Fusion: Stellarator (Wendelstein 7-X), Tokamak (ITER) & Andere

Wurstsaten schrieb am 06.06.2025:ITER & Co. denken nicht in MW/h

Richtig so....

Genug Schwurbler sind eh schon unterwegs ;)

Peter0167 schrieb am 04.06.2025:sagen, wofür das X in der Bezeichnung steht?

Version X..... "Jetzt geht's los"

Vorher waren die Versuche nummeriert.
Siehe Namensgebung:

Wikipedia: Wendelstein 7-X

Wurstsaten schrieb am 06.06.2025:Fazit: Wendelstein 7-X ist ein Paradebeispiel für grundsolide Forschung, die sich als Kraftwerk tarnt. Und ITER? Ein Giga-Projekt ohne Exitstrategie. Wer wirklich an Energiegewinn glaubt, sollte nicht nach Greifswald oder Cadarache schauen – sondern vielleicht einfach zurück auf die Erde.

Weder Wendelstein noch ITER sind dazu geplant einen Energiegewinn zu erreichen. Das sind reine Forschungsanlagen die den Weg zu kommerziellen Kraftwerken ebnen sollen.

Das ganze wird etwa so verlaufen: in 20 Jahren werden wir wissen wie ein kommerzielles Kraftwerk aussehen muss. in 40 Jahren wird das stehen. Nach ein paar Jahren Testbetrieb und Optimierung wird man dann anfangen könne das ganze zu skalieren. Also so ums Jahr 2080 herum. Vorher wird es wohl nix werden.

alhambra schrieb:Weder Wendelstein noch ITER sind dazu geplant einen Energiegewinn zu erreichen. Das sind reine Forschungsanlagen die den Weg zu kommerziellen Kraftwerken ebnen sollen.
.

Ich habe zu keinem Zeitpunkt behauptet, dass Wendelstein oder ITER primär dem Zweck eines Energiegewinns dienen sollen.
Aber genau das ist doch der springende Punkt: So werden diese Projekte in der Öffentlichkeit oft wahrgenommen – oder sogar gezielt so inszeniert.

Wenn man in der Presse von »Durchbrüchen«, »Weltrekorden« und »Fusionsenergie der Zukunft« liest, entsteht für viele der Eindruck, dass da bald etwas Relevantes für die Energieversorgung kommt.
In Wirklichkeit geht es um Grundlagenforschung mit extrem langer Zeitskala – und sehr ungewissem Ausgang.
Das ist legitim, aber man sollte es dann auch ehrlich kommunizieren.

alhambra schrieb:Das ganze wird etwa so verlaufen: in 20 Jahren werden wir wissen wie ein kommerzielles Kraftwerk aussehen muss. in 40 Jahren wird das stehen. Nach ein paar Jahren Testbetrieb und Optimierung wird man dann anfangen könne das ganze zu skalieren. Also so ums Jahr 2080 herum. Vorher wird es wohl nix werden.

Dein Zeithorizont (20 Jahre bis zum Konzept, 40 bis zum Bau, 50 bis zur Skalierung) ist in der Sache vermutlich nicht falsch – aber er unterstreicht doch gerade, wie sehr diese Projekte gegenwärtig als Symbolpolitik herhalten müssen.
Was genau wollen wir denn 2060 oder 2080 mit einer Technik, deren Investitions- und Baukosten ein Vielfaches aktueller Alternativen betragen, deren Netzintegration komplex ist, und deren Skalierbarkeit bestenfalls vermutet wird?

Dass die Grundlagen dafür jetzt erforscht werden, ist gut und wichtig – aber es wäre eben auch hilfreich, die Grenze zwischen Forschung und Energiepolitik klarer zu ziehen.

Wurstsaten schrieb:Ich habe zu keinem Zeitpunkt behauptet, dass Wendelstein oder ITER primär dem Zweck eines Energiegewinns dienen sollen.

Das las sich für mich so, da habe ich dir wohl unrecht getan.

Wurstsaten schrieb:In Wirklichkeit geht es um Grundlagenforschung mit extrem langer Zeitskala – und sehr ungewissem Ausgang.
Das ist legitim, aber man sollte es dann auch ehrlich kommunizieren.

