Investitionen in die nächste Generation von Kernreaktoren könnten der Welt ein wichtiges Instrument zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen in die Hand geben. Kann Atomkraft die Lösung bei der Klimarettung sein?
Eine Veröffentlichung von Gernot Wagner im Wallstreet Journal. Er ist ein Klimaökonom und Autor, der an der New York University unterrichtet und forscht. Davor war Wagner an der Harvard University.
50 Nationen haben sich verpflichtet bis 2050 Treibhausgasemissionen auf Null zu senken
Da sich das Weltklima weiter erwärmt, haben sich mehr als 50 Nationen verpflichtet, bis Mitte des Jahrhunderts „Netto-Null“-Treibhausgasemissionen zu erreichen. Das bedeutet, in den kommenden Jahrzehnten radikal geringere Mengen dieser Gase zu produzieren. Kohlekraftwerke sind auf dem Rückzug und saubere Energiequellen wie Sonne und Wind wachsen schnell. In den USA hat die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen, einschließlich Wasserkraft und Geothermie, im Jahr 2020 die Kohle übertroffen.
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Meiste Atomreaktoren aus den 1970er Jahren
Die bemerkenswerte Ausnahme in diesem kohlenstoffarmen Energieboom ist die Kernenergie, die seit Jahrzehnten ins Stocken geraten ist. Die meisten Reaktoren, die jetzt in Betrieb sind, wurden in den 1970er Jahren gebaut. Viele in den USA und Europa werden geschlossen. Weltweit erzeugen 450 Reaktoren heute 10 % des gesamten Stromverbrauchs, gegenüber mehr als 15 % im Jahr 2005, dank eines schnellen globalen Ausbaus der Energiekapazität, der die Kernkraft weitgehend hinter sich gelassen hat. Die Kernkraft im Westen wird zusammenbrechen wie die Kohleerzeugung, wenn nicht alternde Reaktoren durch neue Anlagen ersetzt werden.
Kann Atomkraft die Lösung zur Klimarettung sein
Trotz langjähriger Bedenken hinsichtlich ihrer Sicherheit kann die Kernenergie eine wichtige Rolle in einer kohlenstoffarmen Welt spielen. Eine kürzlich vom Environmental Defense Fund und der Clean Air Task Force gesponserte Studie kam zu dem Schluss, dass der Bundesstaat Kalifornien, um sein Netto-Null-Versprechen bis 2045 zu erfüllen, Strom braucht, der nicht nur sauber, sondern auch zuverlässig abrufbar ist – das heißt: „Stromquellen, die nicht vom Wetter abhängig sind.“ Dasselbe gilt für die ganze Welt und Kernkraft bietet eine relativ stabile Energiequelle.
Kernkraftwerke sind nicht von einer stetigen Versorgung mit Kohle oder Gas abhängig, wo Störungen auf den Rohstoffmärkten zu Strompreisspitzen führen können, wie es in diesem Winter in Europa geschehen ist. Atomkraftwerke sind auch nicht vom Wetter abhängig. Sonne und Wind haben ein großes Potenzial. Aber um selbst zuverlässige Energiequellen zu sein, benötigen sie fortschrittliche Batterien. Dazu benötigt man ein Hightech-Netzmanagement, um die schwankende Stromerzeugung mit erwarteten Nachfragespitzen auszugleichen. Dieser Balanceakt ist einfacher und billiger mit der Art von fester Energie, die Kernkraft bieten kann.
CO2-Ausstoss von Atomkraftwerken mit Wind- und Solaranlagen vergleichbar
Der CO2-Ausstoß der Kernkraft liegt auf Augenhöhe mit Sonne und Wind, insbesondere wenn man den gesamten Lebenszyklus einer Anlage betrachtet. Sowohl Solar- als auch Windenergie produzieren vollständig kohlenstofffreien Strom, sobald sie in Betrieb sind. Aber sie erfordern im Voraus eine erhebliche Investition in Kohlenstoff. Solarmodule sind auf Metalle angewiesen, die abgebaut werden müssen. Eine durchschnittliche Windkraftanlage enthält etwa 200 Tonnen Stahl oder mehr. Irgendwann wird es möglich sein, diesen Stahl ohne CO2-Emissionen herzustellen, heute aber noch nicht.
Lagerung der Abfälle ist ökologische Herausforderung
Die größte ökologische Herausforderung der Kernenergie sind die von ihr produzierten Abfälle. Diese bedürfen für Tausende oder Zehntausende von Jahren einer sicheren Lagerung. Allerdings gibt es von diesen Abfällen nicht viel. Der gesamte seit den 1950er Jahren in den USA produzierte Atommüll summiert sich auf etwa 85.000 Tonnen Material. Vergleichen Sie das mit den zig Milliarden Tonnen Kohlendioxid, die produziert worden wären, wenn dieser Strom stattdessen aus fossilen Brennstoffen gewonnen worden wäre.
