Erkenntnisse zur Kosteneinsparung beim Neubau von KKW

Das zentrale – man könnte fast sagen einzige – Problem der kerntechnischen Industrie sind ihre außergewöhnlich hohen Kosten. Zwar war die Kostentreiberei durch immer neue und absurdere Forderungen das wirksamste Kampfmittel der „Anti-Atomkraft-Bewegung“, aber das ist auch nur die halbe Wahrheit. So gab es immer Kriegsgewinnler in den eigenen Reihen, die jedes hingehaltene Stöckchen begeistert übersprungen haben um Forschungsgelder etc. abgreifen zu können. Allgemein herrschte die Meinung vor, man sei so überlegen konkurrenzfähig, daß man ein paar Kröten problemlos schlucken könnte. Stellvertretend hierfür mag der „Kernfänger“ stehen, ein Millionen teures Bauteil als Produkt eines Hirngespinstes der Filmindustrie in Hollywood. Nur kommt leider bei permanenten Zugeständnissen ein Milliönchen zum nächsten. Oder das gern gepflegte Unwesen des „nuclear grade“, wo sich durch ein paar Stempel und Formulare auf wundersame Weise der Preis eines Bauteils vervielfacht. Oder Genehmigungsverfahren, in denen „Spezialisten“ endlose Diskussionen über abseitige Detailprobleme führen – selbstverständlich in Stundenlohnarbeit zu Stundensätzen, die selbst Gewerkschaftsfunktionären die Schamröte ins Gesicht treiben würde. Ging alles so lange gut, bis man feststellen mußte, daß man den Ast auf dem man saß, selbst abgesägt hatte. Es ergeben sich nun zwei Möglichkeiten: Der deutsche Weg, in dem sich die Kombinatsleiter um den Preis hoch subventionierter Windmühlen und Sonnenkollektoren vollständig aus dem angestammten Geschäft zurückzogen oder eine Umkehr, wie sie in anderen Ländern eingeschlagen wird. Wie so oft kann man zwar im Irrsinn vorangehen, es gibt aber keine Garantie, daß einem andere folgen. Plötzlich machen neue Player – Korea, China, Rußland – die Milliardengeschäfte. Für manche Länder ein heilsamer Schock. Jedenfalls für die, in denen regierende Politiker nicht mit religiös anmutendem „Weltrettungswahn“ ihren erbärmlichen Bildungsstand glauben kaschieren zu können.

Der Weg in GB

In Großbritannien war man schon immer positiv gegenüber der Kernenergie eingestellt. Es gab nie eine so gewalttätige „Anti-Atomkraft-Bewegung“ wie in Deutschland und es gelang auch nie den Ökosozialismus in den Regierungen zu etablieren. Im Gegenteil, in GB ist das Rechnen noch erlaubt. Der Ausflug in die Windenergie ist gescheitert. Mögen die Schlangenölverkäufer der Windindustrie auch noch so phantastische Erzeugungskosten aus dem Hut zaubern. Es zählt nur der Strompreis an der Steckdose des Endverbrauchers, also einschließlich der Backup-Kraftwerke, der gesamten Netzkosten usw. Ferner hat man in GB schon länger die Bedeutung qualifizierter und gut bezahlter Industriearbeitsplätze erkannt. Die Finanzindustrie in London kann weder das ganze Land ernähren, noch bietet es für alle Menschen geeignete Arbeitsplätze. Insofern ist es logisch, daß man die vorhandenen Kernkraftwerke nicht nur ersetzen will, sondern sogar von einem Ausbau ausgeht. Die Befreiung von ökosozialistischen Träumereien in Brüssel durch den Brexit beschleunigt diesen Prozeß erheblich. Es sollte im Zusammenhang mit dem Brexit nie vergessen werden, daß das Theater um den Neubau des Kernkraftwerks Hinkley Point C (HPC) erheblich die Abneigung gegen den europäischen Zentralstaat verstärkt hat: Wenn ein kleiner ferner Alpenstamm meint, die Energiepolitik einer frei gewählten britischen Regierung über Prozesse bestimmen zu können, ist Schluß für jeden aufrechten Britannier. Schließlich hat sich diese stolze Nation nicht einmal durch einen gewissen Adolf Hitler – ein Vertreter einer wenig anderen Variante des Sozialismus – auf die Knie zwingen lassen.

Die Bedeutung des Finanzierungsmodells

In GB ist allen klar, daß der vereinbarte Preis für die elektrische Energie aus dem im Bau befindlichen Kernkraftwerk HPC den Gipfel einer verfehlten Entwicklung darstellt und dringend gesenkt werden muß. Bemerkenswert ist, daß eine Annalyse zu dem Ergebnis kommt, daß das Finanzierungsmodell der dickste Brocken beim Energiepreis ist. Für HPC ergibt sich ein Anteil von 2/3 an dem Strompreis. Von dem vereinbarten Strike Price von 92,50 GBP/MWh entfallen volle 62 GBP/MWh auf die Finanzierungskosten. Mit anderen Worten: Lediglich ein Zahlungsstrom von rund 30 GBP pro produzierter Megawattstunde elektrischer Energie (über die Betriebsdauer von 60 Jahren gerechnet) dient dazu, die gesamten Investitions- und Betriebskosten zu bezahlen. Der Löwenanteil von 62 GBP/MWh dient ausschließlich zur Finanzierung der in der Bauzeit anfallenden Kosten. Noch interessanter ist, wenn man die Investition mit den Konditionen von sonstigen Infrastrukturmaßnahmen in GB ansetzt: Dann wäre lediglich ein Zahlungsstrom von 26 GBP/MWh nötig. Volle 36 GBP/MWh entfallen also allein auf die Abdeckung des Risikos während der Bauzeit dieses Kernkraftwerks. So wurde im Bezugsjahr 2016 die „Verzinsung“ (weighted average cost of capital) nach Steuern mit 9,2% angesetzt. Eine seltsame Wette zwischen (dem nie gefragten) Stromkunden und dem Hersteller. Auf jeden Fall bieten sich hier reichhaltige Möglichkeiten für „Finanzinnovationen“ im Zeitalter der „Nullzinspolitik“ und stetig steigender Staatsverschuldungen.

Welch zerstörerische Wirkung Planwirtschaft in den Händen von Politikern mit Hang zur „Systemveränderung“ hat, zeigt sich am Vergleich der „Preise“ für Wind- und Sonnenenergie mit Kernenergie. Einerseits Anschlusszwang, Einspeisevorrang, Backup-Kraftwerke usw. die bewußt nicht in den Strompreis eingerechnet, sondern zusätzlich dem Endverbraucher über „Netzentgelte“ abgeknüpft werden und andererseits alle möglichen fiktiven Kosten, wie Entsorgungskosten etc. die durch den Strompreis unmittelbar abgedeckt werden müssen. Wenn dann besonders schlichte Gemüter einfach beide Zahlen vergleichen, ergeben sich volkswirtschaftlich tödliche Konsequenzen. Es zählt nämlich nur der Gesamtpreis auf der Rechnung des Endverbrauchers, deren Kostendifferenzen zu Konsumverzicht und Arbeitsplatzverlusten an anderer Stelle führen. Hier verschaffen sich gerade Staaten, die Stromversorgung als „öffentliches Gut“ (Zinssätze von Staatsanleihen) betrachten, zur Zeit große Vorteile.

Die Notwendigkeit der Serienfertigung

Die Erfahrung zeigt, daß eine Serienfertigung (möglichst) identischer Kraftwerke ein großes Einsparpotential birgt. Allerdings ist das insbesondere bei den unterschiedlichen Zulassungsbestimmungen der einzelnen Länder nicht ganz einfach. So ist der Reaktor Flamanville 3 vordergründig genau so ein EPR wie die Reaktoren in Hinkley Point. Praktisch haben sie aber etwa 30% mehr Kabel und Rohrleitungen. Gravierend ist auch das Backup eines analogen unabhängigen Abschaltsystems zusätzlich zu den beiden digitalen Kontrollsystemen. Solche Änderungen können schnell und kostenträchtig auf andere Systeme rückkoppeln. In diesem Sinne ist HPC eher schon wieder ein „First Of A Kind (FOAK)“. Die ersten gravierenden Einsparungen werden erst bei dem Nachfolgeprojekt in Sizewell eintreten. Es ist bereits in Vorbereitung. Dort soll (fast) eine Kopie von HPC entstehen. Wie schon bei einer Doppelblockanlage die Einsparungen durch Erfahrung zunehmen, zeigt sich bei HPC in der Anzahl der Arbeitsstunden für die Betonarbeiten: Bei Block 1 wurden noch 25 Stunden für die Einbringung einer to Betonstahl benötigt, bei Block 2 nur noch 16 Stunden. Je mehr (wieder) in der Kerntechnik erfahrene Fachkräfte vorhanden sind, je besser laufen die Baustellen. Man hat deshalb bereits großen Wert auf Ausbildungszentren gelegt, in denen z. B. Schweißer geschult werden bevor sie auf die Baustelle kommen.

Erst konstruieren, dann bauen

Bevor man mit dem Bau beginnt, muß ein Kraftwerk bis ins letzte Detail durchkonstruiert sein. Jede Änderung in der Bauphase führt nicht nur zu Verzögerungen, sondern wirkt sich auch meist auf schon installierte Bauteile aus. Es sind gravierende Änderungen nötig, die oft zu weiteren Änderungen führen. Eine Kostenexplosion ist unweigerlich die Folge. Man denke nur an die „ewige Baustelle“ des EPR in Olkiluoto. Dies hat nichts mit Kernkraftwerken an sich zu tun, sondern ist das Ergebnis von Missmanagement. Ebenso wichtig ist der Einsatz von qualifizierten und in der Kerntechnik erfahrenen Fachkräften und eine ständige Qualitätskontrolle. Geht man die Sache zu lax an, laufen die Kosten davon (Vogtle, Summers, Flamanville). Jede nicht fachgerechte Dokumentation oder gar Pfusch führt zu Neuanfertigungen und Terminüberschreitungen. Dies kann sogar renommierte Unternehmen wie Westinghouse oder Areva in den Ruin führen.

Management des Risikos

Je komplexer oder einzigartiger ein Projekt ist, desto risikoreicher. Es gibt auch bei sonstigen Großprojekten beträchtliche Kostensteigerungen (Berliner Flughafen, Elbphilharmonie etc.). Die Auswertung zahlreicher erfolgreicher und nicht so erfolgreicher Bauvorhaben hat zu 14 Punkten geführt, die ausschlaggebend erscheinen:

  1. Finanzierung. Steht die Finanzierung vor Baubeginn und ist robust gegen unerwartete Einflüsse von außen (Finanzmarkt) und durch das Projekt (z. B. Pleite eines Zulieferers)? Bei langen Bauzeiten muß sie ständig überprüft und gegebenenfalls angepaßt werden. Insbesondere bei innovativen Modellen muß Übereinkunft bei allen Kapitalgebern bestehen.
  2. Vorschriften. Sind alle Vorschriften bekannt und verstanden? In der Kerntechnik kann ein nicht vollständig oder falsch ausgefülltes Formular ein Bauteil in Schrott verwandeln. Zumindest sind zeitaufwendige und teure Nachprüfungen erforderlich.
  3. Unternehmensführung. Ist die Führungsstruktur definiert und dem Projekt angemessen? Bei einem Kernkraftwerk gibt es hunderte Lieferanten aus allen Kontinenten, Kulturen, Sprachen und mit unterschiedlichsten Unternehmensstrukturen. Die Verantwortungen müssen klar definiert und eindeutig abgegrenzt sein. Alle Beteiligten müssen stets die gleiche Sprache sprechen.
  4. Standortdaten. Sind alle Standortbedingungen bekannt, verstanden und vollständig und ausreichend berücksichtigt? (Negativbeispiel: Tsunamis in Fukushima)
  5. Verfahrenstechnik. Sind alle chemischen und physikalischen Prozesse verstanden und alle notwendigen Daten dokumentiert? Insbesondere bei Innovationen sind die Auswirkungen auf andere Teilverfahren genau zu beobachten und etwaige Rückkoppelungen zu prüfen.
  6. Konstruktion. Handelt es sich um ausgereifte Konstruktionen bei allen Baugruppen? (Negativbeispiel: Vibrationen in den ersten Hauptkühlmittelpumpen beim AP1000).
  7. Kostenvoranschläge. Sind die Kostenvoranschläge vor Vertragsabschluss auf ihren Realitätsgehalt überprüft? Nachträge, Substandards aus Not oder gar Firmenpleiten sind gleichermaßen schmerzhaft für ein Projekt. Jeder Zulieferer muß – wie vor allem auch der Generalübernehmer – in erhebliche finanzielle Vorleistungen gehen (Genehmigungen und Zulassungen) um überhaupt lieferfähig zu sein. In einem so engen und stark regulierten Markt kann daher schon eine Nichtberücksichtigung bei der Auftragserteilung zur existenziellen Bedrohung werden (siehe Horizon in GB).
  8. Vertragliche Schnittstellen. Sind Schnittstellen eindeutig definiert und von allen Beteiligten verstanden und akzeptiert? Sie müssen in allen Phasen des Projekts gemanagt werden.
  9. Projektleitung. Ist die Projektleitung ausreichend qualifiziert, fachlich und menschlich geeignet und durchsetzungsfähig? Ist die Organisationsstruktur robust genug für die Projektlaufzeit?
  10. Datenverwaltung. Für ein Kernkraftwerk sind tausende Dokumente und technische Zeichnungen notwendig. Sie müssen jederzeit auf der Baustelle griffbereit sein. Das ist heute nur noch papierlos möglich. Alle Daten und Datenformate müssen konsistent sein. Jegliche Änderung muß genau und nachvollziehbar dokumentiert werden. Grundvoraussetzung ist eine ausfallsichere Datenverarbeitungsanlage mit Internet-Verbindungen großer Bandbreite. Üblich ist heute das gesamte Kernkraftwerk als 4D-Modell. Damit lassen sich nicht nur alle Anlagenteile aus beliebiger Sicht betrachten (z. B. Kollisionskontrolle) sondern auch stets im aktuellen oder gewünschten Bauzustand.
  11. Baustelleneinrichtungen. Sind alle Hilfsmittel (z. B. Schwerlastkran) zeitgerecht vorhanden und für den Einsatz geeignet. Sind erforderliche Hallen und Werkstätten einsatzbereit. Ist Arbeitsschutz und Strahlenschutz stets gewährleistet?
  12. Zulieferketten. Sind die Verfahren zur Auftragserteilung, Lieferung (individuelle Verkehrswege zur Baustelle) und Qualitätskontrolle vorhanden? Sind die speziellen Vorschriften der Genehmigungsbehörden berücksichtigt und den potentiellen Lieferanten bekannt? Gibt es Anreize für besondere Qualität und Termintreue?
  13. Fachkräfte. Ist gewährleistet, daß jeweils zum erforderlichen Zeitpunkt ausreichend Fachkräfte mit gültiger Zulassung auf der Baustelle vorhanden sind? Diese Fachkräfte müssen nahtlos in den örtlichen Arbeitsschutz (Strahlenschutz etc.) und das Qualitätsmanagement integriert werden. Eventuell müssen rechtzeitig Schulungen oder Nachprüfungen organisiert werden.
  14. Betriebsvorbereitung. Ist der Übergang von Errichtung zu Betrieb organisiert? Ist z. B. die spätere Betriebsmannschaft frühzeitig genug auf der Baustelle integriert? Ist der Wissenstransfer vom Generalunternehmer zum Kunden (z. B. unterschiedliche Datenverarbeitungssysteme und Firmenkultur) zu jedem Zeitpunkt garantiert?

Die vorhergehende Aufzählung soll vor allem Laien ein Gefühl vermitteln, wie vielfältig der Bau von Kernkraftwerken ist. Ein paar Promille der Baukosten sind z. B. für einen Software-Entwickler ein ausgesprochener Großauftrag. So ist es nicht verwunderlich, daß die kerntechnische Industrie immer eine Triebfeder hoch industrialisierter Gesellschaften war und ist. Die „Abfallprodukte“ (z. B. Simulationsprogramme, probabilistische Methoden, Werkstoffwissenschaften, Arbeitsschutz etc.) sind stets schnell in andere Industrien nutzbringend eingeflossen. Man darf aber nie die alte Volksweisheit „wer die Musik bestellt, bestimmt die Kapelle“ außer acht lassen. Wenn man selbst keine Kernkraftwerke mehr baut und betreibt, ist man sehr schnell raus aus dem Spiel. Ganz analog, wie man es aus Luft- und Raumfahrt und der Rüstungsindustrie kennt. Andererseits ist „Atomausstieg“, „Kohleausstieg“ und „Benzin- und Dieselausstieg“ ein probates Mittel, um eine Industriegesellschaft wieder auf den Stand des Mittelalters zurückzuführen – mit allen gesellschaftlichen Konsequenzen. Gesellschaftssysteme sind träge, deshalb sind die Konsequenzen nicht unmittelbar fühlbar. Wer glaubt, gegebenenfalls könnte man ja einfach das Rad zurückdrehen, ist naiv. Wenn Technik so einfach geht, wäre Afrika längst ein weiteres China.

