Atomstrom ist keine Lösung für Klimaprobleme und Energieknappheit

Fossile Energiesysteme, auch Atomenergie, haben ihre Blütezeit hinter sich; sie sind längst
überholt. Erneuerbare Energiequellen dagegen sind unerschöpflich. Die Technologie, die es
braucht, um erneuerbare Energiequellen zu nutzen, ist erprobt und wartet nur darauf, im
grossen Stil angewendet zu werden. Wir brauchen keine Atomenergie. Im Augenblick gibt es
nicht eine Energiekrise, sondern eine Paradigmen-Krise.

Eine umfassende Energie-Analyse des
Nuklear-Systems zeigt, dass die
Atomenergie weder das Problem der
globalen Erwärmung noch das Problem
zukünftiger Energieengpässe zu
lösen vermag.

 

Das Nuklear-System

Ein Atomkraftwerk kommt nie allein:
Ein grosser Komplex von in der Regel
üblichen industriellen Prozessen ist
nötig, um die Atomenergie aus dem
Uran in der Erdkruste zu befreien und sie in eine nutzbare
Form, in der Regel elektrische Energie, umzuwandeln.
Dieser Komplex heisst Nuklear-System oder nukleare
Prozess-Kette und kann in drei Teile zerlegt werden:

  1. Umwandlung des aus der Erdkruste gewonnenen
    Uranerzes in Brennelemente für den Atomreaktor.
  2. Bau des eigentlichen Atomkraftwerks; Unterhalt und
    Betrieb des AKW während seiner Betriebszeit.
  3. Handhabung des radioaktiven Abfalls, Ausserbetriebnahme
    und Rückbau des (radioaktiven) Atomreaktors
    und «Endlagerung» des Atommülls.

Jeder dieser drei Teile umfasst diverse industrielle Prozesse.
Jeder Prozess benötigt elektrische Energie, fossile
Treibstoffe, Materialien und Chemikalien und emittiert
Kohlendioxid (CO2). Der Atomreaktor selber ist in Tat
und Wahrheit das einzige Glied in der Prozesskette, das
kein Kohlendioxid freisetzt.

 

Emission von Treibhausgasen durch
das Nuklear-System

In unserer Studie haben wir die CO2-Emissionen des Nuklear-
Systems untersucht. Über die Emission von anderen
Treibhausgasen, insbesondere FCKW (Fluor-Chlor-
Kohlenwasserstoffe), die ganz bestimmt und erst noch
in beträchtlichem Umfang auch vorkommt, sind keine
Angaben verfügbar. Die Atomindustrie sollte es sich zur
dringenden Aufgabe machen, diese Treibhausgas-Emissionen
zu untersuchen und zu publizieren, statt unbesehen
zu behaupten, die Atomenergie sei frei von solchen
Emissionen. Wenn keine Daten existieren, so heisst
das nicht, dass es keine Emissionen gibt.

Auf Grund unserer Untersuchung verursacht ein heutiges
Nuklear-System etwa 90–140 g CO2-Emissionen pro
Kilowattstunde. Die offiziellen Nuklear-Institute zitieren
viel tiefere Emissionswerte: 3–40 g CO2-Äquivalent pro
Kilowattstunde, inklusive andere Treibhausgase. Diese
Angaben beruhen auf unveröffentlichten und darum
nicht überprüfbaren Daten. Offensichtlich stützen sich
die offiziellen Werte auf oberflächliche und unvollständige
Analysen. Nur schon der Bau eines Atomkraftwerks
trägt mit mindestens 14 g CO2/kWh zur über die gesamte
Lebensdauer gemittelten Emissionsrate bei.

