SMR Teil 3 – Innovative Reaktoren

Es gibt inzwischen unzählige Reaktorentwürfe. Es gehört praktisch zum guten Ton einer jeden Forschungsstätte sich mit einer neuen Studie zu schmücken. Je nach Mitteln und Background, reichen (meist) auch Variationen bekannter Prinzipien aus.

Es ist daher sinnvoll, auch bei der Betrachtung „kleiner“ Reaktoren (SMR) den potentiellen Markt nicht außer acht zu lassen. Die Domäne der Kernenergie ist und bleibt die Erzeugung elektrischer Energie. Dies liegt einerseits an der universellen Verwendbarkeit von „Strom“ und andererseits an Gewicht und Volumen eines Kernreaktors. Die Untergrenze für den technisch/wirtschaftlichen Einsatz ist ein Schiff.

Zwar ist die Wärmeerzeugung immer noch mit großem Abstand die überragende Energieanwendung, aber nur ein geringer Bedarf entfällt davon auf Hochtemperatur-Wärme (chemische Prozesse). Die „Endlichkeit“ von Kohle, Öl, Erdgas und Uran hat sich längst als Wunschtraum unbelehrbarer Anhänger der Planwirtschaft erwiesen. Längst ist man daher in diesen Kreisen auf eine indirekte Verknappung (Klimaschutz – wir dürfen gar nicht so viel fossile Brennstoffe nutzen, wie wir zur Verfügung haben) umgestiegen. Es lohnt sich nicht, sich damit weiter auseinander zu setzen. Für diese Betrachtungen reicht folgender Zusammenhang vollständig aus:

  • Energieverbrauch und Wohlstand sind die zwei Seiten ein und derselben Medaille. Wer das Recht aller Menschen auf ein Mindestmaß an Wohlstand anerkennt, muß von einem weiter steigenden Energiebedarf ausgehen. Oder andersherum ausgedrückt: Wer eine Senkung des Energieverbrauches fordert – wie es scheinbar immer populärer wird – will die Armut für den größten Teil der Menschheit weiter festschreiben.
  • Mit fortschreitender Entwicklung steigt der Verbrauch elektrischer Energie überproportional an. Der für eine zuverlässige und kostengünstige Stromversorgung einzusetzende Primärenergieaufwand steigt damit weiter an. Ersetzt man die hierfür notwendigen Mengen an Kohle und Erdgas durch Kernenergie, bekommt man mehr als genug dieser Energieträger frei um damit Industrie und Transportsektor zu versorgen. Die USA führen diesen Weg mit der Erschließung unkonventioneller Öl- und Gasvorkommen – bei gleichzeitigem Ausbau der Kernkraftwerke – eindrucksvoll vor.

Hat man diesen Zusammenhang verstanden, wird auch die Entwicklung der „kleinen“ Reaktoren in den nächsten Jahrzehnten vorhersagbar. Das Streben nach „hohen Temperaturen“ hat durch die Entwicklung des Erdgasmarktes (außerhalb Deutschlands!) an Bedeutung eingebüßt. Erdgas – egal aus welchen Vorkommen – ist der sauberste und kostengünstigste Brennstoff zur Erzeugung hoher Temperaturen und zur Gewinnung von Wasserstoff. Zur Stromerzeugung eigentlich viel zu schade!

Das Argument des geringeren Uranverbrauches durch Reaktoren mit höherer Temperatur ist ebenfalls nicht stichhaltig: Die Uranvorräte sind nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich und der Minderverbrauch durch höhere Wirkungsgrade wiegt den wirtschaftlichen Mehraufwand bei weitem nicht auf. Ein Anhaltspunkt hierfür, bietet die Entwicklung bei Kohlekraftwerken: Sie liegt heute noch in Regionen mit „billiger“ Kohle eher in der Größenordnung von Leichtwasserreaktoren (ungefähr 33 %) als bei deutschen und japanischen Steinkohlekraftwerken (fast 46 %). Bis Uran so teuer wird, daß sich eine Wirkungsgradsteigerung um 40 % wirtschaftlich lohnt, dürften eher Jahrhunderte, als Jahrzehnte vergehen. Damit dürften alle Hochtemperaturreaktoren eher Nischenprodukte bleiben, was aber gerade dem Gedanken einer Serienproduktion widerspricht. Gleiches gilt auch für sog. „Schnelle Brüter“.

Gleichwohl sind einige gasgekühlte Reaktoren und Reaktoren mit schnellen Neutronen in der Entwicklung. Diese Prototypen sollen im Folgenden etwas näher vorgestellt werden.

NPMC-Reaktor

National Project Management Corporation (NPMC) hat zusammen mit dem Staat New York , der City of Oswego und der Empire State Development einen Antrag auf Förderung für einen heliumgekühlten Kugelhaufen-Reaktor mit 165 MWel.eingereicht. Dem Konsortium hat sich National Grid UK, die New York State Energy Research Development und die Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) of South Africa angeschlossen.

Eingereicht wurde ein Gas Turbine Modular High-Temperature Reactor (GT-MHR). Die Entwicklung beruht auf dem in Deutschland entwickelten THTR-Reaktor. Sie wurde in Südafrika fortgesetzt. Anders als in Deutschland und China wollte man aber nicht einen konventionellen Dampfkreislauf sekundärseitig verwenden, sondern wollte zur Stromerzeugung eine Gasturbine einsetzen. Die Entwicklung eines solchen geschlossenen Gasturbinen-Kreisprozesses mit Helium als Arbeitsmittel überstieg aber bei weitem die wirtschaftlichen Möglichkeiten Südafrikas, was letztendlich zur Aufgabe führte.

Eine Gasturbine hat so hohe Austrittstemperaturen, daß problemlos eine trockene Kühlung mit Außenluft möglich wird. Die Schwierigkeit in den Verbrauchsschwerpunkten in Südafrika ist die Bereitstellung von ausreichend Kühlwasser. Unter dem Wassermangel leiden dort alle konventionellen Kraftwerksprojekte (hauptsächlich Kohle). In New York gibt es zwar genug Wasser, aber die (angebliche) Umweltbelastung durch Kühlwasser ist der Hauptansatz gegen die vorhandenen und geplanten Kernkraftwerke. Nichts desto trotz könnten SMR mit geschlossenen Gasturbinen ein Modell für die dezentrale Versorgung in zahlreichen ariden Gebieten auf der Welt sein.

China verfolgt ebenfalls konsequent den Kugelhaufen-Hochtemperatur-Reaktoren weiter. Allerdings sind alle in Bau und Planung befindlichen Kraftwerke mit konventionellen Dampfkreisläufen ausgerüstet.

Energy Multiplier Module (EM2)

Auch General Atomics (GA) hat ein Gas-Turbine Modular Helium Reactor (GT-MHR) Konzept mit 265 MWel eingereicht. Man geht aber nicht von einem Kugelhaufen (siehe oben), sondern von hexagonalen Prismen als Brennelementen aus. Basis ist ein eigenes Modell aus den 1980er Jahren. Das Modul soll bei einer thermischen Leistung von 500 MWth. komplett und fertig mit Brennstoff beladen auf einem LKW zur Baustelle transportiert werden. Die Austrittstemperatur des Heliums soll (extrem hohe) 850 °C betragen. Damit wäre der Einsatz als Wärmequelle in der Verfahrenstechnik, bis hin zur thermischen Wasserstoffproduktion, denkbar. Ein Turbosatz mit hoher Drehzahl wird auf einem zweiten LKW angeliefert. Die Gasturbine und der angeschlossenen Generator laufen mit mehreren 10.000 Umdrehungen pro Minute. Die Umwandlung der elektrischen Energie in „netzfähigen Strom“ erfolgt über elektronische Umformer. Bei der eingereichten Variante handelt es sich um ein reines Kraftwerk zur Stromerzeugung. Im Begleittext wird betont, daß dieser Reaktor lediglich die Abmessungen eines „Schulbusses“ hätte. Hinzu käme ein etwa gleich großes Modul für den Turbosatz. Insofern wäre die Leistungsdichte (umbauter Raum) konkurrenzlos gering. Wegen der hohen Austrittstemperatur hätte dieses Kraftwerk einen elektrischen Wirkungsgrad von 53 %. Das Kraftwerk käme mit Luftkühlung aus und wäre damit äußerst flexibel einsetzbar. Durch den hohen Wirkungsgrad und seine neutronenphysikalischen Eigenschaften wäre selbst ohne Wiederaufbereitung, der „Atommüll“ um 80% geringer als bei üblichen Reaktoren.

Noch innovativer als der Turbosatz, ist das Brennstoffkonzept: Der Reaktor wird in der Fabrik mit Brennstoff beladen und komplett nach 30 Jahren Laufzeit wieder in die Fabrik zurückgeliefert. Das ganze ähnelt also eher einer Batterie, als einem klassischen Kraftwerk. Dieses Konzept würde die gesamte Stromversorgung revolutionieren. Ein „Energieversorger“ mietet sich quasi für 30 Jahre eine „Stromerzeugungseinheit“ und gibt diese nach Gebrauch komplett wieder zurück. Durch die speziellen Sicherheits- und Betriebsanforderungen löst sich auch das Problem der Personalkosten: Verkleinert man einfach heutige Reaktorkonzepte, steigt der spezifische Personalaufwand stark an. Das ist leider die Umkehrung der Betriebskostendegression mit zunehmender Kraftwerksgröße. Die Kombination aus geringen Investitionskosten, kaum Betriebskosten, kaum Netzkosten, keine „Atommüllprobleme“…, könnte einen ähnlichen Quantensprung, wie die Einführung des PC in der Datenverarbeitung auslösen. Davon dürften sicherlich nicht alle begeistert sein!

Die Brennelemente besitzen eine Umhüllung aus einem Siliziumcarbid-Faser-Verbundwerkstoff. Das Material verträgt Temperaturen von weit über 2000 °C und reagiert wegen seiner keramischen Eigenschaften praktisch nicht mit Luft und Wasser. Der Brennstoff ist inhärent sicher und selbstregelnd: Steigt die Temperatur zu stark an, bricht die Kettenreaktion in sich zusammen (Dopplereffekt). Auch die Nachzerfallswärme kann dem Brennstoff praktisch nichts anhaben, da er sich gefahrlos so weit aufheizen kann, daß schon die Wärmeabgabe durch Strahlung (Kühlmittelverluststörfall) dauerhaft ausreicht. Dieses Verhalten ist unzählige male experimentell bestätigt worden.

