Kalte Fusion

Energiegewinnung aus dem Reagenzglas: Seit Jahrzehnten tobt in der Wissenschaft der Streit um die kalte Fusion

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Das Aufmacherfoto zeigt den Fusionsforscher Ende Oktober 2011. Er steht in einer Kammer mit vielen gut isolierten Behältern und Ventilen, dazu die Bildunterschrift: „Energie aus Wasser. Andrea Rossi stellte eine Anlage zur Energieerzeugung her. Sein E-CAT erzeugt ein Megawatt Leistung bei Zimmertemperatur“. Auf den folgenen Seiten sieht man Rossi und sein Team an dem Kalten-Fusions-Reaktor hantieren.

Trotz vermeintlicher Euphorie: Der Textbeitrag geht mit Rossis kalter Fusion sehr kritisch um. Im Jahr 2010 verkündete der noch, über 200-mal mehr Energie aus dem Reaktor herauszuholen, als in ihn hineinzustecken. Mittlerweile hat sich der Ertrag stark reduziert. Mehr als das Sechsfache ist anscheinend nicht drin. Auch die Geschwindigkeit des Dampfes als Ausdruck der Leistungskraft des Geräts hat empfindliche Einbußen erlitten. Statt mit Tempo 220 entweicht der Dampf nur mit 16 km/h.

Das Magazin vermisst auch die nötige Transparenz bei der öffentlichen Darstellung der kalten Fusion. Demonstrationen des Reaktors werden von einem „anonym bleibenden Käufer“ vorgenommen. Wer die Technik genauer studieren wollte, müsste 15 Millionen US Dollar hinblättern. Rossi will in seiner Fabrik in Miami, keiner hat sie bisher gesehen, 300 E-CATs lagern haben. Dessen ungeachtet hat er aber überall auf der Welt, auch in Deutschland, eine große Fan-Gemeinde, die fest an ihn glaubt.

Revolutionär oder Scharlatan? Die Wissenschaftszeitschrift „muy“ berichtet über Andrea Rossi (oben rechts). Sein E-CAT-Reaktor soll die (zimmer-)kalte Fusion beherrschen

muy

Indiz der kalten Fusion: Plastikscheibe mit Einschlägen

Die Chronik der kalten Fusion ist so widersprüchlich wie wenige andere Themen in der Wissenschaftsgeschichte, stellenweise erinnert sie sogar an einen Krimi. Nach 20 Jahren der Anklage und Gegenanklage war anscheinend im Jahr 2009 ein wichtiges Indiz gefunden worden, ein von den Physikern eingeforderter wissenschaftlicher Beweis für die Machbarkeit der kalten Fusion.

Das war eine kleine Scheibe Kunststoff, deren Oberfläche an eine Mondkraterlandschaft erinnerte. Das Plastik war übersät mit kleinen Einschlägen, die von einer Art Elektrolyse stammten, wie sie Schüler im Chemieunterricht durchführen. Wenn man Elektrizität durch Wasser leitet, wird dieses in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet.

Die US-Chemikerin Pamela Mosier-Boss hatte diesen Versuch vor drei Jahren leicht verändert: Unter Strom setzte sie eine Lösung aus Palladiumchlorid und schwerem Wasser, das im Meer enthalten ist – und brachte damit eine Kernfusion in Gang, wie sie behauptete. Die Atomkerne ihrer Lösungsstoffe verschmolzen, erzeugten dabei Wärme und energiereiche Neutronen, die den Kunststoff wie Maschinengewehrkugeln unter Beschuss nahmen.

Herausgeber José Pardina: Wissenschaft und Technik sind das „leitmotiv“ von „muy“ (P.M.'s Schwesternzeitschrift), weiterhin die Grundlage der modernen Gesellschaft. Dazu gehört die kritische Auseinandersetzung mit umstrittenen Technologien

muy

Kalte Fusion verspricht ein Energie-Schlaraffenland

Was die Forscherin vorstellte, schien eine Sensation: Ihr Experiment verhieß ein Energieschlaraffenland. Damit ließe sich aus einem Kubikkilometer Ozean mehr Energie gewinnen als aus allen bekannten Erdölreserven, CO2-frei und klimaneutral.