Wir weisen darauf hin, dass die offiziellen Institute, von
denen die Behörden und die politischen Verantwortungsträger
beraten werden, wie zum Beispiel die Internationale
Atomenergie-Agentur (IAEA), die Nuklear-
Energie-Agentur (NEA), die weltweite Nuklear-Vereinigung
(World Nuclear Association, WNA) oder das
Nuklear-Energie-Institut (NEI), ausdrücklich «Interessenvertretungen
» und nicht zwangsläufig unabhängige
Forschungsinstitute sind.

 

Anteil der Atomenergie am weltweiten
Energiebedarf

Im Jahre 2005 produzierten alle Atomkraftwerke weltweit
insgesamt etwa 10 Exajoule (2,8 Millionen GWh)
elektrische Energie. Das sind etwa 15% der weltweiten
Erzeugung (100%= 66 EJ, 1 Exajoule = 1018 Joule) an
elektrischer Energie im 2005. Gesamthaft wurden der
Erdbevölkerung etwa 455 EJ Energie zur Verfügung gestellt,
inklusive «traditionelle Biomasse» (Holz, Mist, Stroh). Der Atomenergie-Anteil macht also gerade mal
2,2% des weltweiten Energiebedarfs aus.

 

Gewinnung von Uran

Uran findet man in der Natur in Form von vielen chemischen
Verbindungen (Mineralien), die in unterschiedlichste
Felsarten eingebettet sind. Um das Potenzial der
Atomenergie in Bezug auf Energieversorgung und
Klimabeeinflussung beurteilen zu können, muss man
die physikalisch-chemischen Eigenschaften der uranhaltigen
Vorkommen genauer betrachten.

Der Urangehalt der Gesteine variiert sehr stark. Die
reichsten Erze enthalten etwa 20% Uran, das heisst
200 g Uran pro Kilogramm Gestein (200 g U/kg). Im
Moment ist der weltweite Mittelwert etwa 1 g U/kg. Die
schwächsten noch ausgebeuteten Erze enthalten bloss
0,1 g U/kg. Gewöhnlicher Granit enthält etwa 0,004 g
U/kg. Je höher der Gehalt eines Vorkommens, umso seltener
bzw. weniger mächtig ist das Vorkommen; das ist
ein bekanntes Phänomen bei Mineralien in der Erdkruste.
Die Verteilung von Uran in den bekannten Vorkommen
der Erdkruste ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die Gewinnung von Uran aus der Erdkruste erfordert eine
ganze Abfolge von physikalischen und chemischen
Prozessen. Jeder dieser Prozesse erfordert Energie- und
Materialzufuhr und braucht technische Vorrichtungen:
Je geringer der Urangehalt des Erzes, umso grösser sind
diese Aufwendungen. Um 1 kg Uran aus einem Erz mit
einem Gehalt von 1% zu gewinnen, müssen 100 kg Gestein
verarbeitet werden. Wenn der Gehalt zehnmal
kleiner ist, müssen für 1 kg Uran bereits 1000 kg Erz
verarbeitet werden. Damit wird auch der Energieaufwand
pro Kilogramm Uran zehnmal grösser.

Die Extraktion von Uran aus dem Wirtsgestein ist ein komplizierter
chemischer Prozess. Der Aufwand an Energie
und Chemikalien hängt in erster Linie von der Anreicherung
des Erzes, in zweiter Linie aber auch von den geochemischen
Eigenschaften des Felsmaterials ab. Zudem
wird die Extraktion umso schwieriger, je geringer der
Urangehalt des Erzes ist. Schwieriger bedeutet wiederum
mehr Energie und mehr Chemikalien pro Kilogramm Uran.

Urangehalt von Erzen

Abbildung 1: Dieses komplizierte Diagramm stellt mehrere Resultate
der Studie gleichzeitig dar.
Das Balkendiagramm stellt die Beträge der weltweit bekannten
ausbeutbaren Uranvorkommen und die Verteilung ihres Gehaltes
dar. Gesamthaft sind in diesem Diagramm 4,743 Teragramm
(1 Tg = 1012g = 109 kg) Uran dargestellt. Das sind 4,743 Millionen
Tonnen, gestützt auf die offiziellen Statistiken über die weltweiten
Uranvorkommen der IAEA (Internationale Atomenergie-
Agentur) und der NEA (Nuklear-Energie-Agentur).

