Umweltschutz auf den Meeren

In weniger als einem Jahr tritt die letzte Stufe der Begrenzung des Schwefelgehaltes für Schiffstreibstoffe in Kraft. Auf den ersten Blick ein energietechnischer Nebenschauplatz. Zumindest aber ein gutes Beispiel dafür, wie Umweltschutznormen entstehen, sich beständig verschärfen und weltweite Folgen für die Wirtschaft haben – weit über das gedachte Anwendungsgebiet hinaus. In diesem Fall bis hin zur Stromerzeugung.

Der Schadstoff Schwefel

Wenn Schwefel verbrannt wird, entsteht Schwefeldioxid (SO2) und Schwefeltrioxid (SO3). In Verbindung mit Wasser bildet sich daraus Schwefelsäure (H2 SO4). Im grünen Deutschland einst – unter dem Kampfbegriff „Waldsterben“ – sehr populär. Im Zusammenhang mit Dieselmotoren soll besonders SO3 eine herausragende Rolle spielen: Es gilt als ein wesentlicher Verursacher des Dieselrußes. Der Vorläufer des aktuellen Aufregers Stickoxide im Kampf gegen den Verbrennungsmotor.

Wenn Abgase den Schornstein verlassen, beginnen sie sich unmittelbar zu verdünnen. Eine nicht zu vernachlässigende Tatsache, insbesondere auf Hoher See. Dort werden sie vom Regen ausgewaschen und stellen kein Problem für die Meeres Flora und Fauna dar. Anders verhält es sich in Küstennähe und auf Flüssen oder in Hafenstädten. Dort können die Abgase zumindest für einige Menschen lästig sein.

Die Entwicklung der Grenzwerte

Besonders in der Bucht von Tokio, in den Häfen der Westküste der USA und in Nord- und Ostsee begann man deshalb Emission Control Areas (ECA) zu definieren. In solchen Gebieten durfte ab July 2010 nur noch Treibstoff mit einem maximalen Gehalt von 1% Schwefel verwendet werden. Dieser Grenzwert wurde ab Januar 2015 weiter auf 0,1% verschärft. Hat man erst einmal einen Schadstoff gefunden, kann man die Grenzwerte immer weiter verschärfen. Wer will schon auf Gremien, Kongresse und Dienstreisen verzichten?

Der nächste Schritt ist dann, die gesamte Erde zu beglücken. So hat die International Maritime Organization (IMO) – müßig zu erwähnen, eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen (UN) – schon im Januar 2012 den Schwefelgehalt weltweit auf 3,5% (ehemals 4,5%) begrenzt. Vorsichtshalber hat man gleich beschlossen, daß ab Januar 2020 nur noch ein Grenzwert von 0,5% Schwefel für Schiffstreibstoffe zulässig ist. Ein echter Kostentreiber: Bisher war es üblich, einerseits HSFO (high-sulfur fuel oil mit 3,5% Schwefel) für das offene Meer zu tanken und andererseits schwefelarmen Treibstoff für die ECA-Zonen. Nach dem Verlassen der Küstengewässer wurde umgeschaltet. Zumindest im Sinne von Menschenschutz ein sinnvolles Vorgehen zu optimalen Kosten.

Wohin die Reise geht, kann man schon an den Grenzwerten für Benzin und Dieselkraftstoff nach DIN EN 590 erkennen. Hier sind nur noch 0,001% Schwefel zulässig. Bei den Kraftfahrzeugen mit Abgaskatalysator (nächster Schritt im Schiffsbetrieb?) eine technische Notwendigkeit. Für unser Heizöl Extra Leicht schwefelarm (HEL) sind noch 0,005% Schwefelgehalt zulässig. Hier ist es das Kondensat aus den Brennwertkesseln und die Kanalisation. Lediglich die Luftfahrt scheint noch ein wenig widerspenstig. Für deren Triebwerke gilt ein Grenzwert von 0,03% Schwefel für Jet A1.

Das Rohöl und seine Verarbeitung

Erdöl ist ein Naturprodukt und unterliegt damit großen Schwankungen in seiner Zusammensetzung. Im Handel unterscheidet man leichte (light crude oil) und schwere Rohöle (heavy crude oil), sowie den Schwefelgehalt (sweet oder sour crude oil). Raffinerien müssen sich entsprechend ihrer Verfahrenstechnik und ihrer Kundenwünsche das geeignete Rohöl zusammenkaufen. Der Preis stellt sich am Weltmarkt nach Angebot und Nachfrage ein. Von der Tendenz her, sind dünnflüssige und schwefelarme Rohöle teurer.

