Laserbasierte Fusion als Entwicklungspfad für zukünftige Kraftwerke
01.06.2026
Die Geschichte technologischen Fortschritts ist eng mit der Entwicklung der Energienutzung verbunden. Von der Nutzung von Biomasse über Kohle und Öl bis hin zu modernen Stromsystemen bildeten neue Energiequellen stets die Grundlage für wirtschaftlichen Wohlstand und gesellschaftlicher Entwicklung. Vor diesem Hintergrund wird die Fusionsenergie heute von vielen Akteuren als möglicher nächster Entwicklungsschritt betrachtet.
Marvel Fusion verfolgt dabei einen laserbasierten Ansatz zur Energiegewinnung aus Kernfusion. Das Unternehmen wurde 2019 in München gegründet und hat seither umfangreiche private und öffentliche Finanzierungsmittel eingeworben. Ziel ist es, eine technologische Plattform zu entwickeln, die physikalische Machbarkeit, industrielle Skalierbarkeit und kraftwerkstechnische Umsetzbarkeit von Beginn an gemeinsam adressiert. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über diesen Entwicklungsansatz und seine wesentlichen technologischen Bausteine.
Laserfusion im technologischen Kontext
Grundlage der Fusionsenergie ist die Verschmelzung leichter Atomkerne, typischerweise von Wasserstoffisotopen, wobei Energie freigesetzt wird. Das natürliche Vorbild hierfür ist die Sonne. Technologisch haben sich im Wesentlichen zwei Entwicklungspfade herausgebildet: die Magnetfusion und die Laserfusion. Während Magnetfusionskonzepte etwa durch ITER oder Wendelstein 7-X breite Sichtbarkeit erlangt haben, hat sich die Laserfusion in den vergangenen Jahren als dynamisches Innovationsfeld etabliert.
Besondere Aufmerksamkeit erhielt die laserbasierte Fusion durch das Erreichen eines experimentellen Nettoenergiegewinns an der National Ignition Facility in den USA im Jahr 2022. Dabei konnte aus Sicht der direkten Laser-Target-Wechselwirkung mehr Energie freigesetzt werden, als im Laserpuls enthalten war. Zugleich wurde jedoch deutlich, dass für eine energiewirtschaftlich tragfähige Nutzung eine Betrachtung des Gesamtsystems erforderlich ist. Insbesondere die Umwandlung elektrischer Energie in Laserenergie sowie die effiziente Kopplung des Laserpulses in das Brennstofftarget stellen zentrale Hebel auf dem Weg zum Kraftwerk dar.
Der Marvel-Fusion-Ansatz
Aus dieser Ausgangslage ergeben sich zwei zentrale Entwicklungsfelder. Erstens ist eine deutliche Steigerung der Lasereffizienz erforderlich. Konventionelle Hochleistungslaser weisen bislang nur sehr geringe elektrische Wirkungsgrade auf. Marvel Fusion entwickelt daher ein eigenes Laserdesign mit einer angestrebten „Steckdoseneffizienz“ von rund 10 %, 10 Herz Schussfrequenz und besonders kompakter Bauweise. Damit soll die Umwandlung von elektrischer Energie in nutzbare Laserenergie deutlich verbessert werden.
Zweitens ist die Energieeinkopplung in das Brennstofftarget entscheidend. Der von Marvel Fusion verfolgte Ansatz nutzt nanostrukturierte Oberflächen, um die Absorption des Laserlichts zu erhöhen und die entstehenden Energieumwandlungsprozesse gezielt zu steuern. Ein kurzer Laserpuls trifft auf ein nanostrukturiertes Target und erzeugt durch den hohen Photonendruck beschleunigte Ionen sowie Strahlung. Diese koppeln in einen umgebenden Brennstoffring ein, in dem die für die Fusion erforderlichen Bedingungen entstehen.
Eine wesentliche Besonderheit dieses Konzepts besteht darin, dass der Brennstoff in einem festen Materialsystem gebunden werden kann. Im Unterschied zu klassischen laserbasierten Ansätzen, die häufig kryogene Targets benötigen, ermöglicht dieser Ansatz den Betrieb bei deutlich weniger aufwendigen Randbedingungen. Daraus ergeben sich relevante Vorteile für Handhabung, Taktung und spätere Kraftwerksintegration.
Experimentelle Validierung und Skalierung
Die frühe Entwicklungsphase war durch den Nachweis des physikalischen Konzepts geprägt. Hierzu wurden bestehende Hochleistungslaseranlagen genutzt, um Teilaspekte des Verfahrens schrittweise experimentell zu validieren. Im Zentrum stand dabei insbesondere die Frage, wie effizient Laserenergie in Ionen und Strahlung umgewandelt werden kann, um damit Fusionsreaktionen zu erzeugen.
