Technik

Quantenenergie ohne Kabel? Wie neue Physik das Stromnetz umkrempelt

von Artisan Baumeister · 11. April 2025

An der TU Kaiserslautern tüftelt ein Forscherteam um Jennifer Koch an einer bahnbrechenden Methode zur Energieübertragung: Mithilfe quantenmechanischer Effekte könnten Stromleitungen überflüssig werden – mit weitreichenden Folgen für Infrastruktur, Regulierung und Alltag.

Inhaltsübersicht

Einleitung
Wie funktioniert quantenmechanische Energieübertragung überhaupt?
Wer forscht daran – und wie weit ist der Stand?
Was bringt das Ganze – und wo liegen die Hürden?
Fazit

Einleitung

Vom Smartphone bis zum Großrechner – Energie ist das Rückgrat unserer Technik. Doch die Art, wie wir Strom transportieren, ist seit Jahrzehnten nahezu unverändert. Jetzt gibt es Bewegung: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten an quantenmechanischen Methoden zur Energieübertragung – kontaktlos, effizient, weitreichend. Was bislang nach Science-Fiction klang, wird an der Technischen Universität Kaiserslautern systematisch erforscht. Die Physikerin Jennifer Koch und ihr Team haben bereits erste erfolgreiche Tests hinter sich. Ihre Vision: Energie, die sich ohne Kabel durch den Raum bewegt und dabei kaum Verluste verursacht. Doch mit dem Technologieversprechen kommen Herausforderungen: rechtlich, technisch, gesellschaftlich. Wie weit ist die Entwicklung wirklich? Was kann sie leisten – und was (noch) nicht?

Wie funktioniert quantenmechanische Energieübertragung überhaupt?

Strom ist heute noch ein geduldiger Arbeiter: Er fließt durch Kilometer Kupferleitungen, verliert auf dem Weg Wärme, trifft auf Widerstände. Die quantenmechanische Energieübertragung denkt das Prinzip neu – buchstäblich auf quantenphysikalischer Ebene. Statt Elektronen durch Leitungen zu drücken, nutzt sie Phänomene wie Verschränkung und Superposition, um Energie deutlich effizienter und vor allem drahtlos zu bewegen.

Die Superposition beschreibt einen Zustand, in dem ein Quantensystem – etwa ein Elektron oder ein Photon – gleichzeitig in mehreren Energiezuständen existiert. Das klingt kontraintuitiv, ist aber belegt. Die Entschlüsselung dieser Zustände erlaubt es, Energie auf neue Weise zu codieren und zu steuern – und dabei Verluste massiv zu reduzieren. Erste Tests an der TU Kaiserslautern zeigen: Energieverluste können um bis zu 90 % gesenkt werden.

Und dann ist da noch die Verschränkung: Zwei Teilchen, einmal miteinander „verknüpft“, bleiben es, unabhängig von der Distanz. Verändert man das eine, reagiert das andere in Echtzeit. In der Theorie könnte so Energie zwischen verschränkten Zuständen übertragen werden – eine Art „quantentechnisches Beamen“, nur ohne Science-Fiction-Übertreibung. Auch wenn wir von einem großflächigen Einsatz noch einige Schritte entfernt sind, setzt die Forschung hier an.

Im Unterschied zum klassischen Stromnetz, wo Energieübertragung stets an physische Infrastruktur gebunden ist, verspricht die quantenbasierte Infrastruktur ein stromnetz der Zukunft: kabellos, effizient, skalierbar. Für Forscherinnen wie Jennifer Koch ist das keine Utopie, sondern messbare Realität – wenn auch eine, die noch zahlreiche regulatorische Herausforderungen mit sich bringt.

Wer forscht daran – und wie weit ist der Stand?

Jennifer Koch, Professorin für Experimentalphysik an der TU Kaiserslautern, gehört zu den Pionierinnen eines Feldes, das nicht weniger als die Zukunft der Energieübertragung neu definieren könnte. Seit rund fünf Jahren untersucht ihr interdisziplinäres Team, wie quantenmechanische Effekte wie Verschränkung und Superposition genutzt werden können, um drahtlosen Strom hocheffizient zu übertragen – ganz ohne Kupferleitungen oder Mittelspannungsmasten.