Der erste – und in vielen Ländern auch der einzige – Verfahrensschritt ist die Destillation. Das Rohöl wird auf etwa 400 °C erhitzt und in eine Kolonne eingespeist. Dort verdampft es teilweise und kondensiert bei unterschiedlichen Temperaturen in verschiedenen Stufen. Die leicht flüchtigen Anteile (Benzin, Kerosin, leichtes Heizöl etc.) werden so abgetrennt. Es verbleibt ein zähflüssiges Rückstandsöl (residual fuel oil oder resid) mit fast dem gesamten Schwefel. Täglich fallen davon etwa 8 Millionen barrel weltweit an. Bisher wurden davon rund die Hälfte als Schiffstreibstoff verwendet. Die andere Hälfte wird weiter verarbeitet (z. B. Asphalt), mit großem Aufwand weiter zerlegt oder in Kraftwerken verfeuert.

Schon an dieser Stelle erkennt man, daß der derzeitige Verbrauch von etwa 3,2 Millionen barrel HSB (high-sulfur bunker mit 3,5% Schwefel) pro Tag, kein Nischenprodukt ist. Jegliche Veränderung der Spezifikationen wirkt sich unmittelbar auf die Verarbeitung (Investitions- und Betriebskosten) und die Rohölpreise aus. Ob dies die UNO-Beamten überhaupt durchschaut haben oder gar für ihre politischen Interessen ausgenutzt haben, muß der geneigte Leser selbst entscheiden.

Klar ist, daß schon immer die edleren Produkte, wie z. B. Benzin und Kerosin das Geld bei einer Raffinerie bringen mußten. Das Rückstandsöl mußte meist unter dem Einstandspreis für Rohöl verkauft werden. Für alle ein gutes Geschäft: Benzin und Heizöl wurden nicht noch teurer und die Reeder konnten wegen geringer Treibstoffpreise niedrige Frachtraten anbieten.

Die Möglichkeiten

Auf die veränderten Grenzwerte zeichnen sich folgende Reaktionen ab:

  • Erwirken von Ausnahmegenehmigungen. Kann ein Schiff nicht genug schwefelarmen Treibstoff bekommen, kann es eine Sondergenehmigung für die Fahrt oder den Fahrtabschnitt erhalten.
  • Einbau von Rauchgaswäschen (Scrubber)
  • Umrüstung auf alternative Kraftstoffe (LNG, Methanol)
  • Blending (Mischung von Produkten mit unterschiedlichem Schwefelgehalt)
  • Nachrüstung von Raffinerien mit Cokern und Crackern, wodurch ein neues „Abfallprodukt“, der Petrolkoks, entsteht. Entsorgung nur zum Preis von Kesselkohle in Kohlekraftwerken möglich. Einbau zusätzlicher Entschwefelungsanlagen (Hydrodesulfurierung).
  • Veränderung des Rohöleinsatzes wodurch sich die weltweiten Handelsströme verschieben.
  • Erhöhung des Rohöleinsatzes, Steigerung des Eigenverbrauches der Raffinerien.

Ausnahmegenehmigung

Noch ist die Abwicklung von Ausnahmen noch nicht genau geregelt. Man geht aber davon aus, daß sie ähnlich der Gepflogenheiten in der 200-Meilenzone um die USA gehandhabt werden. Dort muß die Anzeige elektronisch vor Einlaufen über einen FONAR (electronic Fuel Oil Non-Availability Report or FONAR) angezeigt werden.

In Deutschland wird das sicherlich streng überwacht und mit drastischen Bußgeldern geahndet werden. Was allerdings in Rußland und Afrika passieren wird, kann man sich leicht vorstellen.

Rauchgaswäschen

Man kann die Abgase eines Schiffsdiesels – wie in einem modernen (schornsteinlosen) Kohlekraftwerk – waschen, bevor sie in den Auspuff geleitet werden. Allerdings mit gewissen Einschränkungen. Auf einem Schiff ist der Platz begrenzt. Man kann daher nicht eine so aufwendige Verfahrenstechnik, wie in einem Kraftwerk an Land einbauen. Die nächste Frage betrifft das Waschmittel. Man kann einfach Meerwasser verwenden, was aber bedeutet, man gibt nun die Schadstoffe konzentriert ab. Ob das eine Verbesserung gegenüber der Verdünnung im Fahrtwind ist, sei dahingestellt. Mit Sicherheit kann man die Abgase deshalb nicht in Häfen und Flüssen waschen. Will man auch dort waschen, braucht man einen geschlossenen Kreislauf wie in einem Kraftwerk. Bleibt dann aber die Frage der Entsorgung des Sondermülls.

