Start | Kontakt | Impressum | Datenschutz
 
 
 

Die Energiefrage

 
 
     
 

Dr. BjÖrn Peters

Die Energiefrage – #62

Die Wirtschaftlichkeitsfrage

 

Mit dem klaren Bekenntnis zu nuklearen Energien in der letzten Kolumne wurden uns einige Fragen zur Kernenergie gestellt. Wie wirtschaftlich ist sie angesichts der überteuren Neubauprojekte in Finnland, England und USA? Wie sicher sind moderne Kernkraftwerke eigentlich? Unter welchen Voraussetzungen ist das Problem mit dem Atommüll gelöst? Haben nukleare Technologien nicht schon lange das Rennen gegen die viel weiter entwickelten Solar- und Windtechnologien verloren – technisch wie wirtschaftlich? Wir versuchen uns an Antworten.

Ist Kernenergie wirklich so günstig?

Die Kernenergie ist mit ca. 20 EUR/MWh heutzutage in Deutschland die preisgünstigste regelbare elektrische Energie, da die Kraftwerke abgeschrieben sind und die Brennstoffkosten niedrig.  Die Kernkraftwerke der 1980er Jahre waren aber auch preisgünstig in der Herstellung, viel günstiger als heutige Neubauprojekte.  Das lag daran, dass die Hersteller bei jedem Kraftwerk in firmenübergreifenden Teams das Gelernte diskutierten, damit das jeweils nächste Kraftwerk günstiger, schneller und sicherer gebaut werden konnte.

Die Lernkurve wurde also aktiv beschritten, es arbeiteten Wissenschaftler und Kerntechniker Hand in Hand, um der Kernenergie zum Durchbruch zu verhelfen.  Bis zur Mitte der 1980er Jahre baute die Bundesrepublik auf diese Weise einen weltweit nahezu einmaligen Pool an Spitzenkräften auf, die sich immer wieder gemeinsam ähnlichen Herausforderungen stellten.  Mit dem Aufkommen der ‚Grünen‘, der Anti-AKW-Bewegung und der Unsicherheit im Umgang mit ionisierender Strahlung nach Tschernobyl änderte sich dies.  Die Bundesrepublik stieg Anfang der 1990er- Jahre aus der Kernforschung aus, die Forschungsbudgets wurden drastisch zusammengestrichen, die Teams zerstreuten sich und unschätzbares Wissen ging unwiederbringlich verloren.

In diesem Lichte muss man die Neubauprojekte in Finnland, UK und USA sehen, die durch hohe Budget- und Zeitplanüberschreitungen gekennzeichnet sind.  Es fehlen schlicht erfahrene Ingenieursteams, um auch heute noch Großkraftwerke effizient bauen zu können.  Umgekehrt gesagt:  Wir stehen heute dort, wo die Kerntechnik ungefähr zu Mitte der 1960er-Jahre stand, nämlich am Anfang.  Nur wenige Keimzellen von kerntechnischem Spitzen-Know-How gibt es noch, nämlich in den USA, in Russland und in China. 

Sollten wir uns für einen Wiedereinstieg in die Kernenergie entscheiden, müssten wir also in einem der drei Länder einkaufen gehen, oder dieses Wissen wieder neu aufbauen.  Hierzu würden sich kleinere, modulare Reaktoren moderner Bauweise besser eignen, die neben der Stromproduktion auch zur Fernwärmeversorgung und zur Bereitstellung von Hochtemperatur-Prozesswärme bspw. für die kosteneffiziente Herstellung von synthetischen Kraftstoffen eingesetzt werden könnten.  Mit ihnen könnten relativ schnell hohe Stückzahlen erreicht werden, die dafür sorgen, dass die Technik weiterentwickelt wird bei geringerem Risiko für die Investoren.  Eine sehr gute Übersicht über diese Strategie findet sich hier.

Einige Entwicklerteams weltweit halten es für vielversprechend, wartungsarme Kernreaktoren zu entwickeln, die ihren Brennstoff, einmal eingesetzt, 20 Jahre lang nutzen und erst dann eine Wartung benötigen.  Manche dieser Kraftwerkstypen wie der Dual-Fluid-Reaktor kommen mit breit erhältlichen Komponenten aus und könnten Strom für ein bis zwei Cent je Kilowattstunde produzieren – massenhaft, regelbar, emissionsfrei und zuverlässig – oder preisgünstige Wärme bereitstellen.