Ja, da ist mir vor allem unser Bundeskanzler negativ aufgefallen, der im Wahlkampf so getan hat als wäre es bloss böser Wille das es noch keine Fusionskraftwerke gibt. Und ie ganzen Start-Ups die so tun als könnte man das in ein paar Jahren lösen.

Wurstsaten schrieb:Was genau wollen wir denn 2060 oder 2080 mit einer Technik, deren Investitions- und Baukosten ein Vielfaches aktueller Alternativen betragen, deren Netzintegration komplex ist, und deren Skalierbarkeit bestenfalls vermutet wird?

Ich bin durchaus ein Verfechter der Windenergie. Aber wenn wir irgendwann die Windräder wieder durch Fusionskraftwerke ersetzen könnte, dann fände ich das schon super.
Aber um das akute Problem "Klimawandel" zu lösen, dafür kommt das alles zu spät. Das werden wir mit dem lösen müssen was wir jetzt haben.

Wurstsaten schrieb:Dass die Grundlagen dafür jetzt erforscht werden, ist gut und wichtig

Grundlagenforschung ist eh immer gut. Selbst wenn man nicht sagen kann wozu man es brauchen kann, irgendwann wird jemand kommen der es brauchen kann. Selbst wenn wir auf der Erde nie ein Fusionskraftwerk bauen werden, wer weiß denn ob wir das nicht in ein paar Jahrhunderten für Interstellare Raumfahrt brauchen.

alhambra schrieb:Ich bin durchaus ein Verfechter der Windenergie. Aber wenn wir irgendwann die Windräder wieder durch Fusionskraftwerke ersetzen könnte, dann fände ich das schon super.
Aber um das akute Problem "Klimawandel" zu lösen, dafür kommt das alles zu spät. Das werden wir mit dem lösen müssen was wir jetzt haben.

Das Grundproblem der Windenergie liegt in der geringen Energiedichte des Mediums. Wind liefert – verglichen mit fossilen oder nuklearen Quellen – extrem wenig Energie pro Quadratmeter. Das bedeutet: Um signifikante Mengen Strom zu erzeugen, braucht es eine enorme Zahl von Anlagen und eine massive Flächeninanspruchnahme.

Dazu kommt die Volatilität: Wind weht nicht konstant. Die Einspeisung ist stark wetterabhängig, was umfangreiche Puffer- und Speicherlösungen oder Back-up-Kapazitäten (meist fossil oder importiert) erfordert. Diese Komplexität wird oft unterschätzt – gerade was Netzintegration, Regelleistung und Versorgungssicherheit angeht.

Auch ökologisch ist Windkraft nicht ohne Probleme:

• Hoher Ressourcenverbrauch bei Herstellung (insb. Verbundwerkstoffe der Rotoren, Seltene Erden für Generatoren),
  
  
• Eingriffe in Landschaftsbild und Biodiversität (z. B. Infraschall, Vogel- und Insektensterben),
  
  
• Schwierige Rückbau- und Recyclingfragen, insbesondere bei älteren Anlagen.
  

Das heißt nicht, dass Windkraft grundsätzlich »schlecht« wäre – aber die Erzählung von der rein grünen, mühelos skalierbaren Energiequelle hält einer nüchternen Betrachtung nur bedingt stand.

Insofern stimme ich dir zu: Für den akuten Klimaschutz sind Wind und Sonne derzeit alternativlos – aber eben nicht ohne Kompromisse, und langfristig ist eine Lösung mit höherer Energiedichte (z. B. Fusion oder neue Kerntechnik) zwingend notwendig, wenn wir einen globalen, stabilen und nachhaltigen Energiemix wollen.

Eine oft unterschätzte Alternative ist die tiefengekoppelte Geothermie. Im Gegensatz zur Wind- oder Solarenergie liefert sie grundlastfähige Energie, unabhängig von Wetter oder Tageszeit. Die Wärmeenergie aus dem Erdinneren steht quasi unbegrenzt zur Verfügung – sie ist stabil, kontinuierlich und lokal erschließbar.

