem Fusionskraftwerk entstehen hohe Wärmelasten an Wand- und Divertorstrukturen. Proxima verweist auf das Island-Divertor-Konzept, das bei früheren Stellarator-Experimenten und Wendelstein 7-X eine Rolle spielt. Für ein Kraftwerk muss daraus ein robustes, wartbares System werden.
- Brennstoffkreislauf: Ein Deuterium-Tritium-Kraftwerk benötigt Tritium. Langfristig soll Tritium im Blanket aus Lithium erbrütet werden, wenn schnelle Neutronen aus der Fusion auf das Material treffen. Die Hightech Agenda Deutschland führt den Brennstoffkreislauf, die 6Li-Anreicherung und die Materialentwicklung als eigene Entwicklungsstränge auf. Diese Themen sind industriell noch nicht gelöst.
- Werkstoffbelastung durch Neutronen: Die schnellen Neutronen aus der Deuterium-Tritium-Fusion tragen Energie aus dem Plasma heraus, um später Wärme für die Stromerzeugung zu liefern. Gleichzeitig verändern sie Materialien, aktivieren Bauteile und erschweren die Wartung sowie die Lebensdauerplanung. Ein Fusionskraftwerk ist daher neben der Plasmaphysik auch eine Aufgabe für den Werkstoff- und Anlagenbau sowie die Instandhaltung.
Warum der schwierigere Weg dennoch verfolgt wird
Der Stellarator ist aufwendiger in der Konstruktion. Genau deshalb könnte er für ein Kraftwerk geeignet sein. Wenn sich die Komplexität stärker in die Planung, Simulation und Fertigung verlagern lässt, könnte der spätere Betrieb stabiler werden. Das ist die technische Logik hinter Proximas Ansatz.
Ob das gelingt, ist offen. Die nächsten Jahre werden an der Hardware gemessen werden müssen: an der Model Coil, an der Magnetfertigung, an Alpha und an den Daten aus dem Demonstrator. Die Finanzierung verschafft Proxima dafür Spielraum, sie ersetzt jedoch keinen technischen Nachweis.
Die 411 Millionen Euro sind eine Investition in einen konkreten Engineering-Pfad: einen kompakten Stellarator mit Hochtemperatur-Supraleitern, präziser 3D-Magnetgeometrie und industriell beherrschbarer Fertigung. Dort entscheidet sich, ob aus deutscher Stellarator-Forschung ein Kraftwerkskonzept werden kann. (mit Material der dpa)
Quellen
- Proxima Fusion: Proxima Fusion Raises €411 Million to Build Europe’s Commercial Fusion Champion
- Reuters: Google, RWE back Proxima Fusion in €411 million financing round
- RWE: RWE invests 25 million euros in fusion technology start-up Proxima Fusion
- Max-Planck-Institut für Plasmaphysik: Memorandum of Understanding zu Alpha und Stellaris
- Proxima Fusion: Technology – QI-HTS Stellarators
- Proxima Fusion: Talking About Q>1 – Why Clarity Matters in Fusion
- Max-Planck-Institut für Plasmaphysik: Ten years of Wendelstein 7-X
- Max-Planck-Gesellschaft: On the home stretch to fusion power
- Hightech Agenda Deutschland: Roadmap Fusion
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