Die Energiewende ist gescheitert, und wir stehen vor einem Scherbenhaufen: stillgelegte, teils unbrauchbare Kernkraftwerke, Sondermüll von Zigtausenden ausgedienter Windräder und eine instabile Stromversorgung, die für die Industrie zu teuer ist. Früher oder später muss mit dem Wiederaufbau der elektrischen Infrastruktur in Deutschland begonnen werden. Welcher Technologie sollte man dann folgen?
Eine gutgläubige Bevölkerung war auf die Lüge hereingefallen, Kernkraft sei zu riskant. Diese Behauptung wurde von Ideologen ohne naturwissenschaftliches oder technisches Verständnis aufgestellt und von den Medien durch dramatische Propaganda verbreitet. Mit dem Abschalten der letzten Kernkraftwerke im April dieses Jahres war dann allerdings ein erster Gesinnungswandel unter den Deutschen zu beobachten.
Die öffentlichen Rundfunkanstalten werden wohl bald zugeben müssen, dass 2011 in Japan zwar 18.000 Personen durch Tsunami und Erdbeben Ihr Leben verloren, aber nur eine im Kernkraftwerk von Fukushima. Und man wird mit Schrecken einsehen müssen, dass Inkompetenz beim Krisenmanagement der Flut im Ahrtal mehr Menschenleben gefordert hat (über 135) als der Reaktorunfall von Tschernobyl 1986 (weniger als 100).
Beim Wiederaufbau der deutschen Energieversorgung wird man dann eines Tages vor einer Reihe nuklearer Optionen stehen, die sich hinsichtlich Größe und Funktionsweise deutlich unterscheiden. Einige dieser Technologien sind schon seit langem verfügbar, andere sind innovativ. Über alle wird aber schon heute geschrieben und diskutiert.
Zurzeit sind 60 Kernkraftwerke im Bau
Zur Erläuterung ein kurzer Blick auf den Atomkern. Sein Durchmesser ist etwa ein Hunderttausendstel des ganzen Atoms, und er ist seinerseits aus noch kleineren Teilchen, den Nukleonen zusammengesetzt. Der kleinste Kern besteht aus nur einem Nukleon, die schwersten haben über 200. Schwere Kerne können Energie freisetzen, wenn sie sich in kleinere Bruchstücke zerteilen. Das ist Kernspaltung. Umgekehrt geben leichte Kerne Energie ab, wenn sie sich in einer Fusion zu einem größeren Kern zusammenballen.
Bei diesen Vorgängen wird pro Atom das Millionenfache der Energiemenge frei, wie sie bei Verbrennung entsteht.
Die traditionellen Kernkraftwerke, so wie wir sie kennen, gingen zum ersten Mal Mitte der 1950er Jahre in der UdSSR und in England ans Netz. Heute sind weltweit 440 in Betrieb, mit einer Gesamtleistung von 390 Gigawatt elektrisch. Pro Kraftwerk sind das ca. 900 Megawatt; die älteren liegen unter diesem Durchschnitt, die modernen deutlich darüber.
Rund zwei Drittel sind vom Typ PWR (Pressure Water Reactor). Sie arbeiten mit niedrig angereichertem Uran. Als Kühlmittel und Moderator wird Wasser verwendet, welches über Wärmeaustauscher Dampf erzeugt, der eine Turbine antreibt. Andere sind vom Typ BWR (Boiling Water Reactor), in denen das Wasser aus dem Reaktor direkt den Dampf für die Turbinen liefert. Und es gibt vereinzelt noch andere Typen.
Zurzeit sind 60 KKW im Bau, alle vom Typ PWR. Die werden einst rund 100 GW liefern. Bis 2050 rechnet die International Energy Agency mit einem Anstieg der KKW-Gesamtleistung auf 590 GW.
Der Kraftzwerg
Diese Arbeitstiere mit Leistungen bis zu 1.600 Megawatt – genug, um einige Millionen Haushalte zu versorgen – sind von gigantischen Ausmaßen. Insbesondere haben sie Bauteile, die zu groß für den Transport sind, sodass sie vor Ort aufwändig und teuer gefertigt werden müssen. Es scheint also attraktiv, kleinere Reaktoren zu bauen.
