Atomkraftwerke zur Lösung der Klimaerwärmung?

Amory B. Lovins, Imran Sheikh und Alex Markevich:

Vergesst doch die Atomkraft!

Das englische Original dieses Vortrages wurde 2008 im Magazin des Rocky Mountain Intitutes publiziert. Übersetzung ins Deutsche von Dieter Kuhn, Zürich. Publiziert im Tagungsband “Neue Atomkraftwerke in der Schweiz – Fehlinvestition oder Goldesel?” Tagung vom 12.09.2008 organisiert durch die Schweizerische Energiestiftung, siehe hier.

Einleitung

Stets hat man uns gesagt, Atomenergie sei ein blühender Industriezweig, der eine spektakuläre Renaissance erlebe, denn sie sei bewährt, nötig, wettbewerbsfähig, zuverlässig, sicher, verlässlich, weit verbreitet, immer beliebter und CO2-frei. Sie sei ein perfekter Ersatz für die Kohlekraftwerke mit ihrem hohen CO2-Ausstoss. Neue Atomkraftwerke seien also im Interesse des Klimaschutzes, der Versorgungssicherheit mit elektrischer Energie und des wirtschaftlichen Wachstums.

Da ist aber ein Haken: Der private Kapitalmarkt investiert nicht in neue Atomkraftwerke. Und ohne Investition findet keine Kraftwerksbestellung statt. Die wenigen Bauaufträge, die fast ausschliesslich in Asien vergeben werden, erfolgen durch zentrale Planer. Und dabei wird tief in die Staatskasse gegriffen. In den Vereinigten Staaten von Amerika haben nicht einmal staatliche Subventionen, die so hoch wie die Kosten des neuen Atomkraftwerks oder noch grösser waren, einen Anreiz auf die Wallstreet auszuüben vermocht.

Der vorliegende Überblicks-Artikel möchte mit möglichst wenig technischen Begriffen die Kosten, das Klimaschutz-Potenzial, die Zuverlässigkeit, die finanziellen Risiken, den Erfolg am Markt, die Verbreitungsgeschwindigkeit und den Beitrag zur Energieversorgung von neuen Atomkraftwerken mit jenen ihrer Konkurrenz, die wenig oder gar kein CO2 ausstösst, vergleichen. Er erklärt, warum die immer grösser werdenden Subventionen durch die Steuerzahler keine Investoren anzuziehen vermögen. Kapitalgeber ziehen stattdessen Konkurrenzprojekte vor, die das Klima schützen, weniger kosten, kürzere Bauzeiten haben und geringere finanzielle Risiken darstellen. Die Atomindustrie behauptet, sie habe keine ernsthafte Konkurrenz. Diese Konkurrenz produziert aber bereits mehr Energie als die Atomkraftwerke weltweit und wächst viel schneller als der Atomkraftwerkpark.

Am auffälligsten ist, dass man beim Vergleich der Fähigkeit aller Konkurrenten, das Erdklima zu schützen und die Energiesicherheit zu verbessern, feststellt, warum Atomenergie nie imstande sein wird, alle diese Versprechen einzulösen; nicht einmal, wenn sie auf dem freien Markt Käufer und Investoren finden würde. Zugleich bieten die CO2-freien Konkurrenten der Atomenergie tatsächlich hocheffiziente Klima- und Sicherheits-Lösungen an, schneller und mit grösserer Vertrauenswürdigkeit.

Nicht konkurrenzfähige Kosten

Die Zeitschrift „The Economist“ stellte im Jahre 2001 fest, dass “Atomenergie, die man einst für zu billig hielt, um sie nur schon zu messen, heute zu teuer ist, als dass sie noch eine Rolle spielen könnte“ – günstig im Betrieb, aber sehr kostspielig im Bau. Seither ist sie im Bau noch um ein Vielfaches teurer geworden. Und in ein paar Jahren, wenn die alten Brennstoff-Lieferverträge auslaufen, wird sie auch im Betrieb um ein Vielfaches teurer sein. Die Gesamtkosten übersteigen schon heute deutlich die von anderen konventionellen Kraftwerken (Kohle, Gas, grosse Windfarmen). Noch viel kostengünstiger produzieren die weiter unten beschriebenen Konkurrenten.

