Fusionsreaktoren mit Hochtemperatur-Supraleitermagneten: Wer ist der praktischen Energieerzeugung am nächsten?

Die Fusionsenergie bewegt sich seit Jahrzehnten zwischen beeindruckenden Laborergebnissen und dem deutlich schwierigeren Ziel, tatsächlich nutzbaren Strom zu erzeugen. Eine Entwicklung hat dieses Rennen stärker beschleunigt als viele andere: Hochtemperatur-Supraleiter-Magnete, kurz HTS-Magnete. Sie können außergewöhnlich starke Magnetfelder erzeugen und benötigen dabei weniger Platz als viele frühere supraleitende Systeme. Dadurch werden kleinere und potenziell kostengünstigere Fusionsanlagen möglich. Im Jahr 2026 beschränkt sich die HTS-Technologie längst nicht mehr auf einzelne experimentelle Spulen. Vollständige Magnetsysteme wurden getestet, ein vollständig mit HTS-Magneten ausgestatteter Tokamak hat Plasma über längere Zeiträume betrieben, und Commonwealth Fusion Systems baut mit SPARC eine Anlage, die gezielt einen Nettoenergiegewinn durch Fusion demonstrieren soll. Dennoch speist bislang kein HTS-basierter Fusionsreaktor Strom in ein öffentliches Netz ein. Führende Projekte sollten daher nicht allein anhand ambitionierter Zeitpläne beurteilt werden, sondern danach, was tatsächlich gebaut, getestet und in funktionsfähige Fusionsanlagen integriert wurde.

Warum Hochtemperatur-Supraleitermagnete das Rennen um die Fusion verändert haben

Bei der magnetischen Einschlussfusion muss extrem heißes Plasma von den Wänden des Reaktors ferngehalten werden, während gleichzeitig Bedingungen erhalten bleiben, unter denen Atomkerne miteinander verschmelzen können. Konventionelle Magnete erfüllen diese Aufgabe bereits in experimentellen Anlagen, stärkere Magnetfelder bieten jedoch einen erheblichen Vorteil: Sie können leistungsfähiges Plasma in einem kleineren Volumen einschließen. Das ist entscheidend, weil ein Fusionsreaktor nicht allein dadurch wirtschaftlich interessant wird, dass in ihm Fusionsreaktionen stattfinden. Magnete, Vakuumgefäß, Kühlsysteme, Plasmaheizung, Abschirmung und Wartungseinrichtungen müssen gemeinsam in eine Anlage passen, die sich realistisch bauen und betreiben lässt. Hochtemperatur-Supraleiter sind deshalb besonders interessant, weil sie kompaktere Reaktoren ermöglichen könnten, ohne auf die für hohe Fusionsleistungen erforderliche Magnetfeldstärke verzichten zu müssen.

Der Begriff „Hochtemperatur“ ist dabei relativ zu verstehen. Auch diese Supraleiter arbeiten weiterhin bei extrem niedrigen Temperaturen, typischerweise nur einige Dutzend Grad über dem absoluten Nullpunkt. Sie müssen jedoch nicht so stark gekühlt werden wie viele traditionelle supraleitende Materialien. Noch wichtiger für die Fusion ist, dass Werkstoffe wie REBCO auch in sehr starken Magnetfeldern große elektrische Ströme transportieren können, unter denen ältere Supraleiter erheblich an Leistungsfähigkeit verlieren würden. Ingenieure können dünne supraleitende Bänder zu leistungsfähigen Spulen wickeln und damit Magnetfelder erzeugen, die für kompakte Tokamaks und zunehmend auch für Stellaratoren geeignet sind. Der mögliche Vorteil liegt daher nicht nur in kleineren Versuchsanlagen. Ein stärkeres Magnetfeld kann Größe, konstruktive Anforderungen und Wirtschaftlichkeit eines späteren Kraftwerks grundlegend beeinflussen.

