Geniale Energiequelle: Die Kalte Fusion kann bald kommerziell genutzt werden

Ausgabe: Dienstag, 30. Mai 2017
Autor: Michael Odenwald

Eine ganz neue, ergiebige Energiequelle versprachen die Elektrochemiker Martin Fleischmann und Stanley Pons im März 1989 der Welt. Bei einer denkwürdigen Pressekonferenz berichteten sie, in ihrem Labor sei ihnen die sogenannte Kalte Kernfusion gelungen. Diese vermeintliche wissenschaftliche Sensation machte weltweit Schlagzeilen.

Tatsächlich hätte die Kalte Fusion das Zeug, zu einer unerschöpflichen und dazu sauberen Energiequelle zu werden. Für ihre Experimente nutzten Fleischmann und Pons Schweres Wasser, dessen Moleküle statt normalem Wasserstoff die „schwere“ Wasserstoff-Variante Deuterium enthalten. Dessen Anteil an den Wasserreserven der Welt liegt bei 0,02 Prozent. Daraus ließen sich Abermilliarden Tonnen des Fusions-Brennstoffs gewinnen.

Die Fachwelt war entrüstet

Bei ihren Versuchen leiteten Fleischmann und Pons in einem mit Schwerem Wasser gefüllten Reagenzglas über zwei eingetauchte Elektroden aus dem Metall Palladium Strom. Dabei zersetzte sich das Nass in Wasser- und Sauerstoff. Doch die Forscher erklärten, sie hätten überschüssige Wärme gemessen und Nebenprodukte der Kernfusion wie Neutronen und Helium entdeckt. Folglich müssten in dem Gefäß Fusionsreaktionen abgelaufen sein, katalysiert durch das Palladium.

In der Fachwelt provozierte diese Behauptung einen Sturm der Entrüstung, denn sie rüttelte an den Fundamenten der konventionellen Physik. Normalerweise setzen Fusionsreaktionen erst bei Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius ein, wie sie etwa im Innern der Sonne herrschen. Die beiden US-Forscher wollten sie aber bei Zimmertemperatur beobachtet haben. Zudem konnten andere Forschergruppen das Experiment nicht wiederholen.

Vor der kommerziellen Nutzung

Fachkollegen bezichtigten Fleischmann und Pons schließlich des wissenschaftlichen Betrugs. Da sie auf ihrer Darstellung beharrten, wurden sie von ihrer Universität in Utah entlassen. Der japanische Autokonzern Toyota finanzierte ihnen ein Labor in Frankreich, in dem sie noch einige Jahre experimentierten, ohne Erfolg. Damit war die Kalte Fusion für die Schulwissenschaft erledigt.

Hinter den Kulissen forschten einige Arbeitsgruppen jedoch weiter an dem Phänomen, sprachen nun aber von „Low Energy Nuclear Reactions“ (kurz LENR), also Kernreaktionen bei niedriger Energie. Einige fanden bei ihren Experimenten ähnliche Effekte wie Fleischmann und Pons. Dazu zählen die Japaner Tadahiko Mizuno von der Universität Hokkaido und Yasuhiro Iwamura, der im Dienst des Mitsubishi-Konzerns stand.

Iwamura verschmolz Deuteriumkerne mittels Palladium, Mizuno nutzte dazu Elektroden aus Gold. Beide vermeldeten die Entstehung von außergewöhnlich viel Wärme. Daneben fanden sich auch Isotope von Elementen, die nicht im Reaktionsgefäß enthalten waren. Offenbar entstanden sie durch elektrochemische Reaktionen, Experten sprechen von Transmutation. Daraufhin gründeten japanische Nuklearchemiker eine Firma namens Clean Planet mit dem Ziel, mittels Kalter Fusion gefährliche langlebige Radionuklide wie Plutonium in harmlose Substanzen zu verwandeln.

Es hat sich viel verbessert

Erfolg vermeldete auch Mitchell Swartz von der US-Firma Jet Energy. Er erfand eine Technologie, die angeblich die Energieausbeute bei den Fusionsreaktionen enorm steigert. Sie beruht auf kleinen Röhrchen, die innen mit einer nanostrukturierten Legierung beschichtet sind. Das Material absorbiert laut Swartz eingespeistes Deuterium und bringt die Kerne zur Fusion. Magnetfelder verstärken den Effekt.

Sterne und Reaktoren

Kernfusion ist eine Kettenreaktion, bei der zwei Atomkerne zu einem neuen Kern verschmelzen. Auf natürlichem Wege passiert dies in Sternen. In der Sonne geschieht es durch das sogenannte Wasserstoffbrennen. Wasserstoff-Atomkerne verschmelzen dabei zu Helium. Materie wird in Energie umgewandelt.

In der Sonne verschmelzen pro Sekunde 564 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 560 Millionen Tonnen Helium. Das passiert unter einem Druck von 200 Milliarden Bar bei etwa 15 Millionen Grad Celsius. Dabei werden gigantische Energiemengen frei. Auf der Erde lassen sich diese Bedingungen nicht nachbilden.

Forscher arbeiten seit Jahrzehnten an Modellen für Fusionsreaktoren. Hier wird ein Gasgemisch, das in einem starken, verdrehten magnetischen Feld gefangen ist, in kürzester Zeit auf 100 Millionen Grad Celsius erhitzt. In dem Plasma soll später die Kernfusion stattfinden. Die sogenannte Kalte Fusion wäre ein weiterer Weg.