Das US-Energieministerium schätzt, dass der gesamte Atommüll des Landes ein einziges Fußballfeld mit einer Höhe von 10 Metern bedecken würde. Im Gegensatz dazu wird Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt und beeinflusst das Klima des gesamten Globus.
Der physische Fußabdruck eines Kernkraftwerks ist klein im Vergleich zu Dämmen, Tagebauen und Anordnungen von Solarmodulen. Kernenergie könnte sogar große Treibhausgasvorteile haben.
USA will Atomkraft fördern
Angesichts dieser Vorteile haben Regierungen auf der ganzen Welt damit begonnen, der Atomkraft einen anderen Blick zu geben. In den USA umfasste das von Präsident Joe Biden im November unterzeichnete Infrastrukturpaket in Höhe von 1,2 Billionen US-Dollar Subventionen in Höhe von 6 Milliarden US-Dollar, um bestehende Kernkraftwerke länger am Laufen zu halten, und es waren 2,5 Milliarden US-Dollar für die Forschung und Entwicklung neuer Nukleartechnologien vorgesehen.
Frankreich legt Schwerpunkt auf SMRs
In Frankreich wird die Regierung im Rahmen eines massiven Vorstoßes zur „Reindustrialisierung“ bis 2030 1,13 Mrd investieren. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer neuen Generation kleiner modularer Reaktoren (SMRs). Diese können Teile der bestehenden Flotte ersetzen die rund 70 % des Stroms des Landes liefert.
Niederlande will neue Reaktoren bauen
Die neue Koalitionsregierung der Niederlande sieht Kernkraft als „Ergänzung“ zu Solar-, Wind- und Geothermieenergie im kohlenstoffarmen Energiemix des Landes. Die Niederländer verlängern die Lebensdauer eines Kernkraftwerks und unternehmen Schritte zum Bau von zwei neuen Reaktoren, wobei sie 566 Millionen Dollar für dieses Ziel bereitstellen. Die Europäische Union schlug in einem umstrittenen Schritt vor, die Kernenergie zu Finanzierungszwecken als „grüne“ Energiequelle einzustufen, „um den Übergang zu einer überwiegend auf erneuerbaren Energien basierenden Zukunft zu erleichtern“.
China entwickelt mit Thorium- Reaktor neue Technologie
China hingegen beabsichtigt, in den nächsten 15 Jahren mehr als 150 neue Reaktoren zu bauen. Damit wird China die USA innerhalb von fünf Jahren als weltweit größten Erzeuger von Kernenergie überholen. In den letzten zehn Jahren hat China rund 470 Millionen US-Dollar in Schmelzsalzreaktoren investiert. Diese Technologie, verwendet Brennstoff in flüssigem Zustand anstelle von festen Stäben. Damit verringert sich das Risiko einer Kernschmelze signifikant. Die USA experimentierten in den 1960er Jahren mit der Technologie, gaben sie aber als zu teuer auf. China baut jetzt den ersten Salzschmelze-Reaktor, der Thorium als Brennstoff anstelle von radioaktiverem Plutonium oder Uran verwendet. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass Thorium als Abfallprodukt in Chinas wachsenden Seltenerdminen anfällt. Dies ermöglicht deshalb auch eine Kosteneinsparungen.
Geothermie und Wasserkraft können Energieversorgung zusätzlich stützen
Kernenergie ist nicht die einzige stabile, kohlenstoffarme Stromquelle, die keinen enormen physischen Fußabdruck verursacht. Geothermie, die der Erdoberfläche Wärme entzieht, erfüllt alle drei Kriterien. Wasserkraft, die den Wasserfluss zur Stromerzeugung nutzt, ist stabil, obwohl Stauseen oft einen großen Fußabdruck haben. Staudämme können als natürliche Batterien dienen. Wenn das Angebot an Solar- und Windenergie hoch ist kann Wasser in einen Stausee gepumpt werden. An einem windstillen Tag kann die gespeicherte Energie dann wieder zur Stromerzeugung verwendet werden.
Diese Alternativen bedeuten, dass Atomkraft nicht überall die Antwort sein wird. Island hat kohlenstoffarmen Strom produziert, lange bevor der Klimawandel zum Problem wurde und Solar- und Windenergie billig wurden. Früher importierte das Land Kohle zur Stromerzeugung, bevor es ab den 1950er Jahren seine Wasserkraftproduktion ausbaute. Heute bezieht Island drei Viertel seines Stroms aus Wasserkraft und ein Viertel aus Geothermie.