Bitte beachten Sie, dass die waagrechte Achse logarithmisch und
die senkrechte Achse linear ist. Die Uranmenge, die als Vorrat
von einem bestimmten Gehalt verfügbar ist, wird durch die Höhe
(nicht durch die Fläche) des Balkens dargestellt. Die Breite der
Balken stellt nur die (Streu-)Breite der Urangehalte dar.

Die grüne Kurve stellt die Netto-Energieproduktion des Nuklear-
Systems in Abhängigkeit vom Urangehalt des Erzes dar.

Die gestrichelte grüne Linie stellt weiche Erze dar, die durchgehende
grüne Linie harte Erze.

Bei hohem Gehalt nimmt die Netto-Energie langsam ab, aber
unterhalb eines Gehalts von 0,05% fällt die Kurve rasant auf null
ab: die «Energieklippe»!

 

 

Die Energieklippe

Die Menge an Energie, die aus 1 kg Natururan mit der
natürlich vorhandenen Isotopen-Zusammensetzung gewonnen
werden kann, hat im Wesentlichen einen festen
Wert. Die Energie, die gebraucht wird, um das Uran
aus dem Gestein zu isolieren, wächst mit sinkendem
Urangehalt des Wirtsgesteins. Ab einem bestimmten
Minimalgehalt ist der Energieaufwand gleich gross wie
der Energiegewinn. Sinkt der durchschnittliche Gehalt
unter 0,2 g Uranium pro Kilo Uranerz, dann liefert das
Nuklearsystem netto keine Energie. Dieser Zusammenhang
zwischen Netto-Energieproduktion und Gehalt
des Uranerzes ergibt die «Energieklippe» und ist in Abbildung
1 dargestellt.

 

Uranvorräte

Die potenzielle Grösse und Lebensdauer des weltweiten
Parks an Atomkraftwerken ist begrenzt durch die Verfügbarkeit
von Uranvorräten mit «Netto-Energiegehalt».
Jetzt kommen wir an den entscheidenden Punkt.

Wie Abbildung 1 zeigt, sind die grössten Uranvorräte in
Gesteinen enthalten mit besonders geringen Urankonzentrationen;
das ist ein bekanntes Phänomen bei
Metallerzen.

Wir unterscheiden zwischen «weichen» und «harten»
Uranerzen; letztere heissen so, weil sie schwerer abzubauen
und zu mahlen sind. Dabei konsumieren sie mehr
Energie und mehr Material als «weiche» Erze. Erze mit
geringem Urangehalt sind tendenziell «hart». In Abbildung
1 wurde das Diagramm mit der «Energieklippe»
auf eine Grafik projiziert, welche die globalen Vorräte an ausbeutbarem Uran darstellt. Dabei zeigt sich, dass
die grössten bekannten Vorkommen am nächsten zur
«Energieklippe» liegen. Nicht die Menge an Uran in der
Erdkruste bestimmt das globale Potenzial an spaltbarem
Material, sondern die Qualität der Vorkommen, aus denen
das Uran gewonnen wird.

 

Erschöpfung der Uranvorräte

Um einen Anhaltspunkt zur Beurteilung des zukünftigen
Potenzials der Atomenergie zu bekommen, wurden
zwei einfache Szenarien verwendet:

Szenario 1: Die weltweite Kapazität der Atomkraftwerke
bleibt konstant auf dem gegenwärtigen Niveau von
370 GW(e=elektrisch). Dabei sinkt der Beitrag des
Atomstroms zum weltweiten Energiebedarf bis zum
Jahr 2050 unter 1%, während die globale Energienachfrage
jährlich um 2 bis 3% steigt.