Jeder Reaktor wird erstmalig mit etwa 20 to abgebranntem Brennstoff aus Leichtwasserreaktoren oder abgereichertem Uran beladen. Hinzu kommt als „Starter“ rund 22 to auf 12% angereichertes Uran. Nach 30 Jahren Betriebszeit werden in einem speziellen Aufbereitungsprozess die entstandenen etwa 4 to Spaltprodukte entfernt und durch 4 to abgebrannten Brennstoff aus Leichtwasserreaktoren ergänzt.

General Atomic ist eines der führenden Unternehmen (nicht nur) der Kerntechnik. Am bekanntesten dürften die weltweit gelieferten 66 TRIGA-Reaktoren (Training, Research, Isotopes, General Atomic) sein. Zusätzlich gehören zu dem Bewerbungskonsortium noch zwei der weltweit führenden Anlagenbauer: CB&I und Mitsubishi Heavy Industries und die Mutter der schnellen Reaktoren und der Wiederaufbereitung: Das Idaho National Laboratory (INL). Es fehlt also nicht an Kapital und Sachverstand. Größte Hürde dürfte das NRC mit seinem „unendlichen“ Genehmigungsverfahren sein. Aber auch auf dem Sektor des Bürokratismus bewegt sich in den USA etwas: Nicht nur, wegen der Drohkulisse, die China am Horizont aufbaut.

PRISM

Ein weiterer „schneller“ Reaktor, aber mit Flüssigmetallkühlung, ist der von General Electric und Hitachi Nuclear Energy (GEH) propagierte Power Reactor Innovative Small Module (PRISM). Es handelt sich ebenfalls um einen vollständig vorgefertigten und transportierbaren Reaktor mit einer thermischen Leistung von 840 MWth und 311 MWel. Es ist geplant, je zwei solcher Einheiten auf einen konventionellen Turbosatz (typisches Kohlekraftwerk) mit 622 MWel. zusammenzuschalten.

Das PRISM-Konzept bricht ziemlich radikal mit der heutigen Nutzung der Kernenergie und ihrem Brennstoffkreislauf. Es senkt konsequent den Einsatz von Natururan und entlässt als Abfall wesentlich geringere Mengen mit deutlich kürzerem Gefährdungszeitraum. Um dieses Ziel zu erreichen, ist nicht nur der Übergang auf „schnelle“ Neutronen nötig, sondern auch auf einen völlig neuen Brennstoffkreislauf. Durch die Verwendung von Neutronen mit hoher Energie (hoher Geschwindigkeit) kann man praktisch alle Aktinoide spalten – allerdings um den Preis einer geringeren Wahrscheinlichkeit. Man braucht deshalb eine wesentlich höhere Konzentration von U235 bzw. Pu239 um überhaupt eine Kettenreaktion in Gang setzen zu können. Außerdem muß man auf Wasser als Kühlmittel verzichten. Ein in diesem Sinne ideales Kühlmittel, ist das Metall Natrium. Geht man auf ein flüssiges Metall als Kühlmittel über, macht es Sinn, auch den Brennstoff in metallischer Form zu verwenden. Eine Legierung aus Uran, Zirconium und – gegebenenfalls allen möglichen – Transuranen, hat sich als besonders geeignet erwiesen. Wenn man aber schon einen Brennstoff in metallischer Form vorliegen hat – und keinerlei Ambitionen hegt, Kernwaffen zu bauen – bieten sich die erprobten Verfahren der Elektrometallurgie (Aluminium-, Kupferproduktion etc.) an. Vereinfacht gesagt, löst man den zerstückelten „abgebrannten“ Brennstoff in geschmolzenem Lithiumchlorid auf und legt eine Spannung von 1,34V an. Nun wandert das Uran und alle sonstigen Aktinoide zur Kathode und scheiden sich dort ab. Die Spaltprodukte bleiben im Lithiumchlorid zurück. Die Kathode wird eingeschmolzen und daraus neue Pellets hergestellt. Diese werden in Stahlrohre (H9) gesteckt, mit flüssigem Natrium zur besseren Wärmeleitung ausgegossen und mit einem Gaspolster aus Helium versehen, zu einem neuen Brennstab verschweißt. Im Prinzip ist diese Technik so simpel und automatisierter, daß sie in ein (größeres) Kraftwerk integriert werden könnte. Die übrig geblieben Spaltprodukte – etwa 1 kg für jedes 1 MWel. produziert über ein ganzes Jahr – kann man „irgendwo“ lagern, da sie nach wenigen hundert Jahren auf die Intensität des ursprünglichen Uranerzes abgeklungen sind – also die Gefahr, wieder voll und ganz, natürlich ist.

Sicherheitstechnisch betrachtet, hat sich dieser Reaktortyp als äußerst gutmütig erwiesen. Selbst, wenn man alle Regelstäbe voll gezogen hatte, regelte er sich selbst herunter, da durch den starken Temperaturanstieg die nukleare Kettenreaktion unverzüglich zusammenbricht. Für die Leistungsregelung gibt es Regelstäbe aus Borkarbid (B~4 C). Zusätzliche Regelstäbe hängen an Magneten. Fällt der Strom aus oder geht der Magnetismus infolge zu hoher Temperaturen verloren, fallen sie in den Reaktor und stellen ihn dauerhaft ab.

Allerdings hat Natrium einen entscheidenden Nachteil: Es reagiert sowohl mit Luft als auch mit Wasser sehr heftig. Deshalb sind der Reaktorkern, die zwei Wärmeübertrager und die vier elektromagnetischen Pumpen (ohne rotierende Teile) alle zusammen in einem mit Natrium gefüllten Topf eingebettet. Dieses Gefäß ist zusammen mit dem Sicherheitsbehälter am Deckel fest verschweißt. Sowohl das Reaktorgefäß, wie auch der Sicherheitsbehälter haben keine Durchbrüche. Die etwa 20 cm Zwischenraum und der Arbeitsraum über dem Deckel sind mit Argon – unter leichtem Überdruck zur Kontrolle auf etwaige Leckagen – befüllt. Da Natrium durch Neutronenbeschuß strahlend wird (Halbwertszeit etwa 1 Minute), wird die Wärme durch die Wärmeübertrager im Reaktorgefäß an einen zweiten Kreislauf mit Natrium übertragen. Dieses Natrium ist nicht radioaktiv und wird ständig überwacht. Das Natrium gelangt durch Rohr in Rohr Leitungen zum überirdischen Dampferzeuger. Der Dampferzeuger ist ein hoher, zylindrischer Behälter, der vollständig mit Natrium gefüllt ist. In diesem Behälter verlaufen schraubenförmige Rohrleitungen, in denen das Wasser zum Antrieb der Turbine verdampft wird. Im Normalbetrieb sorgen zwei elektromagnetische Pumpen für die Umwälzung des Natriums. Zur Abführung der Nachzerfallswärme nach Abschaltung des Reaktors, würde der sich einstellende Naturumlauf ausreichen. Wegen der vorliegenden Temperaturspreizungen (Kerneintritt: 360 °C, Kernaustritt: 499 °C, Dampferzeuger Eintritt: 477 °C, Austritt 326 °C) besteht ein ausreichend großes Sicherheitsgefälle.

Der Reaktor benötigt keinerlei elektrische Energie nach einer Schnellabschaltung. Ein Unglück wie in Fukushima ist daher ausgeschlossen. Die Nachzerfallswärme kann auf drei Wegen abgeführt werden:

  1. Über einen Bypass der Turbine durch den normalen Dampfkreislauf des Kraftwerks.
  2. Zwischen dem Dampferzeuger und seiner Isolierung befindet sich ein Luftspalt. Ist der Weg 1 nicht möglich (z. B. Bruch einer Dampfleitung), kann über den Naturzug die Wärme an die Umgebung abgegeben werden.
  3. Zwischen Sicherheitsbehälter und Betongrube befindet sich ebenfalls ein Luftspalt. Dieser ist mit Abluftkaminen oberhalb der Erde verbunden. Die durch die Nachzerfallswärme des Reaktors aufgeheizte Luft kann in diesen aufsteigen und wird durch nachströmende kühle Umgebungsluft ersetzt (Reactor Vessel Auxiliary Cooling System RVACS).

Anders, als bei Leichtwasserreaktoren, werden die abgebrannten Brennelemente nicht in einem separaten Brennelementelagerbecken gelagert, sondern verbleiben mindestens für einen weiteren Zyklus (Ladezyklus 12 bis 24 Monate, je nach Betriebsweise) im Reaktorbehälter. Dazu entfernt die automatische Lademaschine das gewünschte Brennelement, ersetzt es durch ein neues und stellt das alte zur Zwischenlagerung in das „obere Stockwerk“ des Reaktorbehälters. Erst, wenn die Brennelemente zur Wiederaufbereitung sollen, werden sie von der Lademaschine aus dem Reaktor gezogen, gereinigt und übergeben. Sie sind dann bereits soweit abgekühlt, daß sie problemlos „an die Luft können“, da die Brennstäbe aus Stahlrohren gefertigt sind.

Neu, ist die ganze Technik überhaupt nicht. Allein der Experimental Breeder Reactor EBR-II hat 30 Jahre erfolgreich gelaufen. Wenn sich jetzt mancher fragt, warum solche Reaktoren nicht längst gebaut werden, ist die Antwort einfach: Wir haben einfach noch nicht genug von dem, was „Atomkraftgegner“ als „Atommüll“ bezeichnen! Eine Serienproduktion macht wirtschaftlich nur Sinn, wenn die Stückzahl ausreichend groß ist. Dieser Reaktor braucht zur Inbetriebnahme 11% bis 17% spaltbares Plutonium und kann 18% bis 23% Transurane vertragen. Um 100 Reaktoren erstmalig zu befüllen, benötigt man daher geschätzt 56.000 bis 70.000 Tonnen Schwermetall in der Form abgebrannter Brennelemente aus Leichtwasserreaktoren. Es ist jetzt der richtige Zeitpunkt, mit Planung und Bau eines Prototypen zu beginnen. Diesen kann man gut mit „Bomben-Plutonium“ aus der Abrüstung oder bereits vorhandenem Plutonium aus Wiederaufbereitungsanlagen bauen. Die Zeit läuft nicht weg: Natururan ist noch billig und je länger die abgebrannten Brennelemente lagern, um so einfacher lassen sie sich aufbereiten. Geht man von kostenlos erhältlichem „Atommüll“ aus – manche meinen ja sogar, man benötige ein Milliarden teueres Endlager für abgebrannte Brennelemente – liegen die kompletten Brennstoffkosten (einschließlich geologischem Lager für die Spaltprodukte) für diesen Reaktortyp weit unter 1/2 Cent pro kWh elektrischer Energie. Spätestens jetzt sollte jedem klar sein, warum man die abgebrannten Brennelemente so sorgfältig in so aufwendigen Behältern verpackt „zwischenlagert“. Sehen so Mülltonnen aus? Die Lagerhalle von Gorleben beispielsweise, ist eher ein Goldschatz.