Das alles hatte Gewicht. Die Frau stand in Diensten eines angesehenen Labors der US-Marine in San Diego. Mosier-Boss präsentierte ihre Ergebnisse vor der Amerikanischen Chemie-Gesellschaft, der größten Wissenschaftlervereinigung der Welt. Sie erhielt Flankenschutz von Forscherkollegen rund um die Welt, die seit zwei Jahrzehnten zu ähnlichen Resultaten gekommen waren, etwa Gammastrahlung und Helium als Signale einer Nuklearreaktion gemessen hatten.

Warum hatte kaum jemand von diesen spektakulären Forschungen etwas erfahren, wo doch die Menschheit verzweifelt nach neuen und sauberen Energien suchte? Weil die kalte Fusion am Labortisch bereits 1989 die Menschen aufwühlte. Zwei unbekannte Chemiker schossen über Nacht zu den Stars der Wissenschaft empor, um dann fast so schnell wieder zu verschwinden. Unter dem Vorwurf von Pfusch wurden sie aus der Gemeinde der seriösen Wissenschaftler verbannt. Fortan war es für die Mainstream-Wissenschaft ein Tabuthema.

Kriegserklärung der kalten Fusion an die heiße Fusion

Der moderne Forschungsbetrieb hat sich strengen Gesetzen unterworfen. Wissenschaftliche Wahrheit lässt sich ausschließlich experimentell gewinnen. Nur aus sauber durchgeführten und wiederholbaren Versuchen, die zu eindeutigen Ergebnissen führen, lassen sich neue Hypothesen und Gesetze zur Erklärung der Natur und der Wirklichkeit ableiten. Das ist so heilig wie das Amen in der Kirche. Wer gegen diese Gebote verstößt, wird wie in der Kirche unbarmherzig exkommuniziert.

Was die beiden Chemiker Martin Fleischmann und Stanley Pons am Gründonnerstag 1989 in Salt Lake City taten, war eine Art Kriegserklärung an eine über Jahrhunderte gewachsene Tradition. Auf  einer Pressekonferenz verkündeten sie, dass ihnen die Fusion im Reagenzglas gelungen sei, was ein riesiges Echo bei Medien in aller Welt hervorrief. Mit dieser „Guerilla-Strategie“ begingen die Forscher eine Reihe kolossaler Fehler.

Wissenschaftler kommunizieren neue Forschungsergebnisse nur über die Kanäle ihrer Fachpresse und stellen sich dort dem Urteil ihrer Kollegen, suchen aber nie populistisch den Kontakt zur Laienpresse. Noch schlimmer: Fleischmann und Pons wilderten in den Revieren der etablierten Fusionsforscher, sodass diese sich bloßgestellt fühlen mussten, ja sogar existenziell bedroht:

Kalte Fusion – eine „Vodoo-Wissenschaft“?

Heiße Fusion bei 100 Millionen Grad im Fusionsreaktor. Die kalte Fusion soll bei Zimmertemperatur erfolgen

MPIIP

Deren jahrzehntelanges Bemühen um Fusionstemperaturen von 100 Millionen Grad Celsius musste als Farce erscheinen, wenn Kernverschmelzungen anscheinend bei Zimmertemperaturen möglich waren. Warum sollte ein Staat solche Forschungen weiterhin mit Steuergeldern in Milliardenhöhe unterstützen?

Am schlimmsten wog der verdeckte Angriff auf die Kernkompetenz der Physiker. Waren es nicht sie, die die Welt erklärten – und nicht die Chemiker, die in den Augen vieler Physiker noch in der Alchemie gefangen waren. Für sie war die kalte Fusion ein Rückfall in die wissenschaftliche Magie und Quacksalberei des Mittelalters, eine „Vodoo-Wissenschaft“.

