In der Schweiz tobt die Auseinandersetzung über einen Neubau von Kernkraftwerken (KKW). Es wurden gleich zwei Studien in Auftrag gegeben: „Kernkraft und das zukünftige Schweizer Energiesystem: Eine technisch-ökonomische Analyse basierend auf Modellresultaten“ (Im weiteren ETH-Studie genannt) und „Volkswirtschaftliche Auswirkungen eines Ersatzneubaus der Schweizer Kernkraftwerke“ (im weiteren BAK-Studie genannt).
Mit der Volksabstimmung zur Energiestrategie 2017 ist der Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen worden. Gleichzeitig fühlt man sich in der Schweiz verpflichtet, bis 2050 Netto-Null bei den inländischen Treibhausgasemissionen zu erreichen. Man schätzt, dass der Strombedarf durch eine zunehmende Elektrifizierung (E-Mobile, Wärmepumpen und so weiter) um ein weiteres Drittel ansteigen wird. Demgegenüber sollen die KKW schrittweise bis 2044 (nach jeweils 60 Betriebsjahren) vom Netz gehen. Heute liefern die vier bestehenden KKW rund 36 Prozent der elektrischen Energie.
International hat sich die Laufzeitverlängerung mit Modernisierung als die kostengünstigste Methode herausgestellt, um zuverlässige elektrische Leistung und Energie bereitzustellen. International werden technische Lebensdauern von über 100 Jahren als möglich erachtet. Jedenfalls sind Betriebsdauern von 80 Jahren über alle politischen Systeme und Reaktortypen als angehender Standard etabliert. Damit würde sich zwar – bei steigendem Stromverbrauch – der Anteil der Kernenergie verringern, aber bedeutend bleiben. Der größte Gewinn wäre aber der Zeitgewinn. Man könnte dadurch den Ausbau von Wind- und Sonnenenergie strecken.
Der Elefant im Raum
In beiden Studien wird die Kernenergie als Ergänzung einer „ökologischen“ Stromerzeugung aus Wind und Sonne gesehen. Auch in der Schweiz ist es nachts dunkel und der Wind weht ausgedehnt (räumlich wie zeitlich) nicht. Es wird also auf jeden Fall ein Backup-System benötigt. Dieses Backup-System muss mindestens die maximale Leistung im Netz bereitstellen können – sonst macht man sich vom Ausland abhängig. Es ist absehbar, wann die Nachbarländer nicht mehr beliebige Ersatzleistungen bereitstellen werden, denn sie haben ja die gleichen Probleme. Kurzfristig werden die Preise für Importstrom in ungekannte Höhen steigen. In Deutschland zeigt sich dieser Effekt bereits deutlich: Wenn es dunkel ist, ist es überall auf diesem Breitengrad dunkel. Der Strom muss dann also aus den Backup-Kraftwerken kommen. Batteriespeicher sind nur für die Lastverschiebung weniger Stunden geeignet (wirtschaftlich erforderliche Ladezyklen), Pumpspeicher-Kraftwerke sind geographisch sehr begrenzt. Es sollte in Erinnerung gerufen werden, dass eine Winternacht bis zu 16 Stunden dauert und Flauten (großflächig) mehrere Tage dauern können.
Langer Rede kurzer Sinn: Der wirtschaftliche Wert von Strom aus Wind und Sonne entspricht lediglich dem Brennstoffpreis für die ohnehin notwendigen (fossilen) Kraftwerke. Bei KKW ist der Anteil des Brennstoffs aber ohnehin nur sehr gering. Die Fragestellung, ob man KKW als Lückenbüßer für wetterabhängige Energien bauen sollte, ist daher volkswirtschaftlich absurd. Umgekehrt wird ein Schuh daraus: KKW könnten die „paar Stunden alternative Energien“ ohne Weiteres mitliefern. Frankreich macht es vor. Deutschland ist jedenfalls kein Vorbild: Wenn die Sonne scheint, werden enorme Entsorgungsgebühren bezahlt und bei täglicher Unterproduktion Leistung für extreme Preise aus dem Ausland bezogen.
Warum verwenden beide Studien einen EPR-1600 als Referenzfall, den es absehbar 2040 gar nicht mehr geben wird? In Frankreich selbst plant man mit einem Nachfolgemodell EPR2. Den weltweit teuersten Reaktor mit der längsten Bauzeit. Ein Schelm, wer Übles dabei denkt. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass mit steigender Anzahl der Reaktoren die Auslastung steigt (gestaffelte Brennstoffwechsel und so weiter), die Kapitalkosten gestreckt werden und eine Lernkurve entsteht. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, warum SMR („Small Modular Reactors“) gar nicht untersucht wurden? Der Neubau ist ja erst ab 2040 geplant.