Dazu gibt es derzeit intensive Entwicklungsarbeit, aber es gibt auch Erfahrung aus dem militärischen Bereich, wo solche „Kleinreaktoren“ (Small Modular Reactors = SMR) zum Antrieb von „Atom-U-Booten“ und Flugzeugträgern seit langer Zeit genutzt werden. Eine zivile Anwendung schwimmt im Eismeer vor Sibiriens Küste, auf einem Kahn namens „Akademik Lomonossow“, und versorgt die Stadt Pevek mit Strom und Wärme. Der SMR muss allerdings mit höher angereichertem Uran betrieben werden als sein großer Bruder. Statt ca. 4 Prozent sind jetzt 20 Prozent erforderlich, um in dem kleineren Reaktorvolumen die Kettenreaktion zur Kernspaltung aufrechtzuerhalten.
Wenn auch die technische Machbarkeit des SMR gesichert ist, so bleibt die Frage nach der Wirtschaftlichkeit. Braucht ein SMR mit einem Zehntel der Leistung eines großen KKW auch nur ein Zehntel an Personal und Infrastruktur? Die Baukosten pro Megawatt mögen niedriger sein, aber der Betrieb ist vermutlich beim großen KKW billiger, dank der Economies of Scale.
Der Schnelle Reaktor
Reaktoren funktionieren mit Neutronen, die bei der Kernspaltung entstehen, und die dann weitere Spaltungen verursachen. Damit sie das tun, werden sie im KKW und im SMR erst in Wasser abgebremst, welches gleichzeitig zum Abtransport der Hitze zu den Turbinen dient. Dabei wird nur ein kleiner Prozentsatz des Brennstoffs genutzt, und im restlichen Material entstehen unerwünschte radioaktive Substanzen, mit teilweise sehr langen Halbwertszeiten.
In einem Schnellen Reaktor (Fast Breeder Reactor, „FBR“) werden die Neutronen nicht abgebremst; die dadurch verursachten nuklearen Prozesse erlauben nun einerseits eine wesentlich bessere Nutzung des Brennmaterials, andererseits entsteht weniger langlebige Radioaktivität. Das sind wichtige Vorteile. Die technologischen Herausforderungen sind allerdings gewaltig. Es gibt derzeit einige FBRs in Russland im kommerziellen Einsatz. Im Westen gab es mehrere Prototypen (z.B. Dounray, Superphénix), die ein kurzes Leben hatten, geplagt von technischen und politischen Problemen. Eine vielversprechende Entwicklung ist heute der „Dual Fluid Reactor (DFR)“, mit Kernbrennstoff und Kühlung in getrennten Kreisläufen.
Kernfusion – zu schön, um wahr zu sein?
Fusion ist zwar auch Kernphysik, hat aber mit der Spaltung nichts gemein. Hier müssen zwei leichte Atomkerne, beide positiv geladen, erst einmal die gegenseitige Abstoßung überwinden, bevor sie verschmelzen können. Seit den 1950ern arbeitet man an einer Lösung. Wann wird es klappen? „Es dauert noch 30 Jahre“, ist die Antwort, „…und es wird immer so sein.“
Zwei gigantische Projekte sind ITER und NIF. In letzterer Anlage wurde kürzlich ein Netto-Energiegewinn erzielt: 3,15 Megajoule Output durch Fusion bei 2,05 Megajoule Input durch Laserstrahlen (3,60 Megajoule wäre dasselbe wie eine Kilowattstunde; bei NIF spielt sich alles jedoch in Micro- oder Nanosekunden ab). Das ist ein phantastischer Meilenstein, aber: “Scientists have warned that the technology is far from ready to turn into viable power plants”. (Wissenschaftler haben gewarnt, dass die Technologie noch lange nicht bereit ist, in realisierbare Kraftwerke umgewandelt zu werden).
Kontrollierte Fusion ist um Größenordnungen komplizierter als Kernspaltung. Das wird deutlich, wenn man den ersten von Enrico Fermi gebauten Reaktor mit den gigantischen Baustellen von ITER oder NIF vergleicht. Fermis „Pile 1“ stand im Keller unter einem Sportplatz. Neben ITER und NIF gib es noch eine ganze Reihe anderer Projekte, darunter auch Start-Ups, die es mit Hilfe von Venture Capital versuchen. Man kann ihnen und uns nur viel Glück wünschen.