Aus diesem Grund wurde der 20-Tesla-Großmagnet, den das MIT und Commonwealth Fusion Systems im Jahr 2021 demonstrierten, zu einem wichtigen Bezugspunkt für die Branche. Nachfolgende Untersuchungen und Tests stärkten das Vertrauen darin, dass die Technologie den mechanischen und elektromagnetischen Belastungen einer Fusionsanlage standhalten kann. Dieser Versuch bewies noch nicht, dass kommerzielle Fusion erreicht worden war; innerhalb des getesteten Magnetsystems befand sich kein Fusionsplasma. Er zeigte jedoch, dass eine zentrale Voraussetzung für eine neue Generation kompakter Hochfeldreaktoren technisch realisierbar ist. Bis 2026 hat sich die entscheidende Frage daher verschoben: Nicht mehr, ob ein leistungsstarker HTS-Fusionsmagnet gebaut werden kann, sondern ob vollständige Anlagen mit dieser Technologie zuverlässig genug arbeiten können, um als Grundlage künftiger Kraftwerke zu dienen.

Was wurde bis 2026 tatsächlich demonstriert?

Die stärksten Belege stammen aus mehreren Projekten, die unterschiedliche Integrationsstufen erreicht haben. Commonwealth Fusion Systems hat den Übergang vom Test eines Prototypmagneten zur Fertigung der großen toroidalen Feldmagnete für SPARC vollzogen. Der erste fertiggestellte Serienmagnet dieser Art mit einem Gewicht von rund 24 Tonnen wurde Ende 2025 in den Montagebereich von SPARC geliefert und im Januar 2026 öffentlich vorgestellt. SPARC benötigt insgesamt 18 dieser D-förmigen Magnete. Parallel dazu installiert und nimmt das Unternehmen die für die Kryokühlung, Magnetstromversorgung und Plasmaheizung erforderlichen Systeme in Betrieb. Im Laufe des Jahres 2026 befanden sich außerdem beide Hälften des Vakuumgefäßes am Standort und wurden für die Montage vorbereitet.

Tokamak Energy aus Großbritannien verfolgt einen anderen Ansatz, um die Einsatzfähigkeit von HTS-Technologie nachzuweisen. Das Demo4-System kombiniert 44 HTS-Spulen zu einer vollständigen Magnetanordnung nach dem Prinzip eines Tokamaks, anstatt lediglich eine einzelne Hochfeldspule zu testen. Bei Ende 2025 gemeldeten Versuchen erreichte das System unter für Fusionsanlagen relevanten Betriebsbedingungen eine Magnetfeldstärke von 11,8 Tesla. Das ist bedeutsam, weil ein späteres Kraftwerk nicht mit einem einzigen Rekordmagneten arbeitet. Zahlreiche Spulen müssen gleichzeitig funktionieren und dabei großen Kräften, niedrigen Temperaturen und wechselnden elektromagnetischen Belastungen standhalten. Demo4 soll genau diese technischen Fragen beantworten und praktische Daten für größere Magnetsysteme liefern.

Energy Singularity in China hat einen weiteren wichtigen Meilenstein erreicht. Der HH70 wurde zum ersten Tokamak, dessen wesentliche Magnetsysteme vollständig auf Hochtemperatur-Supraleitern basieren. Das erste Plasma wurde 2024 erzeugt. Im Februar 2026 meldete das Unternehmen einen Plasmaimpuls mit einer Dauer von 1.337 Sekunden. Zusätzlich beschreibt eine wissenschaftlich begutachtete Veröffentlichung den Aufbau und die Inbetriebnahme von HH70. Das bedeutet nicht, dass HH70 bereits einen Nettoenergiegewinn durch Fusion erzeugt. Es handelt sich um einen vergleichsweise kleinen Forschungstokamak, der vor allem den integrierten Betrieb von HTS-Technologie und die Kontrolle des Plasmas demonstrieren soll. Sein besonderer Wert liegt darin, dass supraleitende Spulen, Kühlung, Stromversorgung und Plasmasysteme über längere Betriebszeiten gemeinsam funktionieren können und nicht nur während kurzer Magnettests.