Die Strategie der „Atomkraftgegner“
In diesen Studien erfüllt sich die Strategie der „Atomkraftgegner“ auf treffliche Weise. Man hatte frühzeitig erkannt, dass man den Hebel an der Wirtschaftlichkeit ansetzen müsste. Deshalb erfand man ständig neue „Sicherheitsanforderungen“: Doppelte Betonhülle gegen Flugzeugabstürze, „Kernfänger“, um die Hollywood-Phantasie einer sich durchbrennenden Kernschmelze zu befriedigen und so weiter.
Die kerntechnische Industrie hüpfte brav über jedes Stöckchen, immer in der Hoffnung einer Zustimmung zu Neubauprojekten. Am Ende stand ein völlig verkomplizierter EPR („European Pressurised Reactor“) mit höchsten Kosten und „ewiger“ Bauzeit. Warum gerade dieser Typ für die Studien als Referenz ausgewählt wurde, muss sich jeder selbst fragen. Dass es auch völlig anders geht, zeigt zum Beispiel China. Dort hat man sich für den CAP-1000 (eine Lizenz des AP-1000 von Westinghouse) und den Hualong-1000 (eine Weiterentwicklung des französischen Reaktors M310) entschieden. Mit dem Ergebnis von Bauzeiten von 56 Monaten und Kosten von etwa 2.500 €/kWel.
Nun ist die Schweiz nicht China (Lohnniveau), aber sicherlich in der Lage, zusammen mit zum Beispiel Westinghouse ein voll akzeptables Ergebnis zu erzielen. Wichtig dafür wäre, die gebauten und betriebenen Anlagen so zu übernehmen, wie man zum Beispiel auch ein Flugzeug kauft und nicht wieder das Rad – unter tatkräftiger Anleitung durch „Atomkraftgegner“ – neu erfindet. Jedenfalls sind die in den Studien angesetzten Baukosten von 5.000, 8.000 und 12.000 CHF2024/kWel OCC sehr hoch. Hinzu kommt die Preisbasis 2024 (Inflation) bei einem geplanten Bau ab 2040. Die Bauzeit mit zehn Jahren ist ebenfalls sehr hoch, wie die in Europa bis 2040 fertiggestellten Projekte zeigen werden.
Wie man ein KKW kaputtrechnet
Nirgendwo wird so mit Kosten (manipulativ) umgegangen wie auf dem Sektor der Stromerzeugung. Es beginnt mit der OCC („Overnight Construction Cost“). Eine rein theoretische Größe, denn kein Kraftwerk kann „über Nacht“ gebaut werden. Es können höchstens die „Bestellkosten“ für die Komponenten angesetzt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die entsprechenden Hersteller auch die Baugruppen vorfinanzieren müssen. So hat eine Turbine oder ein Druckgefäß mehrere Jahre Lieferzeit. Sie werden allgemein schon, bevor der erste Bagger kommt, mehrere Jahre im Voraus gekauft.
Der Generalunternehmer muss mit jedem Lieferanten einen Zahlungsplan ausarbeiten, der genau festlegt, wann und nach welchen Kriterien eine Rate bezahlt wird. In diesen Momenten geht die Finanzierung an ihn über. Auf den Punkt gebracht: Es fallen gewaltige Zinsen an, die sich über die gesamte Projektlaufzeit addieren. Hier ergibt sich das Grundproblem beim Neubau von KKW im internationalen Vergleich. Staaten haben geringere Finanzierungskosten als private Unternehmen. Der jeweilige Staat ist gleichzeitig der größte Risikofaktor für die Einhaltung der geplanten Bauzeiten. Wenn er ständig die Spielregeln ändert, treibt dies die Kosten zwangsläufig in die Höhe. In Demokratien geht die Bauzeit über mehrere Legislaturperioden mit oft wechselnden Mehrheiten. Das ist der Hauptgrund, warum Russland und China termingerecht bauen – nicht etwa mangelnde Qualität. Ein KKW ist Infrastruktur, wie ein neuer Bahnhof, ein Tunnel und so weiter. Diese werden meist vollständig aus Steuern finanziert.