Das machen dann die Chinesen
Welche dieser Option sollte man eines Tages für Deutschland realisieren? Zu dem Zeitpunkt, da die Mehrzahl der Windräder ihre Laufzeit beendet haben wird und zu dem die Mehrheit der Bürger der Kernenergie mit vorsichtiger Aufgeschlossenheit gegenüber stehen wird, müssen Unfälle oder Ausfälle um jeden Preis vermieden werden. Das wird keine Zeit für Experimente sein. Da wird man auf die bewährten Arbeitstiere zurückgreifen, die PWR, von denen derzeit weltweit 60 im Bau sind.
Und wer soll die in Deutschland bauen und betreiben, wo Ingenieure und insbesondere die Kerntechnik abgeschafft wurden? Das machen dann die Chinesen, so wie sie das auch in anderen Entwicklungsländern tun.
(Nachbemerkung: Abkürzungen wie SMR oder FBR etc. sind nicht standardisiert. Sie finden in der Literatur möglicherweise andere Bedeutungen als hier).
Dr. Hans Hofmann-Reinecke studierte Physik in München und arbeitete danach 15 Jahre in kernphysikalischer Forschung. In den 1980er Jahren war er für die Internationale Atomenergiebehörde (IAEA) in Wien als Safeguards Inspektor tätig. Er lebt heute in Kapstadt. Dieser Artikel erschien zuerst auf dem Blog des Autors Think-Again. Sein Bestseller „Grün und Dumm“ ist bei Amazon erhältlich.
Beitragsbild: Deutsche Fotothek CC BY-SA 3.0 de via Wikimedia Commons
Eine erodierte Wirtschaft, verlorene, in den Sand gesetzte Milliarden etc. Das zukünftige Deutschland wird ganz andere Verhältnisse haben als die letzten Jahrzehnte. Wer seine Stäken, sein Kapital oder auch seine Gesundheit ruiniert, der kann nicht so einfach den Hebel wieder umlegen. Die deutschen Politiker haben bisher immer alle Schwierigkeit mit dem Steuergeld angegangen, wenn dieses Mittel nicht mehr zur Hand sind, zeigt sich welche Qualitäten diesen Herrschaften wirklich zu eigen ist. Zwar haben sie wahrscheinlich recht mit dem was sie spekulieren, nur sind Prognosen ohnehin schwierig, mit unbekannten Voraussetzungen aber ein wirkliches Kunststück.
Meiner Meinung nach muss eine sofortige Aussetzung der Demontage aller vorhandenen KKW´s erfolgen mit einer Bestandsaufnahme der möglichen Kosten und Zeit zur Wiederinbetriebnahme. Parallel muss der Dual-Fluid-Reaktor, der bisher nur im Konzept besteht mit Hochdruck unter massivem finanziellen Aufwand bis zur funktionsfähigen Anlage entwickelt und gebaut werden. Wenn man denn wirklich davon ausgeht, das CO2 „tödlich“ für den Planeten ist und die Uhr nicht mehr nur 5 vor 12 geschlagen hat sondern schon darüber hinaus ist, dann muss sofort etwas getan werden. Perspektivisch ist der DF-Reaktor am vielversprechendsten, da mit ihm wohl Kernbrennstoffe weit besser ausgenutzt werden können, als mit der herkömmlichen Reaktortechnik.
@Dr. Konrad Voge
„Als Maschinenbauingenieur war mir 2011 klar, was passieren wird.“
Da muss man kein Maschinenbauingeneur sein, da reicht ein Facharbeiterabschluss. Was allerdings unbedingt erforderlich ist, ein gesundes Misstrauen zur Regierung und das was man allgemein als den gesunden Menschenverstand bezeichnet. Ideologen fehlt es an beidem. Linke Politiker sind in der Regel immer Ideologen, sonst wären sie nicht links. „Wer mit 20 nicht links ist hat kein Herz, wer mit 40 immer noch links ist hat kein Hirn“. Da Politiker in der Regel fast immer über 40 sind….
Da redet jemand leider Sachen klein.
Zu Toten in Folge des Tschernobyls Unglücks gibt s verschiedene Zahlen. Zwischen 50 ( Russlands offizielle Zahlen ) und 50.000 Verstorbene werden genannt. Angesichts der hohen Anzahl der Liquidatoren ( 600.000) die ohne Schutz die Aufräumarbeiten bei tödlichen Strahlendosen durchführten dürfte die von vielen genannte Zahl von 6000 zutreffend sein ( plus die NUR an Krebserkrankten und noch nicht verstorbenen von ca 4000 ).