Die ersten Meilensteine erreichte das Team bereits zwischen 2019 und 2021: In streng kontrollierten Laborumgebungen gelang es, Energie mithilfe sogenannter kohärenter Zustände über kurze Distanzen zu übertragen – mit bis zu 90% Effizienz im Vergleich zu realen Netzen. Möglich wurde das durch feinabgestimmte Quantenkoppler, die neben dem Energiefluss auch seine Stabilität erhalten – ähnlich wie ein Dirigent, der ein fragiles Orchester aus Lichtteilchen und quantenbasierten Resonatoren leitet.

Seit 2022 arbeitet Kochs Gruppe an der Skalierung: Wie lässt sich die Technologie aus dem Labor auf reale Bedingungen – Industrieanlagen, Stromverteilzentren, sogar dezentrale Netzwerke – übertragen? Die Herausforderung liegt nicht nur in der Hardware, sondern auch im Zusammenspiel mit bestehender Infrastruktur. Eine quantenbasierte Infrastruktur kann das Stromnetz der Zukunft resilienter und verlustärmer machen – sofern regulatorische Hürden und ökonomische Fragen gelöst werden.

Kochs Arbeit steht mittlerweile im Zentrum mehrerer Forschungsverbünde – ein deutliches Signal, dass Quantenphysik und Energie keine akademische Nische mehr sind, sondern ein ernstzunehmender Bestandteil künftiger Versorgungsmodelle. Die Grundlagen sind gelegt. Jetzt beginnt der schwierige Teil: der Sprung vom Prototyp zur Anwendung.

Was bringt das Ganze – und wo liegen die Hürden?

Was auf den ersten Blick nach Science-Fiction klingt, könnte das Stromnetz der Zukunft neu definieren: Die quantenmechanische Energieübertragung – ein Ansatz, bei dem mithilfe quantenphysikalischer Prinzipien wie Superposition oder Verschränkung Energie praktisch drahtlos und mit minimalem Verlust transportiert werden kann. Das macht die Technologie für Energieversorger, Verbraucher und Infrastrukturbauer gleichermaßen interessant.

Wirtschaftlich attraktiv – aber nicht ohne Stolpersteine

Für Netzbetreiber und Industrie bedeutet das: weniger Kupferkabel, weniger Energieverlust, weniger Wartung – insgesamt also geringere Betriebskosten. Auch für Regionen mit bisher schwacher Netzabdeckung – etwa abgelegene Dörfer oder Katastrophengebiete – könnten sich neue Möglichkeiten eröffnen. Gleichzeitig stellt die Effizienz im Stromnetz durch quantenmechanische Übertragung traditionelle Versorgungsmodelle infrage.

Technik trifft Politik

Doch bevor drahtloser Strom im Alltag ankommt, stehen große regulatorische Herausforderungen im Raum. Bestehende Energiegesetze gehen von physischen Netzen aus. Eine quantenbasierte Infrastruktur passt da nicht ohne Weiteres hinein. Politische Weichenstellungen und neue Normen werden unerlässlich sein – auch um Sicherheits- und Haftungsfragen zu klären. Jennifer Koch von der TU Kaiserslautern spricht offen darüber, dass Regulierung und gesellschaftliche Akzeptanz genauso kritisch sind wie die reine Forschung.

Akzeptanz als Schlüssel zur Umsetzung

Viele Menschen reagieren zögerlich auf neue Technologien, vor allem wenn es um etwas Abstraktes wie Quantenphysik Energie geht. Was fehlt, ist oft schlicht Erklärung. Hier liegt eine Aufgabe für Bildung, Medien und Politik: Aufzuklären, statt zu verunsichern. Erst wenn klar ist, wie und warum diese Technologie funktioniert, wird sie auch dort ankommen, wo sie gebraucht wird – im Alltag.

Fazit

Die quantenmechanische Energieübertragung ist mehr als nur ein wissenschaftliches Experiment – sie könnte das Rückgrat unseres Energiesystems neu definieren. Die Arbeit von Jennifer Koch und ihrem Team zeigt: Drahtlose Energieübertragung ist keine ferne Zukunftsmusik, sondern greifbare Realität in der Entwicklung. Doch bevor die Technik ihren Weg in den Alltag findet, braucht es mehr als nur Labordurchbrüche. Gesetzgeber müssen reagieren, die Gesellschaft muss mitgenommen werden und die Technologie muss robust und skalierbar werden. Ein interdisziplinärer Kraftakt – mit der Chance, unser Stromnetz sicherer, nachhaltiger und zukunftsfähiger zu machen.

Wie finden Sie die Idee von drahtloser Energie aus dem Labor? Diskutieren Sie mit uns in den Kommentaren oder teilen Sie den Artikel mit Technikinteressierten!