Trump kündigt das „Iranabkommen“

Für manche in Deutschland ist es wie eine Bombe eingeschlagen: Trump hat den „Joint Comprehensive Plan of Action“ nicht mehr verlängert. Dies ist schon die erste wichtige Feststellung: Es hat sich nie um einen völkerrechtlichen Vertrag – wie z. B. die zahlreichen Abrüstungsabkommen mit Rußland – gehandelt, sondern viel mehr um eine „Bekundung“ des vorhergehenden Präsidenten Obama. Für eine Ratifizierung des US-Parlaments hat es nie gereicht, denn es hat schon immer zahlreiche Kritiker gegeben. Dies sei schon einmal vorab allen gesagt, die reflexartig auf den Präsidenten Trump einprügeln – sei es aus Unkenntnis oder tiefer linker Gesinnung. Deshalb mußte dieses seltsame Abkommen vom jeweiligen Präsidenten turnusgemäß verlängert werden. Auf jeden Fall eine Gewissensentscheidung, wie sie einsamer nicht zu treffen ist. Präsident Trump hat sich die Entscheidung wahrlich nicht leicht gemacht, hat er doch bisher jedesmal verlängert. Er hat aber auch bei jeder Verlängerung eindringlich auf seine Bedenken aufmerksam gemacht und damit dem Mullah-Regime die Hand für Verhandlungen gereicht. Was kam, war jedesmal eine schroffe Ablehnung. Die Mullahs haben sich gründlich verzockt. Präsident Trump ist kein Jimmy Carter und auch kein Obama. Man mag es nicht glauben, wenn man ausschließlich GEZ-Verlautbarungen hört: Präsident Trump ist ein Mann mit klaren Überzeugungen – egal ob man sie mag oder nicht. Auch in dieser Frage ist er seit seinen Wahlkampfbekundungen keinen Millimeter von seinen Aussagen abgewichen. Es wäre gerade unserer selbsternannten „Führungselite“ dringend angeraten, endlich einmal aufmerksam zu zu hören. Nicht Präsident Trump ist unberechenbar, sondern die „Politikerkaste“, deren oberster Karrieregrundsatz „was kümmert mich mein Geschwätz von gestern“ ist. Präsident Trump macht das, von dem er überzeugt ist und nicht das, was unsere Realitätsverweigerer glauben was er machen sollte.

Was ist so schlecht an diesem Abkommen?

In diesem Blog ist bereits schon bei der Verabschiedung dieses Abkommens ein kritischer Artikel erschienen. Eine alte Geschäftsweisheit lautet: Ein gutes Geschäft ist nur eines, was für beide Seiten ein gutes Geschäft ist. Übertragen auf dieses Abkommen kann man sagen, daß es ausschließlich für Iran ein gutes – um nicht zu sagen Bombengeschäft war. Für den gesamten Nahen Osten eine einzige Katastrophe und für Israel eine existenzielle Bedrohung. Warum eine so eindeutige Feststellung: Iran hat den Bau von Kernwaffen nur um wenige Jahre verschoben. Bei Lichte besehen, nicht einmal das. Betrachtet man das System aus Kernwaffe und Rakete, hätte Iran ohne das Abkommen keinesfalls schneller zum Ziel kommen können. Eher im Gegenteil. Für dieses Stück Papier hat es jedoch irgendwo zwischen 100 und 200 Milliarden US-Dollar kassiert: Freigabe von gesperrten Konten, Ölverkäufe etc. Überraschung, es hat dieses Geld nicht zum Nutzen der eigenen Bevölkerung eingesetzt, sondern für eine beispiellose Aufrüstung und zur Finanzierung des Terrorismus. Mullahs ticken halt sehr viel anders, als idealistische europäische Friedensengel. Wie groß wäre wohl die Bedrohung von Israel und Saudi Arabien durch iranische Raketen und die Anzahl der Opfer in Jemen und Syrien ohne diesen „Geldsegen“ gewesen? Wer glaubte, die Welt hätte aus der Erfahrung des „Münchener Abkommens“ gelernt, ist bitter enttäuscht worden. Diktatoren mit Sendungsbewusstsein lassen sich nicht durch gut gemeinte Gesten von ihrem Kurs abbringen. Getrieben durch religiöse Wahnvorstellungen sind sie in der Lage, ganze Völker auszurotten. Im Zusammenhang mit Israel alles andere als eine Übertreibung. Gerade als Deutsche haben wir die Pflicht, solche Diktatoren und ihre .– ständig wiederholten – Aussagen ernst zu nehmen. Wir haben es uns schon einmal vorgemacht, daß ein gewisser Adolf Hitler alles nicht so ernst meint. Am Ende dieser Selbsttäuschung stand dann Auschwitz.

Der Zusammenhang mit Nord-Korea

Es gibt einen wesentlichen Unterschied zwischen der Diktatur in Nord-Korea und Iran. Kim und seine Clique ist eine gewöhnliche Mafia-Truppe: Sie beutet das eigene Volk bis aufs Blut aus, macht auch gern ein paar illegale Geschäfte, ist sich aber darüber im Klaren, wenn der Sheriff mit der Kavallerie kommt ist Schluß mit Lustig. Soll heißen: Die Bedrohung seiner Nachbarn oder der USA mit Kernwaffen ist letztendliche Selbstmord. Mit Teheran verhält es sich anders. Wer überzeugt ist, er wird mit 72 Jungfrauen belohnt, wenn er sich selbst in die Luft sprengt, ist ein anderes Kaliber. Da helfen Verträge nur sehr bedingt.

Wenn man solchen Regimen Kernwaffen zubilligt, wem will man sie dann noch verwehren? Wie lange sollen Nachbarländer (Saudi Arabien, Vereinigte Emirate, Irak usw.), die sich bereits heute faktisch im Kriegszustand mit Iran befinden auf Kernwaffen verzichten? Will man in Europa die Raketenabwehr weiter ausbauen? Wie will man die daraus resultierenden Verwicklungen mit Rußland meistern (Schon heute behauptet Putin, daß die Abwehrsysteme in Rumänien in Wirklichkeit gegen ihn gerichtet sind)?

Die Konsequenzen

Manchmal gibt es nur eindeutige Entscheidungen. Wenn man einem Psychopaten, der ständig gewalttätig gegen seine Nachbarn ist, auch noch eine Schusswaffe zugesteht, macht man sich an dem absehbaren Blutbad mitschuldig. Wenn man ein Land wie Israel, dem ständig die Ausrottung angedroht wird, ohne Unterstützung läßt, muß man nicht erstaunt sein, wenn dieses Land irgendwann zu einem Präventivschlag ausholt. Wer Krieg und unschuldige Opfer verhindern will, muß jetzt handeln. Ein verschieben des Problems um wenige Jahre – und nichts weiter ist das Abkommen gewesen – ist lediglich weiße Salbe. Jetzt kann man die Mullahs noch mit Wirtschaftssanktionen bändigen, sind sie erstmal Atomwaffenmacht, wird es mit Sicherheit nicht einfacher. Gleichzeitig zeigt man allen Potentaten deutlich die Konsequenzen von Kernwaffen auf.

Wenn Leute von den eingehaltenen Bedingungen faseln, stellen sie damit nur unter Beweis, daß sie nie den Text gelesen haben. Allein der Passus über Anmeldefristen und zur Inspektion freigegebener Orte ist ein einziger Witz. Selbst die Abkommen in den schlimmsten Zeiten des „Kalten Kriegs“ haben mehr Überwachungen erlaubt und damit Vertrauen geschaffen. Allerdings kommt man hiermit zum entscheidenden Unterschied: Es waren Abrüstungsverträge. Man hat die Verschrottung und deren Überwachung vereinbart. Vor allen Dingen aber, hat man die Trägersysteme mit einbezogen. Iran hingegen, hat sich lediglich bereit erklärt, die Entwicklung von Sprengköpfen um etwa eine Dekade zu verschieben. Dafür haben sie alle Mittel in die Entwicklung von Raketen gesteckt. Gerade das Beispiel Nord-Korea zeigt aber, wie problematisch der umgekehrte Weg ist. Nord-Korea hat bereits funktionierende Sprengköpfe vorgeführt, hat aber Schwierigkeiten mit den Trägersystemen. Erst als diese medienwirksam gestartet wurden hat die Weltöffentlichkeit reagiert.

Politischer Schaden

Unsere großartigen Fachkräfte der Außenpolitik haben bereits einen Scherbenhaufen angerichtet, ohne sich dessen überhaupt bewußt zu sein. Erst haben sie sich ein katastrophales Abkommen abhandeln lassen. Getreu dem Grundsatz „die Partei hat immer recht“ klammern sie sich nun daran. Obwohl sie hätten erkennen müssen, daß irgendwann jemand neues kommt, der sich nicht an dieses Machwerk gebunden fühlt.

Als wenn der Schaden nicht schon genug wäre, lassen sie sich jetzt auch noch von den Mullahs vorführen. Ganz offen gehen sie auf Konfrontationskurs mit den USA. Kann diesen Größen nicht einmal jemand einen Globus schenken, damit sie mal kapieren, wer zuerst betroffen ist? Es sind die gleichen Strategen, die schon nicht adäquat auf Erdogan reagieren konnten. Gegen die Mullahs ist Erdogan jedoch ein lupenreiner Demokrat und ein lediglich islamistisch angehauchter Politiker.

Als nächstes werden noch die Trittbrettfahrer China und Russland auf den Zug gegen Amerika aufspringen. China wird versuchen sich das Öl und Erdgas Irans billig zu sichern. Putin muß den Mullahs ohnehin aus der Hand fressen, da sie für seine Interessen im Mittelmeer das Kanonenfutter liefern. Deutschland ist dabei, seinen fetten Hintern gleich zwischen alle Stühle zu setzen. Langfristig, könnte die „Flüchtlingspolitik“ dagegen noch ein harmloses Abenteuer gewesen sein.

Thorcon – neue Reaktoren aus/mit Indonesien?

Das US-Unternehmen Thorcon will Salzbadreaktoren in Indonesien bauen.

Indonesien

Für ein besseres Verständnis, erscheinen ein paar Worte über die Energiesituation in Indonesien angebracht. Indonesien besteht aus über 17000 Inseln und ist mit 253 Millionen Einwohnern (Stand 2014) das viertgrößte Land der Erde. Als Schwellenland hat es einen rasanten Anstieg des Primärenergieverbrauches zu verzeichnen. In der Dekade zwischen 2003 und 2013 um 43%. Die Hauptenergieträger sind Öl, Kohle und Erdgas. Indonesien ist seit 1885 ein Ölförderland. Inzwischen ist die Nachfrage durch Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum so stark gestiegen, daß es seit etwa 2003 Nettoölimporteur ist.

Es besitzt auch große Erdgasvorkommen (Platz 13 in der Weltrangliste, Platz 2 in Asien) und ist immer noch Nettoexporteur. Der Verbrauchsanstieg ist aber so groß, daß es neuerdings sogar Erdgas als LNG aus den USA importiert (20 Jahresvertrag mit Cheniere). Hinzu kommt die ungleiche Verteilung im Inselreich.

Eigentlich ist Indonesien Kohlenland mit über 500 Millionen Tonnen jährlich. Davon werden rund 80% exportiert (weltweit größter Exporteur nach Masse). Trotzdem beträgt der Inlandsverbrauch rund 80 Millionen Tonnen mit stark steigender Tendenz wegen des Zubaues von Kohlekraftwerken.

In Indonesien sind erst 84% der Bevölkerung überhaupt an das Stromnetz angeschlossen. Bei bisher erst 51 GWel installierter Leistung (88% fossil, davon 50% Kohle) ist das Netz chronisch überlastet. Die häufigen Zwangsabschaltungen sind eine enorme Belastung für Bevölkerung und Industrie.

Traurige Berühmtheit erlangte Indonesien durch die Brandrodung des Regenwaldes zur Anpflanzung gigantischer Palmölplantagen. Auch hier wieder ökosozialistische Wahnvorstellungen als entscheidende Triebkraft: Biokraftstoffe und Holzschnitzel zur „Klimarettung“ und gegen „Peakoil“.

Indonesiens Weg in die Kernenergie

Langfristig kommt Indonesien als bevölkerungsreiches Schwellenland – genauso wie China und Indien – nicht ohne eine Nutzung der Kernenergie aus. Man will aber offensichtlich einen etwas anderen Weg gehen: Nicht der schnelle Einstieg durch den Kauf fertiger Kraftwerke steht im Vordergrund, sondern der Aufbau einer eigenen kerntechnischen Industrie. Konsequent setzt man auf die Entwicklung „neuer“ Kernreaktoren. Dies ist zwar mit einem erheblichen Risiko verbunden, erlaubt aber eine konsequente Anpassung an lokale Verhältnisse und vermeidet hohe Lizenzgebühren. Für ein Inselreich bieten sich kleine Reaktoren (SMR) an, bevorzugt als schwimmende Einheiten.

Eine Entwicklungsschiene ist ein gasgekühlter Hochtemperaturreaktor mit Uran als TRISO Kugelhaufen. Der Prototyp RDE (Reaktor Daya Eksperimental) soll eine Leistung von 10 MWel haben, die später auf bis zu 100 MWel erweitert werden soll. Diese SMR (Small Modular Reactor) sind besonders für die „kleineren“ Inseln des Archipels vorgesehen. Noch dieses Jahr soll ein detaillierter Konstruktionsplan durch ein Konsortium aus Universitäten und privaten Unternehmen einer internationalen Kommission der IAEA zur Begutachtung vorgelegt werden. Grundlage für eine endgültige Entscheidung und die Finanzierung.

Schon 2015 hat die US-Firma Martingale (jetzt ThorCon International) mit einem staatlichen indonesischen Konsortium PT Industry Nuklir Indonesia (INUKI) ein Abkommen zum Bau eines Flüssigsalzreaktors abgeschlossen. Angeblich soll schon 2019 mit dem Bau begonnen werden und das erste Kraftwerk 2025 in Betrieb gehen.

Das ThorConIsle-Konzept

Der Guru der Flüssigsalzreaktoren Robert Hargraves verkündet in seinem neuesten Prospekt vollmundig, daß sein Kraftwerk weniger Investitionen als ein Kohlekraftwerk erfordern würde. Allerdings erinnert das schön bebilderte Verkaufsprospekt an einschlägige Exponate von Bauträgern: Alles schön, keine Probleme, super günstig, daher sofort kaufen.

Das Grundkonzept ist von den Russen abgekupfert: Man baut ein Schiff ohne Antrieb um zwei Reaktoren (plus dem nötigem Zubehör) herum. Alles etwas größer und schöner, versteht sich. Nur mit dem Unterschied, daß das russische Modell nach langer Bauzeit endlich schwimmt. Kein Supertanker – nur 2 x 35 MWel anstelle von 2 x 256 MWel – und „nur“ mit auf Eisbrechern erprobten Reaktoren, anstelle von frisch erfundenen Thorium-Flüssigsalz-Reaktoren. Schön wenn ein solches Kraftwerk mal gebaut wird, aber ganz gewiss nicht bis 2025 und dazu noch billiger als ein Kohlekraftwerk.

Die Idee Kernkraftwerke als Schiffe in Serie zu bauen, ist sicherlich für ein Inselreich verlockend. Nur ist eben ein Kernkraftwerk kein Supertanker (Schuhkarton ), sondern randvoll mit Technik. Insofern können die Baukosten nicht einfach übertragen werden.. Ein Schiff bleibt ein Schiff: Die Korrosionsprobleme im tropischen Meer sind gewaltig und erfordern erhöhte Betriebskosten. Ein Schiff kann auch keine „Betonburg“ (Terrorismus, Flugzeugabsturz etc.) sein. Ganz so einfach, wie im Prospekt, dürfte es nicht gehen: Man kippt einfach die Zwischenräume voll Beton und erhält so einen tollen Bunker. Wer z. B. das Genehmigungsverfahren für den AP-1000 (Sandwich aus Stahlplatten und Beton) verfolgt hat, ahnt, wie Genehmigungsbehörden ticken.

Alle Komponenten sollen zwischen 150 und 500 to schwer sein und sich sogar während des Betriebs auswechseln lassen. Auch hier scheint es mehr um Wunschdenken zu gehen.

