aus der Welt der Energie

Ende November war es nun soweit, die Laufzeitverlängerung der in Betrieb befindlichen Reaktoren ist beschlossene Sache. Und wie es zu erwarten war, fühlen sich einige Gegner der Kernkraft übel übers Ohr gehauen. Noch lauter als vorher werden die Rufe nach einem Ausstieg, am besten sofort. Doch hier muss die Frage erlaubt sein: ist das denn überhaupt realistisch? Immerhin hat die kerntechnische Stromerzeugung einen nicht unerheblichen Anteil am deutschen Energiemix. Wesentlich größer ist der Beitrag bei der Bereitstellung der Grundlast: nahezu die Hälfte wird durch kerntechnische Anlagen getragen. Ist die Forderung, sofort respektive in 2022 den letzten Reaktor abzuschalten, realistisch?

Gleich vorweg will ich klarstellen, dass es das vordringliche Ziel sein muss, so bald als möglich die Verbrennung fossiler Brennstoffe (also Kohle, Öl und Gas) zur Energieerzeugung zu beenden. Was hier neben der immensen Umweltverschmutzung an Rohstoffen unwiederbringlich vernichtet wird, ist in Hinblick auf die Entwicklung zukünftiger Generationen nicht mehr zu verantworten. Aber auch die friedliche Nutzung der Kernkraft kann meiner Meinung nach nicht der Weisheit letzter Schluss sein und wird wohl hoffentlich irgendwann durch andere Technologien ersetzt werden. Die Fusion scheint mir hier ein aussichtsreicher Kandidat zu sein, dazu aber in einem späteren Blog mal mehr.

Zunächst aber wurde nun im Herbst eine Verlängerung der Laufzeiten der KKW’s in Deutschland beschlossen: sieben vor 1980 erbaute Anlagen dürfen acht, die zehn übrigen Kraftwerke 14 Jahre länger laufen. Hier stellt sich die Frage: muss das sein; benötigen wir in unserer heutigen Zeit wirklich noch die Kernkraft? Oder ist es wirklich möglich, den Energiebedarf in Deutschland ohne ein Zurückgreifen auf Kernkraft oder fossile Brennstoffe zu decken? Und wäre der Ausstieg in 2022 wirklich realistisch machbar gewesen? Oder gar ein sofortiger Ausstieg wie er zum Beispiel von der Initiative “Sofortiger Ausstieg” gefordert wird? Im Folgenden soll diesen Fragen nachgegangen werden.

Aktueller Stand der Energieerzeugung

In 2009 lag die Bruttostromerzeugung in Deutschland bei 596 Terawattstunden (TWh). Diese verteilten sich wie in der Abbildung gezeigt (Quelle: BMWi). Den 22,6 Prozent des durch die Kernkraft erzeugten Stromes entsprechen damit rund 134,9 TWh. Insgesamt sind derzeit in Deutschland 17 Reaktorblöcke in Betrieb, die durchschnittliche Nettoleistung eines KKW’s liegt bei ca. 1.200 MW, die installierte Bruttogesamtleistung wird mit 21.465 MW angegeben. Aufgrund von Pausen und Betriebsunterbrechungen wird dieser Wert allerdings nicht erreicht, realistischer ist ein Wert von etwa 18.000 MW (entspricht 18 GW). Diese 18 GW sind denn auch der Anteil an der Versorgung der Grundlaststromversorgung, was bei aktuell rund 40 GW etwa 45 % entspricht (siehe untere Abbildung, Quelle: BMWi).

Stellt man nun die Forderung nach einem Abschalten der Reaktoren, so muss man natürlich die durch diese bereitgestellten Energien ersetzen. Das heißt, man muss eine Energieform finden, die einerseits die Abdeckung der Grundlast garantiert, andererseits auch die entstehende Lücke von 120 TWh schließt. Denn obwohl immer wieder von den Kernkraftgegnern betont wird, dass eine Stromlücke nicht existiert, irgendwo macht es sich nun mal bemerkbar wenn die rund 23 Prozent erzeugter Strom weg sind. Hauptargument ist dabei immer wieder der viele Strom der jedes Jahr aus Deutschland exportiert wird. Und in der Tat gab es zum Beispiel in 2009 einen Stromimportsaldo von -14,3 TWh, d.h. es konnten netto 14,3 TWh Strom exportiert werden. Verrechnet man das mit den 134,9 TWh die in den Reaktorblöcken produziert wurden, so ergibt das einen Betrag von rund 120 TWh der bei Ausfall (oder Abschaltung) der Reaktoren ersetzt werden muss.

