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Neue Studie kartiert die wirtschaftliche Machbarkeit der Kernfusion

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Fusionsenergie verspricht eine Zukunft mit praktisch unbegrenzter Energie, die nahezu ohne Verschmutzung erzeugt wird.

Das liegt daran, dass die Kernfusion im Gegensatz zur klassischen Kernenergie keine schweren radioaktiven Elemente wie Uran, Plutonium oder Thorium verwendet oder erzeugt. Stattdessen wandelt sie Wasserstoff oder andere leichte Elemente in leicht schwerere, nicht‑radioaktive Elemente um, um Energie zu erzeugen.

(Sie können mehr darüber lesen, wie die Kernfusion in unserem speziellen Bericht zu diesem Thema funktioniert)

Fusionsenergie war früher ein fast Science‑Fiction‑Konzept, das immer vage 30 Jahre in der Zukunft lag. Dies ändert sich schnell, wie im kürzlich veröffentlichten DOE Fusion Roadmap erläutert. Viele kommerzielle Unternehmen nähern sich der Produktion ihres ersten Fusionsreaktors, insbesondere Helion Energy, General Fusion (GFUZ ) . , Proxima Fusion, und Commonwealth Fusion Systems.

Allerdings geben Prototypen, die noch keine positiven Energieerträge erzielen, uns nur wenig Aufschluss über die zukünftige Rentabilität von Kernfusionsreaktoren. Es wird nicht nur ein positiver Energieertrag erforderlich sein, sondern auch die Kosten für Arbeit, F&E und Materialien über die Lebensdauer des Reaktors hinweg müssen berücksichtigt werden.

Eine neue Studie von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT – USA) und Rutherford Energy Ventures (einem Investment‑ und Beratungsunternehmen, das sich auf die Kommerzialisierung von Kernfusionsenergie konzentriert) untersucht genau diese Frage.

Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse im Journal of Fusion Energy1, unter dem Titel „Kriterien für die wirtschaftliche Rentabilität von Fusionskraftwerken“.

Kein Gewinn ohne betriebliche Rentabilität

Im Kern der zukünftigen Rentabilität von Fusionskraftwerken steht ihre Fähigkeit, mehr Strom zu erzeugen, als sie für die Initiierung der Fusion verbraucht. Dies wird durch das „Lawson‑Kriterium“ bestimmt, das mathematisch unabhängig von der eingesetzten Fusionstechnologie ist.

Nach dem Vorbild des Lawson‑Kriteriums entwickelt die Studie ihr eigenes wirtschaftliches Äquivalent, wobei Energiegewinn‑ und -verlustquoten auf die Kontrollfläche normiert werden, an der die Energieentnahme physisch stattfindet.

Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich aus dem Gleichgewicht von Phasen wirtschaftlicher Gewinne und Verluste über die Lebensdauer des Fusionskraftwerks. Es wird angenommen, dass das Kraftwerk zwei Phasen hat: eine für die Stromerzeugung und eine für den Austausch von Komponenten an der Kontrollfläche.

Während das Lawson‑Kriterium beurteilt, ob Nettoenergie erzeugt wird, muss der wirtschaftliche Gewinnfaktor Qecon der Studie über 1 liegen, damit das Kraftwerk eine Chance auf Wirtschaftlichkeit hat.

„Das Erreichen dieser Schwelle ist notwendig, aber nicht ausreichend, um die reale kommerzielle Rentabilität zu gewährleisten, da per Definition die meisten, aber nicht alle Kosten im Modell berücksichtigt werden können. Ohne Qecon>1 gibt es jedoch keine Aussicht auf Nettoerträge.“

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die potenzielle Rentabilität eines Fusionskraftwerks, einschließlich Kapitalkosten, Energiepreis, Komponenten‑Langlebigkeit, Gesamtlaufzeit des Kraftwerks usw.

Die richtigen Parameter ermitteln

Der Teil der Berechnung, der das vom Kraftwerk generierte Geld misst, ist relativ einfach.