ALFRED

Das einzige europäische Projekt ist der Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator (ALFRED). Er wird zur Zeit von dem Konsortium aus ENEA und Ansaldo Nuclear aus Italien und der rumänischen ICN verfolgt. Es wird auch Fostering Alfred Construction FALCON genannt. Die über 1 Milliarde Euro Kosten sollen wesentlich von der EU, aus verschiedenen Töpfen aufgebracht werden. Der Standort soll in Mioveni in der Nähe von Pitesti in Rumänien sein. Baubeginn ist für 2017 und eine Fertigstellung bis 2025 gedacht. Er soll eine Leistung von 125 MWel bei 300 MWth. haben. Es ist wohl eine reine Demonstrationsanlage. An eine Serienfertigung ist eher nicht gedacht.

Die Verwendung von Blei als Kühlmittel ist ein Abfallprodukt der europäischen Entwicklung eines, durch einen Beschleuniger angetriebenen, unterkritischen Reaktors. Zum Betrieb eines „schnellen“ Reaktors ist Blei ein eher exotisches Kühlmittel. Alle anderen Nationen verwenden ein Eutektikum aus Blei-Bismut als Kühlmittel. Die längste – und negativste Erfahrung – mit Blei und Blei-Bismut hat Rußland. Dort wurden sie zum Antrieb von Atom-U-Booten der sog. Alpha-Klasse in den 1950er Jahren entwickelt. Wegen ständiger Schäden – bis hin zum Totalverlust – verwendet auch die russische Marine inzwischen Leichtwasserreaktoren.

Als Vorteil von Blei bzw. Blei-Bismut werden immer wieder gerne, folgende Vorteile plakativ in den Vordergrund gestellt:

  • Blei reagiert nicht mit Wasser (gemeint ist, im Gegensatz zu Natrium) und es könnten daher die Dampferzeuger angeblich gefahrlos im Reaktorgefäß integriert werden.
  • Sehr hohe Siedetemperatur (1745 °C) bei sehr geringem Dampfdruck. Daraus wird ein günstiger Blasenkoeffizient der Reaktivität abgeleitet, der einen angeblichen Sicherheitsvorteil ergibt.
  • Blei wäre ein besonders schlechter Moderator und besässe besonders kleine Absorptionsquerschnitte.

Ansonsten fallen einem leider nur Nachteile ein:

  • Blei wird überhaupt erst bei 327 °C flüssig. Darum haben die Russen von Anfang an mit einem Eutektikum aus Blei und Bismut (Schmelzpunkt 124 °C) gearbeitet. Wartungs- und Inspektionsarbeiten bei so hohen Temperaturen sind Neuland. Der Reaktor muß ständig beheizt werden. Es gibt den neuen Störfall „(lokale) Unterkühlung“ mit entsprechenden Konsequenzen für das Genehmigungsverfahren.
  • Flüssiges Blei ist korrosiv. Die Russen haben dieses Problem nie so richtig in den Griff bekommen. Die Wege über den Sauerstoffgehalt und Beschichtungen waren nicht zielführend – ein überhöhter Verschleiß (Lebensdauer) ist die Folge. Darüber hinaus, ist flüssiges Blei auch noch abtragend. Die Strömungsgeschwindigkeit muß deshalb klein gehalten werden.
  • Durch die grosse Masse des Bleis im Reaktor, sind besondere Schutzmaßnahmen gegen Erdbeben notwendig.
  • Durch die hohe Dichte des Bleis werden die Regelstäbe von unten eingeschwommen (völlig neues Prinzip, Genehmigungsverfahren) oder von oben pneumatisch eingeschossen (nicht passiv).
  • Als Brennstoff sind Uranoxid oder Urannitrid vorgesehen. Wegen der gegenüber metallischen Brennstoffen schlechten Wärmeleitung, besteht (wieder) die Gefahr der (lokalen) Kernschmelze. Der Effekt einer inhärenten Sicherheit scheint nur schwer nachweisbar. Eine Kühlung über unterkühltes Blasensieden (wie auch in jedem Druckwasserreaktor) scheidet durch den hohen Siedepunkt (der ja immer als Vorteil bezeichnet wird) aus.
  • Bisher gibt es bei ALFRED kein echtes Notkühlsystem. Die Nachzerfallswärme müßte immer über die innenliegenden Dampferzeuger abgeführt werden. Der Nachweis – auch nach einer physikalischen Dampfexplosion oder eines abschnittsweisen Verstopfens durch Einfrieren –. dürfte sich schwierig gestalten.

Bis ein mit flüssigem Blei gekühlter Reaktor in einem westlichen Land genehmigungsfähig ist, dürften noch Jahrzehnte Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig sein. Insofern dürften sie außerhalb der Konkurrenz mit anderen SMR-Entwürfen stehen. Manchmal fragt man sich wirklich, warum sich manche Kerntechniker immer selbst im Wege stehen müssen. Man könnte fast sagen: Gott schütze uns vor diesen Forschern, mit den „Atomkraftgegnern“ werden wir schon selber fertig.

Vorläufiges Ende

Hier ist das vorläufige Ende des Drei-Teilers erreicht. Es wurden die im derzeitigen Rennen um Förderung für SMR vorne liegenden Typen vorgestellt. Was noch fehlt, wären z. B. der Super-Safe, Small and Simple, 4S von Toshiba; die Encapsulated Nuclear Heat Source ENHS; der Flibe Energy Salzbadreaktor; der International Reactor Innovative & Secure IRIS Druckwasserreaktor; der Purdue Novel Modular Reactor PNMR Siedewasserreaktor; der Travelling Wave Reactor TWR; der ANTARES von Areva, der Advanced Reactor Concept ARC-100 und wer weiß noch, welche sonst alle….

 

 

SMR Teil 1 – nur eine neue Mode?

Small Modular Reactor (SMR) aus energiewirtschaftlicher Sicht

In letzter Zeit wird wieder verstärkt über „kleine, bausteinförmig aufgebaute Kernkraftwerke“ diskutiert. Wie immer, wenn es ums Geld geht, war der Auslöser ein Förderungsprogramm des Department of Energy (DoE) in den USA. Hersteller konnten sich um einen hälftigen Zuschuss zu den Kosten für das notwendige Genehmigungsverfahren bewerben. Der Gewinner bekommt vom amerikanischen Staat fünf Jahre lang die Kosten des Genehmigungsverfahrens und die hierfür notwendigen Entwicklungs- und Markteinführungskosten anteilig ersetzt. Es gibt die Förderung nur, wenn das Kraftwerk bis 2022 fertig ist (es handelt sich also um kein Forschungs- und Entwicklungsprogramm) und man muß sich zusammen mit einem Bauherrn bewerben.

Sieger der ersten Runde war Babcock & Wilcox (B&W) mit seinem mPower Konzept, zusammen mit Bechtel und Tennessee Valley Authority. Eine sehr konservative Entscheidung: Babcock & Wilcox hat bereits alle Reaktoren der US Kriegsschiffe gebaut und besitzt deshalb jahrzehntelange Erfahrung im Bau kleiner (militärischer) Reaktoren. Bechtel ist einer der größten internationalen Ingenieurfirmen mit dem Schwerpunkt großer Bau- und Infrastrukturprojekte. Tennessee Valley Authority ist ein öffentliches Energieversorgungsunternehmen. Wie groß die Fördersumme letztendlich sein wird, steht noch nicht fest. Die in der Öffentlichkeit verbreiteten 452 Millionen US-Dollar beziehen sich auf das gesamte Programm und nicht jeden Hersteller. Insofern war die Entscheidung für den Kandidaten, mit dem am weitesten gediehenen Konzept, folgerichtig.

Die Wirtschaftlichkeit

An dieser Stelle soll nicht auf den Preis für eine kWh elektrischer Energie eingegangen werden, da in diesem frühen Stadium noch keine ausreichend genauen Daten öffentlich zugänglich sind und es rein spekulativ wäre. Es sollen viel mehr ein paar qualitative Überlegungen angestellt werden.

Man geht von deutlich unter einer Milliarde US-Dollar pro SMR aus. Auch, wenn man nur eine Stückzahl von 100 Stück annimmt, ergibt das den stolzen Umsatz von 100 Milliarden. Dies entspricht in etwa dem „Modellwert“ in der Flugzeugindustrie. Damit wird sofort klar, daß das keine Hinterhof-Industrie werden kann. Der Weltmarkt wird unter einigen wenigen Konsortien von der Größenordnung Boing oder Airbus unter sich aufgeteilt werden! Wer zu lange wartet, hat praktisch keine Chance mehr, in diesen Markt einzusteigen. Ob Europa jemals noch ein Konsortium wie Airbus schmieden kann, ist mehr als fraglich. Die Energieindustrie wird wohl nur noch von den USA und China bestimmt werden.

Es ergeben sich auch ganz neue Herausforderungen für die Finanzindustrie durch die Verlagerung des Risikos vom Besteller zum Hersteller. Bisher mußte ein Energieversorger das volle Risiko allein übernehmen. Es sei hier nur das Risiko einer nicht termingerechten Fertigstellung und das Zinsänderungsrisiko während einer Bauzeit von zehn Jahren erwähnt. Zukünftig wird es einen Festpreis und kurze Bauzeiten geben. Die Investition kann schnell wieder zurückfließen. Daraus erklärt sich der Gedanke, ein Kernkraftwerk heutiger Größenordnung zukünftig aus bis zu einem Dutzend einzelner Anlagen zusammen zu setzen. Sobald der erste Reaktor in Betrieb geht, beginnt der Kapitalrückfluss. Man spielt plötzlich in der Liga der Gaskraftwerke!

Damit stellt sich aber die alles entscheidende Frage: Wer ist bereit, das finanzielle Risiko zu tragen? China hat sich durch den Bau von 28 Kernkraftwerken eine bedeutende Zulieferindustrie aufgebaut. Auch die USA verfügen über eine solche. Das Risiko auf verschiedene Schultern zu verteilen, ist ein probates Mittel. Europa müßte sich unter – wahrscheinlich französisch-britischer Führung – mächtig sputen, um den Anschluß nicht zu verlieren. Im Moment sieht es eher so aus, als wenn Frankreich, Großbritannien und die USA gleichermaßen um die Gunst von China buhlen.