Der Reaktor

Bei dem Reaktor handelt sich um eine Kanne, in der der eigentliche Reaktorbehälter (gen. Pot), die Umwälzpumpen und die Wärmetauscher untergebracht sind. Die Kanne wiegt knapp 400 to, wovon etwa 43 to auf die Salzfüllung entfallen. Dieses Gebilde soll spätesten nach acht Jahren komplett ausgebaut und mit einem Spezialschiff zur Wiederaufbereitung geschickt werden. Nach acht Jahren ist das Salz so voller Spaltprodukten, daß es nicht mehr weiter im Kraftwerk eingesetzt werden kann. Vor dem Transport soll es vier Jahre lagern, bis die Strahlung auf akzeptable Werte abgeklungen ist. Jeder Block hat deshalb zwei Kannen.

Die Kanne ist das Neuartige an diesem Konzept: Man tauscht nicht regelmäßig Brennstoff aus, sondern der eigentliche Reaktor ist eine „Batterie“, die komplett gewechselt wird. Vorteil dabei ist, daß man erforderliche Inspektionen und Reparaturen in einer Spezialfabrik durchführen kann. Der gesamte nukleare Teil („der strahlt.“) befindet sich in dieser Kanne. Alle anderen Komponenten sind „konventionell“. Mal sehen, was der Genehmigungsbehörde dazu alles einfällt….

Allerdings stellt das Batterieprinzip alle bisher geltenden Lehrmeinungen über Thorium-Reaktoren auf den Kopf:

  • Bisher ging man von einer kontinuierlichen Wiederaufbereitung aus. Man wollte das Spaltproduktinventar stets gering halten. So hätte man es bei einem schweren Störfall automatisch nur mit geringen Mengen zu tun.
  • Je mehr Neutronengifte – und im Sinne einer selbsterhaltenden Kettenreaktion ist schon Thorium selbst ein starker Parasit – vorhanden sind und je länger die Wechselintervalle sein sollen, um so mehr spaltbares Uran muß man am Anfang zugeben. Dieses muß auch noch möglichst hoch angereichert sein (hier geplant 19,7 %).

Das Salz

Als Brennstoff soll ein NaF – BeF2 – ThF4 – UF4 (mit 76 – 12 – 10,2 – 1,8 mol%) Salz verwendet werden. Es soll ganz tolle Lösungseigenschaften haben, die alle „gefährlichen“ Spaltprodukte zurückhalten. An dieser Stelle fällt mir immer der alte Chemikerwitz ein: Ruft der Professor überglücklich, ich habe endlich das ultimative Lösungsmittel gefunden. Antwortet der Laborant trocken, Glückwunsch und wo soll ich es jetzt hinein füllen? Bei einem solchen Salz ist das leider mehr als ein blöder Witz. Zumal hier auch noch mit Temperaturen von über 700 °C gearbeitet werden soll. Mit Schiffbaustahl (Kostenangaben) wird sich da leider gar nichts ausrichten lassen.

Beryllium und auch Berylliumfluorid sind sehr giftig und werden als krebserregend eingestuft. Wenn Beryllium ein Neutron einfängt, bildet es Helium und setzt dabei zwei Neutronen frei. Es wirkt dabei sowohl als Moderator, wie auch als Neutronenvervielfacher. Fluor und Fluorwasserstoff sind gasförmig und sehr giftig. Fluor ist äußerst reaktionsfreudig und geht mit fast allen Elementen stabile chemische Verbindungen ein. Mit Wasserstoff reagiert es letztendlich zu Flußsäure, die sogar Glas ätzt. Jede Kernspaltung zerstört auch die chemische Verbindung und neue chemische Elemente in Form der Spaltprodukte entstehen. Man hat es deshalb stets auch mit elementarem Fluor zu tun, der auch gern mit dem Strukturmaterial reagieren kann. Da Fluoride sehr reaktionsfreudig sind, reagieren sie natürlich auch wieder mit dem größten Teil der Spaltprodukte und binden diese sicher ein. Es gibt aber zwei Ausnahmen: Edelmetalle und Edelgase. Die Edelmetalle lagern sich innerhalb der Anlage ab und führen zu „Verschmutzungen“, die man regelmäßig und aufwendig wird entfernen müssen (Die Batterie doch komplett auf den Müll?). Die Edelgase müssen (eigentlich) durch Helium ständig aus dem Salz herausgespült werden.

Der immer wieder gern gehörte Hinweis aus der Salzbad-Scene auf den legendären MSRE-Reaktor, hilft in diesem Sinne leider auch nicht weiter: Er hat nur 1,5 Voll-Lastjahre (1966 bis 1969) gelaufen.

Das Sicherheitskonzept

Der Reaktor stellt sich immer selbstständig ab, wirbt ThorCon. Zwar ist dies durchaus kein Alleinstellungsmerkmal eines Flüssigsalzreaktors, aber trotzdem eine feine Sache. Locker mit „Walkaway Safe“ umschrieben. Es ist kein Hexenwerk, eine Kettenreaktion durch Überhitzung (Verkleinerung des makroskopischen Einfangquerschnittes) aus sich selbst heraus zusammenbrechen zu lassen, es bleibt aber immer noch die Nachzerfallswärme (Fukushima und Harrisburg): Sie muß entsprechend schnell abgeführt werden, sonst schmilzt der Reaktor. Auch hier gilt natürlich, je mehr Spaltprodukte im Reaktor enthalten sind (Batterie gegen kontinuierliche Aufbereitung), um so größer ist das Problem.

Die Konstrukteure von Flüssigsalzreaktoren gehen nun davon aus, daß das Salz unter allen denkbaren Umständen und überall im Reaktor schön fließfähig bleibt. Im Ernstfall läuft es dann problemlos in einen gekühlten Tank aus. Dazu denkt man sich an geeigneter Stelle einen Pfropfen als Verschluß, der während des Normalbetriebs durch permanente Kühlung erzeugt wird. Unterbricht man im Notfall die Kühlung, schmelzt das flüssige Salz den Pfropfen auf und gibt so den Weg frei. Der Nottank soll aus vielen Röhren bestehen, die über ihre Oberflächen die Wärme gegen eine Kühlwand abstrahlen. Die Wand wird mit Wasser gefüllt, welches verdampfen kann und sich in Kühltürmen auf Deck wieder niederschlägt. Das Kondensat läuft dann in die Hohlwand zurück.

Schlussbetrachtung

Indonesien muß wie jedes andere Schwellenland in die Kerntechnik einsteigen. Nicht nur zur Energiegewinnung, sondern auch um Anschluß an moderne Industriestaaten zu gewinnen. Kerntechnik ist neben Luft- und Raumfahrt die Schlüsseltechnologie schlechthin. In keiner anderen Branche kommen so viele Technologien mit ihren jeweiligen Spitzenleistungen zusammen. Insofern ist es nur konsequent, möglichst frühzeitig in die internationale Entwicklung „neuer“ Reaktortechnologien einzusteigen. Schon die Zusammenarbeit mit Spitzenuniversitäten und Hochtechnologieunternehmen stellt einen unschätzbaren Wert für die eigene Ausbildungslandschaft dar. Selbst wenn diese jungen Ingenieure später nicht in der Kerntechnik tätig werden, werden sie mit Sicherheit zu den gefragten Spitzenkräften in ihrer Heimat zählen. Keine „Entwicklungshilfe“, die „angepasste Technologie“ für die „große Transformation“ verbreiten will, wird auch nur ansatzweise vergleichbares hervorbringen. Technik – und damit die Gesellschaft –entwickelt sich halt immer nur durch machen weiter und nicht in irgendwelchen geisteswissenschaftlichen Seminaren.

Evolution der Brennstäbe

Auch die kontinuierliche Weiterentwicklung einzelner Bauteile kann die Sicherheit von Reaktoren erhöhen. Dies gilt besonders nach den Erfahrungen aus dem Unglück in Fukushima.

Brennstäbe heute

Brennstäbe für Leichtwasserreaktoren haben eine Durchmesser von nur 11 mm bei einer Länge von fast 5 m. Sie sind deshalb so instabil, daß sie zu sog. Brennelementen fest zusammengebaut werden. Dort werden sie durch Abstandshalter und Befestigungsplatten in ihrer Position gehalten. Zusätzlich enthalten die noch Einbauten für Regelstäbe, Messeinrichtungen usw. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, daß solche Brennelemente mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden müssen, da z. B. die sich ergebenden Abstände sehr entscheidend für die Strömungsverhältnisse (Kühlung) und die Abbremsung der Neutronen sind.

Die Brennstäbe bestehen aus Hüllrohren aus Zirkalloy mit Wandstärken von weniger als einem Millimeter und sind mit Tabletten aus Urandioxid gefüllt. Auf die Konsequenzen aus dieser Materialwahl wird später noch eingegangen werden. Die Tabletten sind gesintert („gebrannt“ wie eine Keramik) und anschließend sehr präzise im Durchmesser geschliffen; an den Stirnflächen konkav gearbeitet, um Ausdehnungen im Betrieb zu kompensieren usw. All dieser Aufwand ist nötig, um die Temperaturverteilung im Griff zu behalten.

Das Temperaturproblem

Brennstäbe dürfen nicht schmelzen, denn dann ändert sich ihre mechanische Festigkeit und ihre Abmessungen (Kühlung und Neutronenspektrum). Keramiken sind zwar chemisch sehr beständig, besitzen aber gegenüber Metallen nur eine sehr schlechte Wärmeleitung. Jeder kennt den Unterschied, der schon mal heißen Kaffee aus einem Metallbecher getrunken hat. Außerdem sind Keramiken sehr spröde.

Die gesamte Wärme kann nur über den Umfang an das Kühlwasser abgegeben werden. Sie entsteht aber ziemlich gleich verteilt innerhalb des Brennstabes, da er für Neutronen ziemlich durchsichtig ist. Dies hat zur Folge, daß es einen sehr starken Temperaturunterschied zwischen Zentrum und Oberfläche gibt. Zusätzlich verschlechtert sich auch noch die Wärmeleitfähigkeit mit zunehmender Temperatur. All das führt dazu, daß der Brennstab in seinem Innern bereits aufschmelzen kann, obwohl er an seiner Oberfläche noch relativ kalt ist. Die Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Kühlwasser ist aber in dieser Phase die bestimmende Größe für die Wärmeabfuhr.

Steigt die Oberflächentemperatur über die Verdampfungstemperatur des Kühlwassers, fängt das Wasser (an der Oberfläche) an zu verdampfen. Die Dampfblasen kondensieren nach deren Ablösung im umgebenden „kalten“ Wasser. Durch dieses sogenannte „unterkühlte Blasensieden“ kann man sehr große Wärmemengen abführen. Tückisch ist nur, wenn die Wärmeproduktion durch Kernspaltung einen Grenzwert übersteigt, bildet sich eine geschlossenen Dampfschicht auf der Oberfläche die auch noch stark isolierend wirkt. Als Folge steigt die Temperatur in der dünnen Brennstabhülle explosionsartig an. Dampf in Verbindung mit hoher Temperatur führt aber zur Oxidation des Zirkalloy. Die Hülle verliert schnell ihre Festigkeit.

Harrisburg und auch Fukushima

Bricht die Kühlung zusammen, überhitzen die Brennstäbe. Wie Fukushima gezeigt hat, kann das auch noch (kurz) nach dem Abschalten des Reaktors geschehen, da dann die Nachzerfallswärme noch sehr groß ist. Durch die hohen Temperaturen in den Brennstabhüllen in Verbindung mit Wasserdampf oxidieren die Hüllen und setzen dabei große Mengen Wasserstoff frei. Dieser Wasserstoff hat zu den fürchterlichen Explosionen in den Reaktorgebäuden geführt. In Harrisburg waren die Wasserstoffmengen zwar beherrschbar, aber auch damals schon zerfielen Teile des Reaktorkerns. Die Wiederbenetzung konnte zwar schlimmeres verhindern – aber man schrecke mal eine glühende Tasse mit Wasser ab.

Für alle Leichtwasserreaktoren bedeutet das, die zulässigen Temperaturen müssen bei allen Betriebsbedingungen in allen Teilen des Reaktorkerns sicher eingehalten werden. Mit anderen Worten, die Kühlung darf nie versagen. In diesem Sinne ist der Sicherheitsgewinn einer passiven (auf die natürlichen Kräfte, wie z. B. Schwerkraft beruhende) Kühlung zu verstehen.

Oberflächenschutz der Brennstäbe

Insbesondere nach den Ereignissen in Fukushima hat man unterschiedlichste Maßnahmen ergriffen, um die Sicherheit bestehender Kraftwerke weiter zu erhöhen. Außerhalb Deutschlands nach den üblichen Vorgehensweisen wie sie bei Flugzeugabstürzen, Schiffsunglücken etc. üblich sind: Akribische Untersuchung der Schadensabläufe mit dem Zweck Schwachstellen zu ermitteln und Lösungen dafür zu finden. Ein Weg war die Verbesserung der Brennstabhüllen. Zu diesem Zweck hat man z. B. in den USA das Entwicklungsprogramm „Enhanced Accident-tolerant Fuel programme.“ gestartet.

Aus einer internationalen Zusammenarbeit haben sich zwei neue Konzepte – IronClad und ARMOR. – entwickelt, deren Prototypen im Kernkraftwerk Hatch in Georgia, USA seit März 2018 im Normalbetrieb getestet werden. Der Test unter realen Bedingungen in einem laufenden Kernkraftwerk ist ein üblicher Entwicklungsschritt. Nur so kann man Fehlentwicklungen vermeiden.

IronClad sind Hüllrohre, die aus einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung bestehen. Man glaubt damit einen wesentlich robusteren Werkstoff gefunden zu haben, der nicht so temperaturempfindlich ist, nicht so leicht oxidiert und kein Wasserstoffgas produziert.

ARMOR ist ein eher evolutionärer Ansatz. Man panzert konventionelle Hüllrohre mit einer Schutzschicht auf der Basis von Chrom. Es sind Produkte dreier Hersteller in der Erprobung: Global Nuclear Fuel-Japan Co (GE-Hitachi), Framatom mit zusätzlich mit Chrom geimpften Brennstofftabletten und EnCore Fuel.(Westinghouse) mit Tabletten auf der Basis von Uran-Siliciden.

Ein ganz neues Konzept

Das Unternehmen Lightbridge hat das Bauelement Brennstab noch einmal ganz neu gedacht und bereits prototypenreif entwickelt. Inzwischen ist man eine Kooperation für die Weiterentwicklung und Serienproduktion mit Framatom eingegangen. Entscheidend war die Anforderung des Ersatzes von Brennstäben in konventionellen Leichtwasserreaktoren im Betrieb. Deshalb ist nicht nur ein Ersatz, sondern auch ein gemischter Betrieb mit konventionellen Brennelementen angestrebt worden.

Der Übergang von keramischem Uranoxid auf eine metallische Legierung aus Uran und Zirkon ist für Leichtwasserreaktoren revolutionär. Bisher wurde so etwas nur in schnellen Reaktoren mit Natrium – und nicht Wasser – als Kühlmittel gemacht. Ebenso neu ist die Form: Sie sind nicht mehr zylindrisch, sondern kreuzförmig. Diese Kreuze sind spiralförmig verdreht, sodaß sich vier gewindeähnliche Kanäle für das Kühlwasser bilden.. Außen sind sie mit einer dünnen und fest verbundenen Schicht aus Zirkon versehen um eine übliche Wasserchemie zu gewährleisten. Diese „Gewindestäbe“ liegen in dem Brennelement dicht beieinander, sodaß keine Abstandshalter mehr erforderlich sind.

Metall verfügt über eine bessere Wärmeleitung als Keramik und die Kreuzform ergibt eine größere Oberfläche und dünnere Querschnitte. Beides führt zu geringeren Betriebs- und Spitzentemperaturen (starke und schnelle Lastschwankungen). Der Strömungswiderstand solcher Brennelemente ist kleiner, wodurch sich der Durchfluß durch den Kern bei gleicher Pumpenleistung erhöht. Man geht deshalb von einer möglichen Leistungssteigerung von 10% aus. Ein nicht zu unterschätzender wirtschaftlicher Anreiz, wenn man in einer bestehenden Flotte für „kleines Geld“ ganze Kraftwerke zusätzlich erhält.

Die neuen Lightbridge-Brennelemente vertragen alle Leistungstransienten besser, sind aber vom Prinzip her gegen längerfristige Kühlmittelverluste anfälliger, da Metalle einen geringeren Schmelzpunkt als Keramiken besitzen. Dies war der Hauptgrund für die ursprüngliche Wahl von Uranoxid als Werkstoff.

