Warum fortschrittliche Kernreaktoren der Industrie und von Kohle abhängigen Staaten zugute kommen

Der Chemiekonzern DowDOW
wird einen kleinen Kernreaktor für industrielle Anwendungen entwickeln, der möglicherweise Erdgas ersetzt, das jetzt bei extrem hohen Temperaturen verbrannt wird, um chemische Verbindungen zu verändern. Fortgeschrittene Nukleartechnologien erzielen jedoch das gleiche Ergebnis, ohne Kohlenstoffemissionen freizusetzen.

Für die Stromerzeugung sind vor allem die Hochtemperaturreaktoren der sogenannten Generation IV bekannt. Sie können aber auch von der Industrie genutzt werden. Da sie bei 800 Grad Celsius betrieben werden, können sie Chemikalien verarbeiten, Meerwasser entsalzen und sauberen Wasserstoff für Strom und Transport produzieren. Noch besser: Die Reaktoren können orten, wo einst stillgelegte Kohlekraftwerke standen, und so die wirtschaftliche Gesundheit in den verwüsteten Regionen des Landes wiederherstellen.

„Elektrizität ist die niedrig hängende Frucht“, sagt Patrick White, Projektmanager für die Nukleare Innovationsallianz, in einem Gespräch mit diesem Autor. „Wir haben die Kernenergie noch nicht mit großen Chemieanlagen integriert. Es kann einige Schluckaufe und Dinge geben, die durchgearbeitet werden müssen. Aber wir werden Ende des Jahrzehnts die ersten Reaktoren für industrielle Anwendungen sehen. Nach dem Bau des vierten und fünften Reaktors werden sich Unternehmen scharenweise anmelden. Das Ziel ist die Dekarbonisierung.“

Insbesondere Dow arbeitet mit X-Energy zusammen einen kleinen modularen Reaktor an einem der Standorte von Dow an der Golfküste zu entwickeln, der 2030 in Betrieb gehen könnte. Dow übernimmt auch eine Minderheitsbeteiligung an X-Energy. Jeder modulare Reaktor kann 80 Megawatt erzeugen. Aber sie können zusammengestapelt werden, um 320 MW zu produzieren und saubere, zuverlässige und sichere Grundlastleistung zur Unterstützung von Elektrizitätssystemen oder industriellen Anwendungen bereitzustellen.

Bestehende US-Kernreaktoren sind die zweite Generation, obwohl Southern Company Reaktoren der dritten Generation baut, die von Westinghouse entwickelt wurden. Die kleinen modularen Reaktoren der vierten Generation produzieren mehr Strom zu geringeren Kosten. Die dritte und vierte Generation schalten sich im Notfall automatisch ab.

„Fortschrittliche kleine modulare Nukleartechnologie wird ein entscheidendes Werkzeug für Dows Weg zu null COXNUMX-Emissionen und unsere Fähigkeit sein, das Wachstum voranzutreiben, indem wir unseren Kunden kohlenstoffarme Produkte liefern“, sagt das Unternehmen Jim Fitterling, Chief Executive Officer von Dow. „Die Technologie von X-energy gehört zu den fortschrittlichsten und wird, wenn sie eingesetzt wird, sicheren, zuverlässigen und kohlenstoffarmen Strom und Dampf liefern.“

Schwer zu dekarbonisierende Sektoren

Derzeit stammen 99 % der weltweiten Wasserstoffproduktion aus fossilen Brennstoffen. Das nennt man grauen Wasserstoff. Ziel ist es, zu grünem Wasserstoff zu gelangen, indem Solarpanels oder Windturbinen mithilfe eines Elektrolyseurs Strom erzeugen. Aber die Wärme und der Strom aus der Kernenergie können auch das Wassermolekül spalten, um Wasserstoff zu produzieren – der zur Raffination von Öl, zur Herstellung von Stahl oder zur Herstellung von Chemikalien verwendet wird.

Ein solches Verfahren ist emissionsfrei und dringend erforderlich. Laut dem US Environmental Protection Agencyverursachte elektrische Energie 25 % der globalen Treibhausgasemissionen, während Industriebetriebe 24 % ausmachten. Der Transport machte 27 % aus, alles im Jahr 2020.

Kernenergie kann auch Meerwasser entsalzen. Nach Angaben der Internationalen Atomenergiebehörde werden täglich 40 Millionen Kubikmeter Trinkwasser produziert – hauptsächlich im Nahen Osten und in Nordafrika, wobei fossile Brennstoffe verwendet werden, um Dampf oder Strom zu ziehen, um den Prozess zu erleichtern. Aber es weist darauf hin, dass Kernenergie und Entsalzungsanlagen in Japan und Kasachstan kombiniert werden, wo seit den 1970er Jahren kommerzielle Anlagen betrieben werden.