Commonwealth Fusion Systems und SPARC führen beim integrierten Hochfeldansatz

Unter den HTS-basierten Fusionsprojekten verfügt Commonwealth Fusion Systems derzeit möglicherweise über die klarste Entwicklungskette: von der Magnetentwicklung über einen Tokamak zum Nachweis des Energiegewinns bis hin zu einem geplanten netzgekoppelten Kraftwerk. SPARC, das in Devens im US-Bundesstaat Massachusetts gebaut wird, ist ein kompakter Hochfeldtokamak, dessen Entwicklung auf Forschungsarbeiten des MIT zurückgeht. Die Anlage ist nicht dafür vorgesehen, Strom zu verkaufen. Ihre wichtigste Aufgabe besteht darin, zu zeigen, dass ein Hochfeldtokamak mit HTS-Magneten mehr Fusionsleistung aus seinem Plasma erzeugen kann, als externe Heizleistung in dieses Plasma eingebracht wird. Dieser Zustand wird üblicherweise als Q größer als eins bezeichnet. Konstruktionsstudien gehen unter vorgesehenen Betriebsbedingungen von deutlich höheren Fusionsgewinnen aus, doch diese Berechnungen müssen erst experimentell bestätigt werden.

SPARC ist besonders wichtig, weil die Anlage verschiedene Technologien zusammenführt, die zuvor überwiegend getrennt voneinander demonstriert wurden. Starke Magnete allein reichen nicht aus. Benötigt werden zudem ein Vakuumgefäß mit geeigneten plasmaexponierten Komponenten, eine leistungsfähige Kryotechnik, Hochfrequenzheizung, Brennstoffzufuhr, Diagnosesysteme, Schutzmechanismen und Steuerungen, die zuverlässig zusammenarbeiten. Bis Mitte 2026 nahm CFS zunehmend weitere unterstützende Systeme in Betrieb und bereitete damit eine umfassende Generalprobe ohne Plasma vor. Im Baufortschrittsbericht des Unternehmens vom Mai 2026 wurde der Beginn des SPARC-Betriebs für 2027 angegeben. Dieser aktuelle Zeitplan ist aussagekräftiger als ältere Ankündigungen, die noch von einem ersten Plasma im Jahr 2026 ausgingen. Das verdeutlicht, warum Zeitpläne in der Fusionsforschung als veränderliche technische Zielsetzungen und nicht als unverrückbare Termine betrachtet werden sollten.

Als nächster Schritt ist ARC vorgesehen, eine deutlich größere Anlage, die als tatsächliches Kraftwerk arbeiten soll. CFS plant den ersten ARC-Reaktor im Chesterfield County im US-Bundesstaat Virginia mit einer angestrebten elektrischen Nettoleistung von etwa 400 Megawatt. In den Jahren 2025 und 2026 entwickelte sich das Vorhaben von einem rein konzeptionellen Zukunftsprojekt zu einem konkreter vorbereiteten Kraftwerksprojekt: CFS wählte einen Standort aus, durchlief lokale Genehmigungs- und Entwicklungsverfahren, vereinbarte Stromabnahmeverträge und reichte im April 2026 bei PJM, dem regionalen Netzbetreiber, einen Antrag auf Netzanschluss ein. Im Juni 2026 veröffentlichte das Unternehmen außerdem fünf begutachtete wissenschaftliche Arbeiten zur physikalischen Grundlage von ARC. Keiner dieser Schritte beweist, dass ARC funktionieren wird. Sie zeigen jedoch, dass CFS bereits Fragen zu Netzanschluss, Kraftwerksengineering und künftigen Abnehmern bearbeitet, während der experimentelle Vorgänger SPARC noch gebaut wird.