Weltweit sind die Baukosten von Atomkraftwerken viel stärker gestiegen als die Baukosten anderer Kraftwerke. Das liegt nicht nur an den markant gestiegenen Preisen von Stahl, Kupfer, Nickel und Zement, sondern auch an der ausgezehrten globalen Infrastruktur, die es für die Konstruktion, den Bau, das Überwachen und Betreiben eines Atomreaktors braucht. Das Vorzeigeprojekt der Atomindustrie, der finnische Reaktor, der vom französischen Top- Atomkraftwerkbauunternehmen Areva hochgezogen wird, ist nach einer Bauzeit von 28 Monaten um mindestens 24 Monate gegenüber dem Zeitplan im Rückstand. Das Budget ist bereits um 2 Milliarden Dollar überzogen.

Abbildung 1: Kosten elektrischer Energie ab neu erstellten Kraftwerken

Im Jahre 2007 war, wie Abbildung 1 zeigt, die Atomenergie zur teuersten Variante unter all den Optionen geworden. Das zeigt sowohl die massgebliche, aber mittlerweile zu tiefe Schätzung des MIT aus dem Jahre 2003⁸³, die Nachbesserung durch das Keystone-Center (Mitte 2007; siehe Abb. 1; rosa Balken) als auch die spätere und noch höhere Schätzung der Industrie (siehe Abbildung 1; rosa Pfeil)⁸⁴.

Wärme-Kraft-Kopplung (WKK) und Effizienz sind „dezentrale Ressourcen“, die in der Nähe des Endverbrauchers der Energie liegen. Darum vergrössern sie weder die Kapitalkosten noch die Energieverluste des Verteilungsnetzes, das die grossen Kraftwerke und die abgelegenen Windfarmen mit den Stromkonsumenten verbindet⁸⁵. Windfarmen benötigen genau wie Solarzellen⁸⁶ eine Stabilisierung („Stromspeicherung“), um ihre variable Einspeisung ins Netz auszugleichen. Alle Arten von Generatoren erfordern eine Form von Backup, also Redundanz, für den Fall eines Defektes. Abbildung 1 stellt diese Kosten dar.

Ein thermisches Kraftwerk erzeugt immer sehr viel Abwärme, die in der Regel ungenutzt bleibt. Industrielle WKK-Anlagen und WKK in der Grössenordnung eines Gebäudes gewinnen die meiste Abwärme zurück und machen so separate Wassererwärmer zur Erzeugung von industriellem Heisswasser oder Heizwasser für die Gebäudeheizung überflüssig. So entsteht der ökonomische „Kredit“ in der Abbildung 1. Elektrische Energie aus WKK und genutzte Wärme aus bisher ungenutzten industriellen Prozessen ist sogar noch preiswerter, denn zur Erzeugung wird kein zusätzlicher Brennstoff gebraucht.⁸⁷

Effizienz des Endverbrauchers bedeutet, dass der Stromkunde aus jeder Kilowattstunde das Maximum herausholt, indem er schlauere Techniken einsetzt. Wie die Zusammenarbeit des Rocky Mountain Institute (RIM) mit vielen führenden Firmen gezeigt hat, leistet Effizienz die gleichen oder gar bessere Dienste mit weniger CO2-Ausstoss, tieferen Betriebskosten und häufig geringeren Anfangsinvestitionen. Die Investition, um eine Kilowattstunde zu sparen, beträgt überall in den USA etwa zwei Cents, aber war geringer als ein Cent in hunderten von Dienstprogrammen (hauptsächlich für Geschäftskunden) und kann sogar weniger als Null Cent sein bei neuen Büro- und Fabrikgebäuden – und bei einigen Nachrüstungen, die mit ohnehin anstehenden Gebäuderenovationen kombiniert werden.

Wind, WKK und Effizienz des Endverbrauchers bringen elektrische Dienstleistungen bereits preiswerter zum Kunden als zentralisierte Kraftwerke, ob es jetzt Atomkraftwerke oder konventionell-thermische Kraftwerke seien. Dieser Kostenunterschied wird noch grösser, da zentralisierte thermische Kraftwerke eher überaltert sind, während ihre Konkurrenz sich rasch verbessert. Die hohen Kosten von konventionell-thermischen Kraftwerken würden noch höher, wenn ihre hohen CO2-Emissionen aufgefangen und immobilisiert werden müssten.