Das waren drei Fettnäpfchen, in die beiden Hochschullehrer getappt waren, am Ende aber scheiterten sie an ihrer eigenen Unprofessionalität. Sie waren noch lange nicht am Ende ihrer Testreihen bei der kalten Fusion angelangt. Doch um einen rivalisierenden Chemiker mit ähnlichen Versuchen aus dem Rennen zu schlagen und vor ihm ihre möglicherweise milliardenhohen Patentansprüche erheben zu können, entschlossen sie sich zur voreiligen Bekanntgabe ihrer Forschungen.

Gegner der kalten Fusion sollen manipuliert haben

In diesem Rohzustand enthielt ihr Forschungsbericht über kalte Fusion viele Ungereimheiten und Fehler, besonders beim Erfassen der Wärmeentwicklung. Das rieben ihnen die verletzten Physiker genüßlich unter die Nase, worauf die Kritisierten immer wieder neue Daten präsentierten. Sie verwickelten sich in Widersprüche und wurden immer weniger glaubhaft.

Eine besondere Rolle bei dieser Auseinandersetzung spielte das Massachusetts Institute of Technology MIT, ein über die ganze Welt strahlender Leuchtturm für exzellente Forschung. Deren Plasmafusionszentrum erhielt von der US-Regierung jährlich viele Millionen Dollar, um die Energiegewinnung nach dem Vorbild der Sonne Wirklichkeit werden zu lassen.

Der Direktor dieser Abteilung, Ronald Parker, ließ Fleischmanns und Pons Experiment sofort nachstellen. Wie der Leiter der MIT-Presseabteilung, Eugene Mallove, herausgefunden haben wollte, wurde dabei tatsächlich ein Wärmeüberschuss erfasst. Parker ließ die Ergebnisse angeblich frisieren und die Kurve auf Null herunterrechnen.

Aufklärer der kalten Fusion starb unter mysteriösen Umständen

Aus Protest gegen diese Praxis trat Mallove von seinem Posten zurück und schrieb über die Vorgänge am MIT ein Buch mit dem Titel „Feuer aus Eis“, das 1991 für den renommierten Pulitzerpreis vorgeschlagen wurde. Darin suchte er Parallelen zum Watergate Skandal Präsident Nixons. In Anlehnung an das schwere Wasser in der kalten Fusion nannte Mallove die Vorkommnisse am MIT ein „Heavy Watergate“.

Ein anderes Buch holte Parker aus der Schusslinie. „Das heiße Rennen um die kalte Fusion“ des britischen Physikers Frank Close, der als Staatsanwalt der Forschung auftrat, verdichtete die offizielle Kritik an Fleischmann und Pons zu einem „Verdammungsurteil“ der Wissenschaft. Ein paar Jahre darauf kam Mallove tragisch ums Leben. Der Verteidiger der kalten Fusion wurde unter nie geklärten Umständen brutal erschlagen, was Verschwörungstheorien sprießen ließ.

Die Sonne, Vorbild für beide, Anwälte der heißen und kalten Fusion

Gerd Altmann_pixelio.de

Sind damals vor 23 Jahren nur ein paar forscherische Heißsporne aneinander geraten, auf beiden Seiten, die vor Tabubrüchen und Fälschungen nicht zurückschreckten – oder ist an der kalten Fusion doch etwas dran, wie der Versuch von Pamela Mosier-Boss vermuten lässt?

Drei erfolgreiche Beispiele für kalte Fusion

Ihrer ist nur einer von mittlerweile mehreren tausend Experimenten und Veröffentlichungen dazu. Auch Fleischmann und Pons ließen nicht locker. Nachdem der Toyotakonzern den beiden Exilanten in Südfrankreich ein Labor eingerichtet hatte, erreichten sie Mitte der 1990-er Jahre mit ihrem „Sonnenfeuer im Wasserglas“ eine Leistung von 144 Watt, was der eines Durchlauferhitzers entspricht. Für eine kommerzielle Nutzung reichte das jedoch nicht.