Tokamak Energy und Energy Singularity zeigen unterschiedliche Formen des Fortschritts

Tokamak Energy zählt weiterhin zu den erfahrensten privaten Unternehmen, die sowohl an Fusionsanlagen als auch an Hochtemperatur-Supraleitern arbeiten, verfolgt jedoch einen anderen Weg als das SPARC-ARC-Konzept. Das Unternehmen betreibt den sphärischen Tokamak ST40 für Plasmaphysik und entwickelt parallel im Rahmen eines eigenen Magnetprogramms HTS-Systeme. Im Juli 2026 meldete Tokamak Energy erfolgreiche Standorttests eines Ein-Megawatt-Gyrotrons, das für Plasmaheizung und -steuerung in ST40 installiert werden soll. Darüber hinaus wurde das Unternehmen zum Magnetsystempartner des britischen Fusionsprogramms STEP ernannt. Der entsprechende Vertrag umfasst Arbeiten bis März 2029. Damit gewinnt Tokamak Energy nicht nur als Fusionsentwickler, sondern auch als Anbieter fortschrittlicher Magnettechnologie an Bedeutung.

Die Ausrichtung des Unternehmens im Jahr 2026 zeigt außerdem, dass die Fusionsbranche zunehmend auf Kooperationen setzt. Tokamak Energy schloss sich Type One Energy und AECOM im britischen Infinity Fusion Consortium an. Dieses Konsortium verfolgt ein privatwirtschaftliches Fusionskraftwerksprojekt, das auf dem Stellarator-Konzept von Type One Energy und der HTS-Magnettechnik von Tokamak Energy basiert. Separat veröffentlichte Tokamak Energy umfangreiche Arbeiten zu einem sphärischen Tokamak-Pilotkraftwerk, das im Rahmen des Milestone-Based Fusion Development Program des US-Energieministeriums entwickelt wurde. Die Studien beschreiben eine mögliche Anlage mit 800 Megawatt Fusionsleistung und etwa 85 Megawatt elektrischer Nettoleistung. Im August 2026 erklärte das Unternehmen jedoch, dass es die in diesen Arbeiten beschriebene konkrete Pilotanlage nicht selbst bauen werde. Die derzeitige kommerzielle Rolle von Tokamak Energy verbindet daher zunehmend Fusionsforschung, Magnetfertigung und die Beteiligung an größeren nationalen sowie industriellen Programmen.

Energy Singularity befindet sich wiederum in einer anderen Ausgangslage. HH70 ist bereits ein funktionierender vollständig mit HTS-Magneten ausgestatteter Tokamak. Dadurch sammelt das chinesische Unternehmen Betriebserfahrungen, über die Wettbewerber mit noch nicht fertiggestellten vollständigen HTS-Anlagen bislang nicht verfügen. Besonders relevant für künftige Kraftwerke ist der Langpulsbetrieb, denn kommerzielle Anlagen können sich nicht auf Experimente verlassen, die lediglich Bruchteile einer Sekunde dauern. Gleichzeitig darf die Betriebsdauer nicht mit der Fusionsleistung verwechselt werden. Ein langlebiges Plasma löst nur einen Teil der Aufgabe. Ein Kraftwerksreaktor muss zusätzlich Temperaturen, Dichte und Einschlussbedingungen erreichen, unter denen große Mengen Fusionsenergie entstehen. HH70 hat bislang die technische Integration und den Langzeitbetrieb demonstriert, nicht jedoch einen Nettoenergiegewinn. Die nächsten Anlagen im Programm von Energy Singularity werden deshalb entscheidend dafür sein, wie gut sich diese Technologie in Richtung leistungsfähiger Reaktoren skalieren lässt.