Um es noch einmal in aller Deutlichkeit zu sagen: Europa fehlt es nicht an technischen Möglichkeiten und an Finanzkraft, sondern am politischen Willen. Es ist das klassische Henne-Ei-Problem: Ohne ausreichende Bestellungen, ist keiner bereit, in Fertigungsanlagen zu investieren. Wer aber, sollte diesen Mut aufbringen, ausgerechnet in Deutschland, wo es keinen Schutz des Eigentums mehr gibt, wo eine Hand voll Politiker nach einem Tsunami im fernen Japan, mit einem Federstrich, Milliarden vernichten können und die breite Masse dazu auch noch Beifall klatscht?

Fertigung in einer Fabrik

Bisher wurden Kernreaktoren mit immer mehr Leistung gebaut. Inzwischen wurde beim EPR von Areva fast die 1700 MWel erreicht. Man macht damit Kernkraftwerke und ihre Komponenten selbst zu einem Nischenprodukt. Nur wenige Stromnetze können so große Blockgrößen überhaupt verkraften. Andererseits wird der Kreis der Zulieferer immer kleiner. Es gibt weltweit nur eine Handvoll Stahlwerke, die überhaupt das Rohmaterial in der erforderlichen Qualität liefern können. Hinzu kommen immer weniger Schmieden, die solch große Reaktordruckgefäße, Turbinenwellen, Schaufeln etc. bearbeiten können. Je kleiner die Stückzahlen und der Kreis der Anbieter wird, um so teurer das Produkt.

Es macht aber wenig Sinn, kleine Reaktoren als verkleinertes Abbild bisheriger Typen bauen zu wollen. Dies dürfte im Gegenteil zu einem Kostenanstieg führen. Will man kostengünstige SMR bauen, muß die gesamte Konstruktion neu durchdacht werden. Man muß praktisch mit dem weißen Blatt von vorne beginnen. Typisches Beispiel ist die Integration bei einem Druckwasserreaktor: Bei der konventionellen Bauweise ist jede Baugruppe (Druckgefäß, Dampferzeuger, Umwälzpumpen, Druckhalter) für sich so groß, daß sie isoliert gefertigt und transportiert werden muß und erst am Aufstellungsort durch Rohrleitungen miteinander verbunden werden kann. Damit wird ein erheblicher Arbeits- und Prüfaufwand auf die Baustelle verlegt. Stundensätze auf Baustellen sind aber wegen ihrer Nebenkosten stets um ein vielfaches höher, als in Fabriken. Gelingt es, alle Baugruppen in das Druckgefäß zu integrieren, entfallen alle notwendigen Montagearbeiten auf der Baustelle, weil ein bereits fertiger und geprüfter „Reaktor“ dort angeliefert wird. Bauteile, die es gar nicht gibt (z. B. Rohrleitungen zwischen Reaktordruckgefäß und Dampferzeugern) müssen auch nicht ständig gewartet und wiederholt geprüft werden, was auch noch die Betriebskosten erheblich senkt.

Wenn alle Bauteile wieder „kleiner“ werden, erweitert sich auch automatisch der potentielle Herstellerkreis. Die Lieferanten können ihre Fertigungsanlagen wieder besser auslasten, da sie nicht so speziell sein müssen. Es ist wieder möglich, eine nationale Fertigung mit akzeptablen Lieferzeiten zu unterhalten.

Durch die Fertigung von Bauteilen in geschlossenen Hallen ist man vor Witterungseinflüssen (oder schlicht Dreck) geschützt, was die Kosten und das Ausschussrisiko senkt. Eine Serienfertigung führt durch den Einsatz von Vorrichtungen und die Umlage von Konstruktions- und Entwicklungskosten etc. zu geringeren Kosten. Die Standardisierung senkt Schulungskosten und erhöht die Qualität.

In der Automobilindustrie ist die Teilung in Markenhersteller und Zulieferindustrie üblich. Gelingt es Bauteile für Kernkraftwerke zu standardisieren, kann sich auch eine kerntechnische Zulieferindustrie etablieren. Ein wesentlicher Teil der Kostenexplosion bei Kernkraftwerken ist dem erforderlichen „nuclear grade“ geschuldet. Es ist kein Einzelfall, daß ein und das selbe Teil für Kernkraftwerke durch diesen Status (Dokumentation, Zulassung etc.) oft ein Vielfaches des „handelsüblichen“ kostet. Ein wesentlicher Schritt für den Erfolg, ist dabei die klare Trennung in „sicherheitsrelevante“ und „sonstige“ Teile. Eine Vorfertigung und komplette Prüfung von Baugruppen kann dabei entscheidend sein. Wird beispielsweise das Notkühlsystem komplett passiv ausgelegt – also (fast) keine elektrische Energie benötigt – können die kompletten Schaltanlagen usw. in den Zustand „normales Kraftwerk“ entlassen werden.

Was ist die richtige Größe?

Die Bandbreite der elektrischen Leistung von SMR geht etwa von 40 bis 300 MWel. Die übliche Definition von „klein“ leitet sich von der Baugröße der Zentraleinheit ab. Sie sollte noch in einem Stück transportierbar sein. Dies ist eine sehr relative Definition, die sich beständig nach oben ausweitet. Es werden heute immer größere Einheiten (Ölindustrie, Schiffbau usw.) auch über Kontinente transportiert. Der Grundgedanke bei dieser Definition bleibt aber die Zusammenfassung eines „kompletten“ Reaktors in nur einem Teil und die Funktionsprüfung vor der Auslieferung, in einer Fabrik.

Sinnvoller erscheint die Definition nach Anwendung. Grundsätzlich sind Insellösungen und die Integration in vorhandene Netze unterscheidbar. Besonders abgelegene Regionen erfordern einen erheblichen Aufwand und laufende Kosten für die Energieversorgung. Auf diese Anwendung zielt beispielsweise das russische Konzept eines schwimmenden Kernkraftwerks. Die beiden je 40 MWel Reaktoren sollen nach Chuktoa in Ost-Sibirien geschleppt werden und dort Bergwerke versorgen. Sehr großes Interesse existiert auch im kanadischen Ölsandgebiet. Ein klassischer Anwender war früher auch das US-Militär. Es besitzt wieder ein verstärktes Interesse, abgelegene Militärstützpunkte durch SMR zu versorgen. Langfristig fallen in diese Kategorie auch Chemieparks und Raffinerien.

Kernkraftwerke unterliegen – wie alle anderen Kraftwerke auch – prinzipiell einer Kostendegression und Wirkungsgradverbesserung mit steigender Leistung. Es ist deshalb bei allen Kraftwerkstypen eine ständige Vergrößerung der Blockleistungen feststellbar. Heute wird die maximale Leistung hauptsächlich durch das Netz bestimmt. Man kann die Grundregel für Neuinvestitionen (stark vereinfacht) etwa so angeben:

  • Baue jeden Block so groß, wie es das Netz erlaubt. Das Netz muß Schnellabschaltungen oder Ausfälle vertragen können.
  • Baue von diesen Blöcken auf einem Gelände so viel, wie du kannst. Wieviel Ausfall kann das Netz bei einem Ausfall einer Übertragungsleitung verkraften? Wie kann die Brennstoffversorgung am Standort gewährleistet werden (Erdgaspipeline, Eisenbahnanschluss, eigener Hafen etc.)? Wie groß ist das Kühlwasserangebot und wie sind die Randbedingungen bezüglich des Umweltschutzes?

Aus den vorgenannten Überlegungen ergeben sich heute international Blockgrößen von 200 bis 800 MWel, bei zwei bis acht Blöcken an einem Standort.

Wie groß der potentielle Markt ist, sieht man allein an der Situation in den USA. Dort müssen wegen verschärfter Bestimmungen zur Luftverschmutzung (Mercury and Air Toxic Standards (MATS) und Cross-State Air Pollution Rule (CSDAPR)) bis 2016 rund 34 GWel Kohlekraftwerke vom Netz genommen werden. Neue Kohlekraftwerke dürfen praktisch nicht mehr gebaut werden. Die Umstellung auf Erdgas kann wegen der erforderlichen Gasmengen und des daraus resultierenden Nachfragedrucks nur eine Übergangslösung sein. Da die „alten Kohlekraftwerke“ relativ klein sind, würde ein Ersatz nur durch „große“ Kernkraftwerke einen erheblichen Umbau der Netzstruktur erforderlich machen. Eine schmerzliche Erfahrung, wie teuer Zentralisierung ist, macht gerade Deutschland mit seinem Programm „Nordseewind für Süddeutschland“. Insofern brauchen SMR auch nur mit „kleinen“ Kohlekraftwerken (100 bis 500 MWel) konkurrieren, die der gleichen Kostendegression unterliegen.

Das Sicherheitskonzept

Bei der Markteinführung von SMR gibt es kaum technische, aber dafür um so größere administrative Probleme. Aus diesem Grund rechtfertigt sich auch das staatliche Förderprogramm in den USA. Die Regierung schreibt zwingend eine Zulassung und Überwachung durch die NRC vor. Dieses Verfahren muß vollständig durch die Hersteller und Betreiber bezahlt werden. Die Kosten sind aber nicht nur (mit dem jedem Genehmigungsantrag innewohnenden) Risiko des Nichterfolges versehen, sie sind auch in der Höhe unkalkulierbar. Die Prüfung erfolgt in Stundenlohnarbeit, zu Stundensätzen von knapp 300 US-Dollar! In diesem System begründet sich ein wesentlicher Teil der Kostenexplosion bei Kernkraftwerken. Die NRC hat stets – nicht ganz uneigennützig – ein offenes Ohr für Kritik an der Sicherheit von Kernkraftwerken. Mögen die Einwände auch noch so absurd sein. Als „gute Behörde“ kann sie stets „Bürgernähe“ demonstrieren, da die Kosten durch andere getragen werden müssen, aber immer den eigenen Stellenkegel vergrößern. Dieses System gerät erst in letzter Zeit in das Licht der Öffentlichkeit, nachdem man erstaunt feststellt, um wieviel billiger und schneller beispielsweise in China gebaut werden kann. Nur mit geringeren Löhnen, läßt sich das jedenfalls nicht allein erklären.

Die „Massenproduktion“ von SMR erfordert völlig neue Sicherheitskonzepte. Auf die technischen Unterschiede wird in den weiteren Teilen noch ausführlich eingegangen werden. Die Frage ist eher, welches Niveau man als Bezugswert setzt. Einem überzeugten „Atomkraftgegner“ wird nie ein Kraftwerk sicher genug sein! Im Gegenteil ist die ständige Kostentreiberei ein zentrales „Kampfmittel“. Allerdings wird durch die Erfolge von China und Korea das Märchen von der „ach so teuren Atomkraft“ immer schwerer verkaufbar. Selbst in einem tiefgläubigen Land wie Deutschland, muß man daher immer mehr auf andere Strategien (z. B. angeblich ungelöste „Entsorgung“) ausweichen. Sollte man jedoch das heute erreichte Sicherheitsniveau als Grenzwert setzen, lassen sich bei den meisten SMR-Konzepten bedeutende Kostenvorteile erreichen. Es ist nicht auszuschließen, daß das – außerhalb Deutschlands – so gesehen wird. Andererseits kann man durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen die Auswirkungen auf das Umfeld auch bei schwersten Störfällen so stark begrenzen, daß ein Einsatz innerhalb des Stadtgebiets z. B. zur Fernwärmeversorgung akzeptabel wird. Könnte sogar sein, daß SMR in Städten mit starker Luftverschmutzung hoch willkommen sind.