Erster Reaktor in Weißrussland

In Ostrovets in der Region Grodno (54° 36′ 49″ N, 25° 57′ 19″ E) geht das erste Kernkraftwerk Weißrussland ans Netz. Es besteht aus zwei Druckwasserreaktoren des Typs VVER-1200 mit insgesamt 2340 MWel,netto. Die Auftragserteilung und erste Baustellenvorbereitungen erfolgten noch 2011. Die Grundplatte von Reaktor 1 wurde im November 2013 und von Reaktor 2 im May 2014 betoniert (offizieller Baubeginn eines Kernkraftwerks). Damit hat auch die russische Nuklearindustrie gezeigt, daß sie Kernkraftwerke fristgerecht und ohne Kostenüberschreitungen im Ausland fertigstellen kann. Der erste Reaktor dieses Typs ging 2016 (Novovoronezh II-1) in Betrieb. Es folgten 2017 Leningrad II-1 und 2019 Novovoronezh II-2. Auch hier zeigt sich wieder, der Bau von Kernkraftwerken in der vorgesehenen Zeit zu festen Kosten ist keine Hexerei. Das Geheimnis liegt im Bau möglichst baugleicher Kraftwerke in dichter Folge: So hat man stets geübtes Personal im Einsatz und dies ist die beste Garantie vor Termin- und Kostenüberschreitungen.

Preis und Finanzierung

Die Exporterfolge der russischen Nuklearindustrie beruhen auf der gleichzeitigen Finanzierung durch russische Banken. Der Auftragswert für das Kraftwerk betrug 10 Milliarden US$ (entsprechend 4274 US$/kW). Das ist durchaus günstig für ein Kraftwerk der Generation III+ mit allem Schnickschnack, wie doppeltem Beton-Containment und Kernfänger. Bei diesem Typ hat sich der Hersteller eng an europäischen Vorstellungen orientiert, wie sie auch im französischen EPR realisiert werden.

Die Finanzierung erfolgt quasi nach einem Bauherrenmodell: Es gibt einen Zahlungsplan mit festgelegten Raten zu festgelegten Zahlungsbedingungen. Dies ergibt eine interessante Aufteilung des Risikos zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber. Bis zur jeweiligen vertragsgemäßen Teillieferung trägt der Anbieter das Risiko von Kostensteigerungen durch Bauverzögerungen. Erst ab diesem Zeitpunkt wirken sich für den Auftraggeber zusätzliche Zinszahlungen durch eine verzögerte Inbetriebnahme aus. Wird eine Rate an den Hersteller fällig, wird diese durch eine russische Bank als Kredit für Weißrussland bereitgestellt. Erst ab diesem Moment muß der Kapitaldienst durch den Auftraggeber geleistet werden. Rußland finanziert so etwa 90% der Baukosten vor. Ganz nebenbei, haben die USA inzwischen erkannt, welchen Exportvorteil Rußland gegenüber finanzschwachen Ländern durch dieses Modell hat und streben wieder staatliche Ausfallbürgschaften an. So hat Rosatom im März 2020 veröffentlicht, daß es für die nächsten zehn Jahre über ein Auftragsvolumen im Ausland von US$ 140 Milliarden verfügt. Rosatom besteht aus 400 Unternehmen mit mehr als 250 000 Mitarbeitern. Für Rußland bedeutet dies nicht nur die Einwerbung von Exportaufträgen, sondern auch die Wandlung der stets schwankenden Deviseneinnahmen aus dem Rohstoffgeschäft in stetige langfristige Zahlungsströme – z. B. für Pensionszahlungen.

Die russische kerntechnische Industrie ist seit dem Zusammenbruch der Sowjetunion wie ein Phönix aus der Asche wiederauferstanden. Im Oktober 2015 wurde der erste Reaktordruckbehälter von Atomash in Wolgodonsk – nach 30 Jahren Pause – hergestellt. Das Werk wurde 1973 gegründet und stellte bis 1986 allein 14 Reaktorgefäße her. 1997 ging es endgültig pleite und hangelte sich dann mit Aufträgen aus dem Gas- und Ölsektor durch. Heute ist es wieder das Zentrum für Druckwasserreaktoren und verfügt über die Kapazität von vier kompletten Kernkraftwerken (Druckgefässe, Dampferzeuger etc.) jährlich. Das Werk verfügt über einen eigenen Anschluß an den Wolga-Don-Kanal. In diesem Jahr wurden bereits drei Reaktordruckgefäße und 17 Dampferzeuger für Projekte in Indien, Bangladesch und der Türkei ausgeliefert.

Der Bauablauf

Man bevorzugte in Weißrussland ein zur Errichtung paralleles, abschnittsweises Genehmigungsverfahren. Dies funktioniert sehr gut bei Serienbauweise ohne große lokale Anpassungen. Wie hier gezeigt, kann das die gesamte Bauzeit einschließlich notwendiger Planung und Vertragsverhandlungen vom „Wunsch“ ein Kernkraftwerk zu bauen, bis zur Inbetriebnahme auf rund zehn Jahre begrenzen. Wendet man dieses Verfahren jedoch beim erstmaligen Bau eines Kernkraftwerks (FOAK) an, kann es sehr schnell zu einem wirtschaftlichen Desaster führen. Eindringliches Beispiel hierfür ist die „ewige“ Baustelle des EPR in Finnland.

Auch bei diesem Projekt zeigt sich wieder der grundsätzliche Vorteil von Baustellen mit doppelten Blöcken. Auch die französische Industrie ist nun diesem Weg in Hinkley Point gefolgt. Die gesamte Baustelleneinrichtung, wie z. B. Schwerlastkran, Werkstätten, Unterkünfte usw. halbiert sich automatisch (bezogen auf die spezifischen Kosten). Man kann bei allen Projekten bereits beim zweiten Block eine merkliche Senkung der notwendigen Arbeitsstunden feststellen, da man bereits vor Ort eine geübte und aufeinander eingestellte Truppe im Einsatz hat. Dies gilt um so mehr, je mehr man lokale Unternehmen beauftragt. So kam man in Ostrovets mit angeblich 3000 Fachkräften aus.

Am 10. July 2016 ereignete sich beim Einbau des Reaktordruckbehälters ein Missgeschick: „Der Behälter rutschte langsam etwa 4 m ab und setzte sanft auf den Grund auf, keine Beschädigung, die Aufhängung am Gehäuse wurde verschoben“, so die offizielle Stellungnahme. Auf Wunsch der weißrussischen Genehmigungsbehörde wurde er durch einen neuen ersetzt. Am folgenden 3. April wurde der für Block 2 vorgesehene Behälter in Block 1 eingebaut. Für den Block 2 wurde der ursprünglich für das Kraftwerk Kaliningrad 2 vorgesehene Reaktordruckbehälter ersatzweise geliefert. An diesem Beispiel erkennt man, wie robust die Strategie einer Serienfertigung ist. Der notwendige Ersatz eines Bauteils mit 36 Monaten Lieferzeit wäre bei einem Einzelprojekt zu einer wirtschaftlichen Katastrophe geworden. So konnte der Fahrplan nahezu eingehalten werden und im August 2020 die Beladung mit den 163 Brennelementen abgeschlossen werden.

Der nukleare Friedhof

Es ist eine russische Tradition, die nuklearen Abfälle in unmittelbarer Nähe des Kraftwerks zu lagern. Man hat deshalb parallel die Genehmigung für ein Endlager durchgeführt. Die erste Stufe für US$ 10 Millionen soll bis 2028 fertiggestellt sein. Man geht bei einer Betriebsdauer des Kernkraftwerks von (erstmal) 60 Jahren aus. In diesem Zeitraum sollen 9360 m3 feste Abfälle (leicht und mittelaktiv) und 60 m3 hochaktive Abfälle anfallen. Beim Abbruch der Anlage sollen noch einmal 4100 m3 leicht und mittelaktive Abfälle und 85 m3 hochaktive Abfälle anfallen. Die leicht und mittelaktiven Abfälle sollen dauerhaft lokal gelagert werden. Für die hochaktiven Abfälle wird ein unterirdisches Zwischenlager geschaffen.

Die Geschichte der VVER-Baureihe

In Rußland werden Druckwasserreaktoren als Wasser/Wasser-Energie Reaktoren (VVER) bezeichnet. Diesem Kürzel wird die gerundete elektrische Leistung in Megawatt und gegebenenfalls eine Fertigungsnummer angehängt. So ist der VVER-1200 ein Druckwasserreaktor mit rund 1200 MW elektrischer Leistung. Erst am 8.9.1964 wurde der erste Druckwasserreaktor als VVER-210 im Kraftwerk Novovoronezh kritisch und blieb bis 1984 in Betrieb. 1971 folgte der erste VVER-440 und 1980 der erste VVER-1000. Die beiden letzten Typen wurden auch exportiert (Ukraine, Armenien, Finnland, Bulgarien, Ungarn, Tschechien., Slowakei, Iran, China).

Alleinstellungsmerkmal aller VVER sind liegende Dampferzeuger und sechseckige Brennelemente. Das grundsätzliche Konstruktionsprinzip wurde bis heute beibehalten und ist ausgereizt. Durch die stetige Leistungssteigerung ergibt sich eine evolutionäre Entwicklung, bei der man die Betriebserfahrungen, technische Weiterentwicklungen (z. B. Werkstoffe) und zusätzliche Sicherheitsanforderungen (Containment, Kernfänger etc.) stets in die nächste Baureihe ohne all zu große Entwicklungsrisiken einfließen lassen kann. Führt man jedoch eine Baureihe über einen solch langen Zeitraum fort, verkompliziert dies irgendwann die Anlage. Dies gilt beispielsweise für die liegenden Dampferzeuger (Durchmesser 4 m, Höhe 5 m, Länge 15 m, Gewicht 340 to). Stehende Pumpen, Druckbehälter usw. mit liegenden Dampferzeugern zu verbinden, führt zu einer sehr unaufgeräumten Konstruktion mit langen und verschlungenen Rohrleitungen. Dies erschwert Wartung und Wiederholungsprüfungen. Das Reaktordruckgefäß wächst auch mit steigender Leistung. Durch die Beibehaltung der Grundkonstruktion mit zwei Anschlussebenen (4 Rücklauf und 4 Vorlaufleitungen plus Noteinspeisung) besteht das Druckgefäß aus 6 geschmiedeten Ringen und einer Kalotte. Die Schweißarbeiten am oberen und unteren Teil dauern jeweils 15 Tage bei einer Temperatur von 200 °C. Anschließend muß jede Hälfte noch bei 300 °C geglüht werden um die Spannungen in den Nähten zu verringern. Nachdem beide Hälften in einem weiteren Schritt zusammengeschweißt wurden, muß das gesamte Gefäß noch komplett mit einer korrosionsbeständigen Legierung plattiert werden. Alles sehr umständlich und damit teuer. Die Fertigungszeit beträgt deshalb etwa 36 Monate.

Hintergründe

Weißrussland ist als selbstständiger Staat aus der Auflösung der Sowjetunion hervorgegangen. Es ist ein relativ kleines und dünn besiedeltes Land mit knapp 60% der Fläche von Deutschland, aber nur 10 Millionen Einwohnern. Durch die enge Verknüpfung der Wirtschaft in der ehemaligen Sowjetunion – die bis heute noch nicht überwunden ist – kommt praktisch die gesamte Kohle, das Rohöl und Erdgas immer noch aus Rußland. Diese extreme Abhängigkeit hat immer wieder zu Spannungen zwischen beiden Ländern geführt. Vereinfacht kann man sagen, daß Putin-Rußland hat immer wieder versucht durch angedrohte Preiserhöhungen und Lieferunterbrechungen Weißrussland seinen Willen aufzudrücken – umgekehrt hat Weißrussland versucht, seine „Kosten“ durch Erhöhung von Transitgebühren erträglich zu halten. Insofern sind die Ostsee-Pipeline und das Kernkraftwerk Ostrovets unmittelbare Produkte dieses Konflikts. Rußland mußte Weißrussland ein Kernkraftwerk bauen und vorfinanzieren, sonst hätte es Weißrussland durch den Bau der Ostsee-Pipeline unweigerlich in die Arme des „Westens“ getrieben. Ein weiterer Satellitenstaat wäre dem „roten Zaren“ – wie schon vorher die Ukraine – davongelaufen.

Ein Kernkraftwerk entzieht sich weitestgehend politischer Erpressbarkeit: Wegen der außerordentlichen Energiedichte von Uran kann es für Monate und Jahre ohne neue Brennstofflieferungen betrieben werden. Auch ein russisches Kernkraftwerk stellt heute kein Problem mehr da. Es gibt für die Reaktoren heute Brennelemente von verschiedenen Herstellern außerhalb der russischen Einflußsphäre. Auch die Versorgung mit Ersatzteilen und „Kow-how“ ist nicht unbedingt ein Problem. Eine enge Kooperation mit der Ukraine, Finnland usw. kann im Ernstfall helfen – es haben schließlich all diese Länder ein Problem mit russischer Technik und Politik.

Der erste Reaktor der VAE ist kritisch

Mit der Inbetriebnahme des Kernkraftwerks Barakah sind die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) als 33. Nation in den weltweiten Kreis der Nationen mit friedlicher Nutzung der Kernenergie aufgestiegen. Ein unter verschieden Gesichtspunkten erwähnenswerter Schritt.

Proliferation

Die VAE haben sich bewußt zur ausschließlichen friedlichen Nutzung bekannt. Sie haben deshalb bewußt auf einen eigenen Brennstoffkreislauf vertraglich verzichtet: Keine Anreicherung von Uran und keinerlei Gewinnung von Plutonium um „Verdachtsmomente“ einer militärischen Nutzung vollständig auszuschließen. Bezug von Brennstoff nur in der Form einsatzbereiter Brennelemente. So radikal hat sich bisher keine Nation positioniert. Extremes Gegenbeispiel ist der Nachbar auf der anderen Seite des Golfs. Im Mullah-Iran wird die Anreicherung von Uran und die Gewinnung von (waffengrädigem) Plutonium leichtgläubigen Europäern als notwendig für den Betrieb des Kernkraftwerks Busher verkauft.

Der Verzicht auf einen eigenen Brennstoffkreislauf hat einerseits enorme diplomatische Verwerfungen ausgelöst und andererseits interessante neuartige Ansätze erschaffen. So haben die USA größte Bauschmerzen bei der Lieferung von Kernkraftwerken an Saudi Arabien oder Indien. Indien ist bereits faktisch „Atommacht“. Saudi Arabien ist nicht grundsätzlich bereit einen faktischen Verzicht auf Kernwaffen auszusprechen solange der „Erzfeind Iran“ weiter offen an der „Atombombe“ bastelt. Schon aus diesem Grunde ist das – insbesondere von Deutschland immer noch verzweifelt hoch gelobte „Iranabkommen“ äußerst kontraproduktiv gewesen. Andererseits ist durch die inzwischen verwirklichte Brennstoffbank mehr als ein Ansatz für die Nichtverbreitung von Kernwaffen geschaffen worden.

Um die Brennstoffversorgung zu sichern, wurde die Versorgung durch die VAE in fünf Bereiche vom Uranbergbau bis zum Brennelement gegliedert. Für jede Stufe wird mit mehreren Lieferanten aus unterschiedlichen Ländern Lieferverträge abgeschlossen. Für die Erstbeladung allein mit sechs Unternehmen. Für abgebrannte Brennelemente werden drei Perioden (bis 20 Jahre, bis 200 Jahre und darüber hinaus) definiert. Für die Lagerung bis zu 20 Jahren sind Abklingbecken vorgesehen. Alle sechs Jahre sollen die Elemente in oberirdische Betontresore für mindestens (mögliche) 200 Jahre umgelagert werden. Für den Zeitraum danach kann eine Wiederaufbereitung im Ausland durchgeführt oder eine direkte Endlagerung vorgenommen werden. Eine endgültige Entscheidung wird dann wahrscheinlich nach Kosten gefällt werden.

Die Energiesituation in den VAE

Im Jahr 2007 wurde eine umfangreiche Energiestudie durchgeführt. Man kam zu der Erkenntnis, daß der Verbrauch an elektrischer Energie mit einer Rate von 9% jährlich wachsen würde. Es blieb daher nur der Weg über den Neubau von Kernkraftwerken oder Kohlekraftwerken. Ab dem Jahr 2007 wurde die VAE bereits zum Netto-Gasimporteur mit stetig steigender Tendenz. Noch heute wird fast 98% der elektrischen Energie aus Erdgas gewonnen. Der Primärenergieverbrauch wurde 2018 aus etwa 40% Öl und 59% Erdgas gedeckt. Im Jahr 2017 wurden 127 TWh elektrische Energie verbraucht. Das Kernkraftwerk Barakah mit 4 Blöcken vom Typ APR1400 kann rund 44 TWh jährlich produzieren. Damit können erhebliche Mengen Erdgas in den nächsten Jahren für die Industrie oder den Export freigesetzt werden.

Finanzierung

Nach internationaler Ausschreibung und mehr als einjähriger Prüfung ging der Auftrag 2009 an die Korea Electric Power Company über die schlüsselfertige Lieferung zum Festpreis von 20 Milliarden USD für das Kernkraftwerk Barakah (3600 USD/kW). Es war der erste Exporterfolg Koreas für Reaktoren der sog. III. Generation. Insofern ein mutiger Schritt auf beiden Seiten. Vor der Entscheidung wurden zahlreiche internationale Fachleute mit Erfahrungen im Bau von Kernkraftwerken im Auftrag der VAE nach Korea entsandt. Ihr Auftrag war die Beurteilung der Zulieferer und der Baustellen des gleichen Typs. Die VAE selbst verfügen über zahlreiche Erfahrungen in der Abwicklung von Großprojekten ihrer Öl- und Gasindustrie und den Bau und Betrieb zahlreicher Gas-Kombi-Kraftwerke.