Nicht konkurrenzfähige Vermeidung von CO2

Im Betrieb setzt ein Atomkraftwerk fast kein CO2 frei. Der geringe Ausstoss rührt von der Herstellung des Brennstoffs unter den aktuellen Umständen her.⁸⁸ Darum wird das Atomkraftwerk als idealer Ersatz für ein kohlebefeuertes thermisches Kraftwerk gefeiert. Aber der scheinbar so logische Ersatz kann auch mit nicht-atomaren Technologien vorgenommen werden, die billiger und schneller verfügbar sind. So bekommt man mehr Entlastung des Klimas pro investierten Dollar und pro Jahr. Abbildung 2 zeigt, dass verschiedene Varianten unterschiedlich viel CO2 pro produzierte Kilowattstunde ausstossen.

Abbildung 2: Im Betrieb ausgestossenes Kohlendioxid (CO2) pro produzierte kWh Strom

Kohlekraftwerke stossen von allen konventionell-thermischen Kraftwerken pro Kilowattstunde mit Abstand am meisten CO2 aus. Der Ersatz von Kohlekraftwerken steht also zuoberst auf der Prioritätenliste, wenn es um die Reduktion des CO2-Ausstosses geht. Eine Kilowattstunde Atomstrom bringt die ungefähr 900 g CO2 nahezu zum Verschwinden, die bei der Produktion einer Kilowattstunde Kohlestrom freigesetzt werden. Aber genau denselben Effekt hat auch eine Kilowattstunde Windstrom, eine Kilowattstunde aus industrieller WKK mit Wärmerückgewinnung oder eine Kilowattstunde, die dank Effizienz des Endverbrauchers eingespart wurde. Und eine Kilowattstunde aus einer der letzten drei Ressourcen ohne CO2- Ausstoss kostet mindestens einen Drittel weniger als eine Kilowattstunde Atomstrom. Also reduziert man mit ihnen pro Dollar den CO2-Ausstoss viel stärker!

Industrielle Gas-Kombi-WKK und WKK im Gebäudebereich verbrennen in der Regel Erdgas; dabei wird ebenfalls CO2 frei (allerdings nur halb so viel wie bei Kohle). Eine Erdgaskilowattstunde kann also weniger CO2-Ausstoss vermeiden als eine Kilowattstunde Atomstrom, nämlich etwa 700g.⁸⁹ Obwohl WKK pro Kilowattstunde weniger CO2-Ausstoss vermeidet als ein Atomkraftwerk, vermeidet diese Technologie pro Dollar Stromkosten mehr CO2 als Atomstrom, denn sie ist viel preiswerter. Wenn wir davon ausgehen, dass eine Kilowattstunde Strom ab WKK etwa halb so viel wie eine Kilowattstunde Atomstrom kostet, dann erhält man pro Dollar doppelt soviel WKK-Strom wie Atomstrom. Also vermeidet man so 1,4 Kilogramm CO2 für denselben Preis, mit dem man bei Atomstrom nur 900g vermieden hätte.

Abbildung 3 vergleicht die Kosteneffizienz verschiedener Elektrizitäts-Optionen beim Vermeiden von CO2-Emissionen. Wir betrachten sowohl die Kosteneffizienz, gemessen in Kilowattstunden pro Dollar, als auch die Kohlendioxid-Emissionen, falls es diese überhaupt gibt.

Abbildung 3: Vermiedene CO2 Emissionen, verglichen mit einem Kohlekraftwerk

Atomenergie ist die teuerste Option und bringt deshalb pro Dollar weniger Kilowattstunden als ihre Konkurrenz. So ist es nicht überraschend, dass Atomstrom auch beim Klimaschutz, gemessen in vermiedenem CO2 pro Dollar, zu den Verlierern gehört. Noch schlechter ist nur das zentralisierte Erdgas-Kombikraftwerk ohne WKK.⁹⁰ Stabilisierte Windenergie und WKK sind 1,5-mal kosteneffizienter als Atomenergie beim Vermeiden von CO2. So liegen auch die Effizienzkosten bei unglaublichen 7 Cents pro Kilowattstunde. Die Effizienz bei üblicherweise beobachteten Kosten schlägt die Atomenergie mit grossem Vorsprung – zum Beispiel um etwa das Zehnfache für Effizienzkosten von 1 Cent pro Kilowattstunde.