Die verbleibende Lücke zwischen leistungsstarken Magneten und nutzbarem Strom

HTS-Magnete lösen ein wichtiges Problem, beseitigen jedoch nicht die schwierigen technischen Anforderungen eines Fusionskraftwerks. Ein Deuterium-Tritium-Reaktor muss einen kontinuierlichen Strom hochenergetischer Neutronen bewältigen, die bei der Fusion entstehen. Diese Neutronen schädigen mit der Zeit Materialien, aktivieren Bauteile und geben Wärme an die umgebenden Strukturen ab. Die Magnete müssen durch Abschirmungen vor dieser Umgebung geschützt werden, zusätzliche Abschirmung vergrößert jedoch die Anlage und beeinflusst ihre Wirtschaftlichkeit. Gleichzeitig werden Materialien benötigt, die den extremen Wärmebelastungen an den plasmaexponierten Oberflächen standhalten. Besonders kritisch ist dabei der Divertor, über den Wärme und Teilchen gezielt aus dem Plasma abgeführt werden. Diese Anforderungen werden erheblich anspruchsvoller, sobald eine Anlage von kurzen Experimenten zu wiederholtem oder dauerhaftem Hochleistungsbetrieb übergeht.

Auch die Brennstoffversorgung stellt eine wesentliche Herausforderung dar. Deuterium ist relativ leicht verfügbar, Tritium hingegen ist selten und radioaktiv. Die meisten Konzepte für kommerzielle Reaktoren sehen deshalb vor, Tritium innerhalb der Anlage selbst zu erzeugen. Dazu soll die Fusionskammer von lithiumhaltigen Brutblankets umgeben werden. Ein praktischer Reaktor muss genügend Tritium erzeugen, um den eigenen Verbrauch auszugleichen, während gleichzeitig Wärme gewonnen und die Neutronenstrahlung abgeschirmt wird. Dies ist einer der Gründe, warum CFS 2026 dem Lithium Breeding Tritium Innovation Programme der britischen Atomic Energy Authority beigetreten ist. Die Leistung eines Magnetsystems kann Jahre früher getestet werden als ein vollständiger Brennstoffkreislauf. Selbst ein erfolgreicher SPARC-Betrieb würde daher noch erhebliche Entwicklungsarbeit zwischen dem Nachweis eines Fusionsenergiegewinns und einem kommerziellen ARC-Kraftwerk übriglassen.

Die Wirtschaftlichkeit könnte letztlich ebenso entscheidend werden wie die Plasmaphysik. Ein HTS-Reaktor benötigt große Mengen supraleitender Bänder, spezialisierte Strukturmaterialien, Kryotechnik, Einrichtungen für ferngesteuerte Wartung sowie präzise gefertigte Komponenten. Die Kosten eines ersten Kraftwerks dürften kaum repräsentativ für spätere Anlagen sein, die innerhalb einer ausgereiften Lieferkette in größerer Stückzahl gefertigt werden könnten. Ebenso entscheidend wird die Zuverlässigkeit sein. Ein Reaktor, der regelmäßig für langwierige Reparaturen abgeschaltet werden muss, wäre wirtschaftlich kaum konkurrenzfähig, selbst wenn das Plasma die gewünschten Leistungswerte erreicht. Deshalb behandeln die glaubwürdigsten Programme im Jahr 2026 Fertigbarkeit, Netzanschluss, Wartung, Brennstoffversorgung und Lebensdauer der Komponenten zunehmend als zentrale Aufgaben der Fusionsentwicklung und nicht als Probleme, die erst nach der Lösung der Plasmaphysik behandelt werden können.

Wer ist 2026 der praktischen Fusionsenergie am nächsten?