Bei einer Simulation eines Abrisses einer Hauptkühlmittelleitung bei einem VVER-1000 Druckwasserreaktor ergab sich eine maximale Kerntemperatur von 500 °C. Dieser Wert liegt weit unterhalb von der Temperatur, bei der überhaupt Wasserstoff (900 °C) gebildet wird. Durch die hohe Wärmeleitung stellt sich bereits wieder nach 60 Sekunden nach erfolgter Wiederbenetzung erneut die normale Betriebstemperatur ein. Bei konventionellen Brennelementen steigt die Temperatur auf über 1000 °C und erreicht erst nach acht Minuten wieder den stabilen Zustand. Dies hat einen erheblichen Druckanstieg im Reaktor zur Folge, der ein ansprechen der Sicherheitsventile erforderlich macht. Bei diesem Abblasen gelangen auch geringe Mengen von radioaktivem Jod und Cäsium (zumindest) in das Containment. Der Abriß einer Hauptkühlmittelleitung ist der Auslegungsstörfall, der sicher beherrscht werden muß.. In diesem Sinne führen die Lightbridge-Brennelemente zu einem Sicherheitsgewinn.

Es sind aber noch etliche praktische Erfahrungen zu sammeln. Ein Reaktor ist ein komplexes physikalisches und chemisches System. Dies betrifft z. B. das Rückhaltevermögen für Spaltprodukte unter allen möglichen Betriebs- und Störfallbedingungen. In der Kerntechnik dauert wegen der besonderen Sicherheitsansprüche halt alles länger. Die Maßeinheit für die Einführung von Neuerungen ist eher Jahrzehnte als Jahre.

Ein weiterer vielversprechender Entwicklungsaspekt ist der Zusatz von Thorium als „abbrennbarer Brutstoff“ zur Ausdehnung der erforderlichen Ladezyklen auf vier Jahre. Um solch lange Ladezyklen zu erreichen, muß man den Brennstoff höher anreichern. Um diese Überschußreaktivität zu kompensieren muß man abbrennbare Neutronengifte zumischen. Würde man Thorium verwenden, kann man diese Überschußneutronen zum Erbrüten von Uran-233 verwenden.. Längere Ladezyklen würden die Wirtschaftlichkeit bestehender Reaktoren weiter erhöhen.

Durch die Verwendung von metallischem Brennstoff ergeben sich auch völlig neue Perspektiven der Wiederaufbereitung. Durch den Übergang auf elektrochemische Verfahren – wie man sie bereits beim EBRII – erfolgreich ausprobiert hat, kann man zu kleinen Wiederaufbereitungsanlagen in der Nähe der Kernkraftwerke übergehen. Ein weiterer Lösungsweg für die angebliche Atommüllproblematik. Gerade im Zusammenhang mit der Wiederaufbereitung und Proliferation ist auch der Zusatz von Thorium besonders interessant.

Schlussbemerkung

Man sieht, daß die Leichtwasserreaktoren noch lange nicht am Ende ihrer Entwicklung angekommen sind. Insbesondere der Einsatz von metallischen Brennstäben ergibt nicht nur einen evolutionären Weg für bestehende Reaktoren, sondern auch für Neukonstruktionen. Im Zusammenhang mit passiver Kühlung kann ein erheblicher Sicherheitsgewinn erzielt werden. Irgendwann wird die Frage der Anpassung der Genehmigungsbedingungen gestellt werden müssen. Dann aber, beginnt das Kernenergiezeitalter erst richtig. Billige Energie im Überfluß. Egal, was in Deutschland darüber gemeint wird.

Ölsand, die nächste Ölquelle in den USA?

In diesem Jahr hat die Ölförderung in den USA erstmalig seit 1970 wieder 10 Millionen Faß pro Tag erreicht.

Peak Oil

Kann sich noch jemand erinnern, wie vor einigen Jahren die Anhänger der Mangelwirtschaft das baldige Ende des Ölzeitalters vorausgesagt haben? Man glaubte endlich ein Marktversagen gefunden zu haben, was die Wiedereinführung der Planwirtschaft ermöglichte. Ein seit nunmehr 200 Jahren anhaltender Irrtum. Wieder einmal hat ein Mangel – ausgedrückt in steigenden Preisen – den menschlichen Erfindergeist frei gesetzt. In diesem Fall war es die Entwicklung des „fracking“, die erst gigantische Mengen Erdgas und anschließend Erdöl zugänglich machte.

Ganz nebenbei kann man an dieser Entwicklung auch die unterschiedliche Gesellschaftsauffassung sehen: In den USA ist Erfinden und Tüfteln immer noch eine angesehene Tätigkeit. Solange man nicht gegen Gesetze verstößt, kann man seiner Phantasie freien Lauf lassen. Man findet auch relativ leicht Geldgeber, weil „Profit machen“ nichts anrüchiges ist, sondern im Gegenteil ein verbrieftes Recht für den, der wirtschaftliche Risiken eingeht. Niemand erwartet dabei eine Erfolgsgarantie, weil Chance und Risiko des Misserfolges immer die zwei Seiten derselben Medaille sind.

Ganz anders in Deutschland: Kaum war der Ruf „fracking“ als neu erschlossene Energiequelle erschallt, haben sich sofort die einschlägigen Kostgänger dieser Gesellschaft aus Politik und Medien zusammengerottet. In altbekannter Manier wurden jegliche Chancen sofort vehement geleugnet und dafür apokalyptische Gefahren beschworen. Die willfährigen Volksbeglücker aller etablierten Parteien haben sofort jede Entwicklung per Gesetz im Keim zu ersticken verstanden. Die gleichen Pharisäer, die – wenn es um ihre eigene Klientel geht – schamlos Wälder roden lassen und jeglichen Artenschutz leugnen, damit ihre Reichskrafttürme wie Pilze aus dem Boden schießen können.

Wurde Präsident Trump hier politisch korrekt belächelt wenn er davon sprach, er wolle die Industriearbeitsplätze zurückholen, dämmert es mittlerweile auch jedem GEZ-Nachrichtenvorleser wo die Reise hingeht: Erst billige Energie im Überfluß, anschließend drastische Steuersenkungen und nun auch noch die Forderung nach „fairem Handel – von jedem wirtschaftsunkundigen gern als Protektionismus verunglimpft. Bald können deutsche Politiker sicherlich wieder die Schließung eines Stahlwerks oder die Verlagerung von Dieselmotoren etc. bejubeln – ist doch toll für den „Klimaschutz“.

Die Ölsände der USA

Wer so naiv war zu glauben, die USA hätten bald ihr Pulver verschossen, steht nun vor der nächsten Phase: Nach unkonventionellem Gas und Öl kommen jetzt die Ölsände hinzu. Die USA verfügen über mindestens 30 Milliarden Faß Öläquivalent. Davon befinden sich rund 50% im Uinta-Basin im nordöstlichen Utah. Leicht abbaubar, weil oberflächennah und dazu noch sehr schwefelarm. Im Dreieck von Utah, Colorado und Wyoming liegen wohl 1200 Milliarden Faß Rohöläquivalent.

Was sind Ölsände?

Ölsände – auch Teersände genannt – sind natürliche Umweltkatastrophen in grauer Vorzeit. Irgendwann sind Öllagerstätten bis an die Oberfläche durchgebrochen. Die leicht flüchtigen Bestandteile des Erdöls sind verdunstet und es ist Bitumen zurückgeblieben. Man unterscheidet zwei Typen: „water wet“ und „oil wet“. Der erste Typ ist von den kanadischen Ölsand Lagerstätten in Alberta bekannt. Bei ihm sind die Sandkörner von einer dünnen Wasserschicht umgeben auf der wiederum der Bitumen sitzt. Das Gewinnungsverfahren ist seit den 1920er Jahren bekannt: Der Sand wird in 80 °C heißem Wasser gewaschen, wodurch sich das Bitumen vom Sand ablöst. Durch einblasen von Luft bildet sich ein ölhaltiger Schaum, der aufschwimmt. Dieser Schaum ist das Rohprodukt. Es besteht zu etwa 60% aus Öl, 30% Wasser und 10% Feststoffen. Nach dessen Aufbereitung geht das Abwasser mit allen Chemikalien und Feststoffen in riesige Absetzbecken. Eine ziemliche Umweltbelastung. Anschließend muß das Bitumen noch zu synthetischem Rohöl verarbeitet werden, bis es auf dem Ölmarkt zu verkaufen ist. Eine ziemlich energieaufwendige Angelegenheit. Das ganze erfordert gigantische Anlagen mit einem immensen Kapitalaufwand.

Die Ölsände in Utah sind vom Typ „oil wet“, der sich nicht mit dem vor beschriebenen Verfahren verarbeiten läßt. Die Sandkörner sind direkt vom Öl umkleidet. Deshalb ist das Bitumen nicht mit Wasser abwaschbar. Es mußte ein geeignetes Lösungsmittel gefunden werden. Auch hier haben wieder mittelständische Unternehmen – nicht die großen Ölkonzerne – jahrzehntelang getüftelt und entwickelt. Es wurden (patentierte) Lösungen auf der Basis von Diesel, Propan und Gas-Kondensaten gefunden. Der Trick dabei ist, daß es sich um azeotrope (gleiche Zusammensetzung in der flüssigen und dampfförmigen Phase) Gemische handelt, die sich bei geringer Temperatur von 70 bis 75 °C durch einfache Destillation wieder von dem aufgelösten Bitumen trennen lassen. So erhält man einerseits ein reines Produkt und kann 99,9% des Lösungsmittels im Kreislauf laufen lassen (keine Abwasser-Seen!). Der Ölsand wird bei etwa 60 °C mit dem Lösungsmittel gewaschen. Der Sand ist anschließend so „sauber“, daß er problemlos auf Halde gelagert oder sogar als Baustoff verkauft werden kann. Ein energiesparendes und umweltfreundliche Verfahren.

Die Produktionskosten werden mit lediglich 22 $/barrel angegeben. Man muß etwa 1 to Ölsand zur Gewinnung eines barrel Öl verarbeiten. Das ist bei den geologischen Verhältnissen in Utah kein Problem. Das Lösungsmittel ist zwar recht teuer (ca. 35 $ pro barrel), hängt aber ganz unmittelbar von den jeweils aktuellen Ölpreisen ab: Billiges Rohöl, billiger Einstandspreis für das Lösungsmittel und umgekehrt. Das macht die Produktionskosten (anders als beim „fracking“) sehr stabil gegenüber Ölpreisschwankungen. Die Ölsände lagern in einem alten Ölfördergebiet, d. h. die Infrastruktur für Transport und Verarbeitung ist bereits vorhanden. Das Öl ist mit 14 API-Graden zwar sehr zäh (schwimmt kaum noch auf dem Wasser), aber „süß“ (geringer Schwefelgehalt und damit mit geringem Energieaufwand zu verarbeiten). Gut in lokalen und Schweröl-Raffinerien an der Golfküste zu verarbeiten, was weitere Ölmengen (z. B. Leichtöle aus Texas) für den Export freistellt.

Der entscheidende Antrieb für eine schnelle Umsetzung dürften aber die geringen Kapitalkosten sein. Inzwischen ist man bei einer Anlagengröße von 5000 Faß pro Tag angekommen. Eine solche Anlage kostet angeblich nur 70 Millionen Dollar. Für die Ölindustrie ein Trinkgeld.

Die politischen Konsequenzen

Seit Trump die Hindernisse für eine gesteigerte Produktion an fossilen Energien systematisch aus dem Weg räumt, explodiert die Öl- und Gasförderung. Für sich genommen, schon ein enormer Wohlstandsgewinn in der Form von (gut bezahlten) Arbeitsplätzen und steigenden Staatseinnahmen (trotz oder gerade wegen der Steuersenkung).

Hinter den neuen Produktionsverfahren verbergen sich eine Menge neuer Technologien. Unkonventionelle Öl- und Gasvorkommen gibt es aber überall auf der Welt. Die Schätze warten nur darauf, gehoben zu werden. Die amerikanische Zulieferindustrie wird weiterhin wachsen und international marktbeherrschend bleiben.

Preiswerte Energie ist der Lebenssaft einer jeden Volkswirtschaft. In den USA treffen billige Rohstoffe auf eine hochentwickelte Industrie.. Eine einzigartige Kombination in der Weltwirtschaft. Ein Narr, wer glaubte, Trump wolle die Niedriglohngruppen aus China und Mexiko zurückholen. Die Stahlwerke und Aluminiumhütten die sich Trump vorstellt, sind nicht die Museumsbetriebe aus den Hinterhöfen Chinas, Indiens oder Russlands. Die internationalen Investoren sind ausdrücklich aufgerufen in den USA modernste Anlagen zu bauen. In der (hier ebenfalls ungeliebten) Chemieindustrie ist die Verlagerung bereits im Gange. Da bedurfte es noch nicht einmal Zölle und Steuersenkungen als Impuls.

Öl- und Gasexporte sind nicht nur volkswirtschaftlich sinnvoll: Ein Produkt mit weltweiter Nachfrage, welches gewaltige Summen in die eigenen Kassen spülen kann. Darüberhinaus besitzt es auch eine außerordentliche geostrategische Qualität.. Man kann „wohlgesonnene Nationen“ mit ausreichend und billiger Energie versorgen. Gleichzeitig kann man „unfreundlichen Nationen“ die Deviseneinnahmen beschneiden und damit deren Aufrüstung zurechtstutzen. Besonders die „Alt-68er“ in Deutschland werden umdenken müssen: Wenn die USA angeblich nur wegen Öl Krieg geführt haben, droht ziemlich schnell ein böses Erwachen. Trump hat schon in seinem Wahlkampf immer gesagt (auch da hat offensichtlich niemand zugehört!), die USA haben nur zwei Interessen im Mittleren Osten: Terrorbekämpfung und Beistand von Israel. Alles andere sei Aufgabe der Europäer. Ob da wohl noch die Verteidigungsausgaben ausreichen werden? Deutschland schlittert schon heute sehenden Auges immer tiefer in den Sumpf des Irak und Nordafrikas hinein.

Nukleare Fernwärme

Neuerdings rückt die Kerntechnik wieder in den Zusammenhang mit „Luftverbesserung“. Besonders in China wird über den Ersatz von Kohle nachgedacht.

Der Raumwärmebedarf

Die Heizung bzw. Kühlung von Gebäuden wird oft unterschätzt. Alle reden von Verkehr und Stromerzeugung. In Wirklichkeit werden aber ein Viertel bis ein Drittel des gesamten Energieverbrauches für unsere Gebäude benötigt. Unter dem Gesichtspunkt von Luftschadstoffen (z. B. Stickoxide, Feinstaub etc.) ist besonders problematisch, daß die Energiewandlung unmittelbar in unseren Städten stattfindet und das auch noch in unzähligen Einzelfeuerstätten (hiermit sind auch die „Zentralheizungen“ gemeint). Die einzelnen Heizkessel – oder gar Holzöfen – können keine kontrollierte Verbrennung gewährleisten oder gar eine Rauchgaswäsche benutzen. Zudem werden ihre Abgase in geringer Höhe flächig abgegeben. Eine hohe Luftbelastung gerade in Ballungsgebieten ist die Folge. Eine Erkenntnis, die schon unsere Urgroßväter hatten. Man begann deshalb schon Ende des 19. Jahrhunderts mit dem Bau zentraler Heizwerke.

Das Wärmenetz

Die angestrebte Raumtemperatur liegt bei etwa 20 °C. Es ist also ausgesprochene „Niedertemperaturwärme“. Hinzu kommt noch ein ganzjähriger Brauchwasserbedarf mit etwa 60 °C (Legionellen). Will man auch Kaltwasser für Klimaanlagen damit erzeugen, ist eine Temperatur von 130°C (Absorptions-Kälteanlagen) zu empfehlen. Damit ergeben sich schon die Randbedingungen für ein Rohrleitungsnetz.

Die Strömungsgeschwindigkeit ist begrenzt. Somit hängt die transportierbare Wärmeleistung von dem verwendeten Rohrdurchmesser und der Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf ab. Alles eine Kostenfrage. Hat man sehr hohe Leistungen pro Grundstück (z. B. Hochhäuser in Manhattan) und dazu noch beengte Straßenverhältnisse, bleibt sogar nur Dampf als Transportmedium übrig. Zumindest in Deutschland hat sich eine maximale Vorlauftemperatur im Netz von 130 °C bis 150 °C als optimal erwiesen. Die Vorlauftemperatur im Netz wird proportional zur Außentemperatur geregelt. In manchen Regionen hat man noch ein drittes Rohr als „Konstantleiter“, an dem die Brauchwasserbereiter und die Klimaanlagen angeschlossen sind. Dadurch kann man im Sommer den Heizungsvorlauf komplett abstellen. Alles eine Frage der vorhandenen Bausubstanz.

