Die Herausforderungen von Krieg und Klima

Der britische Premierminister sagte letzte Woche, dass er möglicherweise einen Wechsel zur Kernenergie in Betracht ziehe, um die steigenden Erdgaspreise auszugleichen, die in Europa seit Beginn des Krieges in der Ukraine um etwa 150 % gestiegen seien. Diese Preiserhöhung beträgt mehr als das Doppelte.

Dies würde auch die starke Klimapolitik des Vereinigten Königreichs unterstützen, die Netto-Treibhausgasemissionen (THG) auf Null zu senken – denn Kernkraft liefert grüne Energie. Allerdings ist es ansonsten nicht so sauber – siehe unten.

Aber energiereiche Länder haben sich von der Atomenergie zu Erdgas verlagert. Im Bloomberg Green Newsletter hieß es, die Stromerzeugung aus Kernenergie in Deutschland sei im Jahr 2021 um 60 % niedriger als ihr Höchststand, in Großbritannien um 50 % und in Japan um 87 %.

Während in der Ukraine der Krieg tobte, deutete ein Beobachter an, dass Deutschland im Falle einer Gaskrise die stillgelegten Atomkraftwerke wieder in Betrieb nehmen könnte. Deutschland importiert 49 % seines Gases aus Russland.

Ist die Kernenergie als Alternative zur Erdgasenergie und als Möglichkeit zur Dekarbonisierung der Welt noch einmal in Betracht zu ziehen?

Erdgas versus Kernkraft in Europa.

Wenn Russland die Hauptpipeline nach Deutschland, Nordstream 1, abschaltet, wie könnten Deutschland und andere europäische Länder das Gas ersetzen? Der neue Pipeline-Zwilling, Nordstream 2, wird keine Hilfe sein, da er kürzlich von Deutschland unter Berufung auf den Ukraine-Krieg abgeschaltet wurde, bevor er überhaupt mit dem Gastransport aus Russland begonnen hatte.

Eine Lösung wäre, die LNG-Importe nach Europa durch die führenden Exporteure Australien, Katar und die USA zu steigern. Wir brauchen einfach mehr Exportterminals und mehr spezialisierte LNG-Tanker.

Ist Kernkraft eine Option, um Erdgasenergie zu ersetzen? Nicht einfach, denn 28 von 34 Ländern In Europa wurde im Jahr 2020 mehr Erdgasenergie verbraucht als Kernenergie.

Deutschland verbrauchte 2.6 Exajoule (EJ) mehr Energie aus Gas als aus Kernkraft. Die nächstgrößten Differenzen sind Italien (2.4 EJ) und das Vereinigte Königreich (2.2 EJ).

Die meisten Länder sind stärker auf Erdgas angewiesen als auf Kernenergie. Frankreich ist die einzige große Ausnahme, da 37 % des französischen Stroms aus Kernkraftwerken stammen – der Verbrauch von Kernenergie ist deutlich höher als der von Erdgas (1.7 EJ mehr).

Klima-Standpunkt.

Erdgas ist ein fossiler Brennstoff, es sei denn, es wurde aus Abfällen gewonnen. Viele argumentieren, dass Gas ein Brückenbrennstoff beim Übergang zu erneuerbaren Energien sein wird, da es doppelt so sauber verbrennt wie Kohle und Öl. Zum Beispiel die großen Ölkonzerne Energie Outlook 2020 postulierte Zukunftsszenarien, in denen Gas der dominierende fossile Brennstoff wäre, der benötigt wird, um bis 2050 Netto-Null zu erreichen, dies aber nur die Hälfte der Energiemenge aus Wind, Sonne und Wasser wäre.

Aber der Ausbau einiger Kernkraftwerke würde sicherlich dazu beitragen, die Treibhausgasemissionen zu senken und die Abhängigkeit von Gas- und Kohlekraftwerken zu verringern.

Bill Gates fügt der Atomkraft noch einen weiteren positiven Aspekt hinzu. In seinem Buch So vermeiden Sie eine KlimakatastropheLaut Gates liefert ein Kernreaktor für jedes Pfund Baumaterial viel mehr Energie als herkömmliche erneuerbare Energien. Solar-, Wasser- und Windanlagen erfordern für die gleiche erzeugte Energieeinheit 10–15 Mal mehr Beton und Stahl als der Bau eines Kernreaktors. Das sei eine große Sache, sagt er, weil dabei viele Treibhausgasemissionen entstehen Herstellung diese Beton- und Stahlmaterialien.

Was wäre nötig, um das gesamte Erdgas Europas durch Kernenergie zu ersetzen? Eine Schätzung beträgt 50-150 neue Kernkraftwerke. Im Durchschnitt über 34 Länder würde dies bedeuten, dass jedes Land etwa 1–4 Kernkraftwerke bauen müsste. Vielleicht ist dies bis 2050 machbar, aber die unten diskutierten umstrittenen Themen würden es sehr unwahrscheinlich machen.

Umstrittene Nuklearthemen.

Zwei große Probleme bestehen darin, dass die Genehmigung, Regulierung und der Bau eines Kernreaktors lange dauert, außerdem teuer ist und in der Regel das Budget übersteigt. Im Gegensatz dazu werden erneuerbare Energien aus Wind-, Solar- und Batterieenergie immer günstiger.