Wie baut man wirklich sichere Kraftwerke?

Man unterscheidet vier Generationen von Kraftwerken.  Die Generation I waren die Forschungsreaktoren der frühen 1960er-Jahre.  Generation II (fast alle heute in Betrieb befindlichen Kraftwerke) haben demgegenüber einige Sicherheitstechnik eingebaut.  Diese ist in der Generation III so weit entwickelt, dass eine (immer noch mögliche) Kernschmelze durch technische Sicherungsmaßnahmen nicht nach außen dringen kann.  Bereits im Jahr 1967 wurde in Jülich eine Kernschmelze erprobt, ohne dass davon jemand Notiz nahm außerhalb der Fachwelt! 

Noch besser sind die Kraftwerke der Generation IV:  Hier wird durch physikalische Prozesse verhindert, dass es überhaupt zu einer Kernschmelze kommen kann.  Die elegante Lösung hierfür: Durch physikalische Prinzipien stoppt die Kernreaktion, wenn der Brennstoff zu heiß wird.  Für die Ableitung der noch enthaltenen und Wärme genügen passive Systeme, die auf Wärmeleitung und Konvektion setzen.  Ein guter Übersichtsartikel zu Kraftwerkstechnologien der Generation IV ist bei Spektrum erschienen.  Dass es zu Kernschmelzen kommen kann, ist also kein unabwendbares Schicksal, sondern kann durch kluge Verwendung von Naturgesetzen und ausreichenden Forschungsbudgets verhindert werden.

Wie wird man den Atommüll wieder los?

Das Risiko, für Jahrtausende auf Atommüll sitzenzubleiben, ginge gegen Null, wenn statt der Brennstab-basierten heutigen Reaktortechnologie der Kernbrennstoff in eine Flüssigkeit eingebettet würde.  Der Grund ist ganz einfach:  In Brennstäben werden nur 1–3 Prozent des spaltbaren Materials verwendet, der Rest muss unter enormem Aufwand entsorgt werden. 
Bei den Kraftwerken der Generation IV+ ist eine Kernschmelze physikalisch unmöglich, gleichzeitig wird der Kernbrennstoff vollständig verbraucht, also auch einschließlich der Spaltprodukte.  Was dann noch übrig bleibt, muss noch für ein knappes Jahrhundert eingelagert werden statt für eine Million Jahre.  Dies ist übrigens das Konzept des „Schnellen Brüters“, das Deutschland bereits in den 1970er-Jahren fertig entwickelt hatte.  Gebaut wurde er aufgrund der politischen Lage in Russland.  Dort läuft seit 30 Jahren ein Schneller Brüter, seit wenigen Jahren ist dort ein weiterer Schneller Brüter hinzugekommen.  Diese können auch waffenfähiges Plutonium verwerten, das wegen der Abrüstungsverträge massenhaft zur Verfügung steht und derzeit teuer gelagert werden muss.  Interessant ist dies auch für Frankreich, UK und die USA, daher gibt es dort ähnliche Bestrebungen.

Ist Wind- und Solarenergie perspektivisch nicht preisgünstiger?

Zuletzt zu dem Argument, dass Solar- und Windenergie ja schon erprobt und relativ preisgünstig seien.  Dies ist nicht falsch aber leider zu kurz gedacht.  Eine moderne Volkswirtschaft benötigt regelbare Energie, die Wind- und Solarkraftwerke (WSK) nicht liefern können.  Es lässt sich nun zeigen, dass in Volkswirtschaften mit mehr WSK die Endkundenpreise für Strom höher liegen als in Ländern mit weniger WSK.  Für die EU ist dies gut belegt, wie folgende Grafik zeigt.

Dass die Systemkosten der Stromerzeugung mit dem Ausbau wetterabhängiger WSK steigen ist leicht verständlich.  Die WSK haben bekanntermaßen eine gesicherte Leistung von nahe Null.  Zur Herstellung von Versorgungssicherheit müssen also zusätzliche Kraftwerke vorgehalten werden, gleich viele, als wenn man gar keine WSK hätte.  Die zusätzlichen Kosten durch die WSK-Anlagen addieren sich zu den Stromerzeugungskosten also immer hinzu.  Wenn auch ihre Errichtungskosten perspektivisch absinken – was alle Beobachter erwarten – bleibt immer ein zusätzlicher, erheblicher Kostenblock.