Will man KKW kaputt rechnen, hat man zwei wesentliche Stellschrauben: Die Bauzeit und die Zinslasten IDC („Interest During Construction“). Für die Ermittlung der Zinsen wird hier eine Mischfinanzierung aus staatlichem Eigenkapital (1/3), privatem Eigenkapital (1/3) und staatlich nicht-gesichertem Fremdkapital (1/3) angesetzt. Hinzu kommt noch der Steuersatz (hier 15,2 Prozent). In der BAK-Studie wird daraus ein WACC („Weighted Average Cost of Capital“) als gewichteter Kapitalkostensatz von fünf Prozent nach Steuern verwendet. Somit ergeben sich die atemberaubenden Investitionen CAPEX („Capital Expenditure“) von 17,25 Milliarden CHF für einen einzelnen EPR-Reaktor in der BAK-Studie.
Die Stromgestehungskosten
Die Stromgestehungskosten bilden sich aus den Betriebskosten OPEX („Operational Expenditures“) und den Kapitalkosten CAPEX. Die Betriebskosten umfassen alle Kosten (Personal, Wartung, Stilllegung etc.), einschließlich Brennstoff und dessen Entsorgung. Sie werden in der BAK-Studie mit 39 CHF/MWhel und in der ETH-Studie mit rund 18 CHF2024 /MWhel angegeben. Zur Einordnung: Für ein Kombikraftwerk mit Erdgas als notwendiges Backup würde allein der Brennstoff (Großhandelspreis vom 27. Juli 2026) etwa 120 EUR/MWhel kosten.
Bei den Kapitalkosten lässt sich wieder hervorragend drehen. Die Investitionen müssen natürlich amortisiert werden. Für die angesetzte „Lebensdauer“ von 60 Jahren ergeben sich Kapitalkosten von 76,2 CHF/MWhel in der BAK-Studie. 60 Jahre ist natürlich nicht die technische Lebensdauer. Diese beträgt mindestens 100 Jahre. Damit hätte man entweder einen Restwert nach 60 Jahren oder ein vollständig abbezahltes KKW. Auch wenn sicherlich eine Nachrüstüng für eine „Laufzeitverlängerung“ nötig wird, bewegen sich die Stromgestehungskosten dann nahe an den Betriebskosten OPEX.
In diesem Zusammenhang kommt auch die Arbeitsausnutzung des KKW zum Tragen. Sie ist in der BAK-Studie mit 0,85 angenommen. Das ist für ein heutiges KKW eher niedrig. Verdrängt man jedoch das KKW aus der Grundlast durch den Vorrang für die wetterabhängigen Energien, kann man jedes konventionelle Kraftwerk unrentabel machen. Das ist dann so, als wenn man eine hoch produktive NC-Werkzeugmaschine anhält, damit ein Dreher von Hand seine Aufträge behält.
Kernkraftwerke sind immer noch die günstigste Art, Strom zu erzeugen.
Die Schweiz steht heute in engem Austausch mit ihren Nachbarn. Sie leitet elektrische Leistung durch und nutzt den Überschuss ihrer Nachbarn indirekt über ihre Wasserkraftwerke. Besonders im Winter ist der Bedarf groß (wenig Regen, lange Dunkelheit) und der Verbrauch durch geringe Außentemperaturen (Wärmepumpen, E-Mobile) erhöht. Es stellt sich nun die Frage, wie lange die Nachbarn gewillt sind beziehungsweise zu welchen Preisen, die Versorgungslücke zu schließen. Insbesondere Deutschland hat nach „Atomausstieg“ und „Kohleausstieg“ selbst immer größer werdende Probleme.
Elektrische Energie kann nicht in nennenswerten Mengen gespeichert werden. Die zu erzeugende Leistung muss stets mit der Nachfrage im Netz im Gleichgewicht sein. Wetterabhängige Erzeuger können dies naturbedingt nicht leisten. Es sind zwingend Backup-Kraftwerke mit voller Leistung erforderlich. Sonst sind zeitweise Abschaltungen von Verbrauchern (Brownout, Zwangsbewirtschaftung) notwendig, um einen Netzzusammenbruch (Blackout) zu verhindern. Die volkswirtschaftlichen Kosten sind hinlänglich aus Kriegszeiten und Entwicklungsländern bekannt.
Die Stromkosten an der Steckdose sind einzig für den Verbraucher relevant. Es muss stets der Systempreis für Erzeugung, Verteilung (Netze) und sonstige Erfordernisse ermittelt werden. Diese erforderlichen Gesamtkosten sind für Wind und Sonne besonders hoch. Länder mit viel wetterabhängiger Erzeugung haben auch die höchsten Strompreise (Deutschland, Dänemark und so weiter). KKW sind immer noch die günstigste Art, Strom zu erzeugen. Deshalb geht der Ausbau weltweit weiter. USA, China, Indien, Frankreich, Russland sind eindringliche Beispiele.