Szenario 2: Der Anteil des Atomstroms am globalen
Energiebedarf bleibt konstant beim heutigen Wert von
2,2%. Die Kapazität der Atomkraftwerke muss weltweit
um 2 bis 3% – also um 7,5 bis 10 GW(e) – pro Jahr steigen,
um mit dem wachsenden Energiebedarf Schritt zu
halten. Dieses Szenario entspricht dem Szenario «hoch»
der IAEA im Jahr 2005.

In beiden Szenarien gehen wir davon aus, dass die
Uranerze mit der besten Qualität als erste abgebaut
werden, weil das für die Bergbaugesellschaften den
grössten Gewinn abwirft. Das dürfte eine allgemein akzeptierte
Annahme sein. Als Folge davon sinkt der
durchschnittliche Urangehalt der verbleibenden Uranerz-Vorräte im Lauf der Zeit. Diese Feststellung hat
schwer wiegende Konsequenzen im Hinblick auf die
Emissionsrate von CO2 und die Netto-Energieproduktion
der Atomkraft in der Zukunft.

 

Kohlendioxid-Ausstoss im Lauf der Zeit

Erze mit geringerem Urangehalt erfordern bei der Ausbeutung
mehr Energieeinsatz. Deshalb wird pro Kilogramm
Uran mehr CO2 freigesetzt. Während der mittlere
Urangehalt der Erze im Lauf der Zeit sinkt, steigt die
CO2-Produktion pro Kilogramm Uran.
In etwa 70 Jahren (Szenario 1) bzw. 45 Jahren (Szenario
2) ist der CO2-Ausstoss der Atomkraftwerke grösser
als jener der gasbefeuerten Kraftwerke (Abbildung 2).

CO2 Emission von Atomstrom

Abbildung 2: Die Emissionsrate von Kohlendioxid der
Atomkraftwerke steigt innerhalb der nächsten Jahrzehnte,
weil der Urangehalt der Erze abnimmt. Die gehaltvollsten
und am leichtesten abbaubaren Vorräte
werden zuerst abgebaut, weil sie die grössten Profite
bringen. Der grüne Bereich stellt die Unsicherheit bei
den Prognosen dar. Diese rührt einerseits von individuellen
Unterschieden zwischen den Minen und andererseits
von der unsicheren Datenlage her. Als Folge einiger
optimistischer Annahmen in der Analyse ist die
obere Grenze plausibler als die untere.

 

 

Netto-Energie im Lauf der Zeit

Aus den oben erwähnten Gründen wird sich die Netto-
Energie, die sich aus Uranerzen gewinnen lässt, im Lauf
der Zeit reduzieren. Die Abnahme des mittleren Urangehaltes
auf unter 0,1% innerhalb von drei Jahrzehnten
hat einen markanten Abfall der Netto-Energie aus Uran
zur Folge. Das Nuklear-System wird – je nach dem verwendeten
Szenario – zwischen 2050 oder 2070 die
«Energieklippe» überschreiten (Abbildung 3).

Atomstrom und Netto-Energie

Abbildung 3: Die Energieklippe im Lauf der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Anteil der
Netto-Energie aus dem Nuklear-System dar. Dies ist der
Bruchteil der produzierten Energie, der nicht gebraucht
wird, um das nukleare System selber zu betreiben
und aufrechtzuerhalten.
Die hellgrüne Fläche ist ein Mass für die Unsicherheit
der berechneten Werte. Wegen einiger optimistischer
Annahmen in der Analyse sind die unteren Grenzwerte
wahrscheinlicher als die oberen Grenzwerte.

 

 

Ausblick

Beide Szenarien in dieser Arbeit basierenauf den gegenwärtig
bekannten abbaubaren Vorräten an Uranerz.
Gibt es Aussichten, dass noch weitere, bis jetzt unbekannte
Vorräte entdeckt werden?