Heizwerk oder Kraftwärmekopplung

Das Problem ist, daß das gesamte System für die maximale Leistung (kältester Tag in einer Region) ausgelegt sein muß. Diese tritt aber nur an wenigen Tagen auf. Die ohnehin hohen Kapitalkosten führen zu hohen Fixkosten, die wegen der geringen Anzahl von Vollbenutzungsstunden zu vergleichsweise hohen spezifischen Heizkosten führen. Als einzige Stellschraube bleiben die Brennstoffkosten.

Man ist deshalb schon frühzeitig auf die Idee gekommen, Kraftwerke mitten in den Städten zu bauen, um die Leitungskosten (Strom und Wärme) gering zu halten. Die Kraftwerke liefen auch als Kraftwerke und haben das ganze Jahr über elektrische Energie erzeugt. Sie haben ihre Kosten über die Stromproduktion eingespielt. Zusätzlich zu den normalen Kondensatoren hat man noch „Heizkondensatoren“ als Quelle für das Fernwärmenetz eingebaut. In diesen Heizkondensatoren wurde ein Teil des Dampfes (in Abhängigkeit von der Außentemperatur) zur Beheizung niedergeschlagen. Da dieser Dampf nicht mehr vollständig seine Arbeit in der Turbine verrichten konnte, ging die Stromproduktion etwas zurück. Dieser Rückgang wurde dem Kraftwerk vom Fernwärmenetzbetreiber vergütet. Es war quasi dessen „Brennstoffpreis“.

Zusätzlich hatte man auch immer schon reine Heizwerke, die nur Wärme für die Fernwärme erzeugt haben. Die geringen Kapitalkosten eines solchen „Warmwasserkessels“ lohnten sich schon immer als Reserve oder zur Spitzenlasterzeugung an wenigen Tagen eines Jahres.

Die nukleare Heizung

Soweit zur Fernwärme im Allgemeinen. Jetzt zu der Frage, was eine Umstellung auf Kernspaltung bringen kann. Der Brennstoffpreis des Urans ist konkurrenzlos gering. Geringer noch als Kohle. Es gibt fast keine Belastung durch Transporte (Kohle, Asche, Heizöl etc.). Es gibt keine Luftbelastung durch Abgase. Es besteht eine enorm hohe Versorgungssicherheit und Preisstabilität (Heizkosten als „zweite Miete“). Dagegen spricht eigentlich nur „die Angst vor dem Atom“. Diese ist aber zum Glück unterschiedlich ausgeprägt. Man kann sie sogar noch beträchtlich verringern. Um die notwendigen technischen Aspekte wird es im Weiteren gehen.

Kernkraftwerke als Wärmequelle

Technisch gesehen, besteht kein Unterschied zwischen einem Kernkraftwerk und einem fossilen Kraftwerk. Man könnte problemlos z. B. ein Kohlekraftwerke durch ein Kernkraftwerk ersetzen. Es gibt aber ein juristisches Hindernis: Das Genehmigungsverfahren. Bisher muß man immer noch davon ausgehen, daß es schwere Störfälle gibt (z. B. Fukushima), die einen Teil der Radioaktivität austreten läßt und somit die unmittelbare Umgebung belasten könnte. Dafür ist der Nachweis von Evakuierungszonen und Plänen notwendig. Spätestens seit Fukushima weiß man zwar, daß die Annahmen über Freisetzungsraten viel zu konservativ waren, aber das tut der Argumentation der Angstindustrie keinen Abbruch. Die jahrzehntelange Gehirnwäsche „Millionen-Tote, zehntausend-Jahre-unbewohnbar“ hat sich zumindest in den Industrieländern festgesetzt.

Will man Kernkraftwerke in Ballungsgebieten bauen, müssen neue Reaktortypen her, die als „inhärent sicher“ betrachtet werden. Außerdem empfiehlt es sich, kleinere Reaktoren (SMR) zu bauen, um zu lange Rohrleitungen (Kosten und Wärmeverluste) zu vermeiden. Gerade in den letzten Wochen wurde in diesem Sinne ein Durchbruch erzielt: Die US-Genehmigungsbehörde hat dem Reaktor der Firma NuScale bescheinigt, daß er ohne elektrische Hilfsenergie auch bei schwersten Störfällen auskommt. Es handelt sich um einen kleinen (50 MWel) Reaktor, der selbst in einem wassergefüllten Becken steht. Er ist also stets von ausreichend Kühlwasser umgeben. Alle Einbauten (Druckhaltung, Dampferzeuger etc.) befinden sich im Druckgefäß (keine Rohrleitungen), das von einem Containment nach dem Prinzip einer Thermosflasche umgeben ist. Er benötigt keine Pumpen zur „Notkühlung“, da er schon im Normalbetrieb ausschließlich im Naturumlauf (warmes Wasser steigt auf und sinkt nach der Abkühlung wieder in den Reaktorkern zurück) funktioniert. Ein solches Kernkraftwerk bietet ein geringeres Risiko für seine Nachbarn, als jedes Gas- oder Ölkraftwerk. Genau solche Kraftwerke befinden sich aber zahlreich mitten in deutschen Großstädten. Seit Jahrzehnten lebt ihre Nachbarschaft relativ angstfrei damit – Geräusche und Abgase inbegriffen.

Den deutschen „Grün-Wähler“ wird das alles nicht überzeugen. Er ist unerschütterlich in seinem Öko-Glauben. Warum auch nicht? Man diskutiert ja auch nicht mit einem Katholiken über die unbefleckte Empfängnis der Jungfrau Maria oder mit einem Hindu über die Heiligkeit von Kühen. In den Weiten Sibiriens wird die Kernenergie schon heute positiv bewertet. In ähnlichen Regionen Kanadas und den USA wird sie aus gleichen Gründen (Versorgungssicherheit auch bei -40 °C) ernsthaft in Erwägung gezogen. In den bevölkerungsreichen Metropolen Chinas steht die Luftverschmutzung im Vordergrund. Die reale Gefahr von Lungenkrebs und Herz- Kreislauferkrankungen durch Smog wird dort gegen die eingebildete „Strahlengefahr“ abgewogen. Selbst im Großraum Helsinki prüft man den Ersatz der fossilen Fernheizwerke durch Kernenergie. Sonne geht gar nicht und Wind nur sehr eingeschränkt in diesen nördlichen Breiten.

Nukleare Heizwerke

Seit Anbeginn der Kernkraftnutzung gab es die Idee von reinen Heizwerken. Die reine Wärmeproduktion kann einige Vorteile haben: Schließlich verbrennt man ja auch Gas in einem einfachen Heizkessel und setzt nicht alles Gas in „rotierenden Öfen“ (Blockheizkraftwerk) zur gleichzeitigen Stromerzeugung ein. Schon nach den „Ölkrisen“ der 1970er Jahre, setzte sich z. B. der Schweizer Professor Seifritz für ein solches Konzept ein. Er ging damals von der Verwendung erprobter Komponenten aus Kernkraftwerken (Druckbehälter, Brennelemente etc.) zum Bau eines abgespeckten Heizreaktors aus. Durch die „Überdimensionierung“ erhoffte er sich einen zusätzlichen Sicherheitsgewinn, der zu einer Akzeptanz bei der Politik führen würde. Die Grundüberlegung ist noch heute so gültig, wie vor nunmehr 50 Jahren: Ersatz fossiler Brennstoffe durch Uran. Damals wie heute, standen der Ölpreis und die Luftverschmutzung in den Städten im Vordergrund.

Um den Ansatz von Professor Seifritz zu verstehen, ist etwas Physik notwendig. Ein typischer Druckwasserreaktor eines Kernkraftwerks hat eine Wärmeleistung von etwa 4000 MWth. Viel zu viel für ein Fernheizwerk. Geht man aber mit der Leistung um mehr als eine Größenordnung runter – läßt den Reaktor quasi nur im Leerlauf laufen – hat man einen entsprechenden Sicherheitsgewinn in allen Parametern. Bis überhaupt die Betriebszustände eines – zigfach erprobten – Druckwasserreaktors erreicht werden, müßte eine Menge schief gehen. Man hätte genug Zeit den Reaktor abzustellen.

Bei einer so geringen Leistung, könnte man handelsübliche Brennelemente viel länger im Reaktor belassen bis sie „abgebrannt“ wären (Versorgungssicherheit, Preisstabilität etc.).

Ein Druckwasserreaktor in einem Kernkraftwerk arbeitet mit einem Betriebsdruck von etwa 155 bar und einer Wassertemperatur von etwa 325 °C. Beides recht ordentliche Werte. Wie sehe es bei einem Heizreaktor aus? Gehen wir von einer Vorlauftemperatur im Netz von 150 °C aus (Einsatz von Absorptionsanlagen zur Klimatisierung um das Netz auch im Sommer besser auszulasten). Damit das Wasser noch flüssig bleibt und nicht verdampft ist ein Betriebsdruck von mindestens 5 bar nötig. Geben wir noch mal 30 °C als treibende Temperaturdifferenz für die Wärmeübertrager im Heizreaktor drauf, kommen wir auf eine Betriebstemperatur von 180 °C. Dafür ist ein Betriebsdruck von mindestens 10 bar nötig. Ein beträchtlicher Sicherheitsgewinn.. Vor allen Dingen entfallen alle Hochdruck-Sicherheitseinrichtungen: Was man nicht hat, kann auch nicht kaputt gehen.

Noch eleganter erscheint ein Heizreaktor auf der Basis eines Siedewasserreaktors. Man bräuchte – da keine Turbine vorhanden ist – auch keinerlei Einbauten zur Dampftrocknung und keine Umwälzpumpen. Einfacher und sicherer geht nicht.

In diesem Zusammenhang erscheinen Meldungen zu einem geplanten Einsatz von Schwimmbadreaktoren zur Fernheizung wohl eher als „Fake News“. Schwimmbadreaktoren sind – wie der Name schon andeutet – oben offen. Sie ähneln eher einem Brennelemente-Lagerbecken. Sie könnten deshalb nur warmes Wasser mit deutlich unter 100 °C liefern. Für eine Fernheizung völlig ungeeignet.

In diesem Zusammenhang erscheinen Meldungen zu einem geplanten Einsatz von Schwimmbadreaktoren zur Fernheizung wohl eher als „Fake News“. Schwimmbadreaktoren sind – wie der Name schon andeutet – oben offen. Sie ähneln eher einem Brennelemente-Lagerbecken. Sie könnten deshalb nur warmes Wasser mit deutlich unter 100 °C liefern. Für eine Fernheizung völlig ungeeignet.

Nachbemerkung

Fernheizungsnetze erfordern sehr hohe Investitionen, haben dafür kaum Betriebskosten und halten Jahrzehnte. Sie sind somit anderen Infrastrukturen, wie Trinkwasser- und Abwassernetzen sehr ähnlich. Gleichwohl gibt es schon heute weltweit unzählige Fernwärmenetze, die kontinuierlich erweitert werden. Der Markt für Wärmeerzeuger ist somit gewaltig. Auch die in Deutschland so beliebte „Plastikverpackung“ von Neubauten tut dem keinen Abbruch. Was braucht man also, um eine solche Entwicklung zu fördern?

  • Man benötigt möglichst kleine Heizreaktoren. Die Netzkosten fressen sonst sehr schnell etwaige Kosteneinsparungen bei den Reaktoren auf.
  • Die Reaktoren müssen sehr einfach und robust sein. Sie müssen standardisiert sein und in großen Stückzahlen in Fabriken hergestellt werden.
  • Es sollte weitgehend auf genehmigte Verfahren und Bauteile aus der Kernkraftwerkstechnik zurückgegriffen werden. Nur so kann man die kostspieligen und langwierigen Genehmigungsverfahren in den Griff bekommen.
  • Die Reaktoren müssen inhärent sicher sein und vollautomatisch betrieben werden können.
  • Sie müssen komplett und ständig fernüberwacht werden.
  • Die Anforderungen an Umgebung und Personal müssen vor Beginn des ersten Projekts neu definiert, öffentlich diskutiert und rechtssicher verabschiedet sein.
  • Bei jedem Standort müssen die Anwohner frühzeitig einbezogen werden. Nur durch Aufklärung kann man die einschlägige Angstindustrie und ihre Kumpane aus der Politik abwehren. Skandinavien und Frankreich bieten hierfür zahlreiche Beispiele und erprobte Vorgehensweisen.

Manchem mag das alles phantastisch vorkommen. Nur, ist die Diskussion nicht nur in China losgetreten worden. Sie läuft bereits auch in Osteuropa und Skandinavien. Es mag in Deutschland noch ein paar Jahre dauern, aber dann wird die Mehrheit der Bevölkerung erkennen, wie sie systematisch von Politikern und Schlangenölverkäufern mit der „Energiewende“ betrogen worden ist. Ist dieser Punkt erst erreicht, wird das Pendel ruckartig in seine alte Lage zurückkehren.

Die Chinesen sind gelandet

Bisher etwas unbeachtet, beginnen die Chinesen den europäischen Markt für Kernkraftwerke zu erobern. Der erste Schritt ist mit dem Genehmigungsverfahren in Großbritannien eingeleitet.

Die französische Vorgeschichte

Schon seit längerem betreibt der staatliche französische Energieversorger EDF (Electricite de France) auch die Kernkraftwerke in England. Etwas ungewöhnlich, handelt es sich doch um gasgekühlte (CO2) und mit Graphit moderierte Reaktoren älteren Datums. Ein Typ, der schon lange in Frankreich abgeschaltet wurde. Gleichwohl ist EDF somit als ein zuverlässiger und etablierter Betreiber in GB bekannt.

Es war damit folgerichtig, daß auch bei der Renaissance der Kernkraft die EDF an vorderster Stelle mit dabei sein würde. Es entstand das Projekt Hinkley Point C in Somerset mit zwei ebenfalls französischen Reaktoren vom Typ EPR. Alles schien ganz einfach – wenn nicht der französische Versorger chronisch unterfinanziert wäre. Es mußte deshalb unbedingt ein kapitalkräftiger Investor mit ins Boot, zumal noch weitere Kernkraftwerke geplant waren. Die Chance für den chinesischen Staat einen Fuß in die Tür des europäischen Marktes zu bekommen. Seltsamerweise ist die Angst vor einer Abhängigkeit in der volkswirtschaftlichen Schlüsselgröße der Stromversorgung von der chinesischen Diktatur noch geringer, als die Furcht vor dem „friedliebenden und aufrechten Demokraten“ Putin. Irgendwie scheint in den Hirnen europäischer Politiker der Irrglaube, elektrische Energie sei so etwas ähnliches wie Kartoffeln, fest verwurzelt zu sein.

Die chinesische Vorgeschichte

China baut inzwischen mehrere Reaktoren pro Jahr. Hunderttausende hoch qualifizierte und überdurchschnittlich bezahlte Arbeitskräfte sind dafür nötig. Allerdings ist jedem klar, daß auch in einem Riesenreich der Markt irgendwann gesättigt ist. Darüberhinaus muß man eine Menge Autos, PC’s oder Jacken aus recyceltem Plastik verkaufen, um den Umsatz nur eines einzigen Kraftwerks zu erzielen. Ein Wissen, das in Deutschland völlig verloren gegangen zu sein scheint. Deshalb der konsequente Schritt der Chinesen in den Export.

Allerdings ist das einfacher beschlossen, als umgesetzt. Ein wichtiger Hebel ist der Preis und die Finanzierung. Trotzdem ist für ein solch sensibles Produkt auch eine gewisse Reputation nötig. Es reicht (noch nicht) der Nachweis einer großen Stückzahl im eigenen Land. Dies gilt besonders für geheimniskrämerische, sozialistisch geprägte Diktaturen wie China und Rußland. Man versucht deshalb wenigstens den Goldstandard eines „westlichen Genehmigungsverfahrens“ zu erlangen. Ein teures und aufwendiges Unterfangen, wie bereits Rußland in Finnland zu spüren bekommt. Es ist halt ein himmelweiter Unterschied, ob man sich in irgendwelchen Hinterzimmern – unter gegenseitig wohlgesonnenen Fachleuten – Papierberge hin und her schiebt oder im Internetzeitalter unter den Argusaugen von „Atomkraftgegnern“ ein transparentes Verfahren durchstehen muß.