„Wenn wir an sauberer Energie interessiert sind, denken Sie an alle Brennstoffquellen, die wir haben“, sagt White von der Allianz. „Die Stromerzeugung macht etwa 25 % unserer Emissionen aus. Kernkraft kann die schwer zu dekarbonisierenden Industriesektoren ansprechen. Auch Kernkraftwerke müssen voll ausgelastet sein. Ihre Nutzung zur Entsalzung und Wasserstoffproduktion – bei gleichzeitiger zuverlässiger Stromerzeugung – ist eine gute Synergie und kostengünstig.“

Sicherlich gibt es viele Hürden zu überwinden. Kernbrennstoffe werden häufig anhand ihrer Konzentration eines bestimmten Uranisotops, U-235, charakterisiert. Die heute in den Vereinigten Staaten betriebenen Reaktoren erfordern eine Brennstoffanreicherung von 3 % bis 5 % U-235, bekannt als niedrig angereicherte Uranbrennstoffe. Viele fortgeschrittene Reaktoren, die sich in der Entwicklung befinden, werden höhere Brennstoffanreicherungsniveaus erfordern, einige bis zu 20 % U-235. Dieser höher angereicherte Uranbrennstoff wird als High-Assay, Low-Enriched Uranium (HALEU) bezeichnet.

Die größte Herausforderung für fortschrittliche Reaktoren, die HALEU-Brennstoff benötigen, besteht darin, dass das Material in den Vereinigten Staaten nicht im Handel erhältlich ist. Einziger Anbieter ist der russische Staatskonzern TENEX – aus heutiger Sicht nicht wünschenswert. Aber staatliche Anreize könnten die inländische Produktion des Kraftstoffs katalysieren und eine dauerhafte Wertschöpfungskette schaffen. Ansonsten bieten es auch Australien, Kanada und Kasachstan an.

Kann Atomkraft Kohle ersetzen?

Gleichzeitig sind die Kosten für den Bau dieser fortschrittlichen Kernreaktoren schwer zu quantifizieren. Mehr Gewissheit wird kommen, nachdem die Entwickler mit dem Entwurf von Anlagen und der Modellierung von Ausgaben begonnen haben. Darüber hinaus wird Atomkraft attraktiver, wenn die Gesellschaft Kohlenstoffpreise festlegt. Bedenken Sie, dass GE Hitachi Nuclear Energy mit Ontario Power Generation zusammenarbeitet, um einen kleinen Reaktor zu bauen, der 2024 beginnen soll: Sie versuchen, andere dazu zu bringen, dieselbe Technologie zu implementieren, um die Kosten zu senken.

Die Atomkraft ist natürlich seit dem Vorfall auf Three Mile Island im Jahr 1979 auf Widerstand gestoßen. Aber Bemühungen zur Dekarbonisierung könnten das ändern – insbesondere diejenigen, die kohleabhängigen Regionen helfen sollen. Der Gesetzgeber von West Virginia hat Richtlinien erlassen, die es kleinen modularen Reaktoren ermöglichen, stillgelegte Kohlekraftwerke zu ersetzen. Indiana, Illinois, Montana und Wyoming erwägen ähnliche Schritte.

In der Tat, Simon Irish, Geschäftsführer von Terrestrische Energie, schreibt, dass Kernkraftwerke der vierten Generation Kohlekraftwerke ersetzen und die Gemeinden, in denen sie untergebracht waren, wiederbeleben können. Da diese fortschrittlichen Reaktoren bei den gleichen Temperaturen wie ein kohlebefeuerter Kessel betrieben werden können, ist dies eine praktische Idee. Zudem ist das Austauschgerät emissionsfrei.

Jigar Shah, der Direktor des Büros für Kreditprogramme des Energieministeriums, unterstützt diese Überlegungen und sagt, dass der Umzug ein logischer Anfang sei, da die Infrastruktur und die Netzanschlüsse bereits vorhanden seien. Seine Agentur stellt 11 Milliarden US-Dollar bereit, um die Entwicklung kleiner modularer Reaktoren zu unterstützen.

„Wenn die Nuklearindustrie das tut, was sie seit Jahrzehnten tut, werden die Leute zögern“, sagt White von der Nuclear Innovation Alliance. „Es ist nicht gut mit der Öffentlichkeit umgegangen. Wir haben jetzt die Möglichkeit, der Kernenergie aufgrund der Dekarbonisierung eine weitere Chance zu geben. Aber wir müssen Vertrauen zu den Gemeinschaften aufbauen und die Technologien erklären. Wir müssen sicherstellen, dass sie sich damit wohlfühlen. Wir brauchen eine soziale Lizenz für Kernenergie – damit die Menschen sie in ihren Hinterhöfen haben wollen.“

Eine Renaissance der Kernenergie könnte endlich stattfinden. Dekarbonisierung ist der Anstoß. Aber die Inflationsbekämpfungsgesetz fügt Steuervorteile hinzu, die das Interesse von Investoren und Kreditgebern wecken und empfindlichen Gemeinschaften und der Wirtschaft insgesamt zugute kommen. Dow sieht eine Chance – einen potenziellen Vorläufer für andere Hersteller.