Er berücksichtigt die Nettoenergieproduktion, die in diesem Zusammenhang als durchschnittliche Stromerzeugung über die Lebensdauer des Kraftwerks angesehen wird. Während andere potenzielle Anwendungen der Fusion, wie industrielle Wärme oder Kraftstoffproduktion, möglich sind, stellen sie nicht den Hauptanwendungsfall oder den größten Markt dar.

Diese Nettoenergie wird dann über einen „Energiepreis“ in $/MWh in Dollar umgerechnet. Eine alternative Berechnung könnte alle vom FPP verkauften Produkte einbeziehen, einschließlich Energieprodukte (Strom, Wärme, Kraftstoff) und Nicht‑Energieprodukte, deren Preis an die Nettoenergieausgabe gekoppelt werden kann (Transmutationsprodukte, entsalztes Wasser usw.).

Das nächste Element ist der Nutzungsfaktor, der berücksichtigt, dass die Oberflächenkomponente aufgrund von Schäden durch extreme Hitze und Kernreaktionen regelmäßig ausgetauscht werden muss.

Erwartet werden erhebliche Schäden oder Störungen auf atomarer Ebene durch hochenergetische geladene Teilchen, Photonen oder ungeladene Neutronen, die zu kumulativer Degradation führen. Die Anreicherung von Helium, dem Produkt der Fusionsreaktion, stellt ebenfalls Herausforderungen für feste Komponenten dar.

Die Degradation wird als Grenze dafür geschätzt, wie viel Energiestrom durch die Oberfläche fließen kann.

„Sobald diese Grenze erreicht ist, ist die Oberfläche nicht mehr betriebsfähig, der Fusionsbetrieb muss eingestellt werden und sie muss ersetzt werden.“

Economisch sind die Kosten der Oberfläche, aber auch die Ausfallzeit für den Austausch, die wirkungsvollsten Faktoren. Weitere wichtige Faktoren sind Qualifikationskosten vor Ort, Installations‑ und Entsorgungskosten.

Es sollte beachtet werden, dass in den meisten Fällen der Brennstoff nur einen sehr kleinen Teil der Gesamtkosten ausmacht, sodass die Wirtschaftlichkeit von Fusionskraftwerken der von Kernspaltungskraftwerken ähnelt und sich radikal von fossilen Brennstoffkraftwerken unterscheidet.

Verschiedene Fusions‑Technologien

Verschiedene Fusions‑Technologien weisen unterschiedliche Betriebskosten auf und haben neben dem nuklearen Brennstoff verschiedene „Verbrauchsmaterialien“.

„Laser‑getriebene Trägheitsfusion umfasst ein kugelförmiges Ziel und dessen Liefervorrichtung, während die indirekte Triebkraftfusion das Hohlraum des Ziels einschließt, die bei jedem Fusionsereignis vollständig verbraucht werden. Bei gepulster magnetischer Fusion gehören das Brennziel und alle Elektroden oder Drähte, die bewusst in einem Puls oder einer begrenzten Anzahl von Pulsen verbraucht werden, dazu.“

Das bedeutet, dass verschiedene Technologien trotz ähnlichem technischem Erfolg bei der Nettoenergieerzeugung radikal unterschiedliche Wirtschaftlichkeiten haben können. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Rohstoffkosten, der Fertigungsschwierigkeit & Kosten, der Installationskomplexität, der erforderlichen Fachkenntnisse des Personals und der Austauschgeschwindigkeit der Oberfläche.

Finanzierung & Abschreibung

Wie bei allen anderen Kraftwerken und Großinfrastrukturprojekten müssen auch Fusionskraftwerke finanziert werden, und ihr Cashflow muss die Kapitalkosten decken.

Das bedeutet, dass feste Kosten für die Tilgung und Zinsen der für Bau und Inbetriebnahme aufgenommenen Kredite anfallen. Änderungen der Zinssätze können die Wirtschaftlichkeit eines Fusionskraftwerks erheblich beeinflussen, und staatliche Finanzierungsprogramme können die endgültige Rentabilität stark bestimmen.