Hinzu kommen bei den Chinesen noch komplizierte Lizenzfragen. Man hat sich aus aller Welt Kernkraftwerke zusammengekauft. Ein Wirrwarr von Lizenzverträgen. Deshalb versucht man es hier mit einer vermeintlichen Eigenentwicklung. So etwas ist in Industrieländern schlicht unverkäuflich. Nicht einmal über den Preis oder politische Kompensationsgeschäfte. Ein Bau in England als Referenz, erscheint daher wie ein Sechser im Lotto. Deshalb also der gemeinsame Antrag von China General Nuclear Power Corporation (CGN), Electricite de France (EDF S.A.) and General Nuclear International (GNI) zum Bau und Betrieb von bis zu sechs Reaktoren. Einschließlich großzügiger Finanzierung, versteht sich.

Die Entstehungsgeschichte des Hualong

Ihren Gemischtwarenladen – nicht nur an Leichtwasserreaktoren – haben die Chinesen nach dem Unglück von Fukushima geschickt zu bereinigen versucht. Es soll zukünftig nur noch ein Typ gebaut werden – sicherheitstechnisch auf den neusten Stand der Technik gebracht versteht sich.

Alles begann mit der Übernahme französischer Druckwassertechnik, die zum Bau der Reihe M310 im Jahr 1987 führte (4 Reaktoren, Inbetriebnahmen 1994–2003). Dies führte zur Baureihe CPR1000 im Jahr 2005 (13 Reaktoren, Inbetriebnahmen 2010–2016). Die Erfahrungen aus Bau und Betrieb führten 2010 zur überarbeiteten Baureihe CPR1000+ (2 Reaktoren, Inbetriebnahmen 2016–2017). Die Denkpause nach dem Unglück von Fukushima führte zur Baureihe ACPR1000 (4 Reaktoren, noch im Bau). Bisheriger Abschluss dieser evolutionären Entwicklung ist der Typ HPR1000, der seit 2015 im Bau ist. Dies ist auch die Basis des ersten Exports Karachi 2, welches seit 2015 in Pakistan gebaut wird.

China verfügt also über genügend Erfahrung in der Abwicklung solcher Großprojekte. Leider muß man aktuell sagen, sogar über mehr Praxis als die USA und Frankreich. Durch deren lange Pausen beim Neubau von Kernkraftwerken sind dort die Erfahrungen abgerissen und müssen erst wieder mühselig neu erworben werden. Von Deutschland braucht man in diesem Zusammenhang gar nicht mehr zu reden. Hier ist die Deindustrialisierung bereits so weit fortgeschritten, daß man nicht mal mehr einen vergleichbar simplen Flughafen bauen kann.

Die eingereichten Unterlagen

Im Oktober 2017 wurden die ersten Unterlagen bei der britischen Genehmigungsbehörde eingereicht. In ihnen wird immer von einem UK-HPR1000 gesprochen. Man ist sich also darüber im Klaren, daß es eine spezielle Version geben muß, damit sie in GB genehmigungsfähig ist. Interessant an den eingereichten Unterlagen ist, daß es Beschreibungen des Hualong sind, wie er gerade im Kraftwerk Fangchenggang als Block 3 gebaut wird (HPR1000(FCG3)). Auf diese Weise erhält man einen – wenn auch sehr kleinen – Einblick in die aktuelle chinesische Reaktortechnik.

Bereits aus den beigefügten Zeichnungen kann man erkennen, daß es sich um einen typischen „französischen Reaktor“ handelt, wie er dutzendfach in Frankreich steht. Charakteristisch sind die drei Dampferzeuger und die dreifachen (redundanten) Sicherheitssysteme. Es handelt sich keinesfalls um eine Neukonstruktion mit grundsätzlich passivem Sicherheitsansatz wie z. B. der AP1000 von Westinghouse oder einem evolutionär weiterentwickelten Konvoi-Reaktor wie den EPR mit vierfacher Redundanz. Es wird interessant sein, wie die Genehmigungsbehörde darauf reagieren wird. So wie er eingereicht wurde, ist er eher ein Neubau vorhandener und nachgerüsteter französischer Reaktoren. Entweder müssen die Chinesen noch richtig Geld in die Hand nehmen um das Sicherheitsniveau moderner westlicher Reaktoren zu erreichen oder GB gibt sich mit geringeren – als möglichen – Sicherheiten zufrieden. Dann könnte man aber auch Reaktoren in Korea oder Rußland kaufen. In diesem Zusammenhang wird auch das Genehmigungsverfahren des russischen Kernkraftwerks in Finnland noch sehr interessant werden. Ist doch auch dort der unmittelbare Vergleich zum EPR gegeben. Jedenfalls ist der Hualong keinen Deut sicherer als die Kernkraftwerke, die gerade in Deutschland vom Netz genommen werden. Absurdistan läßt grüßen. Auch der Betrieb dürfte keineswegs günstiger sein. Dafür sorgt schon die Dreisträngigkeit (Sicherheitsphilosophie: Ein System versagt, ein weiteres startet nicht, d. h. es steht noch ein drittes zur Verfügung. Bei vierfacher Redundanz kann man somit Wartungsarbeiten während des Betriebs durchführen.). Ebenso die konventionelle Leitungsführung (Wiederholungsprüfungen) und die Hauptkühlmittelpumpen.

Einige Unterschiede zum EPR

Die Leistung des Hualong beträgt nur 70% des EPR. Dies ist kein prinzipieller Nachteil. Allerdings beträgt die Leistung der Dampferzeuger mit 1050 MWth fast 93% der Leistung der Dampferzeuger des EPR. Man hat also durch Weglassen eines Stranges Baukosten gespart.

Der Kern des Hualong besteht aus nur 177 Brennelementen gegenüber 241 Brennelementen beim EPR. Aber die lineare Wärmeleistung ist mit 179 W/mgegenüber 170 W/m2 sogar höher. Auch hier wurde also zur Kosteneinsparung geknautscht. Ebenso ist die aktive Höhe des Kerns mit 3,66 m kleiner als beim EPR mit 4,20 m. Interessant werden die Ergebnisse der thermohydraulischen Vergleichsrechnungen mit ein und demselben Programm sein. Es ist die klassische Frage nach der Optimierung von Kosten und Sicherheitszugewinn die sich hier stellt.

Die Auslegungslebensdauer (nicht zu verwechseln mit der tatsächlichen oder wirtschaftlichen Lebensdauer; sie sind wesentlich höher) wird keck mit 60 Jahren angegeben. Lebensdauer ist aber immer eine Frage der Konstruktion, der verwendeten Materialien und Fertigungsverfahren, der Qualitätssicherung und des Betriebs. Schon die Konstruktion gibt zu denken: Der EPR hat im Druckbehälter einen ca. 30 cm dicken Reflektor aus Stahl, der als Schutzschild für das Reaktordruckgefäß gegen die Bestrahlung mit Neutronen dient. Qualitätssicherung nach europäischen Maßstäben ist die nächste Frage. Man denke nur an das Theater um den Kohlenstoffgehalt im Deckel des EPR von Flamanville. Ein vermeintlicher Kostenvorteil chinesischer und russischer Fertigungsstätten kann schnell in einen Nachteil mit unkalkulierbaren Kostensteigerungen umschlagen, denn man wird weder in Finnland noch GB bereit sein, ein erhöhtes Risiko einzugehen – egal ob aus mangelnden technischen Fähigkeiten des Herstellers oder systemtypischer Schlamperei.

Der EPR hat einen sog. „Core-Catcher“, der bei einer Kernschmelze verhindern soll, daß der Sicherheitsbehälter zerstört wird. Beim Hualong wird die Grube, in der sich der Druckbehälter befindet mit „ausreichend borierten“ Wasser geflutet. So soll ein durchschmelzen des Druckbehälters verhindert werden. Nicht verkehrt, kommt aber sehr auf die konstruktive Gestaltung an.

Dem vollständigen Verlust jeglicher äußeren Wärmesenke (Fukushima Störfall) soll durch einen Wassertank oben am Reaktorgebäude begegnet werden. In diesen ringförmigen Tank soll sich der Dampf aus den Dampferzeugern niederschlagen. Dieses Prinzip wurde offensichtlich von den Russen übernommen. Wie hoch der Sicherheitsgewinn sein soll, wird eine probabilistische Fehleranalyse zeigen müssen. Es riecht ein wenig nach „Weißer Salbe“ oder PR-Gag. Gerne wird von den Russen immer ein Generation III+ angeführt – nur hat ein Wassertank auf dem Dach noch wenig mit einem passiven Sicherheitskonzept für schwerste Störfälle zu tun (z. B. AP1000 von Westinghouse oder ESBWR von GE/Hitachi).

Jedenfalls benötigt der Hualong genauso elektrische Energie, wie schon jeder Reaktor der zweiten Generation. Bricht die Stromversorgung komplett zusammen, schmilzt sein Core genauso, wie in den Reaktoren von Fukushima. Alles hängt – wie übrigens auch beim EPR – von einer stets funktionierenden Stromversorgung ab. Der „Sicherheitsgewinn“ beim EPR und seinem russischen Pendant (richtiger ist eigentlich die Strahlenbelastung der Umgebung nach einem Fukushima Störfall) gegenüber einem aktuellen Reaktor in Deutschland, ergibt sich allein aus dem „Core Catcher“. Es wird noch unwahrscheinlicher, daß große Mengen Spaltprodukte auch bei einer vollständigen Zerstörung von Kern und Druckbehälter freigesetzt werden.

Nachtrag

Damit kein falscher Eindruck entsteht, es geht hier nicht um eine Abwertung chinesischer Reaktoren, denn es geht immer um die Abwägung von Sicherheit und Kosten, was letztendlich immer eine rein politische Entscheidung ist. Als deutscher Ingenieur tut man sich etwas schwerer damit, da wir zum Gürtel gern die Hosenträger bevorzugen. Andererseits hat uns genau diese Mentalität vor einem Tschernobyl oder Fukushima bewahrt. Deutschland war immer ganz vorne dabei, wenn es um Risikoanalysen und die Umsetzung der daraus resultierenden Konsequenzen ging.

Darin liegt die eigentliche Tragik: Einschlägig bekannte Politiker haben wieder einmal – diesmal durch ein dubioses „Vorangehen“ – versucht, mit ihrer verdrehten Ideologie die Welt zu beglücken. Die Welt wird sich aber mitnichten von der Kernenergie abwenden. Einigen besonders schlichten Gemütern war es einfach egal. Sollen sich doch ferne Völker „verstrahlen“, wir versorgen unser Bullerbü mit Wind, Sonne und Biokost. Das Aufwachen in der Realität wird heilsam sein: Vielleicht werden ja tatsächlich bald Kernkraftwerke in unseren Nachbarländern neu errichtet, die sicherheitstechnisch bestenfalls dem Standard der Kraftwerke entsprechen, die wir gerade voller Begeisterung abschalten. Ähnlichkeiten mit „Hans im Glück“ sind rein zufällig.

Reduktion langlebiger Spaltprodukte

Aktuell wird wieder einmal in der Fachliteratur die Beseitigung von langlebigen Spaltprodukten diskutiert.

Das Problem

Irgendwann ist jedes Brennelement erschöpft und muß erneuert werden. Die „abgebrannten“ Brennelemente werden von „Atomkraftgegnern“ gern als „Atommüll“ verunglimpft, obwohl sie recycelt werden können. Sie bestehen noch zu rund 96% aus Uran und Plutonium, die erneut als Brennstoff genutzt werden könnten. Sicherheitstechnisch betrachtet, stellt ihre ionisierende Strahlung ein – durchaus unterschiedliches – Problem dar. Es sind daher dauerhafte Abschirmungen in der Form von Wasserbädern, Sicherheitsbehältern etc. notwendig.

Der Faktor Zeit

Je länger die Halbwertszeit ist, um so länger dauert es, bis dieser Stoff verschwunden ist. Wenn man von einer Gefahr durch ionisierende Strahlung ausgeht, ist damit der Zeitraum bestimmt, in dem man den Stoff von der Biosphäre fern halten sollte:

  • Es gibt unterschiedliche Arten ionisierender Strahlung, die auch biologisch unterschiedlich wirken. Strahlung, die z. B. von Uran und Plutonium ausgeht, ist nur dann bedrohlich, wenn sie innerhalb des Körpers frei wird. Nimmt man sie nicht in den Körper auf (Nahrung, Atemluft), sind sie genauso harmlos, wie jedweder anderer Stoff auch.
  • Die Dosis macht’s“. Insofern ist die Konzentration eines radioaktiven Stoffes (z. B. im Trinkwasser) entscheidend.
  • Freigesetzte Stoffe können sich (z. B. über die Nahrungskette) anreichern. Dies gilt naturgemäß besonders für langlebige Stoffe. Insofern sollten sie möglichst gar nicht erst freigesetzt werden.

Der Endlager-Standpunkt

Überzeichnet man die Gefahr, die von radioaktiven Stoffen ausgeht, kommt man zu dem Schluß, man müßte sie quasi „für ewig“ sicher einschließen. Der Begriff des „Endlagers“ ist erschaffen. Ein hervorragender politischer Kampfbegriff, weil wie ein Gummiband dehnbar. Man muß nur die Gefährlichkeit – was auch immer darunter zu verstehen sei – ausdehnen und kommt schnell zu Zeiträumen, die nicht mehr als beherrschbar erklärt werden können. Gipfel dieser Gespensterdebatte ist die Erforschung irgendwelcher Piktogramme, die Außerirdischen oder sonst wie verblödeten Erdbewohnern die Lage eines „Endlagers“ in Millionen von Jahren näher bringen sollen. Interessant ist dabei nur, wie locker man beispielsweise den Fallout aus unzähligen Kernwaffenversuchen nicht gekennzeichnet hat. Wären die Stoffe auch nur annähernd so gefährlich, wie sich Ökoaktivisten gern an den Lagerfeuern im Wendland erzählen, müßte die gesamte Menschheit bereits ausgestorben sein. Aber es geht dabei ja auch weniger um Fakten, als um Gesellschaftsveränderung.

Gleichwohl sollte man mit radioaktiven Abfällen verantwortungsvoll umgehen. Es ist das Verdienst der Kerntechnik, der erste Industriezweig zu sein, der sich von Anfang an um seinen Abfall Gedanken gemacht hat: Wiederaufbereitung und geologische Tiefenlager waren erfunden. Letztere aus einem ethischen Anspruch heraus, den Abfall nicht den folgenden Generationen als Problem und Kosten zu hinterlassen. Immer noch revolutionär, wenn man es mit dem sonst voll akzeptierten Umgang mit Abfällen und Deponien vergleicht.

Die Art der Beseitigung

Wenn man gebrauchte Brennelemente aufarbeitet, können sie weiterhin zur Energiegewinnung verwendet werden: In konventionellen Reaktoren als Mischoxid und in schwerwassermoderierten Reaktoren sogar in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung. Bedingung ist die Trennung von Uran und Plutonium von den Spaltprodukten.

Verwendet man diesen aufbereiteten Brennstoff in Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum (meist mit Natrium oder Blei als Kühlmittel), kann man damit sogar die minoren Aktinoide „verbrennen“. Sie bilden sich aus Uran- und Plutoniumkernen, die trotz Neutroneneinfang nicht gespalten worden sind. Sie sind besonders langlebig und müssen zusammen mit Plutonium als Argument für eine „sichere Endlagerung über Millionen von Jahren“ her halten.

Bleiben die Spaltprodukte übrig. Sie sind zumeist recht kurzlebig und strahlen deshalb sehr stark. So stark, daß sie sich aufheizen, deshalb gekühlt und sicher abgeschirmt werden müssen. Ein Problem, das sich nach einigen Jahrhunderten von selbst erledigt hat. Es wäre mit der Lagerung in simplen Bunkern technisch leicht beherrschbar, wenn es nicht einige wenige sehr langlebige Spaltprodukte geben würde. Hier setzt wieder die Ethik ein: Ist es zulässig, solche Stoffe unseren Nachfahren zu vererben? Es handelt sich um recht harmlose Stoffe (lange Halbwertszeiten bedeuten wenige Zerfälle pro Sekunde und damit grundsätzlich geringe Dosisleistungen) in sehr kleinen Mengen. Es geht hier um Halbwertszeiten von einigen Hunderttausend (Se79, Tc99) bis zu einigen Millionen (Zr93, Pd107, I129, Cs135) Jahren.

Man kann Atomkerne nur durch Neutronen in ein anderes Element umformen. Man benötigt also eine (möglichst starke) Neutronenquelle. Dieser Vorgang wird Transmutation genannt. Ein Favorit hierfür sind Spallationsquellen, bei denen Atomkerne beschossen werden und förmlich verdampfen. Sie sind sehr aufwendig, produzieren aber dafür auch große Mengen Neutronen. Grundsätzlich bleibt aber ein Problem: Die Stoffe existieren meist in einem Isotopengemisch. Man will aber eigentlich nur ein bestimmtes (besonders langlebiges) Isotop umwandeln. Alle anderen Kernreaktionen sind parasitär und kosten nur die teueren Neutronen. Ein Schlüssel hierfür, sind die energieabhängigen Einfangquerschnitte.