Alleine diese Zahlen machen meines Erachtens bereits mehr als deutlich, dass eine sofortige Abschaltung nicht empfehlenswert ist. Lediglich der langfristige Ausstieg kann realisiert werden. Hierfür muss aber zunächst ein Ersatz geschaffen werden um neben dem normalen Strom auch die Grundlastversorgung zu sichern. Vor allem das letztere ist nur schwierig zu realisieren. Wirklich grundlastfähig sind nämlich weder die Photovoltaik noch die Windenergie sondern vor allem die Geothermie- und Biomassekraftwerke, die hier die aussichtsreichsten Kandidaten sind. Im Folgenden will ich daher den Fokus auf die Frage der Bereitstellung und Abdeckung der Grundlast legen da dieser Fakt meines Erachtens in bisherigen Diskussionen stark vernachlässigt wurde. Andere Argumentationen, wie die geringen Emissionen von CO2 wurden bereits in anderen Foren und Beiträgen zur Genüge diskutiert (in der Tat ist die Kernkraft bei einer Emission von ca. 5 – 30 g CO2-Äquivalenten pro erzeugter kWh durchaus vergleichbar mit regenerativen Energien) und sind daher in diesem Artikel nicht Gegenstand meiner Betrachtung.

Geothermie und Biomasse als Grundlastsicherung

Die Geothermie ist die Nutzung der Wärme der oberen Erdschichten. Da diese Wärme ständig vorhanden ist, ist diese Art der Energieerzeugung damit auch Grundlastfähig. Leider ist mit einigen Problemen zu kämpfen. Da in Deutschland, von wenigen Ausnahmen abgesehen, kaum vulkanisch aktive Hochenthalpie-Gebiete vorhanden sind, muss eine Bohrung sehr tief gehen, was die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt. Auch die Höffigkeit, also die Wasserergiebigkeit des Untergrundes, ist ein großes Problem. Nicht zuletzt besteht ein Risiko seismischer Ereignisse. Prominentes Beispiel ist das Kraftwerk Landau: hier erschütterten im August 2009 eine Reihe von Erdbeben, ausgelöst durch die Bohrungen, die Region.

Diese Nachteile sollten aber, wenn mit Bedacht vorgegangen wird, über kurz oder lang keine größere Rolle mehr spielen. Die eigentliche Problematik liegt meiner Meinung nach in der zu geringen Leistung: die durchschnittliche Bruttostromleistung eines solchen Kraftwerkes liegt bei rund 3 MW. Und hier wird bereits die Dimension deutlich: um die 1.200 MW eines einzigen KKW’s zu ersetzen sind rund 400 (!) Geothermiekraftwerke notwendig.

Gemäß dem Geothermiebericht von 2009 sollen bis 2020 insgesamt rund 280 MW Leistung zur geothermischen Stromerzeugung installiert sein. Das entspricht rund 90 Kraftwerken. Um dieses durchaus ambitionierte Ziel zu erreichen, müssten pro Jahr rund zehn solche Kraftwerke gebaut werden, fast eines pro Monat. Bei einer durchschnittlichen Bauzeit von zwei bis drei Jahren pro Kraftwerk ein praktisch nicht realisierbares Konzept. Und am Ende entsprächen diese 280 MW nicht einmal einem Viertel der Leistung eines einzigen KKW’s.