Solch eine Rauchgasreinigung kostet je nach Schiff ca. 2 bis 5 Millionen US$ und erfordert einen zusätzlichen Betriebsaufwand. Bisher werden sie hauptsächlich in Kreuzfahrtschiffen eingebaut. Dort können sie den Passagieren ein besonders gutes Gefühl geben.

Alternative Kraftstoffe

Es gibt praktisch zwei Alternativen: Flüssiges Erdgas (LNG) und Methanol. Beide enthalten keinen Schwefel. In sog. Gas-Diesel-Motoren können sie problemlos verbrannt werden. Bei ihnen ist ein kleiner Anteil Diesel nur noch zur Zündung (1,5 bis 6%) erforderlich (d. h. der Diesel-Kreisprozess mit seinem guten Wirkungsgrad bleibt erhalten). Gleichwohl können sie auch stufenlos nur mit Diesel betrieben werden. Derzeit ist LNG der absolute Favorit (bei Neubauten) gegenüber Bunkeröl. Hinzu kommt eine „Zukunftssicherheit“. Auch die IMO bastelt bereits an CO2 Vorschriften und Abgaben. Erdgas setzt gegenüber Öl nur rund 75% CO2 frei. Allerdings ist das Volumen von LNG größer und es ist eine aufwendigere Technik mit Isoliertanks nötig (Lagertemperatur < -160°C). Der Platzbedarf ist rund doppelt so groß.

Inzwischen gibt es einen Weltmarkt und ganze Tankerflotten für LNG. Gleichwohl muß erst eine Infrastruktur aus dezentralen Lagern, Tankstellen in den Häfen, Bunkerbooten, Tanklastern usw. aufgebaut werden. An der Nordseeküste und im Ostseeraum (ECA-Zonen) ist man damit bereits weit vorangekommen. Hinzu kommt, daß LNG billig ist, jedenfalls weitaus billiger als entschwefelter Kraftstoff.

Blending

Zumindest in den ersten Jahren wird das Mischen von unterschiedlichen Ölen zu LSB ( low-sulfur bunker bis 0,5% S) gängige Praxis sein. Es gibt etliche Raffinerien, die für dünnflüssige und süße Rohöle gebaut sind. Diese liefern ein Rückstandsöl mit rund 1% Schwefelgehalt. Will man daraus LSB herstellen, benötigt man rund die gleiche Menge an Dieselkraftstoff bzw. Kerosin etc. Diese Nachfrage wird die Preise für Kraftstoffe und Flugzeugtreibstoff in die Höhe treiben.

Nachrüstung von Raffinerien

Rückstandsöle sind ein Abfallprodukt. Ihr Wert liegt deshalb meist deutlich unter dem Einstandspreis für Rohöl. Es gab deshalb schon immer Bestrebungen, Rückstandsöle in höherwertige Produkte umzuwandeln. Grundsätzlich gilt, je mehr Wasserstoff ein Öl enthält, um so geringer ist sein Siedepunkt. Man muß also dem Rückstandsöl Wasserstoff hinzufügen. Dies geschieht z. B. in einem Coker. Dort wird Rückstandsöl bei Temperaturen von über 500°C in wasserstoffreiche Leichtöle und Petrolkoks zerlegt. Der Wasserstoff wird also hierbei nur intern umgelagert. Schwefel und Schwermetalle verbleiben im Koks.

Man kann aber auch Wasserstoff von außen hinzuführen. Mit Wasserstoff gelingt auch eine Entschwefelung. Bei der Hydrodesulfurierung wird der im Öl enthaltene Schwefel erst in Schwefelwasserstoff und anschließend in elementaren Schwefel umgewandelt. Ein sehr energieintensives Verfahren. Zudem ist Wasserstoff recht teuer.

Es handelt sich um komplexe verfahrenstechnische Anlagen. Eine Nachrüstung einer Raffinerie dauert mehrere Jahre und kostet zig Milliarden. Es ist klar, daß sich diese Kosten in den Produkten widerspiegeln müssen.

Rohöleinsatz

Raffinerien sind meist für die Verarbeitung bestimmter Rohöle gebaut. Es ist aber schon immer üblich, Mischungen verschiedener Rohöle herzustellen, um ein synthetisches Rohöl zu erhalten. Dies ist ein Weg für einfachere Raffinerien sich den Gegebenheiten ab 2020 anzupassen. Man kann z. B. das Rückstandsöl einer Raffinerie, die Arab Light verarbeitet etwa hälftig mit Bakken Rohöl vermischen und erhält daraus ein Öl ähnlich Maya Crude. Dies ist ein typischer Weg für Raffinerien am Golf von Mexiko. Man kauft das Rückstandsöl billig am Weltmarkt ein, mischt es mit besonders leichtem Rohöl aus Dakota usw. (Fracking) und kann es in den entsprechenden Raffinerien verarbeiten.