Beseitigung in schnellen Reaktoren

Reaktoren mit schnellen Neutronen sind hervorragend zur „Verbrennung“ von Plutonium und minoren Aktinoiden geeignet. Darüberhinaus benötigen sie nicht einmal Natururan, sondern geben sich sogar mit abgereichertem Uran als Brennstoff zufrieden. Allerdings sind sie nur schlecht zur Beseitigung der langlebigen Spaltprodukte geeignet. Diese besitzen nur sehr kleine Einfangquerschnitte für schnelle Neutronen. Es gibt aber einige Energiebereiche, in denen sie solche Neutronen begierig aufnehmen. Verzichtet man auf einige bei der Spaltung freigewordenen Neutronen – im statistischen Mittel auf 0,3 Neutronen pro Kernspaltung – kann man sie zur Umwandlung abzweigen. Man muß sie allerdings noch auf die ideale Geschwindigkeit abbremsen.

Damit ergibt sich folgendes Reaktorkonzept:

  • Man baut einen zentralen Kern, in dem die eigentliche Energieproduktion aus Uran und Plutonium durch Spaltung mit schnellen Neutronen stattfindet.
  • In einem „schnellen Brüter“ ist diese Zone von einer Schicht aus abgereichertem Uran umgeben. Die Neutronen, die aus dem Kern rausfliegen und nicht zur Aufrechterhaltung einer Kettenreaktion benötigt wurden, reagieren hier mit dem Uran und bilden zusätzliches Plutonium. Bei einem „Brüter“ ist hier die Produktion von Plutonium größer als gleichzeitig davon im Kern verbraucht wird.
  • Verzichtet man nun auf einen Teil der „Brutrate“, hat man Neutronen für eine Umwandlung von Spaltprodukten zur Verfügung. Man muß diese nur noch – möglichst an Ort und Stelle – auf die „richtige“ Geschwindigkeit abbremsen. Man kann in den „Brutmantel“ eine gewisse Anzahl von Brennstäben einfügen, die mit einem Gemisch aus den zu beseitigenden Spaltprodukten und einem geeigneten Moderator gefüllt sind. Ein solcher Moderator könnte z. B. Yttrium Deuterid (YD2) sein. Er erfüllt die Bedingungen, selbst kaum mit Neutronen zu reagieren und die richtige Masse für die notwendige Abbremsung zu besitzen.

Die notwendige Verfahrenstechnik

Die Wiederaufbereitung wird erheblich komplizierter. Bei dem klassischen PUREX-Verfahren – wie es z. B. in Frankreich angewendet wird – gewinnt man möglichst reines Uran und Plutonium. Alles andere ist Abfall, der verglast und später in einem geologischen Tiefenlager „endgelagert“ wird. Um diesen Abfall weiter zu entschärfen, müßte man in weiteren Schritten die Aktinoide und die langlebigen Spaltprodukte abtrennen. Beides ist sehr aufwendig und man sollte darüber nicht vergessen, daß es sich dabei nur um rund 4% des ursprünglichen Brennstoffs eines Leichtwasserreaktors handelt. Die zusätzliche Volumenverkleinerung ist somit äußerst gering.

Die langlebigen Spaltprodukte müssen nun noch in möglichst reiner Form gewonnen werden, um parasitäre Effekte zu vermeiden. Darüberhinaus muß ein eigener Wiederaufbereitungskreislauf eingerichtet werden, da nicht alle Spaltprodukte in einem Schritt beseitigt werden können. Ein gewaltiger Aufwand für so geringe Mengen. Darüberhinaus macht die ganze Sache nur wirklich Sinn, wenn mehr langlebige Spaltprodukte umgeformt werden, wie bei dem Betrieb dieses Reaktors wieder neu entstehen.

Schlußbemerkung

Der Aufwand für eine Transmutation ist sehr hoch. Gleichwohl erscheint der Erfolg durchaus verlockend. Wie Simulationen für den japanischen Monju-Reaktor zeigen, kann über einen Betrieb von 20 Jahren eine Reduktion der effektiven Halbwertszeit langlebiger Spaltprodukte von über 100.000 Jahren auf rund 100 Jahre erzielt werden.

Trotzdem darf die Frage erlaubt sein, ob der gewaltige (wirtschaftliche) Aufwand den (vermeintlichen) Sicherheitsgewinn aufwiegt. Andererseits wird Menschen mit Strahlenphobie auch dieser Aufwand nicht genügen. Es steht zu befürchten, daß das bekannte Rennen zwischen Hase und Igel der „Atomkraftgegner“ lediglich fortgesetzt wird.

SMR, aktualisierter Stand

In der letzten Zeit kommt erneut Bewegung in die Entwicklung „kleiner“ Reaktoren. Anlass für eine Aktualisierung.

Was genau, soll ein SMR sein?

Die Definition eines „SMR“ (Small Modular Reactor) ist etwas vage. In den USA beruht sie auf dem ENERGY POLICY ACT von 2015. Im Abschnitt 608 „Treatment of Modular Reactors“ ist sie wie folgend definiert: Ein Kraftwerk mit höchstens 1300 MWel Gesamtleistung, welches aus mindestens zwei Blöcken mit einer elektrischen Leistung von 100 bis 300 MWel besteht. Dies ist eine etwas sehr geschraubte Definition, aber Politiker und Juristen brauchen wohl so etwas. Wenigstens wird nichts über die anzuwendende Technik vorgeschrieben. Inzwischen gibt es SMR-Entwürfe mit den Kühlmitteln Wasser, Edelgas, Salzschmelze und Flüssigmetall in der Entwicklung.

Zu welchen technischen Verrenkungen solche politischen Akte dann führen, sieht man am Projekt von NuScale Power: Dort werden zwei Reaktoren mit einer äquivalenten Leistung von je 50 MWel auf eine gemeinsame Turbine vorgeschlagen. Förderkriterium erfüllt. Es gibt aber zahlreiche Anwendungen, wo durchaus eine kleinere (thermische) Leistung sinnvoller ist: Kleine Städte in abgelegenen Regionen (Sibirien), Militärische Stützpunkte auf Inseln (China), Ölförderung und Minen (Kanada) etc. Wie es ausschaut, sind genau hier die ersten Anwendungen zu erwarten.

Weltmarkt

Im Jahr 2016 bestand der weltweite Primärenergieverbrauch zu 85% aus fossilen Energieträgern (33% Öl, 28% Kohle und 24% Erdgas). Demgegenüber ist die Kernenergie mit 5% geradezu vernachlässigbar. Sie wurde (nahezu) ausschließlich in der Stromversorgung eingesetzt. Dies hat sie übrigens mit den wetterabhängigen Energieformen Wasserkraft (7%) und „Renewables“ (3%) gemeinsam.

Der Bedarf an elektrischer Energie wird weltweit weiter ansteigen. Nach Schätzungen gibt es derzeit 1,2 Milliarden Menschen, die über keinen Stromanschluss verfügen und fast 3 Milliarden Menschen, die nicht einmal einen Kochherd besitzen. Alles Menschen, die alles dafür geben ihren mittelalterlichen Verhältnissen zu entfliehen – ganz im Gegenteil zu gewissen übersättigten Kreisen bei uns, deren falsches Ideal genau diesem Leben im vorindustriellen Zeitalter entspricht.

Will man in den Weiten Afrikas, Indiens usw. Kernenergie nutzbar machen, sind kleine Reaktoren der einzig gangbare Weg. Mit der heutigen Standardgröße von 1000+ MWel ist sonst der jahrzehntelange Weg über fossile Kraftwerke und großflächige Netze nötig. Um es an dieser Stelle deutlich zu sagen, wer das nicht will, muß unserer Erde noch zweimal Europa oder noch einmal China mit seinen fossilen Kraftwerken zusätzlich zumuten. Ob nun in Deutschland 40 Kohlekraftwerke geschlossen werden oder nicht, ist dafür nur der berühmte Tropfen auf den heißen Stein. Ganz nebenbei ist diese Frage auch der Lackmustest für alle „Klimaschützer“: Geht es wirklich um „Klimaschutz“ oder doch nur um „Gesellschaftsveränderung“?

Letztendlich wird der Preis pro installiertem Megawatt entscheiden. Er dürfte grundsätzlich höher sein, als bei fossilen Kraftwerken. Jedenfalls solange, wie man die bürokratischen Anforderungen aufrecht erhält. Allerdings muß man neben den höheren Brennstoffpreisen auch die notwendige Infrastruktur berücksichtigen: Ein Gaskraftwerk ist nur dann günstiger, wenn bereits eine geeignete Gasversorgung vorhanden ist. Für ein Kohlekraftwerk muß eine Eisenbahnlinie vorhanden sein. Hier kann ein SMR seinen Vorteil des geringen Kernbrennstoffverbrauchs – gerade in flächigen Ländern mit schlechter Infrastruktur – voll ausspielen.

Der wirtschaftliche Blickwinkel

Üblicherweise werden bei Kraftwerken die spezifischen Produktionskosten mit zunehmender Leistung kleiner. Dies betrifft sowohl die spezifischen Investitionskosten (EUR/MW), wie auch die Betriebskosten (EUR/MWh). Bei Kernkraftwerken ergibt sich aber eine Besonderheit: Hohe Finanzierungskosten (Investition) bei nahezu vernachlässigbaren Brennstoffkosten. Eine wesentliche Ursache für die hohen Finanzierungskosten ist die lange Projektdauer. Vom ersten Beschluss ein Kraftwerk zu bauen, bis zur ersten Stromproduktion vergehen oft Jahrzehnte. In dieser langen Zeit summieren sich die Zinsen und Zinseszinsen zu beträchtlichen Schuldenbergen.

Wichtig dabei ist, daß die „Bauzeit“ weniger von der Größe abhängt, als von der Stückzahl. Wenn man nahezu baugleiche Kraftwerke in Serie baut – wie einst in USA und Frankreich und heute in China – kann man auch Großkraftwerke in wenigen Jahren erstellen. Es kommt viel mehr auf die Organisation und das Vorhandensein von erfahrenen Fachkräften an. Negativbeispiele sind hierfür die Projekte von Areva in Finnland und Frankreich und die Baustellen des AP-1000 in den USA. Immer, wenn man mit unerfahrenem Personal „neue“ Typen baut, geht alles schief, was nur schief gehen kann – und darüber hinaus. Es ist deshalb nicht verwunderlich, daß beide Modelle in China – obwohl wesentlich später begonnen – als erste fertig werden.

Genau diesen Umstand versucht man durch eine industrielle Serienproduktion bei den SMR zu umschiffen. Allerdings liegt darin auch die größte Schwierigkeit. Für ein so komplexes Gebilde wie ein Kernkraftwerk, gibt es nur Parallelen im Flugzeugbau. Hier wie dort, kostet es Milliarden, bis ein neues Modell bis zur Serienreife entwickelt ist. Der Weltmarkt für Verkehrsflugzeuge reduziert sich daher nahezu auf zwei Konzerne.

Momentan sind hierzu nur die USA in der Lage. Nur sie verfügen über das notwendige Kapital und die fachliche Infrastruktur. Wohl gemerkt, es geht nicht darum mal einen kleinen Reaktor zu bauen, sondern eine ganz neue Industrie zu erschaffen.

Die nationale Sicherheit

Letztendlich ist der Erfolg von SMR eine rein politische Frage. Will man oder will man nicht. Bemerkenswert in diesem Zusammenhang sind die Diskussionen in Großbritannien. Dort will man immer stärker, nachdem man bereits schmerzlich erfahren hat, was Deindustrialisierung für Folgen hat. Man ist sich aber darüber im Klaren, daß es ohne einen (finanziell) starken Partner nicht geht. Eine europäische Lösung erscheint immer unwahrscheinlicher – nicht nur wegen des Brexit. Die Chinesen klopfen bereits an der Tür. Wahrscheinlich bleibt nur die atlantische Verbindung übrig.

In den USA spielt die SMR-Lobby nun verstärkt die Karte der „Nationalen Sicherheit“ aus. Dafür gibt es zwei gewichtige Argumente. Eins ist die bereits im Verborgenen existierende Industrie für Schiffsreaktoren. Sie baut bereits in Kleinserien erfolgreich „SMR“. Seit der Diskussion über die Kostenexplosion bei der neusten Trägergeneration ist man einer Öffnung in Richtung ziviler Technik nicht mehr so abgeneigt. Die andere Argumentationsschiene betrifft die Weiterverbreitung von Kernwaffen. Durch ihre technologische Führung konnte die USA die Trennung von ziviler und militärischer Technik bei der Lieferung von Kernkraftwerken erfolgreich steuern. Heute gibt es aber mit Rußland (in Iran) und China (in Pakistan) zwei Spieler, die wesentlich lockerer mit diesem Problem umgehen. Wollen die USA weiterhin Einfluß ausüben, müssen sie schnellstens etwas neues bringen. Besonders für Staaten, die noch gar keine friedliche Nutzung der Kernenergie haben.

Die Förderung

Kein (privates) Energieversorgungsunternehmen kauft heute noch ein völlig neues Modell. Das wirtschaftliche Risiko ist einfach zu groß. Dies gilt um so mehr in einer Welt, in der aus ideologischen Gründen bestimmte Energieformen besonders bevorzugt und subventioniert werden. Planwirtschaft wuchert wie Krebs in einer Volkswirtschaft und verdrängt systematisch technische und wirtschaftliche Kriterien. Am Ende steht der erlebte Zusammenbruch solcher Systeme.

In der realen Welt hofft man deshalb die politischen Fehlentscheidungen durch Forschungsförderung, Risikoübernahme, Subventionen etc. wieder zu heilen. Die SMR-Entwicklung ist dafür ein Paradebeispiel. Erst hat man ein bürokratisches und unkalkulierbares Genehmigungsverfahren erschaffen, welches man nun durch den Einsatz weiterer Steuergelder zu heilen versucht. In den USA hat man ein spezielles Förderprogramm für die Genehmigung von SMR als Leichtwasserreaktoren aufgelegt. Alle anderen Typen werden noch auf der Ebene von Forschungsreaktoren behandelt – Realisierung, wenn überhaupt, erst in Jahrzehnten zu erwarten.

Wenn man dann ein genehmigtes Modell hat, ist es trotzdem immer noch ein „Papierreaktor. Man muß dann noch jemanden finden, der auch einen gebaut haben will. Das ist der wesentliche Unterschied zwischen Kerntechnik und z. B. Flugzeugbau. Selbst wenn man einen Prototyp hat, kann man noch keine Bestellungen einsammeln, da auch für die Kunden nahezu unkalkulierbare politische Hürden existieren. Um es kurz zu machen, wenn Politik und Gesellschaft nicht radikal neu über das notwendige Eingehen von Risiken (Kern-, Gentechnik, Digitalisierung usw.) nachdenken, wird man generell keine Neuentwicklungen in den sog. Demokratien durchführen können – mit der Konsequenz, daß sich diese Gesellschaftsform durch Stagnation selbst abschafft. Vielleicht ist aber genau das, das wahre Ziel der „Großen Transformation“.

Im Moment sieht es so aus, daß man sich dessen zumindest in den USA und GB bewußt ist und deshalb die Frage der Energieversorgung auf die Ebene der „nationalen Sicherheit“ hievt, was nichts anderes heißt, daß der Staat für seine selbst geschaffenen Regularien auch die finanzielle Verantwortung übernehmen muß. Zahlen muß sowieso immer die Gesellschaft. Die Ebene der Steuermittel mit vorausgehenden Haushaltsberatungen und politischen Abwägungen der Einsatzzwecke ist jedoch wesentlich demokratischer, als das deutsche Modell der Zwangsgebühren, die nichts weiter als Schattenhaushalte sind.

So ist man in den USA auf gehandelt 20 Milliarden Dollar an bereitzustellenden Haushaltsmitteln für die „neue Kerntechnik“ angekommen. Wer Sicherheit will, muß dafür Geld bereitstellen. Anders als bei Rüstungsausgaben kann man allerdings von höheren Rückflüssen ausgehen.

Die internationale Situation

Jedenfalls ist die Kerntechnik weltweit alles andere als tot. Interessant ist die Liste der unterschiedlichen SMR-Projekte im Jahr 2017 in alphabetischer Reihenfolge der Länder: Argentinien (1), China (4), Dänemark (1), Frankreich (1), Indien (1), Japan (5), Kanada (2), Korea (1), Rußland (15), Südafrika (2), UK (1), USA (11).