Es gibt aber durchaus einige offene Fragen. Je mehr Standorte es gibt, um so aufwendiger ist die Organisation eines lückenlosen Überwachung- und Bewachungssystems. Heute hat jedes US-Kernkraftwerk zwischen 400 und 700 Festangestellte. Allein die „eigene Privatarme“ umfaßt durchschnittlich 120 Mann. Für jeden Reaktor gibt es ständig zwei – vom Energieversorger zu bezahlende – NRC-Kontrolleure.

International sind Abkommen zu treffen, die sich über die gegenseitige Anerkennung von Zulassungen und Prüfungen verständigen. Es macht keinen Sinn, wenn jedes Land von neuem das gesamte Genehmigungsverfahren noch einmal wiederholt. Bisher gilt eine NRC-Zulassung international als „gold standard“. Es würde sich lohnen, wenn die Kerntechnik sich hierbei an der internationalen Luftfahrt orientiert. Ebenfalls ein Bereich mit sehr hohen Sicherheitsanforderungen.

Nach allgemeiner Auffassung sollten die Lieferketten in „nuclear“ und „non nuclear“ unterteilt betrachtet werden. Die Lieferketten für alle sicherheitstechnisch bedeutenden Teile (Brennelemente, Dampferzeuger, Kühlmittelpumpen usw.) müssen schon sehr früh in der Genehmigungsphase stehen, da ihre Entwürfe unmittelbar mit der Sicherheit verbunden sind. Die Zulieferer müssen sehr eng mit dem eigentlichen Kraftwerkshersteller verknüpft werden. Es ergibt sich ein ähnliches Geschäftsmodell, wie in der Automobilindustrie. Dort werden die Zulieferer mit ihrem speziellen Wissen und Erfahrungen möglichst früh und eng in den Entwicklungsprozess einbezogen. Diese Lieferketten sollten für die Bauartzulassung (vorübergehend) festgeschrieben werden. Es sollten Bauteile gebaut und eingehend geprüft werden. Während dieses Prozesses sind alle Produktionsschritte und Prüfverfahren genau zu dokumentieren, um den Herstellerkreis später ausweiten zu können. Alle sonstigen Bestandteile des Kraftwerks können im Industriestandard und nach lokalen Gegebenheiten unmittelbar nach der jeweiligen Auftragsvergabe vergeben werden.

Hinweis

Dieser erste Teil beschäftigt sich mehr mit den grundsätzlichen Eigenheiten sog. „Small Modular“ Reaktoren. Die Betonung liegt hier auf der energiewirtschaftlichen Betrachtung. Es folgt ein zweiter Teil, der sich näher mit der Technik von SMR in der Bauweise als Leichtwasserreaktor beschäftigt. Ein dritter Teil wird auf die ebenfalls im Bewerbungsverfahren befindlichen schnellen Reaktoren eingehen.

Erdgas oder Kernenergie

oder Investitionskosten gegen Betriebskosten

In den letzten Monaten verschärft sich immer mehr die Diskussion um die zukünftige Gestaltung des Kraftwerkparks. Grundsätzlich ist die Fragestellung welcher Brennstoff zukünftig eingesetzt werden soll, so alt wie die Stromerzeugung und unterliegt immer noch dem gleichen Kräftedreieck unterschiedlicher Interessen:

  1. Welche Brennstoffe oder sonstige „Rohstoffe“ (Wasserkraft, Wind etc.) sind am Standort zu welchen Preisen vorhanden?
  2. Wie hoch sind die erforderlichen Investitionskosten für die in Frage kommenden Kraftwerkstypen?
  3. Wie lauten die gesellschaftlichen Randbedingungen?

Den letzten Punkt könnte man auch als Politik bezeichnen. Er liegt zumeist weit außerhalb des Einflussbereichs von Investoren und kann sehr irrationale Gründe haben, wie die „Energiewende“ eindrucksvoll zeigt. Er soll hier nicht weiter betrachtet werden. Allerdings kann er in seinen Auswirkungen die beiden ersten beiden Gesichtspunkte bei weitem übertreffen und kann äußerst kurzfristig wirken (z. B. Abschaltung der Kernkraftwerke nach Fukushima) und zerstörerisch sein. Oder anders ausgedrückt: Sachverstand ist gegen politischen Glauben völlig machtlos!

Stromerzeugung und -verteilung erfordert am Anfang sehr hohe Investitionen. Man muß über sehr lange Zeiträume Investitionsentscheidungen betrachten. Je weiter man aber in die Zukunft schauen muß, um so ungewisser sind die Randbedingungen. Will man akzeptable Preise für eine Energieeinheit erzielen, muß man sehr langsame Kapitalrückflüsse ansetzen. Dabei bewegt man sich auch noch in einem etablierten Markt: Anders, als z. B. bei der Erfindung von Computern oder Mobiltelefonen, hat man nicht die Nischen, für die auch ein extrem teures Produkt noch nutzen hat. Diese „Erstanwender“ finanzieren dann die weitere Entwicklung. Elektrische Energie ist demgegenüber ein streng genormtes Produkt. Es macht für den Nutzer überhaupt keinen Unterschied, wie es erzeugt wurde. Technologische Fortschritte interessieren deshalb nur einseitig den Erzeuger.

Aus dem bereits etablierten Marktpreis ergibt sich folgendes Dilemma: Man muß den Anteil der Kapitalkosten möglichst gering halten, da ja die Brennstoffpreise ebenfalls festliegen. Je länger man jedoch den Amortisationszeitraum ansetzt, um so größer wird auch das Risiko steigender Brennstoffpreise. Dieses Risiko ist um so schlechter kalkulierbar, je breiter die Anwendung des Brennstoffs ist. Erdgas z. B. konkurriert auch mit Industrie und Gebäuden. Uran andererseits, ist praktisch nur in Kernkraftwerken nutzbar.

Betrachtet man die Investitionskosten für ein Kraftwerk, so bildet eine Gasturbine die untere Schranke und ein Kernkraftwerk die obere Schranke. Bei den Brennstoffpreisen verhält es sich genau umgekehrt. Eine Optimierung ist notwendig. Einfache Antworten können nur Laien liefern.

Preisschwankungen beim Brennstoff

Kraftwerke sind langlebige Investitionsgüter. Ihre technische Lebensdauer ist praktisch unendlich. Üblicherweise wird jedoch der Instandhaltungsaufwand und der technische Fortschritt nach vier bis sechs Jahrzehnten so groß, daß eine Verschrottung sinnvoll wird. Man muß also den Verlauf der Brennstoffpreise über so lange Zeiträume abschätzen. Bei den Kohlepreisen aus der nahen Grube ist dies noch einfach, bei frei handelbaren und auch anderweitig nutzbaren Brennstoffen, wie Öl und Gas, ist das weitaus schwieriger. So mußten beispielsweise Öl- und Gaskraftwerke vorzeitig (gemeint ist vor dem erreichen ihrer technischen Lebensdauer) ausscheiden.

Ein wichtiges Maß für das Investitionsrisiko ist die Volatilität der Brennstoffpreise (Schwankungen in der Höhe und zeitlichen Frequenz) in der Vergangenheit. Erdgas unterlag immer großen Schwankungen. In der Vergangenheit versuchte man diese durch die sog. „Ölpreisbindung“ im Griff zu behalten. Im letzten Jahrzehnt setzte sich immer mehr eine freie Preisbildung durch. Sinkende Preise waren sowohl für Anbieter (Marktanteil) als auch Nachfrager, einfach zu verlockend. Es lohnt sich daher, sich etwas näher mit den Einflussfaktoren zu beschäftigen.

Die Shale-Gas Revolution

Die typische Erdgaslagerstätte ist eine „Gasblase“, die sich unterhalb einer undurchlässigen Schicht gebildet hat. Bohrt man diese an, strömt es meist unter hohem Druck aus. Bei entsprechend großen Vorkommen – wie z. B. in Rußland und dem Iran – kann das Jahrzehnte andauern ohne daß die Fördermenge merklich absinkt. Weit aus größer sind jedoch die Vorkommen von sog. „unkonventionellem Gas“. Darunter versteht man Erdgas, das in den feinen Poren von Schiefer (shale gas) oder tiefliegenden Kohlenflözen (coal seam gas) eingeschlossen ist. Ein nur senkrechtes Anbohren hilft da nicht weiter. Man muß waagerecht innerhalb dieser meist dünnen Schichten entlang bohren. Anschließend müssen die unzähligen Gasporen noch hydraulisch aufgebrochen werden. Eine sehr kostspielige Angelegenheit. Im Durchschnitt kostet eine einzelne Bohrung inclusive Fracking etwa 6 Millionen Dollar.

Führt man sich das Grundprinzip vor Augen: Eine zwar poröse, aber ziemlich undurchlässige Schicht wird durch künstliche Risse erschlossen, so wird eine charakteristische Eigenheit dieser Fördermethode erkennbar. Etwa 80 % der gesamten Ausbeute fallen in den ersten zwei Jahren nach dem Aufschluß an. Mit anderen Worten, will man aus einem Gasfeld eine langfristig konstante Ausbeute erzielen, muß man kontinuierlich immer neue Löcher bohren. Die älteren Bohrungen geben für Jahrzehnte nur noch einen kläglichen Gasstrom her, da das Gas aus den Poren nur sehr langsam zu den Rissen wandern kann.