Einen anderen Ansatz verfolgen die Biomassekraftwerke. In diesen wird, wie es der Name schon sagt, Biomasse verbrannt. Das sind zum Beispiel extra angebaute Pflanzen, aber auch Müll oder sonstiges organisches Material findet Verwendung. Neben der Entsorgung von Müll wird da also auch gleich noch Energie erzeugt – besser geht es ja schon gar nicht mehr. Aber auch hier gibt es natürlich gewisse Nachteile. Der größte ist der Flächenverbrauch der Anbaukulturen für den Brennstoff. Und ein weiteres Phänomen, welches jede Technologie zu besitzen scheint, greift auch hier: die “Ich-will-es-zwar-haben-aber-bleibt-mir-mit-den-Nachteilen-vom-Leib”-Mentalität (die vor allem bei der Nutzung der Windkraft seltsame Blüten treibt). So kommt es immer wieder zu Protesten von Bürgern die die Emissionen als Geruchsbelästigung wahrnehmen. Beispielhaft sei hier der “Nemitzer Appell” [10] genannt.

Unabhängig der hier genannten Nachteile, wie ist es denn nun von der praktischen Seite her, können die Biokraftwerke helfen, den Ausfall der Kerntechnischen Stromerzeugung bei der Abdeckung der Grundlast zu kompensieren? Die typische Nettoleistung eines Kraftwerkes liegt mit rund 40 MW zumindest deutlich höher als die der Geothermie, dennoch sind es ca. 30 Kraftwerke die ein einziges KKW ersetzen. Um die Grundlast zu decken bedarf es dann schon rund 450 Biomassekraftwerken die bis zum endgültigen Ausstieg errichtet werden müssen. Ganz davon abgesehen, dass allein der Anbau der Biomasse, die hier verfeuert werden müsste, in Regionen geht die kaum mehr realistisch sind, aber ein Errichten einer derartigen Anzahl von Kraftwerken nimmt einen gewissen zeitlichen und finanziellen Rahmen ein der mit zwölf Jahren (die Zeit bis zum ursprünglich geplanten Termin in 2022) deutlich zu eng gestrickt ist.

Grundlastabdeckung – wie denn nun?

Natürlich ist diese bisherige Betrachtung recht naiv, geht doch die Abdeckung der Grundlaststromversorgung nicht über nur eine Form der Energieerzeugung. Hier müssen mehrere Konzepte greifen. Und an dieser Stelle sehe ich durchaus Chancen, dass in den nächsten zwei Dekaden ein schrittweises Loskommen von fossilen Brennstoffen möglich sein wird. Nur setzt das eben voraus, dass so bald als möglich damit angefangen wird, die entsprechenden Schritte zu tun um die Rolle, die diese Energieträger im derzeitigen Energiemix spielen, zu verringern und sie eines Tages komplett zu ersetzen. Was aber sind das für Schritte?

Ein wie ich finde sehr interessantes Konzept zur Speicherung überzähliger Energie bzw. dessen Verfügbarmachen in Notzeiten stellte Dr. Reinhard Löser 2009 in der April Ausgabe der Spektrum der Wissenschaft vor: Elektroautos als rollender Stromspeicher. Hier werden die (hoffentlich bald immer mehr werdenden) Elektroautos als gigantische Batterie gebraucht: “Wann immer eine Autobatterie betankt wird, tritt sie zwar als zusätzlicher Verbraucher im Netz auf. Weil Fahrzeuge in der Regel aber ‘Stehfahrzeuge’ sind, nämlich während 97 Prozent ihrer Lebensdauer nicht genutzt werden, könnte man sie, entsprechende Infrastruktur vorausgesetzt, auch ganz anders einsetzen.”

Steht ein solches Auto also in seiner Parkbucht, so kann es in Spitzenzeiten über ein intelligentes System Energie zur Verfügung stellen bzw. zu günstigen Zeiten speichern. Weht also nachts zuviel Wind, so kann der überschüssige Strom dann in Millionen Autos gespeichert werden und am nächsten Tag, während der Fahrer im Büro sitzt und nur einen geringen Teil der gespeicherten Energie für den Heimweg benötigt, wird der nicht benötigte Überschuss wieder in das öffentliche Netz zurückgespeist. Das Konzept setzt also neben der Errichtung eines genannten “intelligenten Systems” auch die entsprechende Anzahl Elektroautos voraus, die auf den Straßen unterwegs sein muss. Das ganze, so gut es auch klingen mag, wird wohl also noch etwas dauern.