Österreich lehnt Kernkraft ab
Andere Länder haben Atomkraft ausdrücklich abgelehnt, teilweise mit erheblichen wirtschaftlichen und klimatischen Kosten. Österreich bezieht 60 % seines Stroms aus Wasserkraftwerken und ist gut in das europäische Stromnetz integriert. Seine Versorgungsstabilität stützt Österreich zum Teil aus Kernkraftwerken direkt hinter der Grenze. Das Land baute seinen einzigen Kernreaktor in den 1970er Jahren. In einem hart umkämpften Referendum stimmten die Österreicher 1978 gegen die Inbetriebnahme des Kraftwerks. Stattdessen baute Österreich ein Kohlekraftwerk, das über drei Jahrzehnte lang zu einem der größten Kohlendioxid-Emittenten des Landes und zu einer Hauptquelle der Luftverschmutzung wurde. Es wurde 2019 auf Gas umgestellt.
Deutschland steigt aus Kernenergie aus
Die folgenreichste Geschichte eines Landes, das über Kernenergie nachdenkt, ist Deutschland, Europas industrielles Kraftwerk. Vor 2011 machte die Kernkraft etwa 25% der deutschen Stromerzeugung aus. Das Land hatte seit den späten 1980er Jahren, beeinflusst durch den Atomunfall von Tschernobyl in der Sowjetunion im Jahr 1986, keinen neuen Reaktor gebaut. Die Reaktoren sollten aber bis in die 2030er Jahre hinein betrieben werden. Jetzt werden die Atomkraftwerke bis Ende 2022 abgeschaltet.
Dann kam am 11. März 2011 der Reaktorunfall von Fukushima, ausgelöst durch das stärkste jemals in Japan gemessene Erdbeben. Im Gegensatz zu Tschernobyl, das zu erheblichen Todesfällen und langfristigen Gesundheitsproblemen führte, führte Fukushima zu keinem Todesfall. Laut einem UN-Bericht kam es auch zu keinen gesundheitsschädlichen Auswirkungen der Einwohner von Fukushima durch Strahlenbelastung. Im Jahr 2018 starb ein ehemaliger Arbeiter der Anlage in Fukushima an Krebs, der möglicherweise mit Strahlung in Verbindung gebracht wurde. Für die Bewohner der umliegenden Gemeinden, selbst in der Nähe der Reaktoren, wurde keine solche Verbindung hergestellt.
Erhöhter CO2 Ausstoß durch Abschaltung der Kernkraftwerke
Nach dem Unfall führte die Entscheidung Japans, seine Kernkraftwerke abzuschalten, anstatt Kohle auslaufen zu lassen, zu einem erhöhten Verbrauch fossiler Brennstoffe und einer Luftverschmutzung, die statistisch mit Tausenden von Todesfällen in Verbindung gebracht werden kann. Diese Todesfälle stehen in krassem Gegensatz zu der guten Sicherheitsbilanz westlicher Reaktoren, deren Konstruktionen und Sicherheitsvorschriften sie viel sicherer machen als alte sowjetische Reaktoren wie der von Tschernobyl.
Die Angst vor nuklearen Unfällen ist real und teilweise berechtigt. Es ist besorgniserregend, dass in Russland immer noch neun Reaktoren im Stil von Tschernobyl mit einigen Modifikationen in Betrieb sind. Aber es ist auch wichtig zu erkennen, dass regulatorische Aufsichts- und Sicherheitsbestimmungen normalerweise wirksam sind. Sogar der Unfall von Fukushima oder der Unfall von Three Mile Island in Pennsylvania im Jahr 1979 kann als Erfolg an der Sicherheitsfront angesehen werden. Einige Sicherheitseinrichtungen versagten, andere funktionierten und dämmten die Folgen ein.
Nach Fukushima bekräftigten die USA ihr zuvor erklärtes Bekenntnis zur Atomkraft, während Deutschland fast die Hälfte seiner Atomkapazität sofort abschaltete und den verbleibenden Atomausstieg beschleunigte. Im Jahr 2020 hat Deutschland rund 10 % seines Stroms aus Kernenergie bezogen, gegenüber 25 % vor Fukushima; Die letzten drei Reaktoren des Landes sollen dieses Jahr geschlossen werden. Infolgedessen emittiert Deutschland mehr als 8 Tonnen Kohlendioxid pro Person, verglichen mit weniger als 5 Tonnen für Frankreich mit seiner großen Flotte von Kernkraftwerken.
