Von Stephan Radonic (Physiker / Doktorand UZH) und Lukas Robers (Kernphysiker / Doktorand ETH)

Energie in Form von elektrischem Strom ist für uns besonders wichtig. Elektrizität lässt sich hervorragend übertragen, umwandeln und somit vielseitig einsetzen. Sie kann ausserdem ohne Treibhausgasausstoss hergestellt werden, wenn erneuerbare Energien oder Kernenergie zur Produktion verwendet wird. Darum sollen auch immer mehr Sektoren im Rahmen der Energiestrategie elektrifiziert werden. Wenn aber der Verkehr (E-Mobilität, synthetische Treibstoffe), die Wärmeversorgung (Wärmepumpen) und industrielle Prozesse (Zement-Herstellung, etc.) auf CO2-arm hergestellten Strom umgestellt werden, wächst sowohl der Bedarf als auch die Abhängigkeit von Strom.

Für unsere heutige Gesellschaft – und für die Zukünftige erst recht – ist eine stabile und leistungsfähige Stromversorgung essenziell. Würde das Stromnetz grossräumig für längere Zeit ausfallen, wären die Folgen katastrophal. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz schätzt einen Blackout (Strommangellage) als das grösste Risiko für die Schweiz ein [1].

Es muss also sichergestellt sein, dass zuverlässig und stabil jederzeit genügend elektrische Leistung zur Verfügung steht. Genau hier ergibt sich ein Problem, wenn in grossem Stil Wind- und Sonnenenergie verwendet werden. Diese sind nämlich volatil, das heisst sie produzieren nur Strom, wenn die Sonne scheint und der Wind weht. Um das auszugleichen, gibt es drei Möglichkeiten.

Erstens kann Strom importiert werden. Allerdings setzt das Stromüberschüsse im benachbarten Ausland voraus. Da unser grösster Nachbar Deutschland die Kapazitäten von gesichertem Strom in den nächsten Jahren massiv abbaut und Italien ohnehin auf Importe angewiesen ist, läuft diese Strategie auf den Import von französischem Atomstrom hinaus, wobei auch Frankreich Kapazitäten abbaut.

Zweitens könnten Backup-Kraftwerke gebaut werden. In der Schweiz wird von Gas-Kombi-Kraftwerken geredet. Das würde aber dem Klimaziel diametral widersprechen und die Stromproduktion CO2-intensiver machen, als sie es heute ist.

Drittens wären Speicher denkbar. Aber die nötigen Speicher, die auch genügend Energie vom Sommer in den Winter bringen könnten, sind heute noch nicht verfügbar. Auf einen baldigen Durchbruch zu hoffen, ist ein riskantes Spiel.

An diesem Punkt kommt praktisch unumgänglich die Kernenergie ins Spiel. Die Kernenergie erweist sich schon heute als perfekte Ergänzung zur Schweizer Wasserkraft. Und kann diese Rolle auch in Zukunft spielen als einer von drei Eckpfeilern neben Wasserkraft und dem Ausbau von erneuerbaren Energien. Denn Kernkraftwerke können Strom liefern, wenn die Sonnen- und Windenergie keinen Strom liefern. Das würde den Bedarf an Stromspeichern enorm reduzieren und zusätzlich klimaschädliche Gaskraftwerke überflüssig machen. Darum kommen die OECD [2] und das MIT [3] auch zum Ergebnis, dass ein treibhausgasarmes Stromsystem mit Kernkraftwerken nur halb so viel Kosten würde, wie eines ohne.

Dabei sind die verursachten Impacts auf die Umwelt sowohl absolut und insbesondere relativ zur erzeugten Strommenge minimal. Nicht nur der CO2-Ausstoss ist sehr gering, sondern auch der Flächenverbrauch, der Materialfluss, der Verbrauch von seltenen Erden und die benötigte Brennstoffmenge [4,5,6, 7].

Die Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften sind ein Alleinstellungsmerkmal der Kernenergie. Darum sollten wir auch die Kernenergie bei der Energiewende berücksichtigen. Denn die Fähigkeit, konstant und in grossen Mengen treibhausgasarmen Strom zu liefern, erleichtert die Energiewende deutlich.

Für viele Menschen sind diese Vorteile aber zu klein, um die vermeintlichen Nachteile aufzuwiegen. Die häufigen Stichworte sind: Atommüll. Gefährlich. Strahlung. Fukushima. Tschernobyl. Teuer. Veraltet. Schauen wir die Einwände also der Reihe nach einmal an:

Atomüll: Die Tiefenlagerung von radioaktiven Abfällen ist in der Schweiz im Grunde gelöst. Für verbrauchte Brennelemente wurde der Entsorgungsnachweis im Jahr 2006 durch den Bundesrat akzeptiert, für schwach radioaktive Abfälle, die auch in Medizin, Industrie und Forschung anfallen, bereits 1988. Es bestehen auch andere Lösungsansätze wie die Transmutation, die Wiederaufbereitung und Verwendung in Brutreaktoren (Beispiel: BN800 [8]). Aber weil es neben der technischen Lösung auch die politische braucht, ist der Prozess noch im Gange.

Gefährlich: Das Betriebsrisiko von Kernreaktoren, welche vorschriftsgemäss betrieben und sicherheitstechnisch nachgerüstet werden, ist äusserst gering. Pro erzeugte Energieeinheit sterben durch Wasser-, Wind- und Sonnenenergie ähnlich viele Leute wie durch die Kernenergie, selbst wenn die Unfälle in Fukushima und Chernobyl berücksichtigt werden [9].   Moderne Reaktortypen (Gen 3) haben im Vergleich zu den jetzigen Reaktoren noch zahlreiche zusätzliche passive Sicherheitsmerkmale und -systeme, sodass in einem Störfall automatisch genügend Wärme abtransportiert wird

Strahlung: Die Emissionen ionisierender Strahlung eines Kernkraftwerks im normalen Betrieb sind so gering, dass sie durch natürliche Strahlung um Grössenordnungen übertroffen werden. Ausserdem werden regelmässig Testflüge über jedes Kernkraftwerk gemacht um sicherzugehen, dass das auch so bleibt. 