Im Jahr 2016 gingen die VAE und Korea eine gegenseitige Beteiligung ein. Man gründete ≫Barakah One (BO)≪ als Finanzierungs- und ≫Nawah≪ als gemeinsame Betriebsgesellschaft. An diesen beiden Gesellschaft hat jeweils die ≫Emirates Nuclear Energy Corporation (ENEC)≪ einen Anteil von 82% und die ≫Korea Electric Power Corporation (KEPCO)≪ einen Anteil von 18%. BO verfügt über ein Kapital von 24,4 Milliarden USD. Davon sind 4,7 Milliarden Eigenkapital und rund 19,6 Milliarden Fremdfinanzierung. Das Department of Finance of Abu Dhabi hat 16,2 Milliarden beigesteuert und die Export-Importbank von Korea (KEXIM) 2,5 Milliarden. Weitere Mittel kommen von einem Bankenkonsortium (National Bank of Abu Dhabi, First Gulf Bank, HSBC, Standard Chartered Bank). Das Volumen beinhaltet den Auftragswert (overnight cost), die Zinsen und etwaige Kostensteigerung durch Inflation während der Bauzeit, sowie die erste Brennstoffladung.

Die Baustelle als ein Konjunkturprogramm

Im July 2012 begann der Bau mit dem Betonieren der Grundplatte des Reaktors 1. Diese Arbeiten gelten international als der Baubeginn eines Kernkraftwerks. Im May 2013 folgte die Grundplatte des Reaktors 2 und im September 2014 Grundplatte 3 bzw. im September 2015 Grundplatte 4. Hier wird schon das Prinzip eines kostengünstigen Bauens erkennbar: Man baut viermal die gleiche Anlage, aber geringfügig zeitversetzt. So hat man jeweils nach dem Bau der Anlage 1 ein bereits geübtes Team für die Anlagen 2 bis 4 vor Ort. Dies bietet die größte Rationalisierung und Sicherheit vor Fehlern, die zu Bauverzögerungen führen. Eine stets wiederkehrende Erfahrung auf allen Baustellen der Welt. Dieser Takt wurde auch bei den Komponenten gehalten: Z. B. Einbau des ersten Reaktordruckgefäßes im May 2014, im Reaktor 2 im Juni 2015, im Reaktor 3 July 2016 und 2017 im Reaktor 4. Eine solche Auftragsvergabe wirkt sich natürlich auch kostensenkend bei den Zulieferern aus. Eine Kleinserie ist immer günstiger als eine spezielle Einzelanfertigung. Jedes „erste Mal“ birgt immer das Risiko nicht vorhergesehener Probleme, die automatisch zu Verzögerungen führen.

Auf der Baustelle arbeiteten mehr als 18 000 Menschen. So viele Menschen über so lange Zeit mit Unterkunft, Essen, sauberer Arbeitsbekleidung etc. zu versorgen, ist ein enormer Input für die lokale Wirtschaft. Hinzu kommen die Aufträge im Inland. Rund 1400 Unternehmen aus den VAE erhielten vom Generalunternehmer Aufträge über mehr als 3 Milliarden USD. Viel bedeutender als der Geldwert ist jedoch der Wissenstransfer: Alle Produkte und Dienstleistungen müssen den strengen Qualitätsanforderungen der Kerntechnik genügen. So haben die koreanischen Zulieferer durch tatkräftige Hilfe dazu beigetragen, daß zahlreiche Unternehmen sich erstmalig für eine Zulassung bei der American Society of Mechanical Engineers (ASME) zertifizieren konnten. So besitzen z. B. Emirates Steel durch ihre Lieferung für Betonstahl nun eine ASME-Zulassung für Kernkraftwerke. Solche Zertifikate müssen beileibe keine Eintagsfliegen sein. So konnte der Kabellieferant Ducab inzwischen sogar Kabel für das Kernkraftwerk Shin Hanul in Korea liefern. Es ist kein Zufall, daß hier keine Rede mehr von DIN und sonstigen deutschen Regelwerken ist. Keine Exporte von Kernkraftwerken, keine Verbreitung von deutscher Spitzentechnik. Wer seinen Betrieb einmal aufwendig auf die US-Maßsysteme und ihre Technik-Philosophie eingestellt hat, wird nur sehr unwillig alles ändern. Dies gilt auch für andere Produkte.

Die Folgeaufträge

Ein solches Projekt ergibt eine gegenseitige Verknüpfung der Wirtschaftsbeziehungen für Jahrzehnte. Für den Lieferanten ergeben sich unzählige lukrative Folgeaufträge. So hat die Korea Hydro und Nuclear Power (KHNP) mit der Betriebsgesellschaft Nawah ein ≫Operating Support Service Agreement (QSSA)≪ abgeschlossen. Für 10 Jahre nach Fertigstellung sollen 400 Fachkräfte von KHNP den Betrieb vor Ort unterstützen. Der Auftragswert: 880 Millionen USD. Hinzu kam 2017 ein weiteres Abkommen zwischen KHNP und Nawah über den gemeinsamen Einkauf von Ersatzteilen für die koreanischen und VAE Kraftwerke vom Typ APR1400. Im März 2019 hat Nawah einen fünfjährigen Wartungsvertrag mit Kepco und Doosan Heavy Industries abgeschlossen. Man muß nicht nur unzählige „Elektro-Golfs“ verkaufen, bis man einen Umsatz von 20 Milliarden erzielt hat, sondern bei einem Kernkraftwerk fallen einem auch noch weitere Milliardenaufträge quasi ins Haus. Nicht zu unterschätzen, welche ganz anderen Aufträge man durch solch enge Kontakte einwerben kann. So haben sich die Koreaner schon vorher durch den Bau von Gaskraftwerken und Meerwasserentsalzungsanlagen einen Namen in den VAE gemacht. So wie einst Siemens – jedenfalls sind nicht immer höhere Lohnkosten in Deutschland eine Ausrede für alles. Politischer Wille spielt auch eine nicht ganz unwichtige Rolle. Wenn man jedenfalls sein Heil in der Neuerfindung mittelalterlicher Techniken sucht, sollte man sich über keinen Stellenabbau wundern.

Der steinige Weg

Es ist eine nicht zu unterschätzende Leistung, ein bitterarmes Volk aus einer nahezu unbewohnbaren Salzwüste in das 21. Jahrhundert zu katapultieren. Inzwischen setzt sich in allen Ölförderländern die Erkenntnis durch, daß nur durch eine konsequente Industrialisierung dauerhaft gut bezahlte und anspruchsvolle Arbeitsplätze geschaffen werden können. Davor steht wiederum Bildung und Ausbildung. So ist die Emirates Nuclear Energy Corporation (ENEC) buchstäblich aus dem Nichts 2008 entstanden. Heute hat die ENEC über 2900 Mitarbeiter. Der Anteil der Emiratis ist inzwischen auf 60% angestiegen und der Anteil der Frauen beträgt 20%, was vielleicht viele „Gender-GaGa-Anhänger“ erstaunen mag. Hier wächst eine Generation hoch qualifizierter Frauen heran, von denen bereits einige Führungspositionen – ganz ohne Quote, sondern durch Fleiß (Kerntechnik-Studium) und Befähigung – erklommen haben.

Der Weg ist durchaus eine Orientierung für andere Schwellen- oder gar Entwicklungsländer die Kernenergie nutzen wollen. Auch Wissen kann importiert werden. Man hat Fachleute aus aller Welt mit mindestens 25-jähriger einschlägiger Berufserfahrung angeworben. Der eigene Nachwuchs lernt durch die unmittelbare Zusammenarbeit an dem konkreten Projekt. Für die Grundausbildung sind vier Züge vorgesehen:

  1. Weiterbildung von erfahrenem Personal aus anderen Industriezweigen des Landes.
  2. Studium von besonders qualifizierten Studenten der eigenen Hochschulen zur Erlangung eines „Nuclear Masters“ an renommierten Universitäten im Ausland.
  3. Aufbau eines „Bachelors der Kerntechnik“ an den Hochschulen des Landes.
  4. Techniker für Wartung und Betrieb im eigenen Kraftwerk.

KHNP und ENEC haben 2016 einen Vertrag über die Entsendung von 50 Fachkräften für die Ausbildung in Korea abgeschlossen. Daraus sind unter anderem 10 voll ausgebildete und zertifizierte Reaktorfahrer hervorgegangen. Seit 2010 läuft das ≫Energy Pioneers Program≪ mit den USA. Bisher wurden 500 Emiratis ausgebildet. Weiter werden 200 Emiratis durch die USA zu Reaktorfahrern ausgebildet. Im July 2019 wurden die ersten 15 Reaktorfahrer nach 3-jähriger praktischer Ausbildung in Korea, Südafrika und USA von der ENEC zugelassen. Für den Betrieb des Kraftwerks geht ENEC von etwa 2000 Dauerarbeitsplätzen aus.

Zwangsläufige Verzögerungen

Die Kernenergie in den VAE wurde praktisch auf einem weißen Blatt begonnen. Von Anfang an hat man die Kooperation mit dem Ausland angestrebt um aus Erfahrungen und Fehlern zu lernen. Auf Transparenz gegenüber allen internationalen Institutionen wurde stets großer Wert gelegt. Die Federal Authority for Nuclear Regulation (FANR) der VAE ging nie allein vor.

Bereits im Mai 2017 wurden vertragsgemäß die Brennelemente für den ersten Reaktor geliefert und im Kraftwerk bis zur Erlangung einer Betriebsgenehmigung eingelagert. Im Oktober 2017 hat ein ≫Pre-Operational Safety Review Team (Pre-OSART)≪ der ≫World Association of Nuclear Operators (WANO)≪ die Anlage auf ihre Betriebssicherheit überprüft. 15 internationale Fachleute aus 7 Ländern haben 18 Tage vor Ort das Kraftwerk begutachtet. Hierbei geht es vor allen Dingen um die Einhaltung der Sicherheitsstandards der ≫International Atomic Energy Agency (IAEA)≪. Der Bericht schloß mit einem Lob für die Bildung der „Multi-Kulti“ Betriebsmannschaft, aber auch mit einiger Kritik ab. Es wurde für die Behebung der Mängel ein Zeitraum von 18 Monaten vorgegeben.

Im März 2018 wurde der erste Reaktor offiziell fertig gestellt und dem Kunden übergeben. Damit sind alle Tests und Prüfungen unter Fremdenergie abgeschlossen und die Betriebsfähigkeit nachgewiesen. Der Reaktor durfte aber erst mit Kernbrennstoff beladen werden, nachdem die Betriebsgesellschaft Nawah eine Betriebserlaubnis erhalten hatte.

Im November 2019 führte die WANO eine ≫Pre-Start Up Review≪ durch und erklärte den Reaktor 1 für betriebsbereit. Am 17.02.2020 erteilte die FANR als zuständige Institution der Nawah eine Betriebsgenehmigung für 60 Jahre. Dies geschah nachdem über 14 000 eingereichte Seiten technische Dokumentation geprüft, 255 Inspektionen durchgeführt, 2000 ergänzende Anfragen bearbeitet und 40 internationale Inspektionen durch WANO und IAEA durchgeführt worden waren. Damit konnte Reaktor 1 mit Kernbrennstoff beladen werden. Die Erstbeladung konnte bereits durch ein Team aus 90% Emitatis eigenverantwortlich durchgeführt werden. Trotz Corona konnte nun endlich zum 1. August der erste Block seine Kettenreaktion einleiten. Es beginnen jetzt die üblichen Garantietests in verschiedenen Leistungsstufen. Man strebt eine vollständige Übergabe bis Ende des Jahres an. Gleichwohl wird schon in dieser Inbetriebnahmephase elektrische Energie in das Verteilnetz der VAE eingespeist.

Laufzeitverlängerung

Schon 2019 haben folgende Reaktoren eine Betriebsdauer von 50 Jahren erreicht: Tarapur 1+2 in Indien, Beznau in der Schweiz, Nine Mile Point 1 und Ginna in den USA. Seit 2018 besitzt das Kernkraftwerk Turkey Point in Florida, USA sogar eine Lizenz für 80 Jahre. Ein Trend, der sich weltweit fortsetzt. Was steckt dahinter?

Lebensdauer vs. Betriebsdauer

Diese zwei Begriffe werden – bewußt oder unbewußt – oft gleichgesetzt. Die technische Lebensdauer eines Kraftwerks ist theoretisch unbegrenzt, da ständig gewartet wird und einzelne Komponenten bei Bedarf ausgetauscht werden können. Die Betriebsdauer ist (vornehmlich) eine betriebswirtschaftlich Größe: Irgendwann wird der laufende Aufwand für Reparaturen so groß, daß sich ein Weiterbetrieb nicht mehr lohnt. Bei der ersten und zweiten Generation von Reaktoren wurde die Betriebsdauer mit 30 bis 40 Jahren angegeben. Dies war quasi ein „Mindesthaltbarkeitsdatum“ des Herstellers, damit der Kunde überhaupt eine Wirtschaftlichkeitsrechnung ausführen konnte. Im Kraftwerksbau ermittelt man die Stromgestehungskosten (z. B. in €/MWh) als ≫Levelised Cost Of Elektricity (LCOE)≪. Darunter versteht man nicht nur die Investition, sondern alle im Betrachtungszeitraum anfallenden Kosten (Kapitaldienst, Personal, Brennstoff, Versicherungen, Wartung und Reparatur, Rücklagen für die Entsorgung etc.) geteilt durch die zu erwartende elektrische Energie. An dieser Stelle wird schon deutlich, warum Wind und Sonne nie mit Kernkraft (wirtschaftlich) wird konkurrieren können: Bei Kernkraftwerken der dritten Generation wird die „Mindesthaltbarkeit“ heute mit 60 Jahren angegeben. Bei Windmühlen und Photovoltaik mit 20 Jahren. Dies ist schon ein Faktor drei. Die Arbeitsausnutzung eines Kernkraftwerks liegt bei 90%. Demgegenüber beträgt die realisierte Arbeitsausnutzung von Wind und Sonne wetterbedingt etwa 15% (als tatsächlich gemessene und über einen längeren Zeitraum gemittelte Werte für die installierte Leistung in Wind- und Sonnenenergie in Deutschland). Überschlägig muß man also die spezifischen Investitionskosten von Wind und Sonne mit einem Faktor 18 multiplizieren um sie mit einer Investition in ein Kernkraftwerk vergleichbar zu machen. Ganz abgesehen davon, sind solche Vergleiche zwischen stets nach Bedarf lieferbarer elektrischer Energie und wetterbedingt zufälliger Erzeugung ohnehin ein Vergleich zwischen Äpfeln und Birnen. Spätestens jetzt muß – zumindest jedem ideologisch nicht vorbelasteten Menschen – klar sein, warum sich (sogar ein so extrem teures) Kernkraftwerk wie Hinkley Point gegenüber „Windkraft aus der Nordsee“ rechnet und bereits folgerichtig die nächsten baugleichen Blöcke in Sizewell in Vorbereitung sind. Erklärt das vielleicht den neuen Hype auf „grünen“ Wasserstoff in einschlägigen Kreisen, so zu sagen als neuen Sattel für ein längst totes Pferd?

Das Potential für Laufzeitverlängerungen

Weltweit sind zur Zeit 363 Leichtwasser-, 48 Schwerwasser-, 14 AGR- (CO2 / Graphit), 13 RBMK- (Wasser / Graphit) und 2 schnelle Reaktoren in kommerziellem Betrieb. Zieht man die 27 graphitmoderierten Reaktoren ab, verbleiben somit trotzdem über 400 potentielle Reaktoren zur Laufzeitverlängerung. Hier wird auch die prinzipielle Grenze notwendiger Nachrüstungen deutlich: Die Konstruktion der AGR in GB erlaubt es nicht, die gealterten Moderatoren aus Graphit zu vertretbaren Kosten auszuwechseln. Bei den RBMK (Tschernobyl-Typ) kommen noch grundsätzliche Bedenken hinzu.

Ausschlaggebend für eine Laufzeitverlängerung ist aber immer der politische Wille. In vielen Ländern besteht eine negative Einstellung zu Kernenergie. Wo die „Atomkraftgegner“ noch nicht an der Macht sind, versucht man die Kosten durch Sonderbelastungen politisch hochzutreiben (z. B. Brennelementesteuer in Spanien oder Schweden) oder durch Dumping (Verkauf an der Börse weit unter den Produktionskosten) von Wind- und Sonnenstrom. Beliebt sind auch „neue Standards“ (z. B. Kühltürme) um Projekte unwirtschaftlich zu machen. In Ländern mit öko-sozialistischer Orientierung ist selbst das nicht mehr notwendig. Dort reicht der Wille einer Regierung (CDU/CSU mit FDP) par ordre du mufti den „Atomausstieg“ zu vollziehen. Kosten spielen dabei selbstredend keine Rolle, denn die müssen ja durch Dritte – uns, dem Verbraucher – getragen werden. Vorläufige Krönung dieser Untaten war die Sprengung von Philippsburg (Inbetriebnahme 1985) mit einem angeblichen Restwert von 3 Milliarden €. Aus pubertärer Zerstörungswut mußten unmittelbar Fakten geschaffen werden, da eine Laufzeitverlängerung mit geringen Kosten möglich gewesen wäre. Doch nicht genug, der Hässliche Deutsche greift schon wieder nach Frankreich: Um der eigenen verbohrten Klientel genüge zu tun, verleumdet man dummdreist französische Reaktoren als „Schrottreaktoren“. Was man wohl dem Genossen Macron für seine innenpolitische Unbill zahlen muß?

Der wirtschaftlich Aspekt

Die Schließung eines Kernkraftwerks führt zu erheblichen sozialen Schwierigkeiten vor Ort: Wegfallende Einnahmen für die Gemeinde, Wegfall gut bezahlter Arbeitsplätze, Verlust von Aufträgen für das lokale Gewerbe, verringerte Kaufkraft etc. Es ist kein Zufall, daß überall wo Kraftwerke stillgelegt werden sollen, Kundgebungen für deren Erhalt stattfinden.