Wenn „am nächsten“ bedeutet, welcher Entwickler den am weitesten fortgeschrittenen integrierten Weg von einem HTS-Demonstrationsmagneten über einen Tokamak mit angestrebtem Nettoenergiegewinn bis zu einem konkret geplanten kommerziellen Kraftwerk vorweisen kann, hat Commonwealth Fusion Systems derzeit die stärksten Argumente. Die zentrale Magnettechnologie wurde im großen Maßstab getestet, Serienmagnete werden gefertigt, SPARC befindet sich tatsächlich im Bau und aktuelle Angaben des Unternehmens sehen den Beginn des Betriebs im Jahr 2027 vor. Für ARC wurde ein Standort in Virginia ausgewählt, die geplante Nettoleistung liegt bei rund 400 Megawatt, wissenschaftlich begutachtete physikalische Studien wurden veröffentlicht und ein Antrag auf Anschluss an das PJM-Stromnetz wurde eingereicht. Diese Schritte sind für ein Fusionsprojekt ungewöhnlich konkrete kommerzielle Vorbereitungen. Sie garantieren jedoch nicht, dass ARC tatsächlich Anfang der 2030er-Jahre in Betrieb gehen wird. Die entscheidenden Belege muss SPARC liefern, insbesondere die Frage, ob die Anlage den erforderlichen Fusionsgewinn erreicht und damit den Hochfeldansatz bestätigt.

Diese Einschätzung bedeutet nicht, dass andere HTS-Projekte eine untergeordnete Rolle spielen. Energy Singularity hat bereits den weltweit ersten vollständig mit HTS-Magneten ausgestatteten Tokamak betrieben und Langzeit-Plasmaoperation demonstriert. Damit besitzt das Unternehmen bei einer bestimmten Form integrierter Betriebserfahrung einen Vorsprung. Tokamak Energy hat ein vollständiges Hochfeld-HTS-Magnetsystem erfolgreich getestet und ist inzwischen ein wichtiger Magnettechnikpartner für STEP und das Infinity Fusion Consortium. Type One Energy setzt HTS-Technologie dagegen in einem Stellarator und nicht in einem klassischen Tokamak ein. Die Engineering-Anlage Infinity One am Bull-Run-Standort der Tennessee Valley Authority soll 2029 in Betrieb genommen werden, während das spätere Kraftwerk Infinity Two im darauffolgenden Jahrzehnt etwa 400 Megawatt elektrische Leistung erzeugen soll. Stellaratoren bieten den Vorteil eines grundsätzlich kontinuierlichen Betriebs, doch ein großer HTS-Stellarator von Type One Energy wurde bislang noch nicht gebaut und betrieben.

Der Stand der Branche im Jahr 2026 ist damit deutlich weiter entwickelt, als es die bekannte Behauptung vermuten lässt, Fusion sei grundsätzlich immer noch Jahrzehnte entfernt. Dennoch existiert bislang keine etablierte Stromerzeugung auf dieser Grundlage. HTS-Magnete haben ein wesentliches Hindernis reduziert, indem sie sehr starke Magnetfelder in für Reaktoren relevanten Größenordnungen technisch möglich machen. Mehrere Entwickler haben sich bereits von reiner Materialforschung zu vollständigen Magnetsystemen oder funktionierenden Fusionsanlagen weiterentwickelt. Die kommenden Jahre dürften wesentlich klarere Antworten liefern. SPARC soll zeigen, ob kompakte Hochfeldtokamaks einen Nettoenergiegewinn erreichen können; Energy Singularity will über HH70 hinaus skalieren; Type One Energy muss fortschrittliche Stellarator-Magnetkonzepte in Infinity One umsetzen; und Tokamak Energy wird die industrielle Entwicklung von HTS-Systemen für verschiedene Programme weiter vorantreiben. Solange kein Kraftwerk zuverlässig Nettoelektrizität in ein Stromnetz einspeist, bleibt praktische Fusionsenergie ein technisches Ziel und keine etablierte Energiequelle. Die im Jahr 2026 verfügbaren Ergebnisse zeigen jedoch, dass Hochtemperatur-Supraleitermagnete dieses Ziel deutlich näher an eine überprüfbare Realität gebracht haben.