„Dies zeigt, wie sich die Dinge in den letzten 25 Jahren verbessert haben“, sagt der Elektroingenieur Peter Hagelstein vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). „Wir bewegen uns von der reinen Demonstration des Effekts hin zum Verständnis seiner Ursachen und stehen vor der kommerziellen Nutzung der Technologie.“

Tatsächlich wird langsam deutlich, warum manche Forscher Signale von Kernfusionen finden, andere aber nicht. Der Versuchsaufbau, so einfach er anmutet, ist keineswegs trivial. Das Palladium etwa muss metallurgisch aufbereitet und von höchster Reinheit sein. Womöglich benötigt das Metallgitter auch eine bestimmte kristallografische Ausrichtung, um den Prozess zu starten.

Doch nicht so einfach

Zudem gilt es, Kontaminationen zu vermeiden, etwa durch Helium aus der Raumluft. „Ich denke, Fleischmann und Pons ließen die Kalte Fusion unabsichtlich einfacher erscheinen als sie ist“, sagt LENR-Forscher Swartz. „Sie lässt sich jedoch nur sehr schwer erreichen.“

Am besten ließen sich die Zweifel ausräumen, wenn ein auf der Kalten Fusion beruhendes Gerät marktreif würde. Genau dies stellen einige Firmen in Aussicht. Eine davon ist die kalifornische Brillouin Energy. Herzstück ihrer Technologie ist ein mit Nickel beschichtetes Stahlröhrchen. In dem Metall lagern sich Protonen ein. Getrieben von elektromagnetischen Pulsen fangen einige davon Elektronen ein und verwandeln sich so in Neutronen.

Diese verschmelzen mit weiteren Protonen zu Helium, dabei wird Wärme frei. Brillouin will die so erzeugte Energie in zwei Typen von Boilern nutzen. Ein Gerät soll Häuser heizen, eine größere Version könnte Turbinen antreiben. Die Vermarktung soll noch 2017 beginnen. Auch das kalifornische Unternehmen Unified Gravity arbeitet an einem Generator, der Wohnungen, aber auch Autos mit LENR-Strom versorgen soll. Als Energie liefernde Reaktion nennt die Firma die Fusion von Wasserstoff und Lithium, mit Helium als Endprodukt.

Eine Geschichte für sich ist der E-Cat des italienischen Erfinders Andrea Rossi. Er erzeugt in einer komplexen Reaktionskette, bei der aus Lithium und Wasserstoff letztlich Helium entsteht, Wärme. Die Internetseite von Rossis in Florida ansässiger Firma Leonardo zeigt drei Geräte, die Räume oder Gebäude heizen sollen. Das größte davon besteht aus vier Modulen mit zusammen einem Megawatt Leistung, die in einem Container montiert sind.

Auch militärisches Interesse

Eine Untersuchung durch schwedische und italienische Experten bescheinigte Rossi, der Reaktor habe eine deutlich höhere Energiedichte erzeugt, als es mit jeder bekannten chemischen Quelle möglich gewesen wäre. Doch viele Physiker zweifeln sowohl an der Technologie als auch an der Seriosität Rossis – schließlich saß er in den 90er-Jahren wegen Betrugs im Gefängnis.

2014 erteilte Rossi der US-Firma Industrial Heat eine Lizenz zur Produktion des E-Cat. Inzwischen aber bekriegen sich die Partner in einem Rechtsstreit. Nach Rossis Darstellung sollte ihm Industrial Heat nach einer erfolgreichen Testphase 100 Millionen Dollar zahlen. Die Amerikaner dagegen behaupten, der E-Cat funktioniere nicht. Einem Fachmagazin erklärte Rossi Ende 2016 jedoch, seine Ein-Megawatt-Anlage sei in Bau.

Die spannende Frage ist jetzt, ob es eines der Geräte wirklich bis zur Anwendung schafft. „In ein paar Jahren könnte es so weit sein“, sagt der US-Elektroingenieur David Nagel von der George Washington University. „Dann wird die LENR kommerzialisiert, bevor wir sie richtig verstanden haben – wie es auch bei den Röntgenstrahlen der Fall war.“

Hoffnung auf saubere Energie

Womöglich beschleunigt ein Beschluss des Armed Services Committee des US-Kongresses vom Dezember 2016 die Entwicklung. Die Abgeordneten fordern, die Technologie auf ihren militärischen Nutzen abzuklopfen, denn auch Staaten wie Japan, Russland, China, Israel und Indien würden daran forschen.

Bei internationalen Symposien ist die Kalte Fusion ebenfalls wieder ein Thema – zuletzt im November 2016 bei der Weltkonferenz für saubere Energie der UN in Genf. Im Juni 2017 findet in Italien ein Seminar über „Anomalien in Wasserstoff-geladenen Metallen“ statt. Einer der Sponsoren ist der Luftfahrtkonzern Airbus. Für Fleischmann – er starb 2012 – und Pons wäre dies eine späte Rehabilitation.

Dem US-Elektrochemiker Melvin Miles zufolge hatten beide mit ihrer Entdeckung recht. „Unglücklicherweise wurde sie aber gleich als neue Energiequelle dargestellt statt als wissenschaftliche Kuriosität“, klagt Miles. „Dann wäre sie womöglich mit besseren Studien weiterverfolgt worden, in einem normalen wissenschaftlichen Prozess.“