Es gibt faktisch keine kostengünstigere Stromerzeugung als durch die Laufzeitverlängerung eines bestehenden Kernkraftwerks. Geht man von maximal 50% der ursprünglichen Baukosten für die erforderliche Modernisierung aus, kann damit keine andere Erzeugungsart konkurrieren. Natürlich bleiben die Vorteile der Kernenergie dabei in vollem Umfang erhalten:

  • geringster Materialverbrauch über den Lebenszyklus, nahezu ohne Freisetzung von Abgasen.
  • Einsparung von Boden (insbesondere gegenüber „Regenerativen“ mit geringer Energiedichte)
  • Verhinderung von Luftverschmutzung durch Stickoxide, Feinstaub etc.
  • Bereitstellung von Grundlast bzw. Lastfolge zum Ausgleich von Spitzen und Tälern.
  • Versorgungssicherheit bei extremen Wetter- oder schwierigen aussenpolitischen Lagen.
  • Bereitstellung großer Schwungmassen zur Stabilisierung der Netzfrequenz.
  • Große „Brennstofflagerung“ auf dem Kraftwerksgelände als Sicherheit vor Energiepreisschwankungen.
  • Gefragter Arbeitgeber mit gut bezahlten Jobs für hochqualifizierte Arbeitnehmer und Nachfrage für das lokale Gewerbe, überwiegend in ländlichen Gemeinden.
  • Gegebenenfalls Bereitstellung von Isotopen für Medizin, Forschung, Industrie und Landwirtschaft.

Darüberhinaus fallen keinerlei Kosten für Netzausbau, Bereitstellung von Bilanz- und Regelleistung, Backup-Kraftwerke zur Kompensation des Wetters oder gar Speicher an. Deutschland zeigt eindrucksvoll, daß durch den Ausstieg aus der Kernenergie – und neuerdings auch noch der Kohle – eine dauerhafte Abhängigkeit von (importiertem) Erdgas geschaffen wird. Ist das vielleicht das wirkliche Ziel? Schröder fing auch als rot/grüner Bundeskanzler an und endete als russischer Gasmann.

Die Voraussetzungen

Eine Laufzeitverlängerung erfordert eine langjährige Planung in enger Abstimmung mit den Genehmigungsstellen und Zulieferern. Am Anfang steht die Erfassung des Istzustand durch den Betreiber. Je genauer die Dokumentation im laufenden Betrieb ist, um so besser: Protokolle der Wiederholungsprüfungen, Kontakte zu Ersatzteillieferanten, Dokumentationen über schon erfolgte Modernisierungen etc. Eine möglichst detaillierte Planung ist erforderlich, da es sich schnell um drei- bis vierstellige Millionenbeträge drehen kann. Heute erstellt man deshalb von Anbeginn an ein ≫Plant Life Management Program (PLiM)≪. So kann man z. B. Modernisierungsmaßnahmen, das Auswechseln von Großkomponenten usw. über einen längeren Betriebszeitraum bzw. unter Nutzung der notwendigen Wiederholungsprüfungen verteilen, damit die Ausfallzeiten des Kraftwerks minimiert werden.

Geradezu überlebenswichtig ist die enge Zusammenarbeit und Abstimmung mit den zuständigen Überwachungsstellen. Man kann nicht einfach einzelne Komponenten in einem Kernkraftwerk auswechseln. Jedes „Ersatzteil“ muß durch die Zulassungsbehörde geprüft und genehmigt sein. Eine funktionierende Zulieferkette ist deshalb zwingend erforderlich und in der Praxis oft ein großes Problem. Warnendes Beispiel ist z. B. das Kernkraftwerk San Onofre in Kalifornien, das durch die Auswechslung der Dampferzeuger zu einem Totalschaden kaputt modernisiert wurde. Problem war, daß der ursprüngliche Hersteller längst nicht mehr existierte und der neue Anbieter offensichtlich überfordert war. Hinzu kommt, jede Komponente ist ein Teil des „Systems Kernkraftwerk“ und seiner (ursprünglichen) Sicherheitsphilosophie. So gibt es Kernkraftwerke, die voll digital umgerüstet wurden, aber immer noch Telefone mit Wählscheiben haben. Die Genehmigungsbehörde hat die Telefone als Teil des Sicherheitssystems betrachtet und wegen einer Diversifizierung auf die gute, alte Analogtechnik auch weiterhin bestanden. Es kommt deshalb irgendwann zu (wirtschaftlichen) Problemen, wenn man eine Technik über rund hundert Jahre pflegen muß. Andererseits bieten heute auch neue Technologien wie der 3-D-Druck, neue Werkstoffe und Computersimulationen wertvolle Hilfe. Eine notwendige Generalüberholung von Baugruppen ist oft auch mit einer Leistungssteigerung verbunden. So wurde bei vielen Dampfturbinen durch den (notwendigen) Einsatz neuer Schaufeln die Leistung gesteigert. Selbst ein einstelliger Leistungszuwachs ergibt bei den vielen tausend Betriebsstunden eine hübsche Zusatzeinnahme. Bezeichnenderweise stieg die Gesamtleistung aller Kernkraftwerke in den USA an, obwohl gleichzeitig einige Kraftwerke stillgelegt worden sind.

Eine weitere Aufgabenstellung bei Laufzeitverlängerungen ist die Personalplanung. Kein Berufsleben kann länger als 60 Jahre dauern. Es muß also rechtzeitig Nachwuchs ausgebildet und eingestellt werden. Dies gilt auch für die gesamte Zulieferindustrie. Die Zulieferindustrie kann aber nicht beliebig lange Kapazitäten vorhalten. Das Fachpersonal braucht besondere Qualifikationen, Wiederholungstests und vor allen Dingen Übung durch beständige Praxis. Zu welchen Kosten und Schwierigkeiten mangelnde Übung führt, zeigen die Baustellen Vogtle in USA und Flamanville in Frankreich auf dramatische Weise. Die Aussage der „Atomkraftgegner“ von hohen Baukosten und langen Bauzeiten ist zu einer sich selbst erfüllenden Prophezeiung geworden. Laufzeitverlängerungen und Neubauten sind keine Gegensätze, sondern ergänzen sich vortrefflich.

Armes Deutschland

Die Eselei eines „Atomausstiegs“ bevor man eine vergleichbar effiziente und kostengünstige Technologie hat, dürfte in der Industriegeschichte ziemlich einmalig sein und bleiben. Hat man erst die Dampflokomotiven zerstört, bevor man brauchbare Diesel- und Elektroloks hatte? Zerstört man heute alle Computer, wegen der wagen Idee von Quantenrechnern? Genau das ist aber hier passiert: Man zerstört erst mal eine funktionierende Stromversorgung, weil ein paar bildungsresistente – gleichwohl äußerst geschickte und auf ihre eigenen Pfründe bedachte – Politiker etwas von einem Stromnetz aus 100% Windmühlen und Sonnenkollektoren zusammenfantasieren, bereitwillig unterstützt von unzähligen Schlangenölverkäufern aus der Wirtschaft. Namen, Aussagen und Taten sind bekannt – das Internet vergißt bekanntlich nicht. Es wird eine schöne Aufgabe für kommende Historikergenerationen sein, zu beurteilen, ob es sich einfach nur um abgrundtiefe Dämlichkeit oder eher wieder um die Banalität des Bösen gehandelt hat. Inzwischen ist die Verantwortung ja so breit gestreut und so eng auf Spezialgebiete verteilt, daß wieder alle sagen können, sie hätten von nichts gewußt und außerdem nur Anweisungen ausgeführt. Gute Nacht, deutsche Wissenschaftler und Ingenieure, wundert euch nicht, wenn unser Berufsstand auf ewig kompromittiert ist: Innerlich wart ihr ja alle dagegen, aber man konnte ja nichts machen, gelle. Ob diese Nummer zum 3. Mal durchgeht?

Kosten des Atomausstiegs

Auch auf die „Energiewende“ und den „Atomausstieg“ trifft das alte Sprichwort ≫es ist nichts so schlecht, daß es nicht für irgendetwas gut ist≪ zu. Weniger für Deutschland, aber wenigstens für den Rest der Welt als abschreckendes Beispiel. Kein anderes Land hat je einen solchen Versuch mit seiner eigenen Gesellschaft durchgeführt. Ist jedem denkenden Menschen schon qualitativ klar, daß eine so gigantische Kapitalvernichtung nicht ohne Folgen sein kann, so war es bisher der Politik möglich, mit allerlei Esoterik darüber hinweg zu schwafeln. Zumindest konnte man den fürsorglichen Staat geben, der seine Bürger vor der „tödlichen Atomgefahr“ schützt. Es gab zwar bis heute keine Strahlentoten durch das Reaktorunglück in Fukushima, aber es hätte ja vielleicht sein können. Fachleute haben zwar stets das Gegenteil behauptet, aber was sind schon Fachleute gegen „Atomexperten“ von ≫Bündnis 90 / Die Grünen≪ oder sonstigen Vertrauen erschleichenden Organisationen wie ≫Greenpeace≪ etc.?

Im Ausland sieht man die Sache etwas anders. Vielleicht nur, weil man nicht so viele Öko-Sozialisten in den Parlamenten hat, auf die man für künftige Regierungsbildungen Rücksicht nehmen muß. Nun gut, Deutschland ist ja auch noch nicht so lange Demokratie. Irgendwann verstehen auch die Deutschen den Zusammenhang von Stimmenabgabe, Regierung und daraus folgender Politik. Wir schaffen das. Die unmittelbar aus einer sozialistischen Diktatur beigetretene Angela hat es doch offenbar sofort kapiert. Gelernt ist eben gelernt. Sag mir keiner was gegen die Ausbildung der Politkader in der „DDR“ oder wie die späte Margot Honnecker sagte: Die Saat ist gesät.

Die Auswertung von Phase 1

Langsam hat die Wissenschaft die Einmaligkeit des Experiments „Atomausstieg“ an einer realen Gesellschaft erkannt. Besonders Phase 1 mit der unmittelbaren Abschaltung von 10 der 17 Reaktoren in Deutschland im Zeitraum 2011 bis 2017 ist geradezu ideal zur Gewinnung quantitativer Ergebnisse. Ein Zeitraum von nur sechs Jahren ist kurz genug, um von ziemlich konstanten gesellschaftlichen Randbedingungen (z. B. Industrie und Verbrauchsstruktur) ausgehen zu können. Entscheidend ist, daß über 8 GWel (entsprechend 5% der Gesamtleistung) innerhalb weniger Monate nach dem Beschluss vom Netz genommen wurden und bis 2017 insgesamt 11 GW. Dieser Anteil ist viel mehr, als jemals irgendwo auf der Welt in Betracht gezogen wurde. Eine quantitative Auswertung dieser Phase erlaubt auch die Abschätzung der weiteren wirtschaftlichen und gesundheitlichen Auswirkungen bis zu einem vollen Ausstieg bis 2022 und der Belastungen durch Import von Leistung und Energie, die für unsere Nachbarländer entstehen. Besonders der letzte Punkt wird sich noch zu einer außerordentlichen Belastung für die EU entwickeln. Für die Erkenntnis, daß die Produktion der Kernkraftwerke durch fossile Kraftwerke ersetzt werden muß, braucht man eigentlich nur gesunden Menschenverstand. Die zufällige Wind- und Sonnenenergie kann niemals eine an der Nachfrage orientierte Erzeugung ersetzen. Anschaulich gesagt, will man das Licht einschalten, wenn es dunkel wird oder den Fernseher, wenn die Fußballübertragung beginnt. Ob dann gerade der Wind weht oder die Sonne scheint, brauchte bisher keinen Menschen zu interessieren. Der Strom kam aus der Steckdose. Das NATIONAL BUREAU OF ECONOMIC RESEARCH der USA geht nun in einer Studie den interessanten Weg, einmal auszurechen, wie stark die Preise und die Schadstoffbelastung angestiegen sind, gegenüber dem Fall, wenn man die Kernkraftwerke weiter in Betrieb gelassen hätte. Dies ist alles andere, als eine einfache Aufgabe.

Die Datenlage

Die Stromwirtschaft ist außerordentlich genau dokumentiert. In jedem Kraftwerk wird die produzierte elektrische Energie kontinuierlich aufgezeichnet, ebenso die eingesetzten Brennstoffe, die produzierten Schadstoffe usw. Man kann also nicht nur das Geschehen im gesamten Netz zu jedem Zeitpunkt nachvollziehen, sondern die Daten sind auch sehr zuverlässig, da zahlreiche Plausibilitätskontrollen möglich sind. In dieser Studie wurden z. B. alle Kraftwerke mit einer Leistung ab 100 MWel in ganz Europa verwendet. Dies ist notwendig, um die Stromexporte und Importe entsprechend abbilden zu können.

Die Preise für „Strom“ sind über die Strombörsen (elektrische Energie) und die Netzbetreiber (Regelenergie etc.) dokumentiert. Ebenso sind in verschiedenen Quellen die Brennstoffkosten aufgezeichnet. Hinzu kommen noch die Randbedingungen des Netzes (z. B. Transportkapazitäten der einzelnen Hochspannungsstrecken) oder der Grenzkuppelstellen zu unseren Nachbarn. Ebenso noch die Wetterdaten (Tag/Nacht, Windgeschwindigkeiten, Außentemperaturen etc.), die Kalenderdaten (Sonn- und Feiertage) und die regional gemessenen Schadstoffbelastungen (NOx , Feinstäube etc.).

Die Modellbildung

Die Erschaffung eines allumfassenden analytischen Modells für die Stromwirtschaft ist wegen der riesigen Zahl von Variablen und den nahezu unendlichen Kombinationsmöglichkeiten praktisch nicht möglich. Man muß immer vereinfachen und kann immer nur gegebene Situationen „nachrechnen“. So hilft einem der „Merit-Order-Ansatz“ in der Praxis nicht viel weiter, wenn sich das Kraftwerk mit den aktuell geringsten Grenzkosten z. B. am falschen Standort befindet (Leitungskapazitäten) oder dessen Leistungsänderungsgeschwindigkeit nicht ausreicht um die durch z. B. Bewölkung oder Windböen erzeugten Rampen der „Erneuerbaren“ abzufangen. Produktionskosten sind in der realen Welt eben nicht die einzige Randbedingung. Zum Glück ist die hier gestellte Frage wesentlich einfacher: Man hat über den Betrachtungszeitraum von (nur) sechs Jahren einen sehr gut dokumentierten Datensatz der realen Verhältnisse (ca. 4,5 Millionen Daten). Wichtig ist, daß hier die Berechnung nur in eine (definierte) Richtung verläuft. Man muß nur die „richtigen“ fossilen Kraftwerke „abschalten“ und erhält dann die Geld- und Schadstoffmenge als Differenz beider Rechnungen. Hier ist der Gedankengang also umgekehrt: Man gibt nicht den Zahlenwert für eine Variable vor um ein Gesamtergebnis zu erhalten, sondern erhält aus der Kenntnis über die Gesamtsituation die Zahlenwerte der Variablen. In diesem Falle sind die Zahlenwerte für die geringeren Schadstoffmengen und die geringeren Kosten durch einen (fiktiven) Weiterbetrieb der Kernkraftwerke gewünscht.

Event Study Regressions

Ziel der Regressionsanalyse ist hier für jeden Brennstoff in jeder Stunde die durch ihn erzeugte Elektroenergie als Funktion des restlichen Nettobedarfs zu ermitteln. Eingabedaten sind hierfür die in jeder Stunde gemessenen tatsächlichen Produktionsmengen aus den „regenerativen Energien“, Braunkohle, Steinkohle, Erdgas usw. Dem steht die in dieser Stunde (gleich hohe) Stromnachfrage gegenüber. Definitionsgemäß ergibt sich nun der ≫restliche Nettobedarf≪ durch Abzug aller nicht fossilen Quellen. Durch umfangreiche Rechnungen kann man für jeden Brennstoff eine Funktion der produzierten elektrischen Energie als Funktion des im Netz anliegenden ≫restlichen Nettobedarfes≪ ermitteln. Eine Nachrechnung der gemessenen Zustände im Netz mittels der gefundenen Funktionen und ihrer Konstanten ergibt eine recht hohe Genauigkeit. Dies ist jedoch nur für die betrachtete Periode von sechs Jahren gültig.

Machine Learning Approach

Eine weitere hier verwendete Methode verwendet maschinelles Lernen – in Deutschland auch „künstliche Intelligenz“ genannt – zur Simulation. Voraussetzung ist eine möglichst große Datenmenge. Vorteil dieser Methode ist, daß man selbstständig (verborgene) Muster erkennen kann und nicht Gleichungen vorgeben muß, die ja bereits ein möglichst vollständiges Verständnis aller Zusammenhänge erforderlich machen würden. Ein Beispiel ist die Berechnung der Schadstoffe. So stoßen beispielsweise nicht alle Kohlekraftwerke die gleichen spezifischen Schadstoffmengen aus. Sie hängen vom Typ, der Abgasnachbehandlung und vom Betriebszustand ab. Ebenso sind die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen über den Betrachtungszeitraum nicht konstant. So verändern sich die Relationen von Kohlepreis zu Erdgaspreis. Dies koppelt auf die Einsatzplanung zurück. Zusammenfassend kann man sagen, daß ≫maschinelles Lernen≪ zu wesentlich besseren Ergebnissen bei der Widerspiegelung des Marktgeschehens (Strombörse) führt, als klassische statistische Methoden und ökonomische Modelle. Freilich steht diese Methode erst am Anfang von Forschung und Entwicklung.