Es ist ziemlich sicher, dass weitere Uranvorkommen gefunden
werden. Höhere Uranpreise machen zusätzliche
Explorationsanstrengungen lohnend; weitere Exploration
wird auch zu weiteren Vorkommen führen. Das ist
der ökonomische Teil der Geschichte.

Die Uranvorkommen mit der besten Qualität, also die
am einfachsten auffindbaren und am leichtesten zugänglichen
(chemisch und physikalisch) und am besten
abbaubaren Vorkommen, sind allesamt schon bekannt.
Aus geologischer Sicht sind die Chancen, neue, grosse,
qualitativ hochstehende Vorkommen zu finden, gering.
Bis jetzt wurden keinerlei Hinweise publiziert, dass solche
Vorkommen existieren. Sogar wenn ein reiches Vorkommen
wie in Kanada (beispielsweise «Cigar Lake»)
entdeckt würde, könnte dieses bei der gegenwärtigen
Nachfrage nur etwa 6 bis 7 Jahre lang hochqualitatives
Uran liefern. Am wahrscheinlichsten ist, dass Erzvorkommen,
die zukünftig entdeckt werden, eine noch geringere Energiequalität als die gegenwärtig bekannten
Uranvorkommen haben. Deshalb ist also anzunehmen,
dass neu entdeckte Uranvorräte noch näher an der
Energieklippe liegen.

 

Die Reaktoren der Generation IV,
ein bewegliches Ziel

Die Atomindustrie behauptet fest, neue Atomreaktortypen,
genannt «Generation IV», seien einsatzbereit und
würden alle Uran-Nachschubprobleme auf einen Schlag
zum Verschwinden bringen. Die «Generation IV» ist eine
neue Typenreihe mit geschlossenem Kreislauf, die
früher «Brutreaktor» genannt wurde. Die «Brüter» wären
imstande, etwa 60% der im natürlichen Uran enthaltenen
Atome zu spalten, also hundertmal mehr als
die aktuelle Reaktorgeneration.

Ein halbes Jahrhundert intensiver Forschung in sieben
Ländern rund um den ganzen Globus und Investitionen
von mindestens 100 Milliarden Dollar haben bisher nur
bewiesen, dass das Brütersystem technisch nicht machbar
ist. Sogar wenn die technischen Probleme sofort
lösbar wären, so wäre der erste kommerzielle Brüter erst
etwa 30 Jahre später am Netz. Also definitiv zu spät,
um die Energieprobleme zu lösen.

 

Terroristen-Risiko

Die Verbreitung der Reaktoren der Generation IV würde
eine grosse und unkontrollierbare Plutonium-Wirtschaft
etablieren. Für jede Terroristengruppe wäre es ein Leichtes,
genügend Plutonium abzuzweigen, um einen nuklearen
Sprengsatz zu bauen. Sicherheitsgarantien und
Verträge auf Papier können den (illegalen) Handel mit
und den Diebstahl von Plutonium nicht verhindern.

 

Schlussbemerkungen

Demokratische Aspekte

Atomenergie ist nicht nur ein technisches Thema, sondern
beinhaltet grundsätzliche demokratische Aspekte.
Die Atomindustrie hat sich mit Geheimhaltung umgeben,
aber Atomenergie betrifft die gesamte Gesellschaft.
In einer Demokratie hat das Volk das grundlegende
Recht, seine Entscheide in Kenntnis der echten
Fakten und nicht auf der Grundlage von unvollständiger
Information zu fällen.

Hinauszögern einer nachhaltigen Entwicklung

Die Finanzstruktur der Atomindustrie und damit der
Atomenergie ist sehr undurchsichtig. Nur ein Teil der
wahren Kosten wird wirklich veröffentlicht. Nur wenige
Leute kennen die tatsächlichen Kosten der Atomenergie:
also die Kosten, die die Gemeinschaft insgesamt zu
bezahlen hat. Die «Langzeitlagerung» des Atommülls,
die Ausserbetriebnahme und der Rückbau der Reaktoren
(um nur einige Beispiele zu nennen) werden bei den
publizierten Kosten des Atomstroms nicht oder ungenügend
in die Rechnung einbezogen.