Ebenfalls ein viel versprechendes Konzept wurde von Mark Z. Jacobson und Mark A. DeLucci im November 2009 im Scientific American vorgestellt (der deutsche Artikel erschien in der Dezember Ausgabe von Spektrum der Wissenschaft). Die beiden rechnen in diesem Artikel sehr schön vor, dass es in der Tat möglich wäre, bis 2030 komplett auf regenerative Energien umzusteigen. Aber auch hier gilt wieder: das ist ein Vorgang der Zeit und auch immense finanzielle Mittel braucht. Alleine die Installation der weltweit 3,8 Millionen Windkraftanlagen oder 90.000 Photovoltaik- und Solarthermiekraftwerke, jeweils mit einer durchschnittlichen Kapazität von 300 MW, erledigt man nicht so nebenbei.

Zusätzlich wird für die lückenlose Bereitstellung von Energie, deren Verteilung zwischen den Gebieten sowie die Versorgung auch der hinterletzten Winkel der Erde ein Netzwerk benötigt, welches mit dem Stromnetz der heutigen Zeit nicht durchführbar sein wird. Hier machen Begriffe wie “Smartgrid” oder “intelligentes Stromnetz” die Runde. Eine Umrüstung aber erfordert hier das Verlegen von mehr als 6.000 km Kabeln alleine in der EU, mehr als 10.000 km Leitungen müssten technisch aufgerüstet werden. Hier werden Kosten auf mehr als 200 Milliarden Euro bis zum Jahr 2050 geschätzt. Betrachtet man die Situation weltweit, so ergeben sich schon bis 2030 Kosten von mehreren Billionen Euro.

Schlussfolgerung

Ich für meinen Teil denke, dass die Abkehr von fossilen Brennstoffen sowie der Kernenergie durchaus möglich ist. Sie erfordert ein gewissenhaftes Arbeiten und Planen in den nächsten Jahren sowie einen nicht unerheblichen Teil an Mitarbeit von uns allen. Aber um auf meine Frage vom Anfang zurückzukommen: es wird wohl noch eine Weile dauern, bis wir ganz auf die kerntechnische Erzeugung von Energie verzichten können. Dazu stellt sie einfach einen zu großen Anteil am heutigen Energiemix dar. Der sofortige Ausstieg ist sogar komplett unmöglich und gleicht meines Erachtens dem Bild von dem Typen, der gerade den Ast absägt auf dem er sitzt mit dem Hinweis, dass ein Netz auch noch während des Fluges nach unten gespannt werden kann.

Aber auch der Ausstieg bis 2022, wie er ursprünglich von der rot-grünen Regierung angedacht war, ist zeitlich einfach zu knapp um technisch vernünftig realisierbar zu sein. Hier hätte schon wesentlich eher was gemacht werden müssen. Und daher muss auch das Gebot der Stunde sein, dass wir aus den Fehlern von damals lernen und nicht wieder alles so dahinplätschern lassen. Denn dann kann es ganz schnell passieren, dass wir in 2030 über eine weitere Laufzeitverlängerung diskutieren müssen. Sehe ich aber, dass bereits darüber nachgedacht wird, die geplante Brennelementesteuer, statt in den Ausbau neuer Netze zu stecken, lieber woanders zu verbraten, so kann ich nur den Kopf schütteln. Auf diese Weise sollte es recht schwierig werden, den Ausstieg langfristig zu schaffen.

Wann auch immer der endgültige Ausstieg realisiert wird, bis dahin stellt die Kernkraft eine durchaus beherrschbare Technologie dar die aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit, ihrer Versorgungssicherheit und ihrer Klimaverträglichkeit einen wichtigen Beitrag bei der Erreichung der Klimaschutzziele spielen wird. Und noch lange bevor dann endlich der Ausstieg realisiert werden wird, wird hoffentlich das letzte Kohlekraftwerk abgeschaltet sein.

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