Aus dieser technisch/geologischen Randbedingung wird klar, welche Investoren hier tätig werden. Es sind weniger die großen Mineralölkonzerne, als hochspekulative Kapitalanleger. In einer außergewöhnlichen Niedrigzinsphase kann man mit relativ wenig Eigenkapital große Geldmengen flüssig machen. Geht die Wette auf, fließt in kurzer Zeit das eingesetzte Kapital zurück. Man kann weitermachen oder sich der nächsten Geschäftsidee zuwenden. Parallelen zur Häuser-Spekulationsblase in USA sind auffällig. Auch der „Shale Gas Revolution“ wohnt ein bischen Schneeballsystem inne. Die Sache läuft so lange weiter, wie die Gaspreise steigen (sollen). Welche Größenordnung das Ganze allein in USA angenommen hat, machen ein paar Zahlen deutlich: Um die derzeitige Gasförderung aufrecht zu erhalten, sind nach allgemeinen Schätzungen rund 42 Milliarden Dollar pro Jahr nötig. Bei den heute niedrigen Gaspreisen wird aber lediglich ein Umsatz von etwa 32 Milliarden Dollar jährlich erzielt. Die einschlägigen Gasproduzenten erzielen sogar nur einen cash flow von etwa 8 Milliarden Dollar. Die Reaktionen erfolgen prompt: So sind im Haynesville Shale nur noch 40 Bohrtürme im Einsatz. Man geht davon aus, daß unterhalb eines Gaspreises von 7 $/Mcf (1 Mcf entspricht rund 28,32 Kubikmeter) keine Bohrung mehr rentabel sein wird. Bereits 3500 Bohrungen sind im Süden der USA fast fertiggestellt, aber noch nicht in Betrieb gesetzt worden. Eine kurzfristige Steigerung ist noch möglich.

Die Transportfrage

Wenn man irgendwo Erdgas findet, ist es praktisch völlig wertlos, solange man keinen Anschluß an ein Rohrleitungsnetz hat. Dies ist ein ausschlaggebender Unterschied zu Kohle und Erdöl, die man notfalls mit dem LKW oder der Bahn bis zum nächsten Einspeisepunkt transportieren kann. Die schlechte Transportierbarkeit führt auch zu den regionalen Preisunterschieden. Ein einfaches umleiten eines Tankers oder Frachters ist nicht möglich. Derzeit ist Erdgas in Europa etwa 2,5 bis 3 mal teurer und in Asien sogar 4 bis 5 mal so teuer wie in den USA. Preisunterschiede – sofern sie hoch genug sind und längerfristig erscheinen – werden aber immer durch den Ausbau neuer Transportwege ausgeglichen. Ein typischer Ablauf findet derzeit in den USA statt. Ursprünglich wurden die großen Verbraucher an der Ostküste durch Ferngasleitungen vom Golf, aus Kanada und den Rockies versorgt. Seit die Förderung aus dem Marcellus und Utica Shale auf über 10 Bcf/d hochgeschossen ist, wird nun lokal mehr produziert als (zumindest im Sommer) verbraucht werden kann. Der Ausgleich geht über den Preis: Das „neue Gas“ unterbietet lokal jeden Ferngaslieferanten, da es ohne Absatz ein wirtschaftlicher Totalverlust wäre. Der geringere Absatz in der Ferne, koppelt durch ein plötzlich entstandenes Überangebot in den Feldern des mittleren Westens, Kanadas und am Golf bis in weit entfernte Regionen zurück. Die Preise fallen weiträumig. Dies funktioniert aber nur, weil die USA über die erforderliche Infrastruktur verfügen und eine politische Einheit bilden.

In weiten Teilen der Welt sieht es gänzlich anders aus. Man könnte den Syrienkonflikt z. B. als den ersten Erdgaskrieg bezeichnen. Vordergründig handelt es sich um einen Bürgerkrieg zwischen Sunniten (unterstützt durch Qatar), Schiiten (unterstützt durch Iran) und dem Rest des Assad-Regimes (unterstützt durch Rußland). Was hat aber ein winziges Scheichtum am Persischen Golf mit Moskau und Teheran gemeinsam? Die Antwort ist simpel: Erdgas, in riesigen Mengen, zu extrem unterschiedlichen Preisen. Iran besitzt nach Rußland die zweitgrößten (konventionellen) Erdgasvorkommen der Welt. Anders als Rußland, ist es geografisch und politisch gefangen. Sein Erdgas ist wertlos. Es muß allein 1,4 Bcf/d Begleitgas aus der Erdölproduktion unter gewaltigen Umweltproblemen einfach abfackeln. Die einzigen potentiellen Märkte liegen in Pakistan (nur eingeschränkt möglich), der Türkei und Rußland und neuerdings im Irak mit Jordanien und Syrien im Anschluß. Über Syrien gelänge auch ein Anschluß an dem lukrativen Markt Europa. Ein Albtraum für den roten Zaren aus Moskau. Der Kreis schließt sich mit Qatar. Qatar hat riesige Gasfelder gemeinsam mit Iran unter dem persischen Golf. Qatar kann diese solange allein nutzen, wie Iran – aus den vorgenannten Gründen – nichts damit anzufangen weis. Anders als Iran, konnte Qatar in gigantische Verflüssigungsanlagen (LNG) mit einer Transportkette nach Asien und die größten zwei Anlagen zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe (GTL) investieren. Es wäre doch wirklich schade, wenn diese Investitionen durch eine Pipeline nach Syrien entwertet würden.

Nachfrage erzeugen

Letztendlich entscheidend für die Nachfrage ist die Preisdifferenz zu Öl und Kohle. Sinkt der Erdgaspreis unter den Kohlepreis – wie in Teilen der USA – wird mehr Erdgas zur Stromerzeugung verfeuert. Steigt der Erdgaspreis über den (Braun)kohlepreis – wie in Deutschland und den Niederlanden – werden Erdgaskraftwerke stillgelegt. Ganz entscheidend, aber erst längerfristig wirksam, ist der Preisunterschied zu Erdöl. Das Energieäquivalent für Rohöl liegt aktuell bei etwa 17 $/Mcf. Es ist daher nicht verwunderlich, daß Sasol in Calcasieu Parish in Louisiana nach dem Muster von Qatar eine GTL-Anlage für 10 Milliarden Dollar baut. Diese Anlage soll 4 Millionen to Dieselkraftstoff und verwandte Produkte aus 305 Bcf/a herstellen. Das Erdgas soll aus dem Haynesville Shale stammen und etwa 1,3 bis 1,5 Milliarden Dollar kosten. Baubeginn war 2013, Fertigstellung soll 2018 sein. Ebenso plant Shell in Ascension Parish in Louisiana für 12,5 Milliarden Dollar eine weitere GTL-Anlage. Shell setzt damit seinen 1993 in Malaysia begonnen und in Qatar (Perl) weiter geführten Weg der Erzeugung synthetischer Kraftstoffe aus Erdgas fort.

Kurzfristig läuft noch eine weitere Schiene um die Erdgasproduktion in Nordamerika zu stabilisieren. Allein in den USA sind 12 LNG-Anlagen (Verflüssigung von Erdgas durch Abkühlung auf etwa – 170 °C) im Bau oder Betrieb. Vier weitere sind genehmigt (Dominion Resource in Cave Point Maryland, Lake Charles Export Houston, Cheniere Energy und Freeport LNG Expansion). Der Weltmarkt ruft. Toshiba hat allein mit Freeport einen 20 Jahresvertrag über jährlich 2,2 Millionen to LNG abgeschlossen. Hinzu kommen noch Anlagen in Kanada und Alaska. Als ein Abfallprodukt der Verflüssigungsanlagen entsteht gerade ein weiterer Absatzmarkt. Der Einsatz von LNG als Treibstoff für Schwerlast LKW und Schiffe. Man baut gerade ein Tankstellennetz in den USA auf. LNG besitzt immerhin 60% des Energiegehaltes von Dieselkraftstoff. Somit eine echte Alternative zu irgendwelchen „Träumen vom Elektromobil“.

Zusammenfassung

Erdgas unterliegt weit aus größeren Preisschwankungen als Öl und Kohle. Immer, wenn das Angebot die Nachfrage (in einer Region) übersteigt, sinkt der Preis. Die „Verwerter“ kommen auf den Plan. Typische „Verwerter“ sind Großverbraucher mit Gasanschluss aus Industrie und Kraftwirtschaft. Sie ersetzen (zeitweilig) Schweröl und Kohle. Steigt der Preis wieder, steigen sie ebenso schnell wieder aus. Darüber hinaus gibt es einen immer breiter werdenden Markt der ständigen Verbraucher, wie z. B. Gebäudeheizungen. Auch die chemische Industrie ersetzt immer mehr Öl durch Erdgas. Neu hinzu kommt der Verkehrssektor, sei es durch synthetische Kraftstoffe (GTL) oder verflüssigtes Erdgas (LNG). Teilweise flankiert durch Umweltschutzbestimmungen wie z. B. in der Schifffahrt.

Die Preise werden sich auf höherem Niveau wieder stabilisieren. Einerseits sind unkonventionelle Lagerstätten wesentlich teuerer zu erschließen, andererseits steigt die Nachfrage – insbesondere nach sauberen Energieträgern – weltweit weiter an. Wind- und Sonnenenergie sind ohnehin nur zur Stromerzeugung brauchbar und wegen ihrer Zufälligkeit auch dort nur zu höchstens 20% einsetzbar. Sollte sich der aus den USA kommende Trend verstärken, faktisch den Neubau konventioneller Kohlekraftwerke zu verbieten (EPA-Regel der Begrenzung auf 1000 lbs CO2 pro MWh) bleibt nur der Ausbau der Kernenergie. Energieversorger, die jetzt Investitionen in neue Kernkraftwerke versäumen, können schon in einem Jahrzehnt an explodierenden Kosten untergehen. Die Geschichten von Enron, Calpine und träumenden Politikern (wie einst in Kalifornien), können sich jederzeit wiederholen.

Indien, das schwarze Loch der Energie?

Indien ist (noch) das zweitbevölkerungsreichste Land der Erde. Jedes Jahr wächst die Bevölkerung um 15 Millionen. Will man die Energieproblematik verstehen, muß man sich diese Zahl in aller Deutlichkeit anschaulich machen: Etwa alle fünf Jahre kommt einmal Deutschland hinzu! Selbst wenn man diese Menschen nur mit dem Existenzminimum (Nahrung, Kleidung, Wohnen) versorgen will, ergibt das mehr, als wir mit Wind und Sonne erzeugen. Das übliche Geschwurbel vom „Energiesparen“ hilft auch nicht weiter, wenn man bereits am Existenzminimum lebt. Viel eher sollte man sich vielleicht mal der eigenen Geschichte erinnern: Nach dem Krieg war eine Schule in einer Baracke besser als gar keine Schule, in den 1960er Jahren eine Turnhalle mit Einfachverglasung ein riesiger Fortschritt und das Gesamtschulzentrum mit Asbest das „Bildungsideal“ des ausgehenden zwanzigsten Jahrhunderts. Die Inder, Chinesen und Afrikaner sollen demgegenüber doch bitte gleich mit „Erneuerbaren“ starten, schließlich geht es doch um unser aller Klima! Die können doch glücklich sein, daß sie unsere „Fehler“ nicht noch einmal machen müssen und gleich die Welt retten dürfen. Es ist schon putzig, wenn man die Töchter der Generation Gesamtschule vom „smart grid“ schwärmen hört, mit dem man doch die Waschmaschine nur bei Wind laufen lassen könnte. In den Ohren einer Inderin aus der (indischen) Mittelschicht, die sich über ihren neuen Kohleherd freut und von heißem Wasser aus der Wand zur Unterstützung der Handwäsche träumt, wahrlich märchenhafte Dinge. Interessant wird nur sein, ob die indischen Frauen nach der Befreiung durch elektrische Haushaltsgeräte auch ihre gewonnene Zeit in irgendwelchen „grün/alternativen“ Seminaren vergeuden werden.