Kosten des Teilausstiegs

Mit dem durch maschinelles Lernen gewonnenen Programm wurde nun ein Weiterbetrieb der Kernkraftwerke im Zeitraum 2011–2017 berechnet und dem tatsächlichen Verlauf mit politischer Zwangsabschaltung gegenübergestellt. Die in diesem Schritt der Studie interessierenden Größen sind die geringere fossile Produktion, die veränderten Stromimporte und Exporte von und zu unseren Nachbarländern und die Stromproduktion der weiterlaufenden Kernkraftwerke. Die Rechnung ergab gegenüber dem Weiterbetrieb eine um 3–5 TWh monatlich verringerte Stromproduktion aus den Kernkraftwerken. Die Bandbreite ergibt sich aus der beim Weiterbetrieb notwendigen Stillstandszeiten infolge des Brennelementewechsels. Um diesen Ausfall durch Zwangsabschaltung zu kompensieren ist die Produktion aus fossilen Kraftwerken um 2–3 TWh monatlich angestiegen. Der Rest wäre durch die Nettoimporte abgedeckt worden. Der Ausbau der „regenerativen“ Energien in der Periode ist dabei berücksichtigt worden.

Beeinflussung der Strombörse

Durch den Teilausstieg waren die Strompreise an der Börse um 0,5 bis 8 Dollar pro MWh höher. Ferner gab es durch die Zwangsabschaltung z. B. im Februar 2017 infolge eines Kälteeinbruches und Dunkelflaute sehr viel höhere Spitzenpreise. Dies zeigt deutlich, daß eine rein energetische Betrachtung (Stromproduktion aus „regenerativen“ ersetzt Energie aus Kernkraft) zu völlig falschen Ergebnissen führen kann. Steigt der Stromverbrauch an (z. B. Kälteeinbruch), aber der Wind weht nicht stark genug, explodieren die Strompreise an der Börse, weil die gesamte fehlende Leistung ausschließlich durch die (noch) vorhandenen fossilen Kraftwerke kompensiert werden muß. Zumeist über Erdgaskraftwerke, dessen Brennstoffpreise selbst durch die Kälte übermäßig ansteigen. Ein sich gegenseitig aufschaukelnder Preisanstieg in der schönen neuen Welt der Windmühlen und Sonnenkollektoren. Im Betrachtungszeitraum 2011–2017 waren die Großhandelspreise inflationsbereinigt um 1,8 $/MWh – entsprechend 3,9 % – höher durch den (damals noch teilweisen) „Atomausstieg“. Die Stromproduktion aus den deutschen Kernkraftwerken ging in dieser Periode um 38,2% (-53,2 TWh/a) zurück. Die Produktion aus Steinkohle nahm um 31,7% (28,5 TWh/a) zu, die Produktion aus Erdgas um 26,2% (8,3 TWh/a) und die Stromimporte (netto) um 37,1% (10,2 TWh/a). Hier wird der ganze Wahnsinn eines nahezu gleichzeitigen Ausstiegs aus Kernkraft (2017 noch 86,2 TWh/a) und Kohle (Braunkohle 160,4 und Steinkohle 118,3 TWh/a) deutlich. Dies müßte nahezu alles durch Erdgas und Stromimporte abgedeckt werden. Weder können die „regenerativen“ (2017 noch 175,8 TWh/a) die Lücke füllen, noch unsere Nachbarn ihre Kapazitäten für die Dunkelflaute bzw. Entsorgung unseres Stromabfalls ausbauen. Die entstehenden Kosten aus unserer Nachfrage und dem geringen Angebot aus Erdgaskraftwerken und Stromimporten werden uns eine Preisexplosion bescheren. Danke Frau Merkel, wir schaffen das.

Auswirkungen auf Produzenten

Einen noch tieferen Einblick erhält man, wenn man die mittleren jährlichen Umsätze, Kosten und Gewinne für die Varianten Weiterbetrieb und Ausstieg vergleicht. Als Umsatz jedes Kraftwerks wird das Produkt aus dessen Stromproduktion und zeitgleichen Börsenpreisen angesetzt. Etwaige Zusatzeinnahmen werden nicht berücksichtigt. Bei den Kosten wird das Produkt aus Stromproduktion und Grenzkosten (Brennstoffkosten + Verschleiß; Kapital und Personalkosten fallen ohnehin an) angesetzt. Der entgangene Gewinn ergibt sich aus der Differenz beider Varianten. Der Umsatz der Kernkraftwerke ging um 2,2 Milliarden Dollar jährlich zurück. Parallel stieg der Umsatz der fossilen Kraftwerke um 2,6 Milliarden $/a an. Die Kosten verringerten sich bei den Kernkraftwerken um -0,6 Milliarden $/a (kein Brennstoff und keine zusätzlichen Endlagerkosten mehr), stiegen aber bei den fossilen Kraftwerken um 1,7 Milliarden $/a an. An dieser Stelle sei angemerkt, daß diese Kosten durch die CO2 Abgaben zukünftig noch wesentlich höher ausfallen werden. Damit ergibt die Vergleichsrechnung einen Rückgang der Gewinne der Kernkraftwerke um 1,6 Milliarden $/a bei einem gleichzeitigen Anstieg der fossilen Kraftwerke um 0,7 Milliarden $/a. Man kann also feststellen, daß die Belastung für die Verbraucher weit überproportional angestiegen ist. Die Stromverbraucher müssen über die EEG-Umlage und die Netzentgelte die vollen Kosten tragen, während man für die Produzenten salopp sagen könnte: Ist uns doch egal wie wir den Strom produzieren, wir verdienen immer. Ein klassisches Geschäft zu Lasten Dritter – uns Bürgern. Bei diesem Vergleich wurde unterstellt, daß die Strombörsen unserer Nachbarländer durch unseren „Atomausstieg“ nicht beeinflußt werden. Man sollte aber tunlichst im Auge behalten, daß Preise immer durch Angebot und Nachfrage gebildet werden. Wie lange werden unsere Nachbarn es hinnehmen, daß ihre Preise durch erhöhte Nachfrage aus Deutschland weiter nach oben gezogen werden und gleichzeitig durch die Entsorgung unseres Abfallstroms zu Dumpingpreisen (Preis unter Herstellungskosten) ihre Energieversorger geschädigt werden? Spätestens nach erfolgtem „Atom-“ und Kohleausstieg sind gewaltige politische Konflikte absehbar, die man nur mit dem Geld des deutschen Steuerzahlers glätten können wird. Auch an dieser Stelle ein herzliches „Danke Frau Merkel“ für ihre tolle Europapolitik.

Externe Kosten

Sind Kosten, die in betriebswirtschaftlichen Rechnungen gar nicht oder nur indirekt erfaßt werden: In diesem Falle z. B. die Schäden durch Stickoxide und Feinstäube. Eigentlich ist das Geschwafel von der „Internalisierung der externen Kosten“ lediglich ein Versuch die Planwirtschaft durch einen vermeintlich wissenschaftlichen Ansatz zu legitimieren. Aber Angelsachsen sind für ihren schwarzen Humor bekannt, also warum nicht einmal den Spieß umdrehen und die bekannte Zahlenakrobatik über Todesfälle durch Dieselabgase, Strahlenbelastung (durch Kernkraftwerke) etc. einmal umdrehen? Flugs wird hier nicht nur ausgerechnet, wie viele zusätzliche Todesfälle die Abschaltung der Kernkraftwerke gefordert hat, sondern auch was das gekostet haben soll.

Abschätzung der Emissionen

Die Freisetzung des CO2 wird für jedes Kraftwerk mit seinem spezifischen Wirkungsgrad und seines verwendeten Brennstoffs ermittelt. Wären in Phase 1 die Kernkraftwerke nicht abgeschaltet worden, wären 36,3 Millionen to jährlich weniger abgegeben worden. Für die Berechnung der Emissionen von SO2 , NOx und Feinstaub werden für jedes Kraftwerk die Daten aus den Brennstoffen, der Bauart (Entstickung, Entstaubung und Rauchgaswäsche) und des Betriebszustandes (Leistung) ermittelt. Hätte es nur in der Phase 1 des „Atomausstiegs“ keine Abschaltungen gegeben, wären 15900 to SO2 jährlich, 23700 to NOxjährlich und 600 to Feinstaub jährlich weniger in die Umwelt abgegeben worden. Mittels dieser Daten wurde die Anzahl der zusätzlichen Toten durch den „Atomausstieg“ mit 1142 Toten pro Jahr nur zwischen 2011 bis 2017 ermittelt. Man mag das glauben oder nicht, aber es ist die gleiche Zahlenakrobatik, die uns sonst im Zusammenhang z. B. mit Dieseln aufgetischt wird. Dort jedenfalls wird sie von Politikern und Medien für bare Münze gehalten.

Abschätzung der Immissionen

Um die Aussagen zu verbessern, werden noch die Immissionen im Umfeld jedes Kraftwerks berechnet. Basis sind die Meßstationen im Umkreis von 20 km um das Kraftwerk. Aus ihnen können die lokalen Ausbreitungsverhältnisse abgeleitet werden. Es ergab sich ein Anstieg von (im Mittel) Toten pro Jahr: 124,9 durch Braunkohle-, 315,7 durch Steinkohle-, 20,2 durch Erdgas- und 32,3 durch Ölkraftwerke. Die Gesamtzahl der Toten pro Jahr ist nach dieser Methode nur rund halb so hoch. Prinzipiell ist sie genauer, da sie die örtliche Bevölkerungsdichte, die Wetterverhältnisse und die schon vorhandene Belastung berücksichtigt.

Kosten für Risiko und Abfall der Kernenergie

Durch die Abschaltung der Kernkraftwerke wurde das Risiko eines Störfalls eliminiert und kein zusätzlicher „Atommüll“ mehr erzeugt. Je nach Risiko für einen Störfall (Eintrittswahrscheinlichkeit mal Schadenhöhe) und Endlagerung ergeben sich in der Literatur als externe Kosten 1 bis 4 $/MWh. Setzt man 3 $/MWh an, wären durch die Abschaltung 200 Millionen Dollar pro Jahr eingespart worden. Selbst wenn man für die externen Kosten das Zehnfache ansetzen würde – 30 $/MWh sind absurd hoch – wäre die Ersparnis mit 2 Milliarden Dollar pro Jahr immer noch erheblich geringer als die zusätzlichen externen Kosten durch den Mehreinsatz fossiler Energien.

Gesamtbilanz

Hier werden noch einmal die Differenzen der internen und externen Kosten des simulierten Weiterbetriebs zu der (tatsächlichen) Abschaltung der Kernkraftwerke in der Periode 2011 bis 2017 zusammengefaßt. Die Großhandelspreise für elektrische Energie waren im Mittel um 1,6 Milliarden Dollar (alle Preise zum Wechselkurs von 2017) pro Jahr höher, entsprechend 12,7%.

Für das freigesetzte CO2 wurde ein Preis von 50$ pro to angesetzt. Damit ergaben sich zusätzliche externe Kosten von 1,8 Milliarden pro Jahr, entsprechend 13%. Die höchsten externen Kosten sind durch die höhere Luftbelastung entstanden. Der Geldwerte Betrag für die Verkürzung der Lebensdauer wurde mit 8,7 Milliarden Dollar pro Jahr ermittelt. Siehe jedoch weiter oben die Einschätzung solcher Berechnungen über „virtuelle Tote“. Allerdings ist dies nichts anderes, als uns sonst durch „Umweltschützer“, Politiker und Medien vorgesetzt wird. Nach dieser Rechnung ergibt sich ein Schaden von über 12 Milliarden Dollar jährlich durch die Zwangsabschaltungen (nur) der Phase 1 des „Atomausstiegs“. Was die Leistung der verbliebenen (größeren) Kernkraftwerke bis 2022 betrifft, wird der Gesamtschaden mehr als doppelt so groß sein. Etwaige Kosten für den „Netzausbau“, Ersatzinvestitionen etc. sind dabei noch gar nicht berücksichtigt.

Anmerkung

Diese Studie hat zumindest immense politische Bedeutung. Seit Jahren ertragen wird die irrsinnigsten Zahlen über die „wahren“ Kosten der Kernenergie. Obwohl überall auf der Welt Kernenergie die geringsten Kosten der Stromerzeugung vorweist – und deshalb auch weiterhin in Kernkraftwerke investiert wird – lassen wir uns durch neomarxistische Ansätze über „externe Kosten“ ins Bockshorn jagen. Schön, wenn man einmal den Spieß umdreht. Es wird eine Freude sein, zu sehen wie die einschlägigen Verfechter der „Großen Transformation“ von DIW, Ökoinstitut, Fraunhofer, Agora, Umwelthilfe etc. diese 12 Milliarden jährlich allein durch die erste Phase des „Atomausstiegs“ in Frage stellen werden. Mögen sie ihre Excel-Tabellen zum rauchen bringen. Es wird sie nicht von ihrem Dilemma erlösen: Entweder sind die Zahlen hier falsch, dann sind aber auch alle ihre Studien zur „Energiewende“ falsch oder sie verteidigen ihre Methoden als richtig, dann geben sie damit endlich zu, daß der „Atomausstieg“ ein schwerer Fehler war.

Wohin die Reise geht

Wie sich die Kerntechnik in den nächsten 30 Jahren – das ist gerade mal der Zeitraum seit der Wiedervereinigung – weltweit entwickelt, zeigt stellvertretend China. Eine Studie geht davon aus, daß der Stromverbrauch in China im Jahr 2050 auf 14000 TWh/a (Deutschland in 2014: 524 TWh) ansteigt. Wieder einmal ein Zeichen, wie unbedeutend Deutschland geworden ist. Bemerkenswert ist dabei besonders, daß China auch keiner Verzichtsideologie anhängt: Der Pro-Kopf-Verbrauch soll nämlich auf 10320 kWh/a ansteigen (Deutschland in 2014: 7035 KWh). Um diese Planzahlen zu bewältigen, geht man von einer Steigerung der Reaktoren von 26 GW im Jahr 2015 auf etwa 554 GW in 2050 bei einer Steigerung des Kernenergieanteils an der Stromerzeugung von derzeit 3% auf dann 28% aus. Also noch durchaus weit entfernt von dem Anteil von 75% in Frankreich. Es handelt sich wohl um eine realistische Annahme.

Will man dieses ehrgeizige Ziel erreichen, muß man von jetzt ab jedes Jahr 10 Reaktoren ans Netz bringen. Die Bauzeit für ein Kernkraftwerk beträgt in China 4–5 Jahre. Das bedeutet, man muß gleichzeitig bis zu 50 Baustellen im Griff behalten. Aktuell beträgt die industrielle Kapazität etwa 22 Reaktoren gleichzeitig oder anders ausgedrückt, muß die Kapazität verdreifacht werden, da Exporte auch noch vorgesehen sind. Ob dies gelingt, sei dahingestellt. Entscheidender Engpass sind auch dort die Fachkräfte.

Es bleibt nur die III. Generation

Wenn man in solchen Größenordnungen und (kurzen) Zeiträumen denken muß, bleibt nur erprobte Technik. Dies sind Leichtwasserreaktoren der dritten Generation. Inzwischen gibt es Betriebserfahrungen mit folgenden Typen:

  • ABWR (fortschrittlicher Siedewasserreaktor) 4 mal in Japan (Kashiwazaki-Kariwa 6 und 7, Hamaoka 5 und Shika 2).
  • AP1000 (Druckwasserreaktor von Westinghouse) 4 mal in China (Haiyang und Sanmen).
  • VVER-1200 (Druckwasserreaktor) 2 mal in Rußland.
  • EPR (Druckwasserreaktor) 2 mal in China.
  • APR1400 (Druckwasserreaktor aus Korea) 2 mal in Korea.
  • ACPR1000 (Druckwasserreaktor als chinesische Eigenentwicklung) 2 mal in China.

Von diesen Typen sind darüberhinaus derzeit noch zahlreiche weitere weltweit in Bau: Finnland, Frankreich, Großbritannien, Vereinigte Arabische Emirate, Korea, Rußland, Türkei, Bangladesh, USA und China. Man wird sehen, ob in China nur noch Eigenentwicklungen oder auch noch Importe zum Zuge kommen werden. Letztendlich eine Frage der Kosten, des Zeitdrucks und der Kapazitäten (insbesondere Fachkräfte).

Wenn man sich – wie einst in Frankreich und Deutschland – auf wenige Typen beschränkt und diese in entsprechender Stückzahl nahezu baugleich herstellt, kann man auch die Investitionskosten für modernste Druckwasserreaktoren (z. B. AP1000) auf rund 3000 $/kW begrenzen. Man bewegt sich damit in der Größenordnung moderner Kohlekraftwerke nach europäischen Umweltstandards (Entschwefelung, Entstickung etc.). Man kann die Kosten aber noch weiter senken, wenn man die bestehenden Konstruktionen sicherheitstechnisch „entrümpelt“. Dieser Weg wird sowohl in Frankreich (geplanter Neubau von sechs „weiterentwickelten“ EPR), wie auch in China (Hualong) beschritten.

Die Frage der Sicherheit

In der Hochzeit der „Anti-Atomkraft-Bewegung“ war deren durchschlagendes Argument die „Reaktorkatastrophe“. Gegen die Propaganda von ≫Millionen Tote, für zehntausende Jahre unbewohnbar≪ konnte keine rationale Argumentation ankommen. Das änderte sich – jedenfalls außerhalb Deutschlands – erst durch das Unglück in Tschernobyl. In Tschernobyl geschah der schwerste mögliche Schaden: Nahezu der gesamte radioaktive Inhalt wurde wie durch einen Vulkan ausgespien. Ein solches Szenario hatte sich nicht einmal Greenpeace und Konsorten ausgedacht. Das von Hollywood ersponnene China-Syndrom war schon vorher durch den Reaktorunfall in Three Mile Island widerlegt. Es gab zwar eine Kernschmelze, aber das Corium hat sich mitnichten bis China durchgefressen. Eher ein typischer Industrieunfall, bei dem keine Auswirkungen außerhalb des Werksgeländes zu verzeichnen waren. Der Gipfel war das Reaktorunglück von Fukushima. Dort gab es gleich in drei Reaktoren nebeneinander eine Kernschmelze und das Kraftwerk wurde überdies durch eine Wasserstoffexplosion zerstört. Auch dort alles andere als eine Katastrophe. Heute kann das Werksgelände (nicht die Reaktoren) bereits wieder ohne Schutzkleidung betreten werden. Folgerichtig steigt Japan – anders als Deutschland – nicht aus der Kernenergie aus. Die Propaganda von den „Reaktorkatastrophen“ hat sich als schlechte Propaganda erwiesen. Wer immer noch solchen Gruselgeschichten anhängt, zerstört lediglich seine Glaubwürdigkeit und outet sich als Ideologe, der offensichtlich ganz andere Ziele verfolgt.