Lässt man sich auf ein neues Atomprogramm ein, so bezahlt
man dies mit Investitionen in der Grössenordnung
von einigen zehn Milliarden Euro und hat mindestens
während der nächsten hundert Jahre hohe finanzielle
Verpflichtungen. Ist ein neues Atomprogramm einmal
gestartet, so ist es sehr schwer wieder zu stoppen. Die
Atomenergie absorbiert einen unverhältnismässig grossen
Anteil der verfügbaren Forschungs- und Fördergelder.
Damit zögert sie die Entwicklung von nachhaltigen
Energieoptionen noch weiter hinaus. Eine solche Verzögerung
können wir uns schlicht nicht leisten.

 


Von Jan Willem
Storm van Leeuwen,
Ceedata Consulting, Holland, publiziert in "Energie & Umwelt" 4/2006, S. 4-7 der Schweizerischen Energiestiftung SES.

Jan Willem Storm van Leeuwen (Magister der (Natur-)Wissenschaften, Physikalische
Chemie, Technische Universität Eindhoven) ist beratender Wissenschaftler bei
der Consulting-Firma Ceedata. Zudem arbeitet er für die Offene Universität Heerlen,
für die er Ausbildungslehrgänge für Chemie-Lehrpersonen entwickelt.
Storm van Leeuwen ist Sekretär der holländischen Vereinigung des Club of Rome.
Die Hauptgebiete seiner Arbeit als Experte sind Risiko-Analyse und Lebens-Zyklus-
Analysen von Energiesystemen, wobei er sich auf Aspekte der Nachhaltigkeit konzentriert.
Typisch für seine Beratungsarbeit ist, dass er komplexe Systeme durchschaubar
und wesentliche Daten für Entscheidungsträger und Politiker zugänglich
macht. Seit den Achtzigerjahren befasst er sich mit Nukleartechnik.

ΞAtomkraft | Massnahmen

4 Gedanken zu „Atomstrom ist keine Lösung für Klimaprobleme und Energieknappheit“

  1. Atomenergie
    Atomenergie ist wegen dem sehr hohen Risikos auf keinen Fall eine Lösung.

    1. Atomenergie
      Ja, stimmt schon, aber keiner will auch höhere Preise bezahlen, und die wurden uns ja vorausgesagt.
      Die Geister die ich rief.

  2. Gleiche Analyse der „erneuerbaren Energiesysteme“
    Hat hier auch jemand berechnet wieviel es kostete ein Windrad zu montieren?
    Oder eine Photovoltaik Anlage zu erstellen.
    Messen mit gleichen Ellen ist offensichtlich nicht erwünscht.

    1. Anoymous gegen Atomenergie
      Ein Supergau ist unbezahlbar.
      Uranbergbau, Thoriumbergbau ist eine massive Umweltzerstörung und Landschaftszerstörung und es gibt kein Erdlager.
      95% Atomabfall 5% verwendbar.
      Wasserverschmutzung durch Atomkraft, Berge von Atommüll und Tailings fliessen in auserzte Bergbaustätte.
      Der Atomausstieg ist der richtige Weg. Die Atomenergie ist eine Sackgasse.
      Alle Atomkraftwerke und Kernfusionskraftwerke abschalten, abreisen, und den maximalen Ausbau der erneuerbaren Energiequellen vollziehen, Blockhauskraftwerke bauen, Energie sparen und unterirdische Stromleitungen verlegen.
      Wellenkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Solareis Speicher, Geothermie, Solarthermie, Wasserstrombojen, Photovoltaik, Windenergie, Wasserdämme, Biogaskraftwerke, Kompostvergasung und so weiter.
      Als Stromspeicher Pumpwasserkraftwerke.

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