Zusätzlich fallen jährliche feste Betriebs‑ und Instandhaltungskosten (O & M) für das Personal, die Einhaltung von Vorschriften und routinemäßige Wartung außerhalb des Oberflächenaustauschs an.

Es sollte beachtet werden, dass bestimmte Kategorien von Vorlaufkosten (z. B. regulatorische Belastungen, Entwicklungskosten) standardmäßig aus diesem Rahmen ausgeschlossen wurden. Dies liegt daran, dass solche Vorlaufkosten typischerweise an Bedeutung verlieren, wenn eine Branche reift; Ziel ist es, die langfristige Rentabilität der Kernfusion zu bewerten, nicht die der ersten kommerziellen Einheiten. Daher ist die Studie eher auf NOAK‑ (Nth‑Of‑A‑Kind) Fusionskraftwerke oder auf die Produktion im großen Maßstab anwendbar als auf erste kommerzielle Projekte/Prototypen.

Schätzung der tatsächlichen Rentabilität von Fusionskraftwerken

Es kann schwierig sein, die tatsächliche Wirtschaftlichkeit von Fusionskraftwerken zu beurteilen, solange die Technologie noch im experimentellen Stadium ist. Ein Vergleich kann jedoch aufschlussreich sein.

Beispielsweise nutzten die Forscher ihre mathematische Formel unter einigen Annahmen:

  • Eine Austauschzeit von 0,1 Jahr (etwa 5 Wochen) wurde aus der typischen Nachladungszeit eines Kernspaltungskraftwerks übernommen.
  • Eine Lebensdauer des Kraftwerks von mehreren Jahrzehnten wird erwartet, sowie ein Finanzierungszeitraum von 15 bis 30 Jahren.
  • Ein inflationsbereinigter durchschnittlicher US‑Einzelhandelspreis für Strom der letzten Dekade von 160 $/MWh.
  • Ein realer Zinssatz von 2 % wird basierend auf dem Inflationsziel der US‑Federal‑Reserve geschätzt.

Unter der Annahme, dass die Fusionsleistungsdichte allgemein als hoch genug für die wirtschaftliche Tragfähigkeit (2‑5 MW/m2) gilt, ergibt sich ein interessantes Ergebnis: Der Break‑Even‑Punkt liegt dort, wo „Cnet“ die Null überschreitet, bzw. bei einer Fusionsleistungsdichte von 1,9 MW/m2.

Es sollte beachtet werden, dass dieser Schwellenwert bemerkenswert konsistent ist. Ein ähnlicher Wert von 2 MW/m2 erweist sich als das für die Rentabilität erforderliche Niveau, wenn andere Parameter wie der Wirkungsgrad der Energieumwandlung oder die Oberflächenkosten geändert werden.

Diese Rentabilität steigt dann schnell, bevor sie bei sehr hoher Energiedichte ein Plateau erreicht, da ab diesem Punkt die Leistungsabgabe die begrenzende Größe ist, nicht die Erzeugung. Somit hat ein Fusionskraftwerk selbst bei „unbegrenzter“ Energieproduktion die maximale wirtschaftliche Rentabilität.

„Dies bestätigt die Stärke eines hier entwickelten „Top‑Down“-Wirtschaftsmodells; obwohl es notwendigerweise Vereinfachungen vornehmen muss, scheint es die quantitative Design‑Beschränkung der Fusionsleistungsdichte für die wirtschaftliche Realisierbarkeit korrekt erfasst zu haben.“

Entwurf von Fusionsreaktoren für den Profit

Seit sehr langer Zeit, teilweise Jahrzehnte, stellen Fusionsreaktoren eine wissenschaftliche und ingenieurtechnische Herausforderung dar. Das bedeutet, dass die Wirtschaftlichkeit des Endreaktors häufig nicht im Vordergrund der F&E stand. Da wir der kommerziellen Nutzung näher kommen, wird sich das ändern.