In unmittelbarem Zusammenhang mit der Beurteilung von Risiken steht die „Strahlenangst“. Über die Wirkung radioaktiver Strahlung ist (auch) in diesem Blog schon genug geschrieben worden. Wichtig im Zusammenhang mit „Reaktorkatastrophen“ ist die realistische Bewertung von Strahlenwirkungen und die daraus abzuleitenden Pläne zu Schutzzonen und Evakuierungen. Es darf jedenfalls nie mehr passieren, daß auf Grund eines mittelalterlich anmutenden Gespensterglaubens über die Wirkung ionisierender Strahlung Menschen aus ihrem sozialen Umfeld gerissen werden oder sogar sterben müssen. Die indirekten Toten durch „Hilfsmaßnahmen“ im Umfeld von Tschernobyl und Fukushima sollten ein für alle Male genug sein.

Notwendige Entrümpelung

Der Bau von Kernkraftwerken hat heute längst das Optimum von Kosten und Sicherheitsgewinn überschritten. Man ist sehenden Auges in die Falle der „Atomkraftgegner“ getappt: Indem man glaubte, sich deren Wohlwollen erkaufen zu können, indem man jede Forderung erfüllen würde, hat man die Kosten in schwindelerregende Höhen getrieben und wird heute als Depp vorgeführt, der viel zu teure Energie produziert. Insofern weht nun aus China ein frischer Wind: Der Hualong ist soweit entschlackt worden, daß er sich in Großserie für etwa 2000 $/KW bauen lassen wird. Ähnlich vielversprechend sind auch die aus dem AP1000 abgeleiteten Typen.

Wohlgemerkt, es geht nicht um mangelnde Sicherheit durch Kosteneinsparung. Es gehört lediglich jede Maßnahme auf den Prüfstand. Auf Gimmicks, wie „Kernfänger“, die eine Hollywood Fiktion verhindern sollen oder doppelte Betonhüllen als Schutz gegen Terrorristen, kann getrost verzichtet werden. An erster Stelle steht ein sauber durchdachtes Grundkonzept (z.B. AP1000 oder passive Siedewasserreaktoren). Durch „Kernfänger“ aufgemotzte Reaktoren der II. Generation wie der EPR oder die Spagettitöpfe (mit liegenden Dampferzeugern) der Sowjetära, sind eine nicht länger konkurrenzfähige Sackgasse. Wenn das nicht bald realisiert wird, werden zwei weitere „Reaktornationen“ vom Weltmarkt verschwinden. Alle Entwicklungsländer dürsten nach billiger elektrischer Energie. Wenn sie sich keine Kernkraftwerke leisten können, müssen sie Kohlekraftwerke bauen. Die Absatzmärkte – unter der Bedingung akzeptabler Investitionskosten – sind nicht nur vorhanden, sondern werden täglich größer. Nur China und die USA scheinen dies erkannt zu haben und sind bereit das nötige „Kleingeld“ zu investieren. Frankreich ist viel zu klein und die EU ist zerstritten über grüne Phantasien von Wind und Sonne. Kanada und GB kommen in diesem globalen Spiel die Rolle von Unterstützern zu, was durchaus auch profitabel sein kann.

Weiterentwicklung der Sicherheitskonzepte

Im Moment steht die Weiterentwicklung der Brennstäbe im Vordergrund. Das System aus Pellets aus Uranoxid und Hüllrohren aus Zirconium war die erste Barriere gegen die Freisetzung radioaktiver Stoffe. Leider nicht besonders belastbar. Hinzu kommt die Wasserstoffbildung bei einem Störfall. Hier ist die Anwendung der Forschung jahrelang hinterher getrödelt. Seit Fukushima sind von verschiedenen Herstellern unterschiedliche Konzepte in der Erprobung. Ein Gewinn an Sicherheit in diesem Bauteil kann unmittelbar (bedeutet in der Kerntechnik in Jahren) auf vorhandene Reaktoren übertragen werden. Gerade an diesem Beispiel zeigt sich, wie wichtig eine unabhängige und funktionstüchtige nukleare Aufsicht ist. Hätte man dies in Japan früher beherzigt, wäre das Kraftwerk in Fukushima nie so gebaut worden und es wären somit nicht die immensen volkswirtschaftlichen Verluste zu tragen.

Heute stehen Programme und Rechner zur Verfügung, die gekoppelte Simulationen der thermodynamischen, strömungstechnischen, neutronenphysikalischen und mechanischen Beanspruchungen bei Unfällen erlauben, von denen die Konstrukteure der II. Generation nur träumen konnten. Man kann deshalb nicht nur viel genauere Ergebnisse erzielen, sondern auch unmöglich (erscheinende) Szenarien zeitnah untersuchen und vergleichen. Auch hier schreitet die Entwicklung beständig voran. Moderne Simulatoren (in jedem Kernkraftwerk vorhanden) erlauben es den Betriebsmannschaften stets auf dem neusten Stand zu bleiben, ihr Reaktionsvermögen auf unvorhergesehene Ereignisse zu schärfen und eigene Sicherheitsbedenken zu untersuchen. Der internationale Kontakt von Betriebsmannschaften und die unmittelbare Weiterverbreitung neuer Methoden sind ein scharfes Schwert insbesondere für junge Kerntechnik-Nationen.

Kernkraftwerke sollten möglichst einfach und passiv (z.B. Naturumlauf, Druckspeicher etc.) gebaut sein. Was nicht vorhanden ist, kann auch nicht kaputt gehen. Je komplexer die Anlage, um so komplexer muß auch die Steuerungs- und Regeltechnik werden. Die Anzahl der sich einschleichenden Fehler steigt bei Software überproportional mit den Programmzeilen an. Je höher die Anzahl von Stellgliedern ist, um so mehr steigt im Notfall die Abhängigkeit von elektrischer Energie. Je mehr Kabel und Schaltanlagen, um so höher die Gefahr von Feuer und Wasser (Fukushima). Die konsequente Verwendung von FPGA (Field-Programmable Gate Array) im Sicherheitsbereich schließt z. B. die Möglichkeit von Angriffen durch Hacker aus.

Als letzte Barriere zur Verhinderung der Freisetzung von Radioaktivität in die Umgebung dient das Containment. Wenn es groß und stabil genug ist, die gesamte freiwerdende Dampfmenge aufzunehmen und passiv in der Lage ist, die Nachzerfallswärme an die Umgebung abzugeben, stellt es das entscheidende Sicherheitsglied gegen die Umgebung dar. Es ist der Notnagel, der auch noch die letzten unvorhergesehenen Ereignisse abdeckt: Das Kraftwerk ist zwar anschließend Totalschaden, aber Auswirkungen außerhalb des Werksgeländes werden verhindert. Die Bedeutung dieses Bauteils hat sich in den Unglücken von Tschernobyl und Fukushima erwiesen. In Tschernobyl gab es überhaupt kein Containment, in Fukushima nur ein unzureichendes.

Aus dem Unglück in Fukushima als Kombination von großflächiger Naturkatastrophe und Reaktorunglück hat man weltweit die Konsequenz von regionalen Sicherheitszentren gezogen. Sie funktionieren nach dem Prinzip einer Feuerwache. Dort sind alle möglichen Gerätschaften gelagert, die selbst bei einem Reaktorunglück verwendet werden können, bei dem am Kraftwerk schwerste Zerstörungen vorliegen. Hinzu kommen Rettungsteams aus trainierten Spezialisten, die die Bedienmannschaften in den Kraftwerken unterstützen und ersetzen (z. B. notwendige Ablösungen) können.

Weitere Entwicklungen

Für die Kerntechnik gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie z. B. für die Luftfahrt, Raumfahrt, Automobiltechnik etc. Mit jeder Betriebsstunde steigen die Erfahrungen und man gewinnt neue Erkenntnisse. Nur ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet Sicherheit. Stellt man eine bedeutende Lücke fest, beginnt die Nachrüstung der Altanlagen. Typisches Beispiel nach Three Mile Island war die Erkenntnis der Wasserstoffbildung aus den Brennstabhüllen. Die Ursache (Bildung von Wasserstoff aus Zirconium bei hohen Dampftemperaturen) konnte bei diesem Reaktortyp nicht unmittelbar an der Wurzel beseitigt werden und man setzte zusätzliche Einrichtungen zur Beseitigung des Wasserstoffs ein (waren in Fukushima nicht vorhanden, deshalb die verheerenden Explosionen). An dieser Stelle stellt sich die Frage der „Lebensdauer“ oder eigentlich besser Nutzungsdauer eines Kernkraftwerks. Es ist keine technische Frage, sondern eine wirtschaftliche. Auch diesen Prozess kann man derzeit in Japan beobachten. Jedes einzelne Kraftwerk wird akribisch überprüft, daraus resultierende Nachrüstungen festgelegt und anschließend die Kosten ermittelt. Für viele Reaktoren bedeutet das den frühzeitigen Tod (keine Wiederinbetriebnahme) aus Kostengründen. Der Neubau eines Kernkraftwerks wäre schlicht weg billiger.

Die Energiewende tötet

Nein, hier geht es nicht um Insekten, Fledermäuse, Greifvögel etc. und auch nicht um Infraschall oder Monteure, die nicht rechtzeitig aus großer Höhe abgeborgen werden können, sondern um Strompreise. Es geht auch nicht um Geschichte (in den Wintern nach dem Zusammenbruch des Sowjet-Reiches) über Rentner, die im Winter erfroren sind, weil sie ihre Energierechnungen nicht mehr bezahlen konnten. Damals in Deutschland kaum wahrgenommen. Heute, im Zeitalter der Diskussion um „kleine Renten“ und dem zwangsweisen Abklemmen hunderttausender vom Stromnetz, wäre dies sicherlich schon etwas anders.

Hier geht es um ein Papier mit dem unverfänglichen Titel Be Cautious with the Precautionary Principle: Evidence from Fukushima Daiichi Nuclear Accident. Übersetzt etwa: Vorsicht mit dem Vorsorgeprinzip, Nachweis durch das Unglück in Fukushima. Was man auf den ersten Blick gar nicht vermuten mag, dieses Diskussionspapier stammt vom Institut zur Zukunft der Arbeit (IZA) in Bonn. Eine Wirtschaftsforschungseinrichtung der Deutschen-Post-Stiftung. Sie soll lt. wikipedia etwa 50 Mitarbeiter haben und in einer schmucken Villa in Bonn residieren. Was mag ein Forschungsinstitut zur „Zukunft der Arbeit“ in Deutschland bewegen, eine Studie über den Zusammenhang zwischen Strompreisen und Todesfällen zu veröffentlichen? Ein Schelm, wer dabei spontan an etwas ganz anderes als das Reaktorunglück in Fukushima denkt.

Die Labormaus Fukushima

Durch das Erdbeben mit anschließendem Tsunami kam es innerhalb von 14 Monaten zum totalen Abschalten aller Kernkraftwerke in Japan. Eine verständliche und richtige Reaktion. Man wollte in aller Ruhe die Ursachen und Schäden des Reaktorunglücks in Fukushima analysieren und gegebenenfalls Abwehrmaßnahmen einleiten. Bis heute sind noch nicht alle Reaktoren wieder am Netz. Hierdurch kam es zu einem scharfen Preisanstieg. In den ersten vier Jahren nach dem Unglück stieg der Anteil fossiler Energien von 62% auf 88%, parallel ging der Anteil der Kernenergie von 30% auf Null zurück. Bis 2016 war der Strommarkt – ähnlich wie früher in Deutschland auch – stark reguliert. Es gab zehn Versorgungsgebiete, in denen jeweils ein Versorger das Monopol hatte. Dafür mußte der Versorger sich seine Strompreise genehmigen lassen und zu diesem Zweck seine Kalkulationen offen legen. Man kann daher die Ursachen der Strompreisanstiege sehr genau nachvollziehen. Gemäß dem unterschiedlichen Anteil von Kernenergie in den Regionen, bewegte sich der Anstieg in Folge der Abschaltungen zwischen etwa 15% (Okinawa) und 44%. (Hokkaido, Kansai).

Für das Verständnis der Studie sind die gänzlich anderen Abrechnungsmodi für Haushaltsstrom in Japan von Bedeutung. Es gibt einen Grundpreis und einen Zuschlag, der sich aus dem Verbrauch des Vormonates ergibt (ähnlich Arbeits- und Leistungspreis für Industriekunden in Deutschland). Der „Preisdruck“ ist damit viel unmittelbarer als bei uns mit jährlicher Abrechnung und konstanten Monatsabschlägen. Japaner reagieren dadurch sofort mit Sparmaßnahmen. Ein weiterer Unterschied zu Deutschland ist der höhere Anteil elektrischer Energie zu Heizzwecken (ähnlich Frankreich).

Die monatlichen Sterbefälle wurden aus den öffentlichen Registern entnommen und auf Hunderttausend Einwohner normiert. Unterschiedliche Altersstrukturen in den Gemeinden wurden korrigierend berücksichtigt. Die stündlichen Temperaturen wurden von den meteorologischen Stationen verwendet und in acht Temperaturintervallen sortiert und mit den entsprechenden Bevölkerungszahlen gewichtet.

Die ökonometrischen Modelle

Im ersten Schritt wurde ein mathematisches Modell für die Quantifizierung von Strompreis und Verbrauch erstellt. Hierbei wurden noch zusätzliche Einflüsse berücksichtigt (z. B. die zeitliche Verzögerung durch die Rechnungsstellung, zusätzliche Wetterdaten wie Feuchtigkeit und Wind, Anzahl der Kinder bzw. Rentner im Haushalt usw.). Im zweiten Schritt wurde der Zusammenhang zwischen Sterblichkeit und Außentemperaturen geklärt. Im nächsten Schritt wurde aus diesen Teilmodellen ein Modell gebildet, welches die Sterblichkeit als Funktion von Außentemperatur und Strompreis darstellt. Vereinfacht kann man sagen, daß höhere Strompreise zu einer geringeren Beheizung führten und damit bei extremen Temperaturen das Risiko zu sterben anstieg.

Lange Rede, kurzer Sinn – allen Statistik-Freaks sei der Originalartikel empfohlen – die Studie kommt zu dem Ergebnis, daß infolge des Strompreisanstiegs durch die Abschaltung der Kernkraftwerke im Zeitraum 2011–2014 in Japan zusätzlich mindestens 4500 Menschen gestorben sind.

Konsequenzen für Deutschland

Bei aller Skepsis, die ein Kerntechniker gegenüber Korrelationen und daraus abgeleiteten Todesursachen hat, bleibt jedoch eine klare – wenn eigentlich triviale – Aussage: Hohe Energiepreise töten. Dies sei allen Anhängern der Öko-Sozialistischen-Verzichtskultur in ihre Gebetbücher geschrieben. Sie tötet nicht virtuell, wie irgendeine (eingebildete) Strahlengefahr, sondern ganz unmittelbar und meßbar. Die „Kältetoten“ sind real und erfaßbar. Kein Obdachloser oder Kleinrentner dem Strom und Gas abgestellt wurde, stirbt freiwillig. Alle Anhänger der „großen Transformation“ müssen sich einst wie ihre ideologischen Vorgänger Hitler, Stalin, Mao und Pol Pot für ihre Ideologie vor Gott und der Menschheit verantworten. Wer Energiepreise in schwindelnde Höhen treibt, rettet nicht die Erde vor einem (eingebildeten) „Hitzetod“, sondern tötet ganz unmittelbar und bewußt Menschen. Dies ist die Gemeinsamkeit aller sozialistischen Hirngespinste: Eine vermeintlich bessere Welt in der fernen Zukunft soll durch einen mit Toten gepflasterten Weg erkauft werden. Und noch etwas sei allen Akteueren ins Stammbuch geschrieben: Preise sind in freier Übereinkunft aus Angebot und Nachfrage gebildete Maßstäbe für die Knappheit eines Gutes. Irgendwelche CO2– Abgaben sind demgegenüber rein planwirtschaftliche Maßnahmen und damit das genaue Gegenteil von Marktwirtschaft und freiheitlicher Gesellschaft. Sie können niemals den Weg in eine bessere Zukunft weisen.

So geht Kohleausstieg

Rechtzeitig zum Winterbeginn wurde am 15. November in Haiyang in der Shandong Provinz in China die erste Stufe einer nuklearen Fernwärmeversorgung in Betrieb genommen. Vorerst werden 700 000 Quadratmeter Wohnfläche aus dem Kernkraftwerk Haiyang mit Wärme versorgt. Es handelt sich um die eigene Wohnsiedlung und einige öffentliche Gebäude. Schon dieser allererste Schritt spart rund 23 200 to Kohle pro Jahr ein. Die lokale Umwelt wird von 222 to Feinstaub und Ruß, 382 to Schwefeldioxid und 60 000 to CO2 jährlich entlastet. Ab 2021 soll ganz Haiyang mit 30 Millionen Quadratmeter versorgt werden. Im Endausbau sollen bis zu 200 Millionen Quadratmeter Wohnfläche in einem Radius von 100 km aus diesem Kernkraftwerk versorgt werden. Dies soll dann 6,6 Millionen to Kohle pro Jahr einsparen. Wohl gemerkt, nur für die Heizung in einem Ballungsraum.