Bereits im Bau befinden sich der CAREM-2S in Argentinien, der KLT-40S in Rußland und der HTR-PM in China.

Weit fortgeschritten im Genehmigungsverfahren bzw. der Konstruktion und damit kurzfristig baubar wären: SMART in Korea, RITM-200, BREST300-OD, SVBR und ABV-6M in Rußland, PRISM, NuScale, und mPower in den USA, PBMR-400 in Südafrika, 4S und GTHTR300 in Japan, ACP100 in China.

Bei den bereits im Bau befindlichen Reaktoren handelt es sich um erprobte Konzepte: Leichtwasserreaktoren und Kugelhaufenreaktor. Bei den kurzfristig realisierbaren Reaktoren kommen noch Reaktoren mit Natrium und Blei als Kühlmittel hinzu. Beides ebenfalls erprobte Konzepte mit teilweise Jahrzehnten Betriebserfahrungen zumindest als Prototypen.

Als einziger Reaktor mit kurzfristigem Potential für die Großserie scheint sich der Entwurf von NuScale Power heraus zu kristallisieren. Hoch modular, da nur eine Leistung von 50 MWel pro Reaktor. Voll integrierte Bauweise mit Dampferzeugern, Druckhaltung usw. in einem Behälter, daher komplett zu transportieren nach vollständigem Test in der Fabrik. Neuartiges Sicherheitskonzept als „Thermosflasche im Wasserbad“, bei dem der Austritt von Radioaktivität auch nach schwersten Störfällen ausgeschlossen ist. Wann und von wem wird die Fabrik dafür gebaut?

Ende der „Energiewende“ in USA?

Trump arbeitet weiterhin konsequent seine Wahlversprechen ab und startet nach dem „Klimaausstieg“ einen Versuch zur Wiederherstellung eines funktionstüchtigen Stromnetzes. Mehr noch, es wird nebenbei auch noch eine Renaissance der Kernenergie eingeleitet.

Der Vorstoß von Rick Perry

Vereinfachend gesagt, kann der Präsident der USA über seinen „Secretary of Energy“ Dienstanweisungen erlassen. Letztendlich sind dagegen Einsprüche innerhalb von 60 Tagen durch berufene Stellen möglich, sonst treten sie in Kraft. Ein durchaus mächtiges Werkzeug, um den Senat und das Repräsentantenhaus vor sich her zu treiben. Rick Perry hat dieses Werkzeug am 28. September 2017 eingesetzt, um damit indirekt gegen die Subventionen von Wind und Sonne vorzugehen. Die Problematik in den USA ist ganz ähnlich zu der in Deutschland: Die subventionierten Umgebungsenergien Wind und Sonne belasten das Stromnetz und treiben mit ihren Dumpingpreisen konventionelle Kraftwerke in den Ruin. Je weniger konventionelle Kraftwerke am Netz sind, desto instabiler wird das gesamte Versorgungssystem und ein großräumiger Zusammenbruch ist unvermeidbar. Dies gefährdet die „Nationale Sicherheit“. Ein Argument, dessen sich kein Politiker in den USA verschließen kann. Der Tanz ist damit eröffnet: Physik gegen Ideologie.

Der Kernsatz

Affordable, Reliable and Resilient [Anmerkung: Die Fachbegriffe werden noch ausführlich beschrieben und diskutiert] elektrische Energie ist überlebenswichtig für die Wirtschaft und die nationale Sicherheit der Vereinigten Staaten und ihrer Einwohner.

Das sind die klaren und eindeutigen Aussagen, wegen deren Donald Trump zum Präsidenten gewählt wurde. In Deutschland von linken Schwadroneuren gern als Populismus abgestempelt. Kein ewiges Rumgeeiere, sondern eine eindeutige Festlegung des eigenen Standpunktes. Früher nannte man so etwas Verantwortung übernehmen und meinte damit eher eine Tugend. Keine esoterischen oder religiösen Begründungen a la „Klimakatastrophe“ für die eigene Bereicherung oder den Drang zur Gesellschaftsveränderung, sondern nachvollziehbare und für jeden verständliche Argumente. Würde doch mal im Deutschen Bundestag jemand den Ökosozialisten einen solchen Satz entgegenhalten. Es wäre schön zu sehen, wie sie darüber hinwegschwafeln müßten.

Affordable Electricity

Bezahlbare Energie. Mit der Übersetzung ist es so eine Sache: Hier schwingt für jeden Amerikaner auch noch erschwinglich, kostengünstig, leistbar, zu angemessenen Preisen, im Hinterkopf mit.

Elektrische Energie ist die Schlüsselgröße einer jeden modernen Gesellschaft. Ohne Strom geht weder im Privathaushalt noch in irgendeinem Unternehmen etwas. Stromkosten wirken wie eine Umsatzsteuer auf alle Produkte: Nicht nur zum Betrieb eines Fernsehers, nein auch schon zu seiner Herstellung war sie nötig. Das ist der perfide Grund für die sozialistische Lehre von (notwenigen) hohen Strompreisen zum „Energiesparen“. Es gibt kaum eine Steuer oder Gebühr, mit der man das eigene Volk besser aussaugen kann. Energiesparen ist lediglich eine Verniedlichung für Konsumverzicht und Entbehrung.

Aber damit immer noch nicht genug: Wenn man funktionierende Kraftwerke in den Ruin treibt, ist das nichts anderes als „Kapitalvernichtung“. Jeder redet von Kapitalvorsorge für das Alter – Deutschland enteignet entschädigungslos Kernkraftwerke und vernichtet dadurch Milliarden an Anleihe- und Aktienvermögen. Jeder Sozialist schwafelt von zusätzlichen staatlichen Investitionen in Infrastruktur als Zukunftsfürsorge – Deutschland treibt nagelneue kommunale Gas- und Kohlekraftwerke in die Pleite. Für die Staatsverschuldung, die zu ihrem Bau notwendig war, wird auch noch die zukünftige Generation zahlen.

Bevor sich jetzt auch noch die Jünger der Försterlehre von der „Nachhaltigkeit“ bemüssigt fühlen: Man kann nur jeden Euro einmal ausgeben. Was wäre, wenn man die Milliarden, die man in die „Reichskrafttürme“ etc. gesteckt hat, tatsächlich in Bildung, „Digitalisierung“ usw. investiert hätte? Fehlinvestitionen sind auch immer verschenkte Chancen anderer.

Reliable Electricity

Betriebs- und Versorgungssicherheit. In den USA werden alle Energieträger (Kohle, Öl, Gas und Uran) in großen Mengen – anders als in Deutschland – selbst gefördert und ihre Anwendungsenergien in eigenen Anlagen (Raffinerien, Anreicherungsanlagen, Brennelementefabrik etc.) hergestellt. Hinzu kommt eine eigene leistungsfähige Industrie, die die dafür notwendigen Anlagen baut und entwickelt.

In Deutschland wird die entsprechende Industrie systematisch zerstört und das Fachwissen ins Ausland verramscht. Noch nie, war Deutschland in seiner Geschichte so abhängig von der Energieversorgung aus dem Ausland. Schröder, der als Kanzler den Ausstieg aus der Kernenergie gepredigt hat und heute seine Rendite als Gasmann bei Putin einfährt, ist wahrlich nur die Spitze des Eisbergs. Phänomenal ist nur, wie sich hier der Wähler den Weg zurück ins Mittelalter als Zukunft verkaufen läßt. Im Gegenteil, wenn Michel eine überbezahlte Telepromter-VorleserIn in den Tagesthemen etc. erzählt, daß alle Wähler in den USA Deppen sind, kommt er sich auch noch überlegen vor. Werden schon sehen, diese rückständigen Amerikaner, wo sie bleiben, wenn die Kanzlerin erstmal die Wunderwaffe Speicher und Elektromobil hat. Ehrlich gesagt, ich kann es nicht mehr hören, wenn Politiker, die Mathematik und Physik karrierefördernd abgewählt haben, immer vom Vertrauen-in die-Kunst-unserer-Ingenieure faseln.

In den USA ist der Begriff Versorgungssicherheit durchaus enger zu fassen. Dort wird darunter eher die Sicherstellung der Versorgung bei Naturkatastrophen verstanden. Krieg, Terror und Boykott sind eher Abfallprodukte dieser Sicherungsmaßnahmen. Genau in diesem Punkt setzt Perry den Hebel an. Er bezieht sich ausdrücklich auf den „Polar Vortex“ und die Wirbelstürme über der Golfküste. Bei dem Kälteeinbruch im Jahre 2014 hing die Stromversorgung im gesamten Norden nur noch am seidenen Faden. Sie konnte nur noch durch die Kernkraftwerke (Arbeitsverfügbarkeit 95%) und das Wiederanfahren von Kohlekraftwerken, die bereits in der Stilllegung waren, aufrecht erhalten werden. Wind und Sonne gab es wegen schlechtem Wetter nicht und das Erdgas war knapp, weil alle Heizungen wegen der geringen Temperaturen ebenfalls mit voller Leistung liefen. Beim letzten Hurricane in Texas gingen sogar die Kohlekraftwerke in die Knie: Die Kohlenhalden hatten sich durch den sintflutartigen Regen in Matsch verwandelt, der die Förderanlagen außer Betrieb setzte. Einzig das Kernkraftwerk in der Matagorda Bay – gerade hier ging der Hurricane an Land – hielt seine Produktion aufrecht. Man hatte sich mit 250 Mann Betriebspersonal eingeschlossen und tapfer weiter produziert. Fukushima sei Dank. Die Resultierenden Nachrüstungen zum „U-Boot“ haben sich im unfreiwilligen Praxistest voll bewährt.

Perry nutzt diese beiden Fälle geschickt, um die Bedeutung von Kernenergie und Kohlekraftwerke für die Versorgungssicherheit eines Stromnetzes nachzuweisen. Er fordert für Kraftwerke, die für 90 Tage Brennstoff auf ihrem Gelände bevorraten können, eine zusätzliche Vergütung. Wir erinnern uns: Die Kernkraftwerke und die Kohlekraftwerke sind nur durch die hohen Subventionen für Wind und Sonne unrentabel geworden. Erdgaskraftwerke haben die geringsten Investitionskosten bei (momentan) auch noch niedrigen Brennstoffpreisen. Die Brennstoffpreise sind aber nur dann günstig, wenn sie außerhalb der Heizperiode betrieben werden. Eigene Speicher für Erdgas würden den Kostenvorteil sehr schnell umkehren. Politisch sehr geschickt ist die Forderung nach zusätzlichen Zahlungen für Kohle- und Kernkraftwerke. Die Forderung, die Subventionen für Wind und Sonne aufzugeben, würde sofort den Aufstand der Schlangenölverkäufer provozieren, die sofort ihre militanten Helfer auf die Straße schicken würden. Die Sachargumente würden in den Straßenkämpfen untergehen. Kann sich noch jemand an das ist-politisch-nicht-durchsetzbar von Gorleben erinnern? Fallen zusätzliche Kosten an, muß man die Frage stellen, wer dafür aufkommen soll. Die Verbraucher zu belasten, verstößt gegen „Affordable Electricity“. Vielleicht Ausgleichszahlungen der Schlangenölverkäufer? Dies würde schnell zum Zusammenbruch zahlreicher „Wind-Fonds“ führen. Die anstehende Debatte in den USA verspricht interessant zu werden.

Schlau war auch, erstmal den Pulverdampf über den „Klimaausstieg“ abziehen zu lassen und die Kohlenindustrie durch die Einstellung des „Kriegs gegen die Kohle“ zumindest neutral zu stellen. Jetzt kann man die Diskussion über die Kernenergie mit der Versorgungssicherheit wieder neu beleben.

Resilient Electricity

Dieser Ausdruck ist am schwersten zu übersetzen. Gemeint sind die Konsequenzen aus den Kirchhoffschen Regeln: Die Einspeisung elektrischer Leistung muß stets genau gleich dem Verbrauch sein. Ist das nicht der Fall, geraten Spannung und Frequenz augenblicklich außer Kontrolle und das Netz bricht in kürzester Zeit zusammen. Früher hatte der „Vertikale Energiekonzern“ die Sache fest im Griff. Alle Kraftwerke und das Stromnetz lagen in eigener Verantwortung und waren aufeinander abgestimmt. Störungen gab es praktisch nur durch das Versagen eigener Anlagen.

Durch die Förderung von Umweltenergien und den Vorrang für ihren Ausbau und die Einspeisung ist das System „Stromversorgung“ absehbar aus den Fugen geraten. Nun hat man den unzuverlässigsten Lieferanten im System, den man sich überhaupt vorstellen kann: Das Wetter. Nachts ist es dunkel, im Winter sind die Tage kürzer und Wolken dämpfen die Sonneneinstrahlung. Die Verfügbarkeit läßt sich mit Uhr, Kalender und Wetterbericht noch einigermaßen vorhersagen. Wie aber die letzte Sonnenfinsternis in den USA eindrucksvoll gezeigt hat, sind die Grenzen für das System bereits erreicht. Innerhalb von Minuten sind zig Megawatts verschwunden, um nach dem Sonnendurchgang ebenso schnell wieder anzuliegen. Solche massiven und schnellen Störungen sind nur durch konventionelle Kraftwerke auszuregeln.

Nicht viel anders, wenn nicht sogar schlimmer, sieht es mit dem Wind, dem himmlischen Kind, aus. Die Leistung eines Windrades ändert sich mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Mit anderen Worten: Wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, nimmt die Leistung um das acht-fache zu. Sturm mit Orkanböen ist ein einziger Albtraum für jeden Netzbetreiber. Auch das hat der letzte Hurricane in Texas eindrucksvoll gezeigt: Erst stieg die Stromproduktion steil an, dann brach die Windstromerzeugung urplötzlich in sich zusammen, weil der Wind zu stark geworden war und die Mühlen aus dem Wind gedreht werden mußten.

Ohne konventionelle Kraftwerke gibt es keine Nutzung der Umweltenergien. Dies gilt nicht nur für die Versorgung bei Dunkel-Flaute, sondern schon im „Normalbetrieb“. Die Schwankungen von Wind (Bö) und Sonnenschein (Wolke) sind so schnell, daß nur die Rotation von großen Turbosätzen sie ausgleichen kann. Eine Vollversorgung durch Wind und Sonne ist physikalisch unmöglich. Sprüche wie: Irgendwo weht immer der Wind oder Kohlenstrom verstopft die Netze, sind daher nichts weiter als tumbe Propaganda. Viel schlimmer, bisher wurde die Dienstleistung Netzstabilität kostenlos für die Betreiber von Windparks und Sonnenfarmen erbracht. Je mehr Kohle- und Kernkraftwerke einfach aufgeben, um so schlimmer wird die Situation. Man muß es so deutlich sagen, Betreiber von Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren sind Schmarotzer. Es wird höchste Zeit, daß sie die für sie erbrachten Dienstleistungen auch bezahlen. Diese wären nämlich gar nicht nötig, wenn es sie und ihre politisch gewollten Privilegien nicht geben würde.

Die Ironie – jedenfalls für deutsche „Atomkraftgegner“ – liegt nun darin, daß gerade Kernkraftwerke die schnellsten Laständerungen von allen Kraftwerken bereitstellen können. Wer mehr Wind und Sonne will, kann auf Kernkraftwerke in seinem Versorgungsgebiet nicht verzichten. Diese Erkenntnis greift schon in vielen Bundesstaaten in den USA. Wer mit Steuervergünstigungen den Bau von Windfarmen anfacht, muß im nächsten Schritt auch Subventionen für den Erhalt der Kernkraftwerke bereitstellen. Ein Irrsinn, der sich immer schwerer politisch verkaufen läßt. Die Trump-Administration streut mit ihrer Initiative deshalb gezielt Salz in diese Wunde. Man kann sich schon jetzt darauf freuen, wie Spiegel und das Zwangsgebühren-Fernsehen geifern werden. Nachdem der Braunkohlenstrom die Netze verstopft hat, müssen nun auch noch die unwirtschaftlichen „Atomkraftwerke“ subventioniert werden. Es ist keine Lüge zu dreist, als daß sie der Deutsche Michel nicht fressen würde und er wird ganz gewiss auch diesmal wieder brav auf die Wunderwaffen warten. Wenn die Kanzlerin erstmal ihre Speicher und E-Mobile hat, ist der Endsieg in der großen Transformation nicht mehr weit.