Manch einer mag sich an dieser Stelle fragen, was dies alles mit Kernenergie zu tun hat. Nun, die Antwort findet man sowohl in der eigenen Geschichte („Der Himmel über der Ruhr muß wieder blau werden“, Wahlkampfslogan der SPD aus deren „Kohle und Kernenergie“ Phase) als auch im aktuellen China:

  • Wohlstand und Pro-Kopf-Energieverbrauch sind die zwei Seiten ein und derselben Medaille.
  • Jede Form der Energieumwandlung (auch Wind, Sonne, Biomasse etc.) erzeugt Belastungen für die Umwelt. Man kann diese Belastungen durch den Einsatz von Technik und Kapital sehr stark mildern – niemals aber völlig ausschließen.
  • Durch die Nutzung verschiedener Energieträger kann man deren jeweilige Belastung unterhalb von akzeptablen Grenzwerten halten.
  • Man kann jeden Euro nur einmal ausgeben! Den Gewinn aus „billiger Energie“ kann man für andere Zwecke einsetzen. Umgekehrt gilt aber auch, daß man die Beträge, die man für (vermeintlich) umweltfreundlichere Energieformen aufwendet, nicht noch einmal ausgeben kann. Hier ist eine eigene politische Abwägung in jeder Gesellschaft erforderlich.

Die Rolle der Kohle

Mit dem letzten Punkt, sind wir unmittelbar bei der bevorzugten Nutzung von Kohle in Indien und vergleichbaren Ländern angekommen. Kohle ist relativ gleich verteilt. Anders als Öl und Gas. So gibt es auf dem gesamten indischen Subkontinent reiche Kohlevorkommen in unterschiedlicher Qualität. Sie reichen von Kokskohle im (nordöstlichen) Bundesstaat Jharkhand bis zu Braunkohle im pakistanischen Thar-Gebiet. Alles riesige Vorkommen, relativ dicht unter der Oberfläche. Einerseits ein Vorteil, andererseits ein Fluch für die Umwelt. Kohle läßt sich einfach lagern und transportieren – notfalls auf dem Esel. Sie wird deshalb nicht nur in Kraftwerken verfeuert, sondern überall in Industrie und Haushalt. Gerade diese unzähligen Kleinfeuerstätten verpesten die Luft in unerträglichem Maße. Ganz ähnlich, wie im London der 1950er Jahre. Noch ist in Indien der Entwicklungsstand – in China beginnt diese Phase gerade – nicht erreicht, große Gasnetze aufzubauen und systematisch die Kohleherde aus den Städten zu vertreiben. Die knappen Mittel müssen halt auch für Abwasser- und Trinkwassernetze etc. herhalten!

Bergbau in Indien

Indien liegt nach China und den USA bei der Förderung auf Platz drei. Gleichzeitig aber bei den Importen schon auf Platz vier. Schon diese Tatsache deutet auf einige Probleme hin. Die Probleme der indischen Kohlewirtschaft lassen sich bestens durch die drei Begriffe: Armut, Sozialismus und kriminelle Energie umschreiben. Stellvertretend steht die Entwicklung im Gebiet um Jharia. Einst ein Naturparadies, gleicht es heute eher Dantes Hölle. Hier lagern Milliarden Tonnen leicht abbaubarer Kokskohle (beste Qualität). Seit 1896 wird sie abgebaut. Das Elend begann mit der Verstaatlichung 1971. Ab 1973 begann die Bharat Coking Coal Limited (BCCL) mit einem Raubbau durch großangelegte Tagebaue. Seitdem brennt die Landschaft. Die angeschnittenen Kohlenflöze haben sich entzündet und brennen unterirdisch weiter. (siehe z. B.: http://www.bbc.co.uk/news/world-asia-india-23422068 oder http://www.youtube.com/watch?v=kYNLerVxUiA) Ganze Dörfer, Eisenbahnlinien und Straßen sind inzwischen eingestürzt. Nicht unwillkommen für die Minengesellschaft, da es sich entweder um Staatsbesitz (Eisenbahn) oder ungesicherte Eigentumsverhältnisse (Ureinwohner) handelt. Nach Vertreibung kann man billig baggern. Zusätzlich graben tausende entwurzelter Menschen in dickem Qualm illegal nach Kohle. Diese „dem Staat geklaute“ Kohle wird anschließend von (teilweise staatlichen) Firmen für wenige Cent aufgekauft. Alles unter den Augen und dem Mitverdienst von lokalen Politikern.

Inzwischen sind die Zustände in ganz Indien unhaltbar geworden. Es gibt einen stetig steigenden Bedarf an Kohle zur Stromerzeugung. Der Energieverbrauch pro Kopf ist in Indien einer der geringsten weltweit. Weniger als 60% der Haushalte sind überhaupt an das Stromnetz angeschlossen. Wollte man den pro Kopf Verbrauch in Indien nur auf die Hälfte des Wertes der industrialisierten Ländern anheben, müßte man die Stromproduktion versechsfachen!

Die Rolle der Kernenergie

Die Annahme eines halb so hohen Energieverbrauches, wie in den Industrieländern ist ein realistisches Ziel. Indien wäre dann etwa auf dem heutigen Niveau von seinem Nachbarn China angekommen. Es erscheint kaum vorstellbar, daß die Entwicklung des Wohlstandes in Indien wesentlich hinter dem von China zurückbleiben kann. Eine soziale Explosion wäre die wahrscheinliche Folge. Jede indische Regierung ist gezwungen – wenn sie politisch überleben will – die vorgelebte Entwicklung nachzuvollziehen.

Wenn aber Entwicklung sein muß, woher kann die dafür notwendige Energie kommen? Öl- und Gasvorkommen sind (jedenfalls bis jetzt) kaum vorhanden. Als Hauptenergieträger wird weiterhin die Kohle bleiben. Sie ist durchaus vorhanden, kann aber nur bedingt zur Verstromung eingesetzt werden. Genau, wie vor einem halben Jahrhundert in Europa und heute in China, setzt der Umweltschutz klare Grenzen. Einfache Kohlekraftwerke sind extreme Luftverschmutzer. Baut man sie hingegen auf dem Standard deutscher Kraftwerksneubauten (Rauchgaswäsche, Entstickung, Ascheverwertung, Abwasseraufbereitung, etc.) bewegt man sich mit den Investitionskosten rasch in die Nähe von (indischen) Kernkraftwerken, bei wesentlich höheren Betriebskosten. Entscheidend ist jedoch, daß man die Kohle, die man in Kraftwerken verbrennt, nicht noch einmal in der Industrie verwenden kann. Dies mag sich trivial anhören, ist aber die Haupttriebfeder für das chinesische Ausbauprogramm. So ist in China beispielsweise der gesamte Transportsektor durch die Energietransporte ständig überlastet. Kernkraftwerke können an den Verbrauchsschwerpunkten gebaut werden und benötigen praktisch keine Transportkapazitäten. Die „freiwerdende“ Kohle soll nahe der Gruben vergast werden und das Gas über Pipelines in die Industriegebiete verteilt werden. Auch Indien wird kaum ein anderer Weg bleiben.

Bisher hat Indien 20 Kernkraftwerke mit einer Nettoleistung von 4385 MWe in Betrieb (Produktion in 2012 rund 30 TWh) und sieben weitere mit 4890 MWe in Bau. Geplant ist ein Ausbau auf 60 GWe bis 2032.

Das Uranproblem

Indien verfügt (bisher) nur über geringe Uranvorkommen. Es setzt daher konsequent auf die Entwicklung schneller Brüter. Die Entwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Rußland.

Indien besitzt aber gigantische Vorkommen an Thorium. Diese sind teilweise sehr leicht abbaubar (Monazidsande). Es setzt daher in den letzten Jahren auch auf Entwicklungen zur Verwendung von Thorium als Brennstoff. Indien besitzt große Erfahrungen mit Schwerwasserreaktoren. Ursprünglich in Lizenz gebaut, gibt es inzwischen eine eigene Weiterentwicklung. Man beschreitet daher konsequenterweise eine weltweit einzigartige Entwicklungsschiene: Die Nutzung von Thorium in Schwerwasserreaktoren.

Man sollte die Fähigkeiten Indiens auf dem Gebiet der Kerntechnik nicht unterschätzen. Schließlich hat es ein umfangreiches nukleares Rüstungsprogramm, von der Bombe bis zum Atom-U-Boot. Wegen seiner Rüstungspolitik, war es bisher als internationaler Partner nicht besonders geschätzt. Dies scheint sich aber in den letzten Jahren massiv zu verändern. Die Ausbauprogramme sind einfach zu verlockend. Das Beispiel China hat gezeigt, wie schnell sich Lizenzgeber, Lieferanten und Kooperationspartner aus aller Welt finden lassen. Wenn überhaupt, dürfte eher der Kapitalbedarf ein Problem darstellen.

Obama ruft zum Kreuzzug

Im Juni 2013 stellte das „Executive Office of the President“ seinen 20-seitigen „THE PRESIDENT’S CLIMATE ACTION PLAN“ vor. Medienwirksam hielt der Präsident am 25. Juni einen Vortrag an der Georgetown-Universität in Washington. Alle „Betroffenheitsorganisationen“ von Greenpeace bis WWF waren pflichtschuldigst mit Lob zur Stelle. Das Strommagazin, als Zentralorgan der Sonnenmännchen Deutschlands titelte:

„Die USA machen endlich Ernst beim Klimaschutz. Nach Jahren des Stillstands und der Blockade gibt es endlich ermutigende Signale von der größten Volkswirtschaft der Welt.“

Wieder einmal, war es dem „Ankündigungspräsidenten“ gelungen, der Linken weltweit etwas Zucker zu geben und für sich selbst ein Thema zu finden, mit dem er hofft in positiver Erinnerung zu bleiben.