Klimatische Verhältnisse

Neben seiner Größe und seines Bevölkerungsreichtums herrschen in China recht extreme Temperaturen. So liegt Haiyang etwa auf der gleichen Breite wie Tunis, hat aber eher Berliner Temperaturen. Im Januar bewegen sich die mittleren Temperaturen zwischen -5° und 1°C. Obwohl an der Küste gelegen, sind aber auch Temperaturen von unter -10°C durchaus nicht selten. Im Sommer herrscht feuchte Hitze zwischen 24° bis 28°C. Je nach Windrichtung (Monsun), herrscht Meeres- oder Kontinentalklima vor. Im Nordosten von China sind die Winter extrem lang und bitterkalt. Die vielen Kohleheizungen sind dort Ursache für die extrem schlechte Luft im Winter, die von der Bevölkerung nicht mehr länger toleriert wird. Luftverschmutzung ist eins der wesentlichen Probleme für die Regierenden auf allen Ebenen. Als (wirtschaftlich praktikable) Lösung bieten sich nur zwei Ansätze: Ersatz der „schmutzigen“ Kohle durch „sauberes“ Erdgas als Brennstoff oder Ausbau der Fernwärme und Einspeisung von nuklearer Abwärme. Erdgas muß überwiegend importiert werden und erfordert damit einen kontinuierlichen Devisenbedarf. Der Bau von Kernkraftwerken erfordert lediglich in der Bauphase einen großen Kapitalaufwand, während der Uranverbrauch später kaum noch ins Gewicht fällt. Langfristig sicherlich die günstigere Lösung. Mit jedem Kernkraftwerk das in Betrieb geht, sinkt der Kohlenverbrauch gleich um mehrere Millionen Tonnen pro Jahr.

Der Drang in die Ballungsräume

Weltweit wachsen die Ballungsräume immer schneller. Sie sind insbesondere für junge Menschen wegen der angebotenen Arbeitsplätze und der vielfältigen Freizeitangebote höchst attraktiv. Dies haben Berlin und Lagos – wenn auch auf völlig unterschiedlichem Niveau – gemeinsam. Die hohe Bevölkerungsdichte führt allerdings zu enormen Umweltbelastungen (Luftverschmutzung, Verkehr, Müll, Abwasser, usw.), die die Lebensqualität stark einschränken (können). Im Grunde genommen, sind Großstädte wie Mars-Kolonien: Sie sind nur durch „Technik“ überhaupt lebensfähig. Hat man erstmal eine Einwohnerzahl wie Peking (21 Millionen) oder Shanghai (23 Millionen) erreicht, ist eine Heizung bzw. Klimatisierung nur noch über Fernwärme- oder Kaltwassernetze sinnvoll möglich. Will man die Luftqualität merklich verbessern, muß man die Abgasquellen beseitigen oder zumindest aus der Stadt schaffen. Absolut keine neue Erkenntnis. Genau diesen Weg hat man in allen Industrieländern beschritten. Es ist der einzig gangbare Weg: Unabhängig von Region, Kultur und Wirtschaftssystem. Zentraler Gesichtspunkt ist dabei die Energiedichte. Will man den sehr hohen Energiebedarf pro Fläche in einer Großstadt ausgerechnet mit „Regenerativen“ (Wind, Sonne, Biomasse) bereitstellen, zerstört ein Ballungsraum eine ganze Region oder sogar ein ganzes Land. Immerhin hat das „kleine“ Shanghai inzwischen mehr Einwohner als ganz Österreich.

Der chinesische Weg

China hat ernsthafte Probleme mit der Luftverschmutzung. Hauptursache ist der gewaltige – und immer noch steigende –Verbrauch an Kohle. 2016 verbrauchte China 3349 Millionen to Steinkohle (Deutschland 57 Mio to), sowie 140 Millionen to Braunkohle (D 168 Mio to). China setzt deshalb konsequent auf den Ausbau der Kernenergie. In der ersten Phase hat man sich weltweit alle möglichen Reaktortypen zusammengekauft. Diese Phase scheint abgeschlossen. Von jetzt an, setzt man auf den Bau von Eigenentwicklungen (Hualong und CAP1000) auch für den Export. Bisher wurden fast alle Reaktoren an der Küste gebaut (billige Kühlung durch Meerwasser). Endgültige Klarheit über Typen und Standorte wird das Inkrafttreten des 14. Fünfjahrplan (2021–2026) verschaffen.

Von Anfang an, ist man aber mit großen Kraftwerken (bis 6 Reaktoren) möglichst nah an die Ballungszentren herangerückt. Dies spart schon mal lange und kostspielige Hochspannungstrassen. Auch mit diesen – anders als in Deutschland – hat man bereits seine Erfahrungen gesammelt. Das Hochspannungsnetz von China hat eine Länge von etwa einer Million km (Deutschland 35 000 km). Paradestücke ist z. B. die 800 kV Tian-Zhong Stromtrasse mit einer Länge von fast 2200 km. Zehn weitere solcher Trassen sind in Bau oder Planung. Thermische Kraftwerke in der Nähe von großen Städten bieten sich aber auch für die Kraft-Wärme-Kopplung an. Darunter versteht man die doppelte Ausnutzung des Brennstoffs für die Stromerzeugung und Heizung – eine besonders effiziente und umweltfreundliche Energienutzung.

Wenn man jedoch so nah an Ballungsräume heranrückt, ist ganz besonderer Wert auf die Sicherheit zu legen. Bei den zwei Reaktoren vom Typ AP-1000 handelt es sich wohl um die zur Zeit sichersten und modernsten Druckwasserreaktoren, die auf dem Weltmarkt zu kaufen sind. Zwei dieser Reaktoren befinden sich auch in Vogtle USA im Bau, zwei weitere in Sanmen China sind schon in Betrieb. Dieser Reaktor verfügt über passive Sicherheitseinrichtungen, die ein Unglück wie in Fukushima („station blackout“, dies ist ein totaler Ausfall des Kraftstroms) ausschließen. Die Nachzerfallswärme könnte ohne jeden Eingriff des Betriebspersonals abgeführt werden.

Die Verknüpfung mit dem Fernwärmenetz der Fengyan Thermal Power geschieht in einem separaten Gebäude auf dem Gelände des Kernkraftwerks. Wichtig unter Sicherheitsaspekten ist, daß das Fernheiznetz physikalisch durch Wärmeübertrager vom sekundären Dampfkreislauf des Kernkraftwerks völlig getrennt ist. Eine „Ausbreitung von Radioaktivität“ im Heizungsnetz kann also ausgeschlossen und ständig automatisch überwacht werden. Jeder muß nun selbst entscheiden, was für ihn ein größeres Risiko darstellt: Eine virtuelle Strahlenangst oder eine chronische Belastung durch Abgase.

Übertragung auf deutsche Verhältnisse

In Deutschland sind rund 14% aller Wohnungen an Fernwärme angeschlossen und damit werden rund 9% des gesamten Wärmebedarfs abgedeckt. Dies ist z. B. gegenüber Dänemark bescheiden: Dort werden 62% aller Haushalte durch Fernwärme versorgt. In großen Städten ist dort die Versorgung nahezu vollständig. So oder so, lassen sich durch den Ausbau der Fernwärme in Deutschland noch beträchtliche Mengen an fossilen Brennstoffen einsparen. Schneller und kostengünstiger als durch jedwede „Elektromobilität“. Aus ideologischen Gründen verdrängt man in Deutschland umweltfreundliche Kohlekraftwerke (mit Entstaubung, Entstickung und Rauchgaswäsche) durch kaum bessere Gaskraftwerke. Gemessen an den Entwicklungen z. B. in China, kann das nur eine Übergangslösung sein.

Es kann also nicht schaden, sich schon jetzt ein paar Gedanken für die Zeit nach dem Öko-Sozialismus zu machen. In dem dann wieder aufzubauenden Deutschland wird eine kostengünstige und sichere Energieversorgung (wieder) eine zentrale Aufgabe sein. Die Kerntechnik entwickelt sich beständig weiter. Sie hat bereits heute ein sicherheitstechnisches Niveau erreicht, das es erlaubt Kernkraftwerke in unmittelbarer Nähe von Städten zu errichten – jedenfalls eher als Chemieanlagen, Raffinerien, Windparks etc. Allerdings gibt es einen Unterschied zu China: Unsere Städte sind bedeutend kleiner. Der Einsatz konventioneller Reaktoren ist daher begrenzt. In Deutschland gehört die Zukunft den SMR (kleine Reaktoren bis zu etwa 300 MWel). Mit diesen könnten ganz unmittelbar bisherige Heiz-Kraftwerke (Kohle oder Erdgas) ersetzt werden. Alle notwendigen Einrichtungen (Stromanschlüsse, Pumpstationen etc.) könnten weiter benutzt werden. Durch diese dezentrale Lösung entfielen auch neue Hochspannungstrassen, wie sie z. B. für Windenergie aus der Nordsee nötig sind. Hinzu kommt eine enorme Versorgungssicherheit (Abdeckung des Bedarfs 24h an 7 Tagen die Woche) und Unabhängigkeit von Energieimporten. Da in solchen Kraftwerken nur alle paar Jahre ein Brennstoffwechsel notwendig ist, sind z. B. Erpressungsversuche durch Abstellen der Erdgaspipelines ausgeschlossen.

Erdgas weiter auf dem Vormarsch

Durch die „Schiefer-Revolution“ in den USA wird Erdgas immer billiger – wobei diese Revolution im Rest der Welt noch gar nicht stattgefunden hat. Es ist wie so oft in freien Märkten, die durch neue Technologien entstandene Schwemme in einem Winkel der Welt drückt weltweit auf die Preise. Durch die verringerten Preise entstehen neue Anwendungsgebiete, wie z. B. in der Stromerzeugung (Gasturbinen mit Abhitzekesseln) oder beim Transport (Diesel-Gasmotoren). Diese zusätzliche Nachfrage wiederum, facht die ganze Entwicklung weiter an, auch wenn man durch künstliche Zäune – wie in Deutschland – versucht die Preise hoch zu halten. Technischer Fortschritt läßt sich nicht durch Ideologie aufhalten. Wer sich dem entgegenstemmt, wird untergehen.

Erdgas hat allerdings einen entscheidenden Nachteil gegenüber Öl: Als Gas ist seine Dichte sehr gering (etwa 0,72 kg pro m3) und damit auch sein auf das Volumen bezogener Energiegehalt (etwa 10 kWh pro m3, was nur etwa einem Liter Diesel entspricht.). Es blieb damit nur die Rohrleitung als Transportmöglichkeit, was aber ein äußerst starres System ergibt: Der Brenner der Heizung im Keller muß lückenlos mit dem Gasfeld (im fernen Sibirien) verbunden sein. Gibt es keinen Gasanschluss, kann man auch kein Erdgas nutzen. Soviel nur zum Thema „Abschaffung der Ölheizungen wegen Klima“. Die geringe Energiedichte bringt aber noch einen weiteren entscheidenden Nachteil für die Energiewirtschaft mit sich: Die Speicherung ist sehr aufwendig und ebenfalls sehr kapitalintensiv. Diese negative Eigenschaft hat Erdgas übrigens mit sog. „regenerativen Energien“ gemeinsam, was deren geplante Ergänzung durch Erdgas (Dunkelflaute) besonders delikat macht.

Eine handelsübliche Druckgasflasche aus Stahl, mit einem Volumen von 50 Litern und einem Fülldruck von 300 bar, wiegt 75 kg (nackt, ohne Ventil etc.). Sie kann 15 m3 Erdgas speichern und wiegt damit befüllt knapp 86 kg. Die gespeicherte Energie beträgt rund 150 kWh oder anders ausgedrückt: Auf die gesamte Masse bezogen, nur rund 15% der von Dieselkraftstoff. So viel zu der Schnapsidee „wegen Klima fahren wir bald mit Power to Gas“. Bei Wasserstoff sieht die Sache übrigens noch viel schlechter aus, da Wasserstoff nur 30% des Heizwertes pro Volumen von Erdgas besitzt. Noch Fragen, warum die deutschen Automobilhersteller aus der Wasserstoffnutzung ausgestiegen sind? Wenn man ein Auto ohne Benzin oder Diesel bauen soll, erscheint einem die Lithium-Ionen-Batterie geradezu als Rettung – solange man es nicht selbst fahren muß.

Erdgas zur Stromerzeugung

Erdgas verdrängt in den USA (momentan) Kohle als Brennstoff der Wahl. Die Stromerzeugungskosten setzen sich wesentlich aus den Fixkosten (Baukosten, Lebensdauer, Verzinsung, Arbeitsausnutzung, Personal etc.) und den Brennstoffkosten zusammen. Ein Kohlekraftwerk ist im Bau und Betrieb wesentlich teuerer als ein Kombikraftwerk mit Gasturbine und Abhitzekessel (bei gleichem Umweltschutzstandard). Dieser Nachteil müßte durch billige Kohle kompensiert werden. Trotz aller (vermeintlichen) Vorteile, kann man ein Gaskraftwerk nur bauen, wenn am gegebenen Standort auch allzeit genug Gas zur Verfügung steht – ein passendes Rohr allein, ist noch nicht hinreichend. Erdgaspreise unterliegen starken saisonalen Schwankungen. Ursache ist der Sektor Gebäudeheizungen. Die Heizungen müssen auf jeden Fall im Winter bedient werden. Deshalb bezahlen die Heizungskunden auch nahezu vollständig das erforderliche Rohrleitungsnetz und die Erdgasspeicher. Kraftwerke können zwar im Sommer – wenn kaum Erdgas verbraucht würde – sehr günstig einkaufen. Besonders an kalten Tagen müssen sie aber extrem hohe Preise bezahlen oder werden sogar abgeschaltet. Diese Tatsache macht aus der schönen neuen Welt der „umweltschonenden Gaskraftwerke“ als Backup für Windmühlen und Photovoltaik lediglich eine Fata Morgana. Man könnte auch sagen: Annalena verschiebt die „Speicherung von Strom im Netz“ lediglich durch „Power to Gas in das (angeblich) vorhandene Gasnetz“.

Kryotechnik

Will man mehr Erdgas einsetzen, braucht man ein weiteres Transport- und Speichersystem welches örtlich unabhängig ist und eine hohe Energiedichte besitzt. Die großtechnische Lösung ist die Verflüssigung durch Unterkühlung auf unter -162°C. Durch diesen Phasenwechsel von Gas auf flüssig verringert sich das Ursprungsvolumen auf den sechshundertsten Teil und erreicht damit immerhin 60% des Energiegehalts von Diesel. Schlagartig ist es auch in Fahrzeugen (Schiffe und LKW, bald auch Lokomotiven) einsatzbereit. Es muß nur noch zu den Häfen, Autobahntankstellen und Bahnbetriebswerken gelangen. Bisher geschieht der Transport von LNG (flüssiges Erdgas) fast ausschließlich durch spezielle Tankschiffe (über sehr große Entfernungen) und Tankwagen auf der Straße im Nahbereich. Es fehlt bisher noch das mittlere Glied für größere Mengen (z. B. abgelegene Kleinstädte, Industrieanlagen, Kraftwerke usw.) auf größeren Strecken. Hierfür bietet sich die Eisenbahn an. In den USA werden bereits über 30% aller Güter zwischen den Städten und dem Ex- und Import mit der Eisenbahn transportiert. Sie gilt dabei als besonders umweltfreundlich, da sie 2017 im Schnitt mit einer Gallone Diesel eine Tonne Fracht 479 Meilen weit transportiert hat. Rechnet man das auf einen LKW (40-Tonner mit 25 to Nutzlast) um, dürfte der gerade einmal etwas mehr als 12 Liter (und nicht zwischen 30 und 40 Litern) auf 100 km verbrauchen. So ist es nicht verwunderlich, daß Donald Trump im April eine Verordnung erließ, den Transport von LNG in Eisenbahntankwagen zu ermöglichen. Hintergrund ist die Steigerung der Kapazität zur Verflüssigung von Erdgas um 939% im Zeitraum zwischen 2010 und 2018 durch die Inbetriebnahme neuer Terminals für den Export – Tendenz weiter stark steigend. Mit anderen Worten, es steht genug verflüssigtes Erdgas in den USA zur Verfügung, es muß nur noch zu den potentiellen Verbrauchern im Inland gelangen.

DOT-113 C140W Eisenbahntankwagen

Bisher durfte verflüssigtes Erdgas (LNG) nur mit der Bahn in den USA transportiert werden, wenn eine Sondergenehmigung vorlag und es in eigenen Spezialbehältern abgefüllt war. So ist natürlich kein Massentransport möglich. LNG konnte nur mit Spezialtankwagen auf der Straße transportiert werden. Mit zunehmender Menge kommen damit die Nachteile bezüglich Umweltbelastung, Sicherheit und Kosten zum Tragen. Demgegenüber ist der Massentransport nicht nur von Mineralölen, sondern auch von technischen Gasen mittels Kryotankwagen vom Typ DOT-113 seit Jahrzehnten bei den amerikanischen Eisenbahnen erprobt. Gleichwohl gab es erstmal einen Aufschrei bei den einschlägig bekannten „Umweltschutzorganisationen“. Da alle Trends mit zeitlicher Verzögerung über den Atlantik nach Europa schwappen, erscheint es sinnvoll, hier schon heute etwas näher darauf einzugehen.