Dass WSK eine dezentrale Form der Energieerzeugung seien, ist eine unberechtigte Legende, die sich aber hartnäckig hält.  Ohne WSK können Stromnetze dezentral und gerichtet gebaut werden.  Kraftwerke stehen also bei den Verbrauchern, und der Strom fließt von den Kraftwerken über Transport- und Verteilnetze bis zu jedem einzelnen Stromkunden.  Die Einführung von WSK sorgt für eine viel kompliziertere und wesentlich teurere Netzarchitektur.  Verteilnetze müssen so ertüchtigt werden, dass Strom in beide Richtungen fließen kann.  Solaranlagen auf Hausdächern produzieren regelmäßig Überschüsse, die den Nachbarn zur Verfügung gestellt werden können.  Falls diese den Solarstrom nicht abnehmen können, muss der Solarstrom über die jeweiligen Transformatoren in die jeweils nächsthöhere Netzebene transportiert werden.  Weil Solar- und Windstrom in manchen Regionen Deutschlands leichter und preisgünstiger erzeugt werden kann als in anderen, werden sie in manchen Regionen häufiger als in anderen errichtet.  Wegen der wetterbedingt enorm hohen Gleichzeitigkeit von Solar und Windstrom über ganz Europa hinweg müssen Stromtrassen quer durch den Kontinent gelegt werden, um WSK-Strom sinnvoll nutzen zu können.  Dies ist gerade das Gegenteil des Versprechens dezentraler Energieversorgung aus WSK, einer der gravierenderen Denkfehler der Energiewende.

Wenn ein Stromerzeugungssystem ohne wetterabhängige Stromproduzenten auskommen darf, werden die thermischen Kraftwerke immer so geregelt, dass sie so viel Strom erzeugen wie gerade nachgefragt wird.  WSK sind nun ein zusätzlicher externer Faktor für die Welt der regelbaren Kraftwerke.  Diese müssen nicht mehr nur auf den aktuellen Stromverbrauch achten, sondern auch auf die schwankende Einspeisung aus WSK.  Sie müssen dazu schneller reagieren, mal mehr, mal weniger Strom produzieren.  Das kostet die thermischen Kraftwerke Lebensdauer.  In Teillast benötigen sie aber auch mehr Brennstoff je Megawattstunde, der Strom wird also auch dreckiger. 

Sollten nicht regelbare Kraftwerke, sondern Stromspeicher die Anpassung von Stromproduktion an die Stromnachfrage übernehmen, wird Strom nochmals um eine Größenordnung teurer.  Die benötigten Stromspeicher in einer Situation mit hohem Anteil an WSK sind so groß – im Bereich von hunderten an Terawattstunden – dass sie in diesem Jahrhundert nicht gebaut werden können. 

Zu vergleichen sind also die Gesamtkosten eines Szenarios ohne Wind- und Solarkraftwerke (WSK) und eines mit WSK.  Mit WSK müssen die Stromkosten immer höher liegen also ohne sie.  Daher ist die Suche nach preisgünstigen Alternativen, um weitestgehend ohne WSK auszukommen, ein Gebot der Stunde.

Übrigens ist genau aus diesem Grund der Jubel über die in 2019 abgesenkte EEG-Umlage verfrüht:  Die Gesamtkosten der Strombereitstellung steigen weiter an, und die Verbraucher werden noch mehr zur Kasse gebeten.

Kernenergie die überzeugendste Lösung für die Energiefrage

Dass die Kernenergie sowohl technisch als auch wirtschaftlich eine große Berechtigung bei der preisgünstigen Versorgung mit Energie haben könnte, ist damit gezeigt.  Was fehlt, ist der Mut, wieder auf sie zu setzen.  Dass die Kernenergie in Deutschland vielfach für eine Außenseiteridee gehalten wird, steht dem nicht entgegen.  Wenn wir nicht in der Lage wären, einmal getroffene Entscheidungen zu überdenken, würden wir wohl noch heute Hexen verbrennen.


29. September 2018

Dr. Björn Peters

Peters beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Energiesektor in Zeiten der Energiewende unter wissenschaftlichen, volks- und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten. Er ist Inhaber der Unternehmens- und Politikberatung Peters Coll.