Der Autor behauptet: weniger als 100. Das scheint mir nicht glaubwürdig und Missachtet zudem den Heldenmut dieser letztlich auch für uns Gestorbenen.
Kaum einer kauft noch eine Wärmepumpe, Und auch der Ampelleuchtturm in Renew-ables ‚Siemens Energy‘ ist eine flügellose Watschelente mit nicht zu bändigender Tendenz abwärts an der Börse und wohl sogar in den technischen Detail, was seine Rotatorenflügel und anderes mehr angeht. Seit seinen Anfängen dauernd auf verschärftes staatliches breastfeeding angewiesenen, steht Siemens Energy jetzt wohl kurz vor seinem stockmarket-Ultimo, jedenfalls stellt sie kein bisschen einen Phönix des Grünen Shareholder Profits dar oder gar das neue Boomzeitalter einer gelungenen Grünen Transformation.
Die irrwitzigen Täuschungen und Selbsttäuschungen der Ampelkoalition in Sachen „Klimagerechtigkeits“-Revolution, um nicht gar in Sachen ihrer „Klimagerechtigkeitsreligion“ zu sagen, brechen als solche immer mehr auf. Nur 1% der Wählerbefragten findet noch „sehr gut“, was Scholz, Habeck + Lindner da an Regierungsarbeit abliefern. Habecks Achterbahn von seinem Schwiegermütter-Himmelhoch dann auf Graichen-Mafia-family-looping und dann runter zum seinem aktuellen earthing als der Gottseibeiuns des Heizungsklaus, des blanken bürokratischen Enteigungs-Durchmarschs , zeichnen den tiefen Fall, ja Vertrauensabbruch im Minutiöseren lediglich nach, welchen diese Ampel und mit ihr das irre Projekt eines Green Resets insgesamt erfahren haben im Staatsbürgerbewusstsein. Und diese Erfahrung wenigsten, wie gewaltig Deutschland durch diesen grünen Heils-Irrweg der verwunschenen Ampelmännlein, durch deren radikalgrün-ideologische BIG UMFORME, in den Strudel des aberwitzig-Abgründigen hingezogen und tatsächlich in seinem Wohlstand und seiner Identität irreversibel geschädigt werden wird. Diese Erkenntnis ist hoffentlich den Wählern eine bleibendes Wissen und der Kern ihrer künftigen Wahlentscheidungen. Diese vulvenmalenden KGEs, solche Kinderbuch/blackout-Wirtschaftsminister, die berufs- und bildungslosen MdB-Spielwiesen um die 40 auf Karrieretrip sollten wir „Wählenden“ uns abdressieren.
@ Dr. Konrad Voge Hier spricht noch ein Maschinenbauer. In der Energieversorgung ist es die gleiche Krankheit wie im Automobilbau oder selbst bei den Krankenkassen: keine Fachleute mehr, sondern nur noch Quereinsteiger, Söldner und Quoten-Onkel und -Tanten. Das abschreckendste Beispiel ist Mehdorn: erst die Bahn versaut, dann AirBerlin in die Pleite geführt und sich dann noch im Berliner Flughafen ausgetobt. Wenn Sie noch mehr Beispiele brauchen, dann googeln Sie mal Birgit Breuel (Treuhand und Expo2000). Solche Vögel und Vögelinnen wird man einfach nicht los. Irgendwas können die immer in die Pleite führen.
Religiöse oder ideologische Dogmen kann man nicht vernünftig wegdiskutieren. Selbst wenn die grundsätzliche Ablehnung der Kernenergie überwunden sein wird, wird jeder Plan eines Neubaus lokal zu Fall gebracht werden.
Da wurde gründlich indoktriniert.
Alle Überlegungen, welche Technologie infrage kommt, sind richtig aber müßig.
Also bleibt nur der Import, falls man sich den noch leisten kann.
Neue religiöse Dogmen könnten das Problem lösen. Die Corona-Priester haben es geschafft, dass die bis dahin mehrheitlich fundamental abgelehnte Gentechnik (z.B. in der Landwirtschaft) mit Begeisterung zur direkten Anwendung im menschlichen Organismus von immerhin 5 Mrd. Menschen angenommen wurde.
Dies hat aber einen neuen Faschismus als Begleiterscheinung im Gepäck.