Die neue Bundesregierung hat im Rahmen ihrer ehrgeizigen Energiewende den geplanten Kohleausstieg von 2038 auf 2030 vorgezogen. Trotzdem hat die Abhängigkeit von Kohle nach Fukushima zu Hunderten Millionen Tonnen Kohlendioxidverschmutzung und Tausenden von Todesfällen durch lokale Luftverschmutzung geführt.
Atomkraftausbau stagniert im Westen
Die Atomkraft stagniert im Westen auch wegen ihrer hohen Kosten, die teilweise mit Sicherheitsmaßnahmen zusammenhängen. Während Sonne und Wind immer billiger werden, wird Atomkraft immer teurer. Die USA bauen derzeit nur zwei neue Reaktoren, beide außerhalb von Augusta, Georgia, zu Gesamtkosten von über 28 Milliarden US-Dollar, was ungefähr dem Doppelten der ursprünglichen Prognose entspricht. Frankreich baut derzeit nur einen Reaktor, der noch in diesem Jahr ans Netz gehen soll; es hat 21,5 Milliarden US-Dollar gekostet, statt der ursprünglich veranschlagten 3,9 Milliarden US-Dollar, und ist ein Jahrzehnt hinter dem Zeitplan zurück. Das Vereinigte Königreich hat derzeit zwei Reaktoren im Bau mit Gesamtkosten von 30 Milliarden US-Dollar, was die Investitionen des Landes in Forschung und Entwicklung von 516 Millionen US-Dollar für kleine modulare Reaktoren in den Schatten stellt.
SMR Technologie produziert weniger Abfall
SMRs und andere neue Technologien sind die große Hoffnung der Nuklearindustrie. Ein Forschungsschwerpunkt ist die Nutzung neuer spaltbarer Materialien wie Thorium, das häufiger vorkommt, weniger Abfall produziert und keine direkten militärischen Anwendungen hat. Andere Technologien zielen darauf ab, vorhandenen Atommüll als Brennstoffquelle zu nutzen. Die Abkehr von massiven Reaktoren hin zu SMRs könnte zunächst die Kosten pro erzeugter Energieeinheit erhöhen. Aber es würde Finanzierungsmodelle eröffnen, die großen Reaktoren nicht zur Verfügung stehen, wodurch die Kosten gesenkt werden könnten, da die Reaktoren einem einheitlichen Design folgen, anstatt einzeln entworfen zu werden. Der Bau vieler kleiner Reaktoren ermöglicht auch Learning-by-Doing, ein Modell, das von China im Inland und im Rahmen seiner „Belt and Road“-Initiative im Ausland aktiv verfolgt wird.
Neue Technologien noch nicht konkurrenzfähig
Keine dieser neuen Technologien ist sicher wirtschaftlich konkurrenzfähig. Einige der eher experimentellen Technologien, wie Chinas Thoriumreaktoren, könnten sich noch auszahlen. TerraPower, ein von Bill Gates gegründetes Unternehmen, arbeitet seit über einem Jahrzehnt an Natriumreaktoren und hat der Mischung kürzlich ein Design mit geschmolzenem Salz hinzugefügt, das einen echten Unterschied machen könnte, wenn es funktioniert. Der Punkt ist, es zu versuchen. Wie Sonne und Wind könnte Kernenergie mit der richtigen finanziellen Unterstützung die Lernkurve erklimmen und die Kostenkurve nach unten rutschen.
Die staatliche Förderung der Kernenergieforschung ist kein Ersatz für den rasanten Ausbau der Solar- und Windenergie. Die Suche nach neuen Nukleartechnologien zu subventionieren ist vergleichbar mit Investitionen in Technologien, die Kohlendioxid in Schornsteinen oder direkt aus der Luft abscheiden: Sie sind kein Ersatz für die Reduzierung der CO2-Emissionen jetzt, aber beide werden notwendig sein, um ehrgeizige Netto-Null-Klimaziele zu erreichen . Die Welt kann es sich nicht leisten, die Möglichkeiten neuer Nukleartechnologien zu ignorieren oder bestehende Kernkraftwerke, die sicher arbeiten, vorzeitig abzuschalten.
Atomkraft ist mit Risiken verbunden. So auch ein sich erwärmender Planet. Die hohen Kosten der Kernenergie heute sagen wenig darüber aus, wo die Dinge in einigen Jahrzehnten stehen könnten, wenn die Welt auf dem besten Weg sein sollte, ihre Netze allein mit kohlenstoffarmen Technologien zu versorgen. Aus Gründen sowohl der Energiesicherheit als auch des Klimawandels sollten Regierungen im Westen, in China und darüber hinaus weiterhin in nukleare Forschung und Entwicklung investieren.
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