Ein solcher Kryotankwagen ist nach dem Prinzip der Thermosflasche gebaut. Der eigentlich Tank besteht aus mind. 5 mm starkem Edelstahl (Type 304 oder 304L stainless steel nach ASTM A240/A240M gefertigt). Edelstahl ist notwendig, da normaler Stahl nicht die tiefe Temperatur von -162,2 °C aushält (Versprödung). Die äußere Hülle besteht aus mind. 11 mm dickem Kohlenstoffstahl. Sie ist die eigentliche Schutzhülle bei Unfällen. Zwischen beiden Hüllen besteht Vakuum und eine zusätzliche Isolierung gegen Strahlung (Mylar). Die Isolierung muß so gut sein, daß der tägliche Druckanstieg nur 3 psig (0,2 bar) beträgt. Der Tankwagen muß mindestens 45 Tage unterwegs sein können, bevor er beginnt Gas abzublasen. Er ist also während des Transports hermetisch abgeschlossen und es gelangt kein Erdgas in die Umgebung. Um dies zu erreichen, dürfen die Tankwagen nur mit 32, 5 Gewichtsprozenten beladen werden und bei Transportbeginn höchstens einen Druck von maximal 15 psig (1,034 bar) aufweisen. Der Trick, mit der unvermeidlich von außen eindringenden Wärme fertig zu werden, besteht also darin, stets im Nassdampfgebiet zu verbleiben. Es verdampft beständig eine entsprechende Menge des flüssigen Erdgases – wodurch dieses sich selbst kühlt – und steigt als Dampf in den Gasraum oberhalb der Flüssigkeit auf. Dadurch steigt natürlich der Druck im Behälter an. Um ein platzen zu verhindern, verfügt der Tankwagen über mehrere Sicherheitsventile, die gegebenenfalls den Druck kontrolliert abbauen. Dies geschieht schon bei etwa der Hälfte des Berstdruckes für den inneren Behälter. Bei der äußeren Hülle ist das Auslegungskriterium ein Mindestdruck von 2,6 bar gegen das Einbeulen (Vakuum im Zwischenraum).

Beim Umgang mit LNG ist Schutzkleidung zu tragen. Schon Spritzer (Augen) können wegen ihrer „Kälte“ schwere Verletzungen verursachen. Läuft LNG aus, verbreitet es sich schnell auf Boden oder Gewässern und fängt sofort an zu sieden. Der Dampf kann mit der Luft im Bereich zwischen 5% bis 15% ein zündfähiges Gemisch bilden. Geschieht die Zündung unmittelbar, entsteht ein Flächenbrand. Steigt die Gaswolke auf, kann sie einen Feuerball mit einer maximalen Temperatur von 1330 °C bilden. Ihre Zündgeschwindigkeit ist aber so gering, daß im Freien daraus keine Explosion resultiert. Anders sieht es aus, wenn die Gase z. B. in ein Gebäude oder einen Tunnel eindringen. Ein Tankwagen kann nicht explodieren, selbst wenn ein anderer neben ihm brennt. Bei Überhitzung würden die Sicherheitsventile abblasen. Selbst beim Versagen aller Sicherheitsventile ist eine physikalische Explosion infolge eines hohen Wärmeeintrages (BLEVE Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) auszuschließen. Für Züge mit solchen Wagons gelten darüberhinaus zahlreiche besonderen Betriebsvorschriften: Begrenzung der Geschwindigkeit außerhalb von Siedlungen auf 80 km/h und in der Nähe auf 64 km/h, regelmäßige Überwachung etc.

Wo kommt das viele Gas her?

Die USA sind Dank der Politik von Donald Trump zum größten Ölproduzenten aufgestiegen. Viele (Rußland, Saudi-Arabien usw.) hatten gehofft, daß bei einem Ölpreis von 50 bis 60 $/bbl die „Shale-Revolution“ in sich zusammenbrechen würde. Angefangen hat diese Revolution mit der Förderung von Schiefergas aus der Marcellus-Formation an der Ostküste, ist aber sehr schnell auf die Ölgebiete in Texas und New Mexico übergesprungen. Damit gibt es eine weitere sprudelnde Erdgasquelle in der Form von Begleitgas. In Texas waren die Erdgaspreise im letzten Jahr sogar negativ und man mußte wieder zum Abfackeln übergehen. Dies ist aber wegen der Umweltverschmutzung nur eingeschränkt erlaubt.

In den USA ist die Ölindustrie – völlig anders als in Rußland oder dem arabischen Raum – eher mittelständisch geprägt. Es gibt über 9000 Produzenten. Es geht eher zu, wie in der Software-Branche: Unzählige Erfinder und Glücksritter probieren ständig neue Ideen aus. Manche werden reich, viele gehen Pleite und unzählige werden von den ganz großen aufgekauft um ihre Erfindungen schnellstmöglich besser zu verwerten. So hat die international tätige Occidental die regionale Anadarko aus Texas geschluckt und so auf einen Schlag zusätzlich 25 000 Quellen und eine Beteiligung an weiteren 100 000 Quellen im Schiefergeschäft hinzugewonnen. Dies ist die eine Richtung der Kostensenkung durch Skaleneffekte. Die andere Richtung geht über den Hinzugewinn an Technologie und Daten. Die Ölindustrie ist neben dem Militär einer der entscheidenden Entwickler und Anwender des maschinellen Lernens – in Deutschland gern als künstliche Intelligenz (KI) bezeichnet. Die Ölindustrie hat traditionell schon immer gewaltige Datenmengen gesammelt und versucht auszuwerten. Diese harren nun der Nutzung für z. B. automatisierte Bohrungen. Die Fortschritte sind atemberaubend, so konnte allein in den drei Schiefer-Becken Eagle Ford, Bakken und Permian die Förderung von 1,5 auf 7 Millionen Barrel Öläquivalent pro Tag gesteigert werden – wohl gemerkt, in den letzten sechs Jahren. Durch die Anwendung von Technik und Wissenschaft konnte die Entölung von anfänglich 5–10% auf 20% gesteigert werden. Das führt zu dem Paradox von gleichzeitig steigender Förderung bei wachsenden Vorräten – mit der Konsequenz stark fallender Produktionskosten.

Anmerkung

Es werden weltweit noch immer große Mengen Erdgas einfach abgefackelt. Durch die Entwicklung der Erdgasverflüssigung (LNG) sind neue Transportwege und Absatzmärkte erschlossen worden. Solche Kuriositäten wie Nord Stream oder die Schwarzmeer-Pipeline werden wohl zukünftig nie mehr gebaut werden. Jetzt geht es um den konsequenten Aufbau von LNG-Lieferketten vom Supertanker über die Eisenbahn bis hin zum Tankwagen auf der Straße für die abgelegensten Ecken. Dann kann erstmalig nach der Erfindung von Benzin und Diesel ein neuer Kraftstoff in den Verkehrssektor als Alternative eindringen. Entscheidend ist nur der Preis und der sieht sehr verlockend aus (Aktuell kostet LNG knapp die Hälfte von Rohöl ab Corpus Christi). In den USA baut man bereits ein Tankstellennetz für LKW auf dem Autobahnnetz auf. In allen großen Häfen kann bereits LNG gebunkert werden.

Wasserstoff, der neue Heilsbringer

Es gibt einen guten Grundsatz im Bankgeschäft: Werfe nie gutes Geld schlechtem hinterher. Energiewende geht anders. Zuerst hat man die Landschaft mit Windmühlen und Sonnenkollektoren zugepflastert. Die zwei zentralen Werbeslogans waren ≫Die Sonne schickt keine Rechnung≪ und ≫Irgendwo weht immer der Wind≪. Beide gleichermaßen trivial und im Zusammenhang mit dem europäischen Stromnetz schlicht weg falsch. Kritik wurde einfach – z. B. durch die unvergleichliche Energie-Fach-Frau Claudia Kemfert –weg gelächelt. Sie schwafelte sich monatelang mit ihrem ≫smarten Netz≪ und ihren ≫intelligenten Zählern≪ durch die Gesprächsrunden im Staatsfernsehen. Leider kam die gemeine Hausfrau sehr schnell dahinter, daß es sich dabei nur um Neusprech für Rationierung handelte. Lebensmittelkarten, egal ob elektronisch oder nicht, sind nun mal in Deutschland aus Erfahrung gemieden. Auch wollte besagte Hausfrau ungern die Wäsche des nachts im Plattenbau schleudern lassen oder solange im Saft stehen lassen, bis mal wieder der Wind weht. Was natürlich unsere Schlangenölverkäufer und Kombinatsleiter nicht davon abhält – nun eher in aller Stille – die guten alten Stromzähler durch neue und wesentlich teurere auszutauschen. Geschäft ist Geschäft und man erfüllt damit natürlich nur die Vorgaben der Politik. Innerlich war man schon immer irgendwie kritisch.

Nun weiß man aber aus der Werbung, daß es wenig effektiv ist, abgedroschene Werbeslogans weiter zu senden. Es mußte also ein neuer Gimmick her, mit dem man in einschlägigen Talkshows brillieren konnte: Das batteriebetriebene Elektroauto ward geboren. Wohlgemerkt, die Betonung lag auf ≫batteriebetrieben≪. Damit sollte der Hipster aus der Vorstadt sein Auto aufladen, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht und sollte sogar noch ein Zubrot erzielen können, wenn er dem Prekariat im Sozialbau bei kalter Dunkelflaute mit ein bischen Strom aus seinem Drittauto aushelfen würde. Leider ist dieser Markt zu klein, um für die deutsche Autoindustrie profitabel zu sein. Otto-Normalverbraucher hingegen muß lange und schwer arbeiten, bis er ein paar Zehntausend Euro für ein Elektroauto über hat. Er wird sich hüten, sein Fahrzeug irgendwelchen Windmüllern als Speicher zur Verfügung zu stellen. Wohlwissend, daß die Batterie das teuerste Bauteil an seinem Auto ist und deren Lebensdauer stark von der Anzahl der Ladezyklen abhängt. Ganz nebenbei, wird von ihm als Steuerzahler auch noch erwartet, daß er jeden Tag pünktlich auf seiner Arbeitsstätte erscheint. Chef, meine Batterie war leer, geht nicht. Wenn sich das Elektroauto tatsächlich ausbreitet, wird es zu einer Zunahme der Nachfrage nach elektrischer Energie und vor allem auch elektrischer Leistung führen. Mit einfachen, aber deutlichen Worten: Wir brauchen noch mehr konventionelle Kraftwerke als heute. Kohle und Kernenergie soll es aus ideologischen Gründen nicht mehr sein, also muß was anderes her. Die nächste Schnapsidee lautet Neudeutsch ≫Power to Gas≪ oder doch wenigstens ≫Wasserstoff≪, denn die GröKaZ irrt sich nie oder wie man früher auch sagte ≫Die Partei hat immer recht≪.

Wasserstoff

Wasserstoff hat den Charme aus fast überall verfügbarem Wasser herstellbar zu sein und nach getaner Arbeit auch wieder zu Wasser zu werden. Das die Umwandlung nicht so ganz einfach ist und durchaus auch nicht ganz ohne Schadstoffe vonstatten geht, soll hier erst einmal nicht interessieren. In diesem Zusammenhang geht es um die Frage der Speicherung. Was die Stromversorgung angeht, haben sich unsere grünen Schlehmile schon einen Weg ausgesucht. Sie wollen Wasserstoff durch ihre Windmühlen und Sonnenkollektoren erzeugen oder präziser gesagt, aus der von ihnen produzierten elektrischen Energie. Dies ist beileibe keine feinsinnige sprachliche Unterscheidung. Würden sie die Anlagen selber bauen und betreiben, würden sie an den Kapital- und Betriebskosten schlichtweg ersticken und das alles nur, um die ≫Nachfrage nach elektrischer Leistung≪ befriedigen zu können. Man kann es nicht oft genug betonen, solche Anlagen können nur dann Wasserstoff produzieren, wenn auch Wind weht bzw. die Sonne scheint. Wobei noch nicht einmal geklärt ist, ob solch eine Wasserstoffherstellung bei ständig schwankender und zufälliger Stromproduktion überhaupt funktioniert. Man denke nur mal einen Augenblick an tagelangen Frost im Winter. Wasser einfrieren lassen oder die bereits kostspielig gewonnene Energie zur notwendigen Heizung der Wasserstoffproduktion verbraten? Mit Sicherheit wird man auch hier den bewährten Weg des Schmarotzen gehen: Das Stromnetz und zukünftig auch noch das Erdgasnetz, werden sich selbstverständlich kostenlos den Bedürfnissen der grünen Energiebarone anpassen und unterordnen müssen. Alle notwendigen Mehrkosten werden wie gehabt direkt auf die Allgemeinheit umgelegt (Netzentgeld etc.).

Noch einmal zurück zur aktuellen Frage: Ist Wasserstoff als Antrieb bei Kraftfahrzeugen besser geeignet, als die (berüchtigte) Batterie? Beide haben das gleiche Problem: Geringe Energiedichte und/oder lange Ladezeiten. Jedes Fahrzeug (ausgenommen Schienenfahrzeuge) muß nicht nur sein komplettes Antriebssystem, sondern auch seinen kompletten Energievorrat mit sich führen. Bei Benzin und Diesel ist das bekanntlich kein Problem, denn es sind Flüssigkeiten mit hoher Energiedichte. Flüssigkeit bedeutet nahezu drucklos, hohe Energiedichte bedeutet kleiner Tank und was immer gern vergessen wird, beides zusammen ergibt eine sehr kurze Zeit zur vollständigen Betankung. Eine Autobahntankstelle mit Elektrozapfsäulen oder Verdichter für Wasserstoff benötigt einen eigenen Hochspannungsanschluss um die benötigte elektrische Leistung bereitzustellen. Wie gesagt, Wasserstoff ist ein Gas und es gibt damit nur drei Möglichkeiten es im Auto mitzuführen: In Druckgasflaschen (mindestens 300 bar), in einem Kryotank (Temperatur -252 °C) oder chemisch gebunden. Die Lösung Druckgas ist technisch einfach und kostengünstig und bei PKW wohl auch die einzig realistische. Aber auch hier wieder der Nachteil langer Ladezeiten bzw. geringer Reichweite (bei der notwendigen Verdichtung im Tank erwärmt sich das Gas und verringert somit die mögliche Beladung). Dämmert es jetzt, warum schon jetzt hinter vorgehaltener Hand von ≫synthetischen Kraftstoffen≪ gewispert wird? Das ist lediglich ein Neusprechwort für das, was Deutschland schon im zweiten Weltkrieg machen mußte. Diesmal will man nur nicht Braunkohle als Ausgangsstoff verwenden. Dabei nicht vergessen, wir reden nicht mehr nur von dem Sektor Stromerzeugung, sondern inzwischen auch schon von Verkehr und immer öfter auch von Industrie und Gebäuden. Alles versorgt durch Wind und Sonne. Bald auch wieder ≫Volk ohne Raum≪ für Windkraftanlagen? Regiert von Vegetariern als ≫Schutzstaffel≪ des Klimas?

Jetzt auch noch Kernkraftwerke

Das ist kein Witz. In den USA planen bereits Kernkraftwerke auf ihrem Gelände eine Wasserstoffproduktion aufzubauen. Es gibt dafür auch reichlich Subventionen, „wegen Klima“. Erstes Projekt ist der Bau einer Elektrolyseanlage für das Kernkraftwerk Davis Besse (Druckwasserreaktor mit 894 MWel) in Oak Harbor, Ohio. Die Anlage soll $11,5 Millionen kosten (davon $9,2 Millionen Zuschuss vom US Department of Energy). Sie soll 1–3 MWel aus dem Kernkraftwerk nutzen, um damit Wasserstoff für die Versorgung öffentlicher Fahrzeuge und der lokalen Wirtschaft bereitzustellen. Das Demonstrationsprojekt wird federführend vom Idaho National Laboratory (INL) betreut, Industriepartner ist FirstEnergy Solutions, die Partner als Stromversorger sind Xcel Energy und Arizona Public Service. Das Projekt soll mindestens zwei Jahre laufen. Betriebsbeginn soll schon nächstes Jahr sein.

Das Interesse der Versorger in Arizona an diesem Projekt ist nicht ganz abwegig. Das Kernkraftwerk Palo Verde in Tonopa, Arizona produziert mit seinen drei Reaktoren (3397 MWel) rund 35% des gesamten Verbrauchs an elektrischer Energie in diesem Bundesstaat. Arizona ist aber auch der Sonnenstaat der USA. Vor einigen Jahren gab es erbitterte Auseinandersetzungen um einen „Atomausstieg“ und alternativ eine Vollversorgung durch „Sonnenstrom“. Die Bürger in Arizona entschieden sich durch Volksentscheid für die Erhaltung ihres Kernkraftwerks. Gleichwohl nimmt die Produktion durch „Sonnenkraftwerke“ dank hoher Steuervergünstigungen im gesamten Süden der USA beständig zu. Dies führt zu erheblichen Störungen im Stromnetz. Die Preise für Spitzenstrom an heißen Sommertagen (Klimaanlagen) betragen inzwischen mehr als $8 pro kWh. Diese Stunden sind die Domäne der offenen Gasturbinen (geringe Investition, aber hoher Gasverbrauch). Noch ist Erdgas als Beiprodukt der Ölförderung in Texas und New Mexico extrem billig. Die Brennstoffkosten liegen bei rund $Cent 3,4 pro kWhel. Dies muß aber nicht so bleiben.

Letztendlich wird sich die Frage, Wasserstoff hergestellt aus Erdgas (heute überwiegende Produktion) oder aus Kernenergie über den Preis entscheiden. Am Preis aber, will die Politik über eine CO2 – Abgabe zukünftig kräftig drehen. Mit Sicherheit wird aber Wasserstoff aus „Wind und Sonne“ kein konkurrenzfähiges Produkt ergeben. Die geringe Arbeitsausnutzung solcher Anlagen und ihre wetterabhängige Zufallsproduktion können niemals mit Kernkraftwerken konkurrieren. Ist dies der Grund, warum unser Wirtschaftsminister neuerdings immer öfter darauf hinweist, daß wir heute schließlich auch den größten Teil unserer Primärenergie (Steinkohle, Erdgas, Öl) importieren?