Dieser Beitrag erschien zuerst bei Nuke-Klaus.
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„Atomenergie – jetzt aber richtig – Wie die ‚dümmste Energiepolitik der Welt‘ abgewendet werden kann“ von Klaus-Dieter Humpich und Manfred Haferburg, Achgut Edition 2024, hier bestellbar.
@ M. Müller: Und sämtliche PV Anlagen werden jede Nacht abgeschaltet, bei jedem Wetter.
Der mit Abstand größte Kostentreiber ist aber Blödheit.
Die zuverlässigen Kernkraftwerke werden gerade reihenweise abgeschaltet, weil so eine Banalität wie die Kühlung nicht gewährleistet werden kann. Und dies wegen zwei Dingen, die es angeblich gar nicht gibt: immer mehr Hitzetage und Flüsse mit zu wenig Wasser. Aber die Schönrechnereien der Kernkraftlobby stimmen bestimmt. Garantiert.
Der Energiebedarf für eine KI Digitalisierung aller Bereiche ist extrem hoch. Die Schweiz ist die Zentrale von Goldman Sachs Hochfrequenztrading, die „KI“ Algorithmen müssen schneller und besser werden. Das geht einzig nur durch Rechenzentren.
„Der Computerexperte Sergej A. soll bei Goldman Sachs eine Software gestohlen haben, mit der sich die Märkte weltweit manipulieren lassen.“ 2009 Spiegel „Software-Diebstahl offenbart Verwundbarkeit der Wall Street“. Ein Flash-Crash (errors in automatic trading systems and deliberate market manipulation) gabs auch schon.
Nicht nur für die globale automatische Manipulation der Börse wird Energie benötigt.
Und die Schweiz benötigt sie erst recht, siehe „Rohstoff: Das gefährlichste Geschäft der Schweiz“.
Sehr geehrter Herr Dr. Humpich, wenn Atomstrom umsonst wäre, würde der Deutsche ihn nicht wollen. Der ist nämlich böse, das weiß nach 45 Jahren der Berieselung durch die Qualitätsmedien in Deutschland jedes Kind.
Mfg
Nico Schmidt
Herr Humpich bringt hier einiges durcheinander und vergleicht Äpfel mit Birnen. Die Bauzeiten von KKW in China mit denen in der westlichen Welt zu vergleichen ist schlicht unlauter. So baut man zum Beispiel in China den ersten EPR schneller als den ersten AP1000. Anderseits benötige der AP1000 in seinem Heimatland eine Insolvenz von Westinghouse und den Abbruch des Baues zweier Anlagen (VC Summer) bevor Vogtle 3 Strom als erster AP1000 endlich lieferte. Das liegt insbesondere an den fehlenden NGOs in China. Ob ein Hualong ausserhalb Chinas in 6 Jahren gebaut werden würde, darf stark bezweifelt werden. Gleiches gilt im übrigen auch für die VVER, die weltweit in eher NGO-fremden Territorien errichtet werden (neben Russland in der Türkei, Ägypten, Bangladesh, Indien, China, …) .
Davon abgesehen ist „Bauzeit“ (zwischen „first concrete“ und „Netzsynchronization“) ein weiter fraglicher Begriff. Zwischen Vertragsunterschrift und „first concrete“ können Jahre vergehen, oder Monate . Es ist der Papierkram und dessen Genehmigungsprozess, der so viel Zeit in der westlichen Welt verursacht. Daraus zu lernen: Erst das Papier fertig stellen, dann „first concrete“! Das verkürzt die Bauzeit! Auch gilt: für den 2. Reaktor kann der Papierkram zusammen geschrumpft werden.
Richtig ist meines Erachtens, dass der EPR1 überdesigned ist. Es werden Risiken abgesichert, die so nie eintreten (siehe Fukushima, wo mehrere Rektoren den Generation II schmolzen, ohne dass man einen Core-Catcher benötigt hätte, oder Menschen durch Radiaktivität zu Tode gekommen wären).
Und hier nochmal für alle: Ein EPR hat eine Lesitung von 1,640 GW, eine 1,5 Jahres Zyklus mit 21 anschließender Revision. Er erzeugt im Optimalfall also fast 900 Billionen kWh in 60 Jahren. Wie Herr Humpich richtig anmerkt, wird er mindestens 100 Jahre betrieben werden können. Die tatsächlichen Stromkosten dürften keine 10 Rappen pro kWh sein.
Die Kosten dieses absurden Backup Systems sollten aber schon zur Gänze den Verursachern, und das sind eindeutig die „Erneuernden“, angelastet werden.