Allerdings hat Geothermie einige Hürden:

• Bohrtechnik und Seismik: Tiefe Geothermie erfordert Bohrungen von mehreren Kilometern. Dabei kann es zu induzierter Seismizität kommen (z. B. Basel oder Vendenheim, Staufen (BW)). Das macht sie politisch und sozial angreifbar.
  
  
• Standortabhängigkeit: Nicht überall ist die nötige Temperatur in wirtschaftlicher Tiefe erreichbar. Es braucht geologische Expertise und langwierige Genehmigungsverfahren.
  
  
• Investitionskosten: Der Initialaufwand ist hoch – ähnlich wie bei einem kleinen Kraftwerk. Aber: Ist die Quelle erschlossen, sind Betriebskosten sehr niedrig, und der Output ist dauerhaft stabil.
  

Trotzdem: In Bezug auf Versorgungssicherheit und Flächeneffizienz ist Geothermie jeder Windkraftanlage überlegen. Sie erzeugt auf kleiner Fläche viel Energie – und kann gleichzeitig für Heizung, Warmwasser und Stromproduktion genutzt werden.

Im Idealfall wäre sie ein zentraler Baustein der kommunalen Energiewende – dezentral, emissionsarm, grundlastfähig.

Wurstsaten schrieb:Das Grundproblem

Nein das Grundproblem liegt später imho:

Ich glaube nicht an den Skalierungsfaktor bei Fusion, genauso wie bei Fission.

Bei Fission ist aktuell die Sicherheitstechnik, der treibende Faktor und bei Fussion wird es der Aufwand der Technik an sich sein, so dass am Ende eine mögliche Realisierung zwar möglich ist, aber zu einem sehr teuren Strompreis.

Die Kraftwerke werden kaum dauerfest sein und daher nur eine gewisse Regellebensdauer haben.


Und dieser Zielkonflikt: Energieart vs Preis wird imho nicht besser aufgehen, als bei den EEGs.

Ob man nun mal endlich den Verbrauch steuert oder weiterhin jammert bleibt abzusehen.


Identisch sieht es mit Überschallflugzeugen, Weltraumflügen usw aus.

Wurstsaten schrieb:Trotzdem: In Bezug auf Versorgungssicherheit und Flächeneffizienz ist Geothermie jeder Windkraftanlage überlegen. Sie erzeugt auf kleiner Fläche viel Energie – und kann gleichzeitig für Heizung, Warmwasser und Stromproduktion genutzt werden.

Allerdings ist die Kapazität von Geothermie in Deutschland begrenzt. Wenn mich mein Gedächtnis nicht trügt, dann kann Geothermie etwa 10% des Strombedarfs decken.
Natürlich sollte man die Mitnehmen, denn 10% die wetterunabhängig zur Verfügung stehen sind gute 10%. Aber die Wunderwaffe ist es leider nicht.

abbacbbc schrieb:Bei Fission ist aktuell die Sicherheitstechnik, der treibende Faktor und bei Fussion wird es der Aufwand der Technik an sich sein, so dass am Ende eine mögliche Realisierung zwar möglich ist, aber zu einem sehr teuren Strompreis.

Das kommt bei den Problemen noch oben drauf. Kein Schwein kann derzeit sagen was ne kwh aus nem Fusionskraftwerk kosten wird.

alhambra schrieb:Allerdings ist die Kapazität von Geothermie in Deutschland begrenzt. Wenn mich mein Gedächtnis nicht trügt, dann kann Geothermie etwa 10% des Strombedarfs decken.
Natürlich sollte man die Mitnehmen, denn 10% die wetterunabhängig zur Verfügung stehen sind gute 10%. Aber die Wunderwaffe ist es leider nicht.

Das ist eine oft zitierte Zahl – sie bezieht sich aber meist auf die derzeit technisch und wirtschaftlich erschlossenen Potenziale. Das liegt weniger an geophysikalischen Grenzen, sondern eher an fehlender Infrastruktur, vorsichtiger Regulierung (wegen seismischer Risiken), und mangelndem politischem Willen.

Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) schätzt das theoretisch nutzbare Potenzial der tiefen Geothermie in Deutschland auf rund 300.000 MWth – das wäre mehr als genug für eine vollständige Wärmewende und signifikante Beiträge zur Stromversorgung.

Klar: Wir sprechen nicht über die eine Wunderwaffe. Aber über eine Energiequelle, die grundlastfähig, emissionsarm, flächenökonomisch, gesellschaftlich akzeptabler als Windkraft und klimastabil ist – und deren Skalierung bisher nur ausgebremst wurde, nicht technisch unmöglich ist.

Wenn man in Fusionsforschung Milliarden steckt, die sich frühestens 2080 rechnen, wäre ein Bruchteil davon für die Skalierung geothermischer Infrastruktur jetzt weit sinnvoller angelegt.

Ein Grund warum die Fusion vorangetrieben werden soll ist meiner Meinung nach die Rezentralisierung der Energie. Fusionsenergie ist schön zentral da kann man das Kapitel und Macht gut Bündeln. Wir haben einen kostenlosen Fusionsreaktor, dessen Energie wird auf Lange Zeit ausreichen und dessen Energienutzung auf Dauer günstiger als eigene Fusionsreaktoren.

Wurstsaten schrieb:Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) schätzt das theoretisch nutzbare Potenzial der tiefen Geothermie in Deutschland auf rund 300.000 MWth – das wäre mehr als genug für eine vollständige Wärmewende und signifikante Beiträge zur Stromversorgung

Ja ???


Original anzeigen (0,4 MB)

Baue deinen 300TWh da ein und sag welcher Bereich abgedeckt ist und für wen dann noch was übrig bleibt.

Und die gute Frage???

Wurstsaten schrieb:wirtschaftlich erschlossenen Potenziale

Also unwirtschaftlich passt das als guter Anteil. Wer zahlt???

abbacbbc schrieb:Baue deinen 300TWh da ein und sag welcher Bereich abgedeckt ist und für wen dann noch was übrig bleibt.

Nein, nein. Nicht TWh. 300GW thermische Leistung. Daraus kann man mit ordentlichen Dampfturbinen vielleicht 120GW elektrische Leistung rausholen. Wenn die Angaben von @Wurstsaten so korrekt sind, wäre das dicke ausreichend um den heutigen Strombedarf zu decken und für die Zukunft immer noch für gut die Hälfte des Strombedarfs ausreichend.

abbacbbc schrieb:Also unwirtschaftlich passt das als guter Anteil. Wer zahlt???

Ja, das ist wie immer die Frage. Ich kenne Preise um die 10ct die kwh. Aber wenn der Aufwand steigt, dann geht das auch schnell durch die Decke.

alhambra schrieb:Nein, nein. Nicht TWh. 300GW thermische Leistung

Ahh sorry... Hatte die MW h.... Gesehen nicht MW thermisch

Dann kommt aber die Frage:

alhambra schrieb:Daraus kann man mit ordentlichen Dampfturbinen vielleicht 120G

Das geht nur bei deutlicher Übertemperatur.


Sind wir bei 100 Grad reicht es für die Nahewärme aber nicht für Strom denn mit dem Carnotwirkubgagrad ist man dann nur noch bei 10-15 % theoretischer Effektivität.

alhambra schrieb:Ja, das ist wie immer die Frage. Ich kenne Preise um die 10ct die kwh. Aber wenn der Aufwand steigt, dann geht das auch schnell durch die Decke

Jepp... 10ct/ kWh wo es lohnt ab in ein Netz mit 50% Beinverlusten und Verwaltung und der Kunde dankt für 20ct/kWh.

Die pöse Wärmepumpe schafft im Jahresschnitt aktuell bei 40ct/kWh und Jaz von 3 13,3ct ohne riesen Geothermieprojekt ....

abbacbbc schrieb:alhambra schrieb:
Daraus kann man mit ordentlichen Dampfturbinen vielleicht 120G

Tatsächlich gibt es inzwischen interessante Weiterentwicklungen klassischer Geothermie: Einige Konzepte setzen auf überkritisches oder sogar flüssiges CO₂ als Wärmeträgermedium, anstelle von Wasser oder Dampf. Dabei wird CO₂ unter Druck in die Injektionsbohrung eingebracht, nimmt in der Tiefe Wärme auf und wird dann über eine Entnahmebohrung zur Stromerzeugung geleitet.