Neue Atomenergie ist so teuer, dass man beim Verschieben eines ausgegebenen Dollars vom Atomstrom zur Effizienz das Klima sieben mal besser schützt, als wenn man einen ausgegebenen Dollar von der Kohle zur Atomenergie verschiebt. Unter durchaus vernünftigen Annahmen kann man zeigen, dass das Ausgeben eines Dollars für neue Atomenergie statt für effiziente Nutzung der elektrischen Energie für das Klima schlechter ist als wenn man den Dollar für ein neues Kohlekraftwerk ausgegeben hätte! Wenn uns Massnahmen gegen den Klimawandel wirklich ein ernsthaftes Anliegen sind, müssen wir unsere Investitionen gut überlegen, um den Klimaschutz auszuweiten und zu beschleunigen. Weil Atomenergie teuer ist und der Bau von Atomkraftwerken viel Zeit in Anspruch nimmt, führt die Beschaffung von mehr Atomstrom anstelle von Strom der billigeren, flexibleren Konkurrenz letztlich zu einer Reduktion und Verlangsamung des Klimaschutzes!

Rest des Artikels lesen

83 Diese konservative Annahme wird als Grundlage aller Vergleiche in diesem Artikel verwendet.

84 Alle Geldbeträge in diesem Artikel sind US-Dollars im Jahre 2007. Alles sind Näherungswerte und gelten für die entsprechenden Technologien in den USA im Jahre 2007. Kapital und Betriebskosten werden über die Lebensdauer der Investition ausgemittelt.

85 Dezentrale Kraftwerke mögen für Reserveleistung im Notfall schon auf das Verteilnetz abstützen, aber solche Reserve-Kapazität wird selten beansprucht und erfordert darum nicht einmal eine geringfügige Vergrösserung der Netzkapazität. Dies im Unterschied zum Bau von neuen, zentralisierten Grosskraftwerken. Ja, im Normalfall erlauben diversifizierte, dezentrale Kraftwerke eine Reduktion der beanspruchten Netzkapazität; Netzreserven stehen dann für andere Verbraucher zur Verfügung.

86 In der Abbildung 1 ist Sonnenenergie nicht berücksichtigt, weil die Gestehungskosten solarer Elektrizität stark von der Art der Anlage und deren Finanzierung abhängen. Aus der Abbildung 4 ist ersichtlich, dass Photovoltaik im Moment eine der kleineren Quellen erneuerbarerer Elektrizität ist. Elektrizität aus solarthermischen Kraftwerken macht einen noch vielen kleineren Anteil aus.

87 Ein ähnlicher Kredit für vermiedenen Brennstoff zur Wassererwärmung kann es dieser Technologie sogar ermöglichen, Elektrizität mit negativen Kosten zu produzieren. Das Diagramm vernachlässigt in konservativer Art solche Kredite (die stark anlagen-abhängig sind) und stellt einen typischen positiven Verkaufspreis dar.

88 Wir vernachlässigen hier die bescheidenen und gut vergleichbaren Energiebeträge, die zur Herstellung eines Generators jeglicher Bauart benötigt werden (Graue Energie). Ebenso vernachlässigen wir mögliche Energiebeträge, die für die langfristige Handhabung des atomaren Abfalls oder für die Extraktion von Uran aus Erzen mit geringem Urangehalt nötig sind.

89 Da die genutzte Abwärme bei WKK Brennstoff zur Wassererwärmung ersetzt, vermeidet WKK mehr CO2- Emissionen pro Kilowattstunde als ein grosses gasbefeuertes Kraftwerk.

90 Wenn auf lange Sicht die Gaspreise niedriger als die hier angenommenen (7,72 Dollar pro 1,055 GJ [= 1 Mio. British Thermal Units (BTU)]) sind und wenn man die aktuell hohen atomaren Kosten berücksichtigt, dann könnten die WKK-Kombi-Kraftwerke pro Dollar mehr CO2 vermeiden als Atomkraftwerke. Dies könnte sogar schon mit den hier angenommenen Preisen möglich sein, wenn man die Fähigkeit der WKK-Kombi-Kraftwerke zu lastgeführtem Betrieb sauber in Rechnung stellt. Damit ergänzen sie in idealer Weise saubere, billigere, variable, erneuerbare Quellen wie z.B. die Windenergie.