Marvel Fusion arbeitet hierfür mit mehreren internationalen Laseranlagen, unter anderem in Garching, Rumänien und den USA. In diesen Experimenten konnten zentrale Teilschritte des Konzepts bereits demonstriert werden. Der aktuelle Fokus liegt nun auf der Skalierung, das heißt auf der Frage, wie sich steigende Laserenergie in einen überproportionalen oder zumindest systemisch tragfähigen Fusionsenergiegewinn überführen lässt.
Parallel dazu wurde die Fertigung der Nanostrukturen deutlich weiterentwickelt. In Zusammenarbeit mit dem Halbleiterforschungsinstitut imec konnten die zunächst stark variierenden Strukturen innerhalb kurzer Zeit zu hochregulären Geometrien weiterentwickelt und auf Wafer-Ebene skaliert werden. Damit wurde ein wichtiger Schritt von der Einzelstruktur hin zu einer potenziell industriell skalierbaren Targetfertigung erreicht.
Laserentwicklung und Demonstrationsinfrastruktur
Neben der physikalischen Konzeptvalidierung ist die Entwicklung eines geeigneten Lasersystems ein zentraler Baustein auf dem Weg zum Kraftwerk. Das von Marvel Fusion entwickelte Laserkonzept zielt nicht nur auf eine deutlich höhere Effizienz, sondern auch auf kompakte Bauweise und hohe Schussfrequenz. Beide Eigenschaften sind für den späteren Kraftwerkseinsatz von großer Bedeutung, da sie sowohl den Flächenbedarf als auch die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems beeinflussen.
Derzeit befinden sich zwei Laseranlagen im Aufbau, die in einer Technology Demonstration Facility in den USA installiert werden sollen. Diese Infrastruktur entsteht in Zusammenarbeit mit der Colorado State University im Rahmen einer Public-Private-Partnership. Ziel ist es, die entwickelte Lasertechnologie unter anwendungsnahen Bedingungen zu demonstrieren und zugleich die experimentelle Validierung des Fusionskonzepts weiter voranzutreiben.
Kraftwerksentwicklung als paralleler Prozess
Ein wesentliches Merkmal des Entwicklungsansatzes besteht darin, die Kraftwerksentwicklung nicht als nachgelagerten, sondern als parallelen Prozess zu behandeln. Hintergrund ist die Erkenntnis, dass die Entwicklungszeiträume in der Fusion nur dann verkürzt werden können, wenn physikalische, technologische und systemische Fragestellungen gleichzeitig bearbeitet werden.
Vor diesem Hintergrund arbeitet Marvel Fusion gemeinsam mit Siemens Energy an der Auslegung eines ersten Kraftwerkspiloten. Im Rahmen einer Pre-Conceptual Design Study wurde ein Konzept entwickelt, bei dem mehrere hundert Laser in Gebäudeflügeln angeordnet sind und auf ein zentrales Reaktorgebäude wirken. Die im Reaktionsraum entstehende Strahlung und Wärme werden durch Flüssigsalze aufgenommen, die zugleich dem Schutz des Reaktors dienen und die Energie zur Umwandlung weiterleiten.
Für die Energieumwandlung wird zunächst bewusst auf konventionelle thermische Dampfkreisläufe gesetzt. Diese Entscheidung folgt dem Prinzip, eine hochinnovative und risikobehaftete Primärtechnologie zunächst mit einem etablierten, industriell beherrschten Sekundärsystem zu kombinieren. Der aktuell betrachtete Pilot liegt in einer Größenordnung von rund 100 MW elektrischer Leistung.
Fazit und Ausblick
Die laserbasierte Fusion hat in den vergangenen Jahren wesentliche Fortschritte erzielt und sich als ernstzunehmender Entwicklungspfad für zukünftige Kraftwerke etabliert. Der Ansatz von Marvel Fusion zeigt, dass insbesondere die Kombination aus effizienteren Lasern, nanostrukturierten Targets, experimenteller Validierung und frühzeitiger Kraftwerksplanung ein kohärentes Innovationsprogramm ermöglicht.
Gleichzeitig bleibt der Weg zur kommerziellen Umsetzung anspruchsvoll. Entscheidend werden die weitere Steigerung der Gesamteffizienz, die belastbare Skalierung der physikalischen Prozesse, die industrielle Reproduzierbarkeit der Targetfertigung sowie die Integration in wirtschaftlich tragfähige Kraftwerkskonzepte sein. Die enge Verzahnung von Forschung, industrieller Entwicklung und strategischen Partnerschaften bildet dabei eine wesentliche Voraussetzung, um die Fusionsenergie in den kommenden Jahrzehnten in die energiewirtschaftliche Anwendung zu überführen.