Situation in den USA

Im letzten Jahr sanken der Kohlendioxid-Ausstoß und die Netto-Ölimporte auf den geringsten Wert in den letzten 20 Jahren und gleichzeitig stiegen die USA zum größten Erdgasförderer der Welt auf. Zahlen, mit denen sich ein Präsident zu schmücken können glaubt. Die Frage wäre allerdings noch, welcher. Wenn schon ein Präsident, dann eher sein Vorgänger Bush, der hier bevorzugt als alkoholkranker, schießwütiger Texaner dargestellt wird. Der war es nämlich, der mit Unterstützung zahlreicher „Rechter Militärs“ die Senkung der Abhängigkeit von Ölimporten zielstrebig einleitete. Ein Abfallprodukt dieser Politik, ist der verringerte CO2.-Ausstoß. Als Texaner war ihm klar, daß zur Senkung der Ölabhängigkeit nur ein Mittel wirksam ist: Bohren, bohren und noch einmal bohren im eigenen Land. Die Früchte werden heute in Form des „Shale-Gas“ und „Shale-Oil“-boom eingefahren – ganz entgegen dem über 60 Jahre andauernden Gefasel von „Peak-Oil“. Deswegen mußte „Greenpeace-Klimaexperte Martin Kaiser“ auch sofort anmerken:

…dass Obama aber auch auf „Risikotechnologien“ wie Fracking oder Atomkraft setze, sei ein falsches Signal…“.

Auch der erste Neubau von fünf Kernkraftwerken seit 30 Jahren passt in diese Strategie: Man hatte nicht vergessen, daß bis zur „Ölkrise“ in den 1970er Jahren fast 70% der elektrischen Energie mit Öl erzeugt wurde. Erst durch den massiven Ausbau der Kernenergie gelang die „Freisetzung“ fossiler Energien für andere Anwendungen. Deshalb der immer wehrende Kampf der „Systemveränderer“, gegen neue Fördermethoden bei fossilen Energien und die Kernenergie. Nur, wenn man ein „Marktversagen“ durch politische Eingriffe erzeugen kann, läßt sich dem Zombie „Planwirtschaft“ wieder neues Leben einhauchen.

Die „Shale-Gas Revolution“

Das sogenannte „Fracking“ ist eine seit 80 Jahren bei der Öl- und Gasförderung angewendete Technik. Hinzu kam die Methode „horizontaler Bohrungen“, die in den letzten Jahrzehnten eine bemerkenswerte technische – und vor allem wirtschaftliche – Entwicklung genommen hat. Heute ist es möglich, schmale öl- oder gashöffige Schichten zu erschließen. Auch diese Vorkommen waren den Geologen seit langem bekannt. Es ist auch kein Zufall, daß diese von eher kleinen Ölfirmen in Angriff genommen wurden. Wie so oft, wurde die anfängliche Nische sehr schnell zu einer breiten Bewegung. So funktioniert nun mal die Marktwirtschaft.

Gasförderung ist noch kapitalintensiver als Ölförderung. Im Prinzip muß jedes einzelne Bohrloch mit dem Verbraucher durch eine feste Rohrleitung verbunden werden. Auch eine Gasverflüssigung (LNG) schafft nur bedingt Abhilfe. Sie lohnt erst ab Entfernungen von etwa 3.000 km. Dies führt zu stark schwankenden Preisen. Die gigantischen Anfangsinvestitionen müssen über Jahrzehnte getilgt werden. Ist erstmal das „Erdgasnetz“ gebaut, fallen nur relativ geringe Betriebskosten an. Der Investor ist gezwungen, praktisch zu jedem noch so geringen Preis (heutige Situation in USA) zu verkaufen, damit er wenigstens seine Kredite bedienen kann. Kann er das nicht mehr, geht er pleite. Sind genug Produzenten verschwunden und keine Ersatzinvestitionen (neue Bohrungen) mehr erfolgt, schießen die Preise wieder in die Höhe: Ein neuer „Schweinezyklus“ beginnt.

Der wichtigste „swinging user“ in diesem Geschäft sind Kraftwerke. Sie sind fest mit dem Erdgasnetz verbunden und können sehr große Leistungen ziehen. Oft sind sie auch noch mit Öl zu betreiben. Ist das Gas entsprechend billig, werden sie hoch gefahren und andere Kraftwerke mit teureren Brennstoffen gedrosselt. Durch diese zusätzliche Abnahme kann bei einem Überangebot an Gas verhindert werden, daß die Preise ins bodenlose fallen. Andersherum werden solche Erdgaskraftwerke (z. B. an kalten Wintertagen) bei übermäßig hohen Gaspreisen vom Netz genommen. Dies geschieht z. B. zur Zeit in Deutschland, weil hier Kohle weitaus günstiger ist. Genau dieser Mechanismus führte in den USA zu dem verringerten CO2.-Ausstoß im vergangenen Jahr: Durch die Konjunkturschwäche war der Verbrauch an Elektroenergie gefallen. Gleichzeitig wurde mehr Erdgas in den Kraftwerken eingesetzt.

Sogar die Energieversorger haben ein Interesse an stabilen Erdgaspreisen. Sie wissen aus leidvoller Erfahrung, daß einem zu niedrigen Preis (nicht mehr akzeptabel für die Erdgasproduzenten) ein steiler Anstieg mit wenigen Jahren Verzögerung folgt. In den USA ist es aber erklärtes Ziel, mit dem billigen Erdgas eine neue Industriealisierung einzuleiten. Die Umstellung in der chemischen Industrie und auf dem Verkehrssektor hat gerade begonnen, dauert aber mehrere Jahre. Es wäre zu dumm, wenn diese Anlagen bei Fertigstellung auf einen zu hohen Gaspreis treffen würden, nur weil die Gasförderer aus Kapitalmangel keine neuen Bohrungen ausgeführt hätten. Es bleibt also nur die Möglichkeit Erdgas als LNG nach Europa und Asien zu exportieren oder massiv in der Stromwirtschaft einzusetzen. Anlagen zur Verflüssigung sind aber extrem teuer und lohnen sich nur, wenn sie über Jahrzehnte betrieben werden können. Gerade in kommenden Jahrzehnten will man aber den Heimvorteil billigen Erdgases nutzen.

Kohle

Die USA werden auch gerne als das Saudi Arabien der Kohle bezeichnet. Kaum ein Land verfügt über so große und leicht zu fördernde Kohlevorkommen. Kohle ist immer noch ein bedeutender Wirtschaftszweig. Für viele Bundesstaaten (Wyoming, Utah, Kentucky etc.) ist es der zentrale Wirtschaftssektor. Genau in dieser wirtschaftlichen Bedeutung liegen die Stolpersteine für Obama: Umweltschutz und Bergbau ist Ländersache. Der Präsident hat auf diesem Gebiet praktisch keinen Einfluß. Er kann nur durch Worte versuchen zu überzeugen. Die Gesetze werden im Parlament und im Senat gemacht oder sogar in den Bundesstaaten. Die Umweltschutzbehörde EPA hat auf die Luftverschmutzung auch nur geringen Einfluß. Sie ist lediglich für die, die Staatsgrenzen überschreitenden Anteile zuständig. Die Aufforderung an die EPA, doch bitte strengere Grenzwerte zu erlassen, hat bereits harsche Kritik von Verfassungsrechtlern provoziert. Energiepolitik fällt in den Aufgabenbereich der Parlamente. Gesundheits- und Umweltschutz muß durch wissenschaftliche Erkenntnisse abgesichert sein. Da die USA nicht nur aus linken, klimagläubigen Wissenschaftlern bestehen, ist schon allein auf diesem Gebiet, noch mit einigen harten Auseinandersetzungen zu rechnen.

Eigentlich niemand hat in den USA ein Interesse, die Kohleförderung wesentlich zu senken. Dies macht auch keinen Sinn, da es sehr teuer und langwierig ist, Bergwerke in Betrieb zu nehmen. Es wird also eine massive, vorübergehende Flucht in den Export geben. Man wird den asiatischen und europäischen Markt mit billiger Kohle überschwemmen. In den letzten fünf Jahren allein, hat sich der Kohleexport der USA von 36 Millionen in 2002 auf 114 Millionen Tonnen in 2012 mehr als verdreifacht. Dies ist sehr hilfreich für die deutsche „Energiewende“. Die Kernenergie kann fast vollständig durch Kohle ersetzt werden. Das Kohlendioxid wird halt nur nicht mehr auf amerikanischem Boden freigesetzt, sondern z. B. von deutschen „Gutmenschen“, die ja (gefühlt) ihrem Präsidenten immer so begeistert zujubeln.

Für die USA ist das alles eine kluge Doppelstrategie: Man baut sich eine komfortable und preiswerte Energieversorgung auf und nutzt die dafür notwendige Zeit, lästige europäische Industriekonkurrenz mit vermeintlich preiswerter Energie einzuschläfern und abzuhängen.

Das ist beileibe nichts neues: Vor einigen Jahren gab es in den USA eine lebhafte Diskussion über folgenden Weg: Man ersetzt die Kohle in der Stromerzeugung durch Kernenergie. Die dadurch freiwerdende Kohle setzt man zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe ein. Ein Großteil des bei der Wasserstoffproduktion anfallenden CO2. wird gleich wieder in alte Gas- und Öllagerstätten versenkt. Man senkt die Ölimporte auf Null (strategische Forderung konservativer Politiker) und spart dabei auch noch enorme Mengen des „Klimakillers“ (als Geschenk an die linke Ökobewegung) bei deutlich steigender industrieller Produktion.

Anmerkung

In den USA entstammen 40% aller CO2 – Emissionen überhaupt, aus Kraftwerken. Will man also werbewirksam den Ausstoß von Kohlendioxid verringern, verspricht dieser Sektor den schnellsten Erfolg. In den USA wurden 4344 Milliarden kWh elektrischer Energie im Jahr 2011 verbraucht. Rund 2/3 entstammen fossilen Energien (43% Kohle, 24% Gas) und 1/3 wurden „CO2 – frei“ (19% Kernenergie, 8% Wasserkraft, 2,8% Wind) produziert.

Eine typisch vollmundige Obama-Formulierung in seinem Bericht lautet:

During the President’s first term, the United States more than doubled generation of electricity from wind, solar, and geothermal sources. To ensure America’s continued leadership position in clean energy, President Obama has set a goal to double renewable electricity generation once again by 2020.

Was soll und das sagen? Weniger als 5% der Stromproduktion wurden auf diese Weise gewonnen. Eine Verdoppelung hört sich gewaltig an, ist Balsam für die Ohren seiner linken Unterstützer, die schon durch seine erfolglose „Guantanamo-Schließung“ auf eine harte Probe gestellt wurden. Wenn nur die fünf in Bau befindlichen Kernkraftwerke (2 x Vogtle, 2 x Summer, 1x Watts Bar) ans Netz gegangen sind, erzeugen sie schon mehr als 1% der gesamten Stromerzeugung „CO2 – frei“.