Zusammenfassung

Vom Wetter bestimmte elektrische Energie ist wertlos. Im Mittelalter wurde gemahlen, wenn der Wind wehte und gesegelt, wenn keine Flaute war. Wer den Lehren von Pol Pot anhängend, den Aufbau des Sozialismus über einen Rückschritt in das vorindustrielle Zeitalter machen zu wollen, ist deshalb mit dem Ausbau der „Regenerativen Energien“ zielstrebig auf seinem Kurs. Eine Zivilisation benötigt aber den „Strom aus der Steckdose“ – jederzeit ausreichend verfügbar, ausschließlich nachfrageorientiert.

Schluß mit Dumpingpreisen. Unter Dumping versteht man den Verkauf eines Produkts unter den Gestehungskosten. Schon die DDR war mit dem Verkauf ihrer Waren unter Selbstkosten (Devisenknappheit) wenig erfolgreich. Die Kosten von Wind- und Sonnenstrom entsprechen aber (mindestens) den zugewiesenen und garantierten Vergütungen nach dem EEG. Eindrucksvoll zeigen die erzielten Preise an der Strombörse ihren tatsächlichen Wert. Inzwischen werden schon negative Preise (gleichbedeutend mit Entsorgungsgebühren für den Abfall) erzielt.

Schluß mit der Planwirtschaft. Eine moderne Volkswirtschaft kann nicht ohne ein komplettes Backup aus konventionellen Kraftwerken funktionieren. Auch bei Dunkel-Flaute muß der Strom erzeugt werden, der gerade nachgefragt wird – oder es geht gar nichts mehr. Insofern kann der tatsächliche Wert von Umweltenergie nur den Brennstoffkosten konventioneller Kraftwerke entsprechen. Alle Kosten, die durch die „Erneuerbaren“ entstehen, müssen darüberhinaus ausschließlich diesen angerechnet werden: Kosten für Transportleitungen, Regelenergie etc. Die Sonne schickt zwar keine Rechnung, aber jeder Hersteller muß den Transport bezahlen, um erstmal seine Ware zum Verbraucher zu bringen, muß die Ware sicher verpacken usw. Erst wenn all diese Kosten eingerechnet sind, ergibt sich der notwendige Mindestverkaufspreis seines Produkts. Würde man diese Regeln der Realen Welt auf die Welt der Sonnen- und Windbarone anwenden, wäre der ganze Spuk sehr schnell vorbei.

Aber halt, natürlich wäre es dann auch mit der „Großen Transformation“ vorbei und was soll dann aus all den Scharlatanen werden, die bisher trefflich davon lebten? Was hat Donald Trump versprochen? „Ich will euch euer Land zurückgeben.“ Vielleicht liegt es daran, daß ihn gewisse Kreise so hassen. „Grid Resiliency Pricing Rule“ ist jedenfalls ein weiterer (kleiner) Schritt in diese Richtung. Fast (noch) unbemerkt von den Medien.

„Clean coal“ bereits auf dem Vormarsch?

Vor einigen Wochen wurde die Anlage Petra Nova im Kraftwerk W. A. Parish, südwestlich von Houston Texas zum „Kohlekraftwerk des Jahres“ gewählt. Parish ist einer der größten Kraftwerke der USA und versorgt den Großraum Houston mit 3700 MW aus Kohle- und Erdgasblöcken.

Die Energiesituation im Süden der USA

Auch in den USA stehen die Energieversorger vor ähnlichen politischen Problemen wie in Deutschland: Die sog. „Erneuerbaren Energien“ wurden auch dort mit Subventionen in den Markt gedrückt und zerstören nicht nur die vorhandene Infrastruktur, sondern schmälern vor allen Dingen auch die Ertragskraft der Unternehmen. Allerdings agiert man dort wesentlich flexibler. Obwohl z. B. Texas bessere Voraussetzungen für „Alternative Energien“ mitbringt als Deutschland, setzt man dort nicht nur auf die Karten Wind und Sonne. Texas ist doppelt so groß wie Deutschland, hat aber nur rund 21 Millionen Einwohner die sich überwiegend in wenigen Großräumen konzentrieren. Anders als in Deutschland, gibt es genug unbesiedeltes Land, in dem „Windparks“ die Einwohner weit weniger belästigen. Außerdem liegt es auf der Breite der Sahara und es mangelt daher nicht an Wind und Sonnenschein. Obwohl die Bedingungen – verglichen mit Deutschland – ideal erscheinen, kommt es auch dort zu den bekannten Problemen im Netz. Man setzt daher weiterhin auf fossile Kraftwerke und Kernenergie. Wind und Sonne sieht man nur als „Additive Energien“ mit eingeschränktem Nutzen. Bisher waren sie wegen hoher Subventionen und besonderen Privilegien lediglich für Anleger attraktiv. Anders als in Deutschland, ist man sich aber auch regierungsseitig (insbesondere auf der Ebene des Bundesstaates Texas) der Konsequenzen hoher Strompreise bewußt. Langfristig bleibt nur Kohle und Kernenergie übrig. Texas hat zwar Öl und Erdgas im Überfluß, beide Energieträger sind aber – wegen der hohen Weltmarktpreise – viel zu wertvoll geworden, um sie in Kraftwerken zu verfeuern. Sinnigerweise steigt der Gasexport ins Nachbarland Mexico ständig an, da dort die verstaatlichte Ölindustrie unfähig ist, die Produktion bei steigender Nachfrage auch nur zu halten. Gleichzeitig findet ein enormer Ausbau der Gasverflüssigungsanlagen an der Golfküste statt. Hiermit hat man neben Asien und Mittelamerika vor allem Europa als Absatzgebiet im Auge.

Heute ist bereits der Brennstoff Kohle an der Golfküste wieder billiger als Erdgas. Die Produktionskosten in den Tagebauen des Powder River Basin (im Bundesstaat Wyoming und Montana) sind so gering, daß selbst die Transportkosten über tausende Kilometer nicht ins Gewicht fallen. Nachdem die obamaschen „Klimaerlasse“ von Trump wieder außer Kraft gesetzt wurden, rollen täglich bereits wieder über 60 Ganzzüge (meist jeweils über 100 Waggons mit 10.000 to Kohle pro Zug) in alle Regionen der USA.

Schwierig bleibt nach wie vor die Situation der Kernenergie im Süden der USA. Die nach wie vor existierende Unsicherheit über die zu erwartende Bauzeit eines Neubaues, führen zu seit Jahrzehnten andauernden Planungen ohne Aussicht auf kurzfristige Umsetzung. Für ein privates EVU ist ein solches Risiko einfach nicht zu stemmen. Staatliche Förderung von Wind und Sonne auf Kosten des Steuerzahlers bei gleichzeitig privatwirtschaftlicher Kernenergie, geht einfach nicht zusammen. Dies ist und bleibt eine doppelte Benachteiligung.

Abgas als Wertstoff

In dieser durch die Politik geschaffenen Situation der „Klimarettung“ suchen die Energieversorger Hände ringend nach neuen Einnahmequellen. NRG Energy hat den Entschluß gefaßt, aus dem Abfall der Stromproduktion einen Wertstoff und ein Produkt zu machen. Der Wertstoff ist überkritisches Kohlenstoffdioxid. Das Produkt ist Erdöl.

Wenn man das CO2 aus dem Abgas abscheidet und es auf über 70 bar verdichtet, gelangt es bei Umgebungstemperatur in seinen überkritischen Zustand: Es ist flüssig, bleibt aber ähnlich dünnflüssig wie ein Gas. Es dringt damit auch in feinste Poren ein. Zusätzlich sind organische Stoffe besonders gut in ihm löslich. Beste Voraussetzungen für EOR (Enhanced Oil Recovery).

Wenn sich aus einem Ölfeld kein Öl mehr hochpumpen läßt, – es umgangssprachlich erschöpft ist – befinden sich trotzdem noch etwa 40 bis 60 % der ursprünglichen Ölmenge in ihm gefangen. Dieses Restöl herauszulösen, ist das Gebiet des EOR. Je nach Vorkommen, gibt es unterschiedliche Verfahren zu unterschiedlichen (hohen) Kosten. Ein Favorit ist das Fluten mit überkritischem CO2. Mit diesem Verfahren lassen sich rund weitere 20 Prozentpunkte der ursprünglichen Ölmenge gewinnen. Dies sind gewaltige „neue Ölvorkommen“, wenn man die weltweite Anzahl bereits versiegter Quellen in Rechnung stellt. Wie alles, ist dies eine Frage der Kosten. Auf der Habenseite steht der aktuelle Ölpreis. Auf der Sollseite die Kosten für Gewinnung und Transport des überkritischen CO2. Die Differenz muß noch die zusätzlich anfallenden Kosten decken, was dann allerdings übrig bleibt ist Gewinn.

Welche Felder eignen sich besonders?

Ein Ölfeld besteht nicht nur aus gebohrten Löchern. Es erfordert auch eine erhebliche oberirdische Infrastruktur: Rohrleitungen, Stromversorgung, Straßen, Pumpstationen, Aufbereitungs- und Tankanlagen etc. All diese Anlagen sind bereits in der Phase der konventionellen Förderung vorhanden und abgeschrieben worden. Die Zusatzinvestitionen für eine Flutung mit überkritischem CO2 halten sich in Grenzen – wenn man genug CO2 an Ort und Stelle zur Verfügung hat. Aus Erfahrung (natürliche CO2 Lagerstätten in der Nähe) weiß man, daß EOR ein hoch profitables Geschäft ist.

In dem hier beschriebenen Fall des Ölfelds West Ranch gelang auf Anhieb eine Steigerung von nur noch 300 auf 4000 barrel pro Tag. Man geht nach optimaler Einstellung von einer Förderung von 15.000 barrel pro Tag aus. Über die Jahre – auch bei einem Ölpreis von 50 USD/barrel – ein hübsches Sümmchen an zusätzlichen Einnahmen für die Ölgesellschaft JX Nippon. Man geht von 60 Millionen barrel aus, die aus diesem Feld zusätzlich durch diese Methode gewonnen werden können.

Das Ölfeld West Ranch liegt 130 km westlich vom Kraftwerk. Für den Transport des CO2 mußte eine unterirdische Pipeline mit einem Durchmesser von fast 40 cm verlegt werden.

Die Abgaswäsche

Die Gewinnung von CO2 aus dem Abgas erscheint auf den ersten Blick nicht gerade als die eleganteste Lösung. In dem Abgas sind nur 11,5 % Kohlenstoffdioxid enthalten. Man muß daher überwiegend totes Material in der Form von Stickstoff und Restsauerstoff durch die gesamte Anlage schleppen. Andererseits kann man ein bestehendes Kraftwerk als Quelle nutzen und greift praktisch nicht in dessen Betrieb ein.

Der Aufwand für die Gewinnung hängt nicht nur von der Eingangskonzentration, sondern auch vom Restgehalt an CO2 ab. Da es sich bei diesem Projekt nicht um „Klimatologie“ handelt, sondern es um die Produktion eines Wertstoffes geht, wäscht man in dieser Anlage nur etwa 90 % des enthaltenen CO2 aus. Dies spielt auch deshalb keine Rolle, weil man mit dieser Anlage nur einen Teilstrom der Rauchgase verarbeiten kann. Die gewonnenen 1,6 Millionen Tonnen CO2 jährlich, entsprechen etwa einer elektrischen Leistung von 240 MW des Blocks von 650 MW.

Es ist auch kein Zufall, daß man die Anlage an einem Block mit Kohlenstaubfeuerung und nicht an die erdgasbefeuerten Kombiblöcke angeschlossen hat. Bei Kombikraftwerken ergibt sich wegen des notwendigen Luftüberschusses im Abgas nur eine Konzentration von etwa 8,5 %. Die CO2-Gewinnung wird eine Domäne der Kohlekraftwerke bleiben.

Das Verfahren

Als Waschverfahren wurde der Kansai Mitsubishi Carbon Dioxide Recovery Process (KM CDR Process, eine Handelsmarke) ausgewählt. Im ersten Teilschritt werden die Abgase in einem 36 m hohen Turm gekühlt, entfeuchtet und entschwefelt. Dieser Block enthält – anders als in Deutschland üblich – keine Rauchgasentschwefelung, sondern verfeuert lediglich schwefelarme Kohle. Die Kühlung ist notwendig, da die Waschung beträchtliche Wärmemengen freisetzt.

Das Herzstück der Anlage ist ein 110 m hoher rechteckiger, mit Füllkörpern gefüllter Turm. In ihm wird das Abgas mit der Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht. Nach Abscheidung der Waschflüssigkeit werden die gewaschenen Abgase in die Umgebung entlassen.

In einer dritten Verfahrensstufe wird die Waschflüssigkeit durch auskochen mit Dampf wieder regeneriert. Das ausgetriebene CO2 wird verdichtet und so verflüssigt.

Der Eigenbedarf

Eine solche verfahrenstechnische Anlage braucht beträchtliche elektrische Energie zum Antrieb der Verdichter, Pumpen etc. und Dampf zum Austreiben des CO2. Umgerechnet würde der zusätzliche Eigenbedarf die elektrische Nettoleistung des Kraftwerks um 20 bis 30 .% verringern. Da das Kraftwerk gebraucht wird, eine inakzeptable Situation. Man hat deshalb eine eigene, kleine, erdgasbefeuerte Kombianlage mit 70 MWel zur Versorgung der Waschanlage gebaut. Da die Anlage gar nicht so viel Strom benötigt, wird mehr als die Hälfte ihrer Leistung zusätzlich ins Netz eingespeist.

Das Risiko

Die Anlage – obwohl die erste ihrer Art – wurde termingerecht, zu den vereinbarten Preisen und ohne Unfälle fertiggestellt. Deshalb die Preisverleihung. Wie geht so etwas?

  • Man hat die neue Anlage bewußt hinter einem seit Jahren funktionierenden Kraftwerk gebaut: Möglichst keine Probleme für die Altanlage schaffen und mit definierten und zuverlässigen Eingangsdaten arbeiten können.
  • Auswahl eines erprobten chemischen Verfahrens. Es gibt bereits über 80 Anlagen in Raffinerien etc.
  • Vorab Bau einer kleinen Prototypenanlage, die sich längere Zeit in einem anderen Kohlekraftwerk bewähren konnte.
  • Kein Größenwahn. Bewußte Beschränkung auf die zehnfache Leistung des Prototyps, um die Auslegungsberechnungen absichern zu können. (Deshalb die Begrenzung auf einen 240 MWel. entsprechenden Teilstrom.)
  • Einbeziehung und Beteiligung des Verfahrenstechnikers (Mitsubishi), eines erfahrenen Anlagenbauers (Kiewit) und des Verbrauchers (JX Nippon mit Hilcorp).
  • Keine – in Deutschland so geliebte – Team-Bildung (Toll ein anderer macht’s), sondern einer hat den Hut auf. Einer mit natürlicher Autorität durch ausgewiesene Fachkompetenz und Erfahrung, der die Mittel bekommt, die er für nötig hält.
  • Genaue Planung und Abstimmung zwischen allen Beteiligten bevor es auf der Baustelle losgeht.

Der Mitnahmeeffekt

Für das Projekt wurde ein gemeinsames Unternehmen aus Energieversorger (NRG Energy) und Verbraucher (JX Nippon Oil&Gas) gegründet. Einerseits wurde damit das Risiko der Investition auf mehrere Schultern verteilt und andererseits verschiedene Fördertöpfe erschlossen. Es konnten japanische Banken gewonnen werden, die gegen das Pfand von 15 Millionen barrel Öl günstigere Kredite bereitstellten. Die Lieferung von Anlagenkomponenten konnte über subventionierte Exportkredite erfolgen. Das DOE steuerte 190 Millionen USD Subventionen aus diversen „Klimaschutzprogrammen“ bei.

Mit einer Investition von einer Milliarde USD können zusätzlich 60 Millionen barrel Erdöl gewonnen werden. Mögen weltweit auf vielen entölten Feldern die Bedingungen nicht so ideal sein, erscheint diese Methode trotzdem vielversprechend. Wird jetzt – wenigstens im Nachhinein – manchem klar, warum die einschlägig Verdächtigen sofort ihre Kampftruppen auf die Straße geschickt haben, als auch nur von „CO2-Abscheidung“ in Deutschland geredet wurde? Macht nichts, der Fortschritt läßt sich nicht aufhalten, nun machen eben Japaner und Amerikaner das Geschäft. Solange Renten, Hartz IV etc. noch reichlich sprudeln, brauchen wir eh keine Arbeitsplätze in diesem Land. Hat halt nix mit Nix zu tun, wie einmal eine Politikerin treffend in einem anderem Zusammenhang twitterte.