Vorteile:

• Höherer thermodynamischer Wirkungsgrad schon bei moderaten Temperaturen,
  
  
• geringere seismische Risiken, weil CO₂ im Vergleich zu Wasser weniger Druckspitzen verursacht,
  
  
• Mögliche CO₂-Senke, wenn ein Teil des CO₂ dauerhaft im Gestein verbleibt.
  
  

Solche Konzepte sind noch nicht im breiten Einsatz, könnten aber in Kombination mit CCS-Verfahren (Carbon Capture and Storage) sowohl zur Stromerzeugung als auch zur CO₂-Reduktion beitragen – ein seltenes Beispiel für doppelten Nutzen. Voraussetzung sind allerdings geeignete geologische Formationen und verlässliche Regelungen zur Langzeitspeicherung.

Du kennst den Joule Prozess ???

Der zeigt den theoretisch maximalen Wirkungsgrad...

abbacbbc schrieb:Du kennst den Joule Prozess ???

Der zeigt den theoretisch maximalen Wirkungsgrad...

Du meinst vermutlich den Carnot-Wirkungsgrad, der den theoretisch maximalen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine zwischen zwei Temperaturreservoirs angibt – unabhängig vom konkreten Prozess. Der Joule-Prozess (auch als Brayton-Prozess bekannt) ist das thermodynamische Grundmodell für Gasturbinen und Luftmotoren, aber nicht das Effizienzlimit.

Was CO₂-Turbinen betrifft: Diese nutzen oft den überkritischen CO₂-Kreisprozess (sCO₂ cycle), der sich durch hohe Energiedichte, geringe Maschinenbaugröße und niedrige Kompressionsarbeit auszeichnet. Damit kann man im realen Betrieb Wirkungsgrade erreichen, die deutlich näher am Carnot-Limit liegen als bei klassischen Rankine-Prozessen mit Wasser.

Gerade bei moderaten Quelltemperaturen (z. B. in der Geothermie) bietet das erhebliche Vorteile – sowohl energetisch als auch wirtschaftlich.

Schon aus ChatGPT kopiert ;)

Gib ein paar sinnvolle Temperaturen ein und schaue was aus den GWh th wird, wenn wir nicht sinnvolle Bereiche erschließen

abbacbbc schrieb:Schon aus ChatGPT kopiert ;)

Gib ein paar sinnvolle Temperaturen ein und schaue was aus den GWh th wird, wenn wir nicht sinnvolle Bereiche erschließen

Nur zur Einordnung – bei einer heißen Quelle mit T_hot = 200°C = 473 K und einer kalten Senke mit T_cold = 40°C = 313 K ergibt sich:

η_Carnot = 1 – T_cold / T_hot = 1 – 313 / 473 ≈ 0,338

Also ein maximaler Wirkungsgrad von etwa 33,8 %.
Realistisch erreichst du davon je nach Technik ca. 50–60 %, also etwa 17–20 % netto.
Deshalb sind z. B. CO₂-Prozesse in der Geothermie so interessant – weil sie näher an diesen theoretischen Wert herankommen.

Nur zur Einordnung – bei einer heißen Quelle mit 400 °C = 673 K und einer kalten Senke mit 40 °C = 313 K ergibt sich:

η_Carnot = 1 - 313 / 673 ~ 0.535

Also ein theoretisch maximaler Wirkungsgrad von ca. 53,5 %.

Reale Prozesse:
– Wasserdampf-Prozess (Rankine): ca. 30–35 %
– Superkritischer CO₂-Kreislauf (Brayton): bis zu 45–50 %

Gerade in Regionen wie dem Oberrheingraben, wo 400 °C durch Tiefengeothermie erschließbar sind, ist CO₂ wegen seiner hohen Wärmekapazität und geringen Druckverluste im Vorteil.