Das Henne-Ei Problem

Die Verschärfung der Grenzwerte in einem Schritt, an einem Stichtag, hat eine enorme wirtschaftliche Herausforderung heraufbeschworen. Die Reeder können nur Wetten abschließen. Keiner kennt die zukünftige Preisdifferenz zwischen HFO (higher-sulfur heavy fuel oil) und (MGO) (low-sulfur marine distillates—marine gas oil) bzw. MDO (marine diesel oil). Genau dieser Wert entscheidet aber über die Amortisation für die Millionen-Investition pro Schiff und Wäscher. Ganz ähnliches gilt für die Preisdifferenz zu LNG. Der Einsatz von LNG dürfte sich nur für Schiffe rechnen, die überwiegend in den ECA-Zonen (nur 0,1% S) fahren. Es verwundert daher nicht, daß bis heute weniger als 1% der Handelsflotte mit über 50 000 Schiffen umgestellt ist.

Bei den Raffinerien sieht es nicht besser aus. Man geht davon aus, daß die Preise für HFO weiter fallen werden (auf ca. 60% der Rohöleinstandspreise). Gewinner sind im Moment Raffinerien, die bereits über Coker und Hydrodesulfurierung verfügen. Sie können doppelt von den fallenden Preisen für HFO und den steigenden Preisen für schwefelarme Öle profitieren. Gerade für kleine Raffinerien ist das Investitionsrisiko in Milliardenprojekte viel zu groß. Außerdem werden die Preisdifferenzen um so kleiner, je mehr Raffinerien umstellen.

Wie gewaltig die Verschiebungen sein werden, zeigen die Bilanzen aus 2012: Es wurden weltweit insgesamt 260 Millionen to Schiffstreibstoffe verbraucht. Davon waren 223 Millionen to HFO und lediglich 37 Millionen to MGO/MDO. Für 2020 schätzt man den Verbrauch auf 352 Millionen to. Die Verteilung ist noch unabsehbar. Man muß deshalb mindestens von Mitte 2019 bis 2020 von stark schwankenden Preisen für Mineralölprodukte ausgehen. Wie die Weltwirtschaft darauf reagiert, weiß keiner.

Konsequenzen

Dies ist wieder mal ein Beispiel für die Festlegung von Grenzwerten – die der Mehrheit der Bevölkerung gar nichts sagen – durch ferne und abgehobene Gremien. Ähnlich der Stickoxide durch die EU. Die Bombe ist erst geplatzt, als der Normalbürger von Fahrverboten betroffen war. Aktuell hat man gerade die Diskussion über „unverbindliche Empfehlungen“ der UNO auf einem ganz anderen Gebiet. Auch die IMO-Grenzwerte waren einst nicht bindend. Hier setzt die Kritik an den einschlägigen Industrieverbänden ein. In der Phantasiewelt der Linken, schreiben die Lobby-Verbände die Gesetze. In der Realität ist das mitnichten so. Sie stehen einer Mauer von – überwiegend ungebildeten, aber ideologisch gefestigten – Politikern, Bürokraten und Nicht-Regierungsorganisationen gegenüber. Allesamt Personen, die für die wirtschaftlichen Konsequenzen ihres Handelns in keiner Weise verantwortlich sind. Die meisten sind nicht einmal demokratisch legitimiert. Das Vehikel Umweltschutz hat sich inzwischen als eine Gefahr für alle Gesellschaften herausgebildet. Auf keinem Sektor sind so viele Scharlatane und Ideologen unterwegs. Mit der zunehmenden Abnahme naturwissenschaftlicher Kenntnisse in Deutschland wird eine notwendige Aufklärung über technisch-wirtschaftliche Abhängigkeiten immer schwieriger.

 

Thorcon – neue Reaktoren aus/mit Indonesien?

Das US-Unternehmen Thorcon will Salzbadreaktoren in Indonesien bauen.

Indonesien

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

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

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

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

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

Indonesiens Weg in die Kernenergie

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

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

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

Das ThorConIsle-Konzept

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

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

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

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

Der Reaktor

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

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

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

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

Das Salz

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

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

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

Das Sicherheitskonzept

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

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

Schlussbetrachtung

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

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“.