Leider haben Industrie und Fusionswissenschaftsgemeinschaft die Frage bislang weitgehend vermieden.

„Da Fusionsprojekte den von einem konventionellen Kraftwerk (FPP) immer ähnlicher werden, ist es bedauerlich, dass es eine ‚Selbstverschleierung‘ hinsichtlich der Kosteneffizienz gibt. Es wäre inakzeptabel, wenn in den Fusionswissenschaftsergebnissen Unsicherheiten von Faktor 2–3 berichtet würden, sodass unklar ist, warum eine solche Ungenauigkeit bei der Kostenkalkulation akzeptiert wird.“

Eine Kategorie von Faktoren wie Kapitalkosten, Energiemärkte und teilweise sogar Baukosten wird in der Praxis erhebliche Auswirkungen haben, liegt jedoch außerhalb der Kontrolle von Reaktordesignern und ist daher aus Sicht von Design‑ und Technologiewahlen weniger relevant.

Im Gegensatz dazu sind Leistungsdichte der Fusion, Netto‑Umwandlungseffizienz sowie Größe und Haltbarkeit der Oberfläche ingenieurtechnische Fragen, die verbessert werden können.

Ein weiterer Aspekt ist, dass extrem hohe Leistungen in einem Bereich schwer zu erreichen sind und vermeidbare Kompromisse erzwingen könnten. Daher wird eine Kombination von „gut genug“-Ergebnissen in mehreren ingenieurtechnischen Lösungen wahrscheinlich bessere Resultate liefern, eine Idee, die sich visuell darstellen lässt.

Eine visuelle Untersuchung der Kurven zeigt, dass es Bereiche der Isoquanten gibt, in denen ein erhöhtes technisches Risiko nicht gerechtfertigt ist, weil die wirtschaftlichen Erträge gesättigt sind.

Was macht einen Fusionsreaktor profitabel?

Die Analyse zeigt einige Parameter, die wahrscheinlich für die wirtschaftliche Rentabilität erforderlich sind:

  • Eine Austauschzeit für strahlungsbedingte Oberflächenschäden von weniger als ¼th eines Jahres, wobei höchstens 5 Wochen die bessere Option darstellen.
  • Austauschkosten der Oberfläche von weniger als 0,3 Millionen Dollar pro m2.
  • Kreditverbesserungen wie staatliche Kreditgarantien, Investitionssteuergutschriften oder Contracts‑for‑Difference werden die wirtschaftliche Tragfähigkeit effektiv erhöhen, ohne die ingenieurtechnischen Parameter zu verändern.
  • Zuverlässigkeit, insbesondere kaum ungeplante Ausfälle, kann zusätzliche Erträge erzeugen, indem sie Stromnetzen eine steuerbare Versorgung bietet. Daher wird ein steuerbarer Fusionsreaktor, der Ausfälle in Niedrigpreis‑Saisonen planen kann, profitabler sein.
  • Das Lebensende von Kraftwerken kann Kosten wie Demontage und Abfallentsorgung umfassen, aber auch Gewinne aus dem Verwertungswert wiederverwendbarer Komponenten: HTS‑Magneten, Turbinen, Vakuumsysteme, Leistungselektronik usw.

Ein letzter Hinweis dieser Studie ist, dass unterschiedliche ingenieurtechnische Parameter die Rentabilität verschieden beeinflussen; daher könnten verschiedene Fusionsdesigns besser zu unterschiedlichen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen passen. Beispielsweise könnte ein hoher Kapitalkostensatz günstige, aber im Betrieb teurere Reaktoren begünstigen, oder ein Überschuss an erneuerbarer Energie könnte Reaktoren, die leicht starten und stoppen lassen und eine geplante Wartung sowie hohe Zuverlässigkeit bieten, besonders attraktiv machen.