Zweitens ist abgebrannter Kernbrennstoff radioaktiv und es ist äußerst schwierig, sicher zu sein, dass die unterirdische Lagerung für lange Zeit sicher sein wird. Obwohl nur ein kleiner Bruchteil des Atommülls Da es langlebig und stark radioaktiv ist (3 % der Gesamtmenge), muss es für Zehntausende von Jahren abgetrennt und isoliert werden, meist durch geologische Tiefenlagerung.

Nebenbei bemerkt ist die Lagerung von Atommüll in den USA eine überzeugendes Thema. Der nukleare Abfall in den USA existiert in 33 verschiedenen Bundesstaaten und wird dort an 75 Standorten gelagert. Der Abfall wächst jedes Jahr um 2,000 Tonnen und die enorme Belastung beläuft sich auf fast 30 Milliarden US-Dollar.

Für die Lagerung an zwei Standorten wurde eine vorübergehende Lösung vorgeschlagen: einer in New Mexico namens Holtec und einer in Texas namens ISP. Beide würden im Perm-Becken liegen, sind aber teilweise wegen ihrer wachsenden Zahl umstritten Erdbeben. Um dies zu verhindern, wurde im US-Senat ein neuer Gesetzentwurf vorgeschlagen.

Kleine modulare Reaktoren.

Ein SMR ist ein kleiner modularer Reaktor, der das erste Problem von oben minimiert – den langen Zeitraum für die Genehmigung, Regulierung und den Bau eines Kernkraftwerks. Ein SMR erzeugt typischerweise 300 MW Strom und ist für den Bau in einer Fabrik konzipiert. Ein solcher Reaktor könnte über 200,000 Haushalte mit Strom versorgen. Es gibt über 50 verschiedene Designs für SMRs.

DOE hat ausgegeben Bisher hat das Unternehmen mehr als 1.2 Milliarden US-Dollar für SMRs ausgegeben und möchte Unternehmen wie NuScale nun mindestens 5.5 Milliarden US-Dollar mehr für die Entwicklung und Demonstration von SMR-Designs im Laufe des nächsten Jahrzehnts zur Verfügung stellen. Die praktische Anwendung wird wahrscheinlich noch 10 bis 20 Jahre entfernt sein.

Wie bald kommt die Kernfusion?

Bei der Fusion von Wasserstoff wird übermäßig viel Energie freigesetzt, wie die Wasserstoffbomben zeigten, die in den 1950er Jahren den Pazifik erleuchteten. In einem gemeinsames europäisches Unternehmen Ein riesiger donutförmiger Magnet namens JET in Oxfordshire, Großbritannien, enthält Plasma, das auf eine ultrahohe Temperatur von 100 Millionen Grad erhitzt wird.

Das Team gab kürzlich bekannt, dass es die erzeugte Fusionsenergie verdoppelt hat, was einen großen Fortschritt darstellt. Die Wasserstofffusion dauerte etwa fünf Sekunden – ein großer Fortschritt gegenüber früheren Tests. Das Plasma im Inneren des Donut-Magneten ahmte für diese 5 Sekunden die Bedingungen im Inneren unserer Sonne nach. Fusion ist natürlich die Quelle der Sonnenenergie.

Der nächste Schritt wird in einem größeren und besseren Labor in Frankreich namens Iter erfolgen, das voraussichtlich 2035 in Betrieb genommen wird. Der Reiz besteht darin, dass 1 Pfund Fusionsbrennstoff mehr als 10 Millionen Mal so viel Energie erzeugen wird wie 1 Pfund Kohle, Öl usw Gas. Doch die kommerzielle Anwendung der Kernfusion wird noch Jahrzehnte entfernt sein, sodass es vor 2050 keine Lösung für den Klimawandel gibt.

Weg nach vorn.

Kernenergie ist saubere Energie und die Anlagen sind im Vergleich zur Fläche von Windparks kompakt, aber teurer. Auch bei der Herstellung von Materialien wie Beton und Stahl, die für den Bau eines Kernreaktors verwendet werden, stößt die Kernenergie viel weniger Treibhausgase aus. Abgesehen von Tschernobyl im Jahr 1986 weist die Kernenergie auch eine hervorragende Sicherheitsbilanz auf. Fukushima im Jahr 2011 war erschreckend, aber es gab keine Todesopfer.

Die oben genannten Bedenken bedeuten jedoch, dass Kernkraft keine praktikable Lösung für den Ersatz von Erdgas in Europa ist, wenn der Preis weiter in die Höhe schnellt oder kriegsbedingte Sanktionen oder die Rückzahlung von Sanktionen dazu führen, dass der Gasfluss aus Russland eingestellt wird.

Es ist auch unwahrscheinlich, dass die Kernenergie einen großen Beitrag zur Reduzierung der globalen Treibhausgasemissionen leisten könnte, da sie nur dazu beitrug 4.4 % des weltweiten Energieverbrauchs im Jahr 2020. Die Genehmigungen, Vorschriften, der Bau und die Kosten für den Neubau von Kernkraftwerken sind einfach zu hoch. Und die Ausgangslinie liegt für die meisten europäischen Länder zu weit zurück – der Anteil des Kernenergieverbrauchs beträgt nur 6.7 % im Vereinigten Königreich, 4.9 % in Deutschland und 8.6 % in den USA – es sei denn, stillgelegte Kernreaktoren könnten schnell wieder in Betrieb genommen werden.