Ein paar Jahre darauf schlug der Physiker Rusi Taleyarkhan in den USA hohe Wellen mit der sogenannten Bläschen-Fusion. Er ließ auf Aceton, gewöhnlichen Nagellackentferner, Ultraschall einwirken. Er erzeugte Bläschen, die sich auf das Zehntausendfache ihres Durchmessers ausdehnten, um dann nanosekundenschnell zu implodieren. Dabei könnten im Zentrum Temperaturen wie auf der Sonne, um zehn Millionen Grad Celsius entstehen, die Fusionsprozesse auslösen.

Auf der 11. Internationalen Konferenz über Kalte Fusion im Jahr 2004 stellte der US-Amerikaner Roger Stringham einen auf dieser Technik beruhenden Reaktor mit 0,5 PS Leistung vor. Er wurde gefördert vom Pentagon, das sich davon handliche Energielieferanten für Militäreinsätze in Krisengebieten erhoffte.

War kalte Fusion eine "Ausnahmefusion"?

Im Mai 2008 schließlich ließ der 85-jährige japanische Fusionsforscher Yoshiaki Arata die Welt aufhorchen. Er hielt an der Universität Osaka eine öffentliche Vorlesung, in der er die kalte Fusion demonstrierte. Dazu hatte er im Hörsaal hochrangige Wissenschaftler, Industriekapitäne und die Reporter der größten Zeitungen Nippons sowie zwei Fernsehsender versammelt. Aratas illustres Publikum beobachtete einen über 50 Stunden anhaltenden Wärmeeffekt.

Diese Flut verheißungsvoller Testergebnisse ließ sich irgendwann nicht mehr ignorieren. Deshalb beauftragte das US-Energieministerium ein Gutachtergremium aus 18 Experten, das Phänomen kalte Fusion unter die Lupe zu nehmen. Die Hälfte akzeptierte, dass bei den Experimenten ein Energieüberschuss in Form von Wärme entstanden war. Die meisten hielten allerdings eine Fusion für unmöglich. Einzelne Mitglieder sprachen sich für eine Förderung einzelner Versuche aus, um das Rätsel ein für allemal zu klären.

Was steckt bloß dahinter, fragen sich jetzt auch immer mehr Mainstream-Wissenschaftler. Wenn keine Fusion, was dann – oder doch eine Art "Ausnahmefusion"? Kein Geringerer als der Vater der Wasserstoffbombe, Edward Teller, erwog einst bereits die Möglichkeit „abnormaler Fusionsprozesse in Kristallgittern“, doch zu einer Theorie konnte er das nicht verdichten.

Kalte Fusion, „der Jahrhundertflopp“ – und die heiße „das Jahrhundertgrab“?

Da hatte es Einstein mit seiner Relativitätstheorie leichter, findet der Wissenschaftstheoretiker Klaus Fischer: Dieser hob sich zwar von der akzeptierten Wissenschaft ab, „doch bot er zugleich eine neue Idee an, die trotz ihrer Waghalsigkeit bisher unverbundene Territorien der Wissenschaft integrierte“.

Der Streit um die kalte Fusion zeigt: Wenn Forscher sich auf dünnes Eis wagen, müssen sie zur Sicherung Brücken bauen und wie in der Politik Verbündete gewinnen. Wer dagegen auf einer soliden Theorie baut und diese mit einer verheißungsvollen Vision zum Leuchten bringt, kommt dem Forschungs-Olymp beträchtlich näher.

So müssen die Verfechter der heißen Fusion nur auf unser Zentralgestirn verweisen, um die Geldschleusen zu öffnen. Dennoch, selbst nach 50 Jahren Forschung und Investition von schätzungsweise 30 Milliarden Euro ist die Zukunft dieser Form der Energieerzeugung weiterhin ungewiss. War die kalte Fusion der „Jahrhundertflopp“, könnte die heiße Variante das „Jahrhundertgrab“ der Forschung werden.