Investieren in Kernfusion

General Fusion Group Ltd

GFUZ Preisdiagramm

Während die allgemeine Betrachtung der Rentabilität bald the zentrale Sorge der Fusionsindustrie werden könnte, bleibt die Erreichung einer Netto‑Energieproduktion mit einem kommerziellen Modell weiterhin die Priorität.

Investoren können seit der SPAC‑Fusion von General Fusion im Juli 2026 nun auf Kernfusionsunternehmen am öffentlichen Markt zugreifen.

Das Unternehmen strebt bis Ende der 2020er Jahre die Validierung von kommerziellen Systemen und Komponenten an und plant, Mitte der 2030er Jahre mit dem Verkauf kommerzieller Anlagen zu beginnen.

Die technologische und gestalterische Entscheidung von General Fusion für magnetisierte Ziel‑Fusion sollte theoretisch einen Vorteil bieten, da sie einen guten Kompromiss bei den technischen Anforderungen zur Aufrechterhaltung der Fusionsbedingungen darstellt: sowohl moderate Energieeinschlusszeit als auch Plasmadichte.

Bei beiden Kennzahlen tendieren die wichtigsten konkurrierenden Technologien (Trägheitsfusion und magnetische Einschlussfusion) zu extremen Ausprägungen, was eine zuverlässige und kostengünstige Realisierung erschwert.

Damit kann General Fusion auf supraleitende Magneten und Hochleistungslaser verzichten und stattdessen vorhandene Materialien für langlebige Maschinen und kosteneffiziente Energieerzeugung nutzen. Dieser Fokus auf bestehende Komponenten und Kosteneffizienz könnte langfristig wichtiger sein als rein technische Parameter wie die Netto‑Energieproduktion.

So funktioniert es: In dem Fusionsbehälter wird eine Kavität gebildet. Anschließend wird magnetisiertes Plasma in die Kavität injiziert und mit flüssigem Metall komprimiert.

Der dadurch entstehende Druck und die Hitze zünden die Fusion, erzeugen weitere Wärme, die zur Energieerzeugung zurückgewonnen werden kann. Der gleiche Vorgang wird mehrmals pro Sekunde wiederholt, ähnlich den Kolben in einem Verbrennungsmotor, wobei der Brennstoff Wasserstoff ist und der Verbrennungsprozess durch Kernfusion ersetzt wird.

Mit nur 133 Mitarbeitenden ist General Fusion nach wie vor ein stark forschungs‑ und technikorientiertes Startup, das über 200 000 Plasmaproben durchgeführt hat und 210 Patente besitzt.

Dies ist ein Profil, das Investoren im Hinblick auf die Aktie des Unternehmens im Gedächtnis behalten sollten, mit viel Wachstum bei noch bescheidener Bewertung, aber auch vielen Dingen, die bis Mitte der 2030er Jahre schiefgehen könnten.

Eine Investition in das Unternehmen kann später durch Investitionen in andere Fusions‑Technologien ergänzt werden, sobald Unternehmen wie TAE Technologies ihren Börsengang durchführen (TAE strebt Ende 2026 an), sowie durch Investitionen in andere Energietechnologien.

(Sie können mehr über Kernfusion in unserem speziellen Bericht zu dieser Technologie, und über General Fusion’s IPO im Artikel, der dieses Unternehmen im Besonderen behandelt)

Neueste Nachrichten und Entwicklungen zu General Fusion (GFUZ) Aktie

Studie zitiert

1. D. G. Whyte et al., Kriterien für die wirtschaftliche Rentabilität von Fusionskraftwerken. Journal of Fusion Energy. 10. Juli 2026. Band 45, Artikelnr. 49. https://doi.org/10.1007/s10894-026-00577-9 

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Jonathan ist ein ehemaliger Biochemie‑Forscher, der in der genetischen Analyse und in klinischen Studien gearbeitet hat. Er ist jetzt Aktienanalyst und Finanzautor mit einem Fokus auf Innovation, Marktzyklen und Geopolitik in seiner Veröffentlichung 'The Eurasian Century'.