Heiße Fusion kostet 50 Milliarden Euro – die kalte Fusion ist fast gratis

Der ITER-Reaktor kostet 50 Milliarden Euro. Ein Jahrhundertgrab, sagen die Verfechter der kalten Fusion

 

 

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Im Jahr 2009 wurde im südfranzösischen Cadarache der Bau des Versuchsreaktors ITER begonnen. Wenn er im Jahr 2026 den Betrieb aufnimmt, wird er in in einem magnetischen Käfig ein Plasma aus Deuterium (schwerem Wasser) und Tritium (superschwerem Wasser) auf über 100 Millionen Grad Celsius erhitzen, die zehnfache Sonnentemperatur.

Das lässt die Wasserstoffkerne miteinander verschmelzen unter Erzeugung von Neutronen, die die Reaktorwände bombardieren und so nutzbare Wärme erzeugen. Beteiligt an dem internationalen Fusionsprojekt ist auch das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik bei München. Dort weiß man noch gar nicht richtig, wie die Wände beschaffen sein müssen, um dem Beschuss zu trotzen. Grundsätzliches ist wissenschaftlich noch gar nicht ausgegoren.

Die Baukosten von fünf Milliarden Euro haben sich mehr als verdoppelt, hinzu kommen Betriebskosten in Milliardenhöhe. Erst im Jahr 2054 könnte nach heutigem Stand der erste kommerzielle Fusionsreaktor ans Netz gehen, mit weiteren enormen Kosten von vielleicht 50 Milliarden Euro. Damit ist die heiße Fusion das aufwändigste wissenschaftliche Experiment aller Zeiten, nur die Internationale Raumstation ist kostspieliger.

„Kalte Fusion widerspricht den Naturgesetzen“

Der Erfolg dieser Bemühungen bleibt indes bescheiden. Der Fusionsreaktor JET im englischen Oxford hat selbst nach 25 Jahren noch eine negative Energiebilanz: Die Fusion funktioniert zwar, doch sie zu entzünden kostet immer noch mehr als sie einbringt. Vielleicht auch angesichts der unfreundlicher werdenden eigenen Perspektiven haben sich die Fusionsforscher der Konkurrenz gegenüber ein wenig geöffnet.

“Kalte Fusion widerspricht den Naturgesetzen”, heißt es zwar weiter unbeirrt am Max-Planck-Institut, “aber sobald wir von vielversprechenden neuen Versuchen hören, nehmen wir die Forschung daran wieder auf”.

Verbirgt sich hinter der kalten Fusion etwa ein bisher nicht entdecktes Naturprinzip? Vielleicht ergeht es ihren Forschern wie einst Alfred Wegener, der 1912 die Hypothese von der Kontinentalverschiebung verkündete. Seine Erklärung, dass die Gezeiten die Erdteile in Bewegung versetzten, quittierten die Physiker mit Spott und Gelächter, 40 Jahre lang.

Kalte Fusion, eine verpasste Sternstunde der Wissenschaft?

Erst als sie entdeckten, dass Küstengesteine in Südamerika und Afrika die gleiche magnetische Ausrichtung hatten und die Erdkruste auf einem Magmameer schwimmt, bekam Wegener recht und wurde als großer Entdecker gewürdigt. Seine Beobachtung war richtig, nur die Erklärung falsch.

Auch das endgültige Urteil über Fleischmann und Pons ist noch nicht gesprochen. Waren sie trotz ihrer eklatanten Fehler möglicherweise doch genial, sogar nobelpreiswürdig? Der Wissenschaftstheoretiker Klaus Fischer räumt ein, dass der orthodoxe Wissenschaftsbetrieb ihrer Zeit vorauseilende Forscher leicht als Spinner ausgrenzt. Tatsächlich entpuppten sich diese oft als undisziplinierte Amateure, ideologisierte Dogmatiker oder Spekulanten.

Aber, gibt Fischer zu bedenken: „Die wenigen Fälle, in denen sich die Wissenschaft in ihrem Urteil über einen 'Spinner' dramatisch irrt, wiegen unendlich schwer: Es sind die verpassten Sternstunden der Wissenschaft!“