Fukushima: Der kerntechnische Unfall von Fukushima ist aufgetreten, weil der Tsunami sowohl die Stromnetze als auch die Diesel-Notstromgeneratoren zerstört hat und somit kein Strom für die Kühlung des Reaktors zur Verfügung stand.  Hätte man seit Jahrzehnten bekannte Sicherheitssysteme nachgerüstet oder wenn die Betreiber auf solche Ereignisse vorbereitet gewesen wären, wäre der Unfall nicht aufgetreten. Schweizer Kraftwerke haben die nötigen Nachrüstungen schon vor Jahrzehnten abgeschlossen [10,11].

Die UN (spezifisch UNSCEAR) hat keine statistisch relevanten Strahlenschäden durch den Unfall in Fukushima festgestellt [12]. Die Evakuation wird von inzwischen vermehrt als überhastet und schädlich bezeichnet [13].

Tschernobyl: Der in Tschernobyl explodierte RBMK Reaktor unterscheidet sich technisch fundamental von den in der Schweiz und Europa betriebenen Leichtwasserreaktoren. Der Reaktor in Tschernobyl hatte inhärente Sicherheitsmängel im Reaktordesign. Ausserdem verfügte der Reaktor über keine Sicherheitshülle (“Containment”). Der Unfall passierte während einem Experiment. Dabei wurden nicht nur alle Sicherheitssysteme deaktiviert sondern auch Betriebsvorschriften grob verletzt. Der Unfallhergang von Tschernobyl ist in den Leichtwasserreaktoren in der Schweiz physikalisch ausgeschlossen.

Teuer: Laut der letzten Studie des PSI für das BfE sind die Kosten von Kernkraftwerken nicht über denjenigen für erneuerbare Energien [7]. Allerdings werden Kernkraftwerke über längere Zeit betrieben und dementsprechend auch langsamer amortisiert. Zusätzlich sind die Kapitalkosten sehr hoch [14]. Über den gesamten Lebenszyklus sind die Kosten jedoch konkurrenzfähig. Eine generelle Kosteneskalation in den letzten Jahren konnte nicht festgestellt werden [2].

Veraltet: Historisch betrachtet ist die Kernenergie die neuste Methode zur Energieerzeugung. Erst 1938 wurde die Kernspaltung entdeckt, was lange nach allen Alternativen war. Seither wurden die Kernkraftwerke beständig weiterentwickelt. Weil im Westen seit den 90er-Jahren keine Kernkraftwerke mehr gebaut wurden, entstand der Eindruck, die Entwicklung sei stehengeblieben. Das stimmt aber nicht. In der Zwischenzeit wurden Sicherheitsstandards und Wirtschaftlichkeit erhöht, was in der sogenannten 3. Generation von Kernkraftwerken mündete. Seit der Jahrtausendwende sind diese verfügbar, wurden jedoch kaum gebaut, weil kein Bedarf bestand. Noch modernere Kernkraftwerke der 4. Generation sind weltweit in der Entwicklung und werden voraussichtlich in der 2030er-Jahren marktreif.

In der Anfangsphase der Kernenergie gab es zugegebenermassen grosse Sicherheitsmängel. Aber die Technik hat sich massiv weiterentwickelt, sodass diese Einwände heute nicht mehr den Tatsachen entsprechen. Leider haben sowohl die meisten Medien, wie auch Politiker diese Entwicklung nicht zu Kenntnis genommen oder ausgeblendet.

Weltweit scheint man erkannt zu haben, dass die Kernenergie für die Erreichung der Klimaziele unverzichtbar ist. Dies hält der IPCC auch so fest [15].

Die CO2 Problematik lässt sich nur durch Technologie lösen. Nicht durch Verzicht, Ausbremsung und Denkverbote. Es gilt die klimaschädlichen Energieversorgungsträger wie Kohle, Erdöl und Gas zu ersetzen, ohne dabei den jetzigen Lebensstandard und somit die Akzeptanz des Umstellungsprozesses zu gefährden.

 

Referenzen

[1] https://www.babs.admin.ch/de/aufgabenbabs/gefaehrdrisiken/natgefaehrdanalyse.html

[2] OECD, 2019, The Costs of Decarbonization

[3] MIT, 2018 The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World

[4] Treyer, K., Bauer, C., & Simons, A. (2014). Human health impacts in the life cycle of future European electricity generation. Energy Policy, 74(S1), S31–S44. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2014.03.034

[5] Dones, R., Heck, T., & Hirschberg, S. (2004). Greenhouse Gas Emissions From Energy Systems: Comparison And Overview. http://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:36002859

[6] Pehl, M., Arvesen, A., Humpenöder, F., Popp, A., Hertwich, E. G., & Luderer, G. (2017). Understanding future emissions from low-carbon power systems by integration of life-cycle assessment and integrated energy modelling. Nature Energy, 2(12), 939–945. https://doi.org/10.1038/s41560-017-0032-9

[7] Bundesamt für Energie (2017), Potenziale, Kosten und Umweltauswirkungen von Stromproduktionsanlagen

[8] https://www.berliner-zeitung.de/zukunft-technologie/loesung-des-atommuell-problems-schnelle-reaktoren-fressen-die-ueberreste-auf-li.108528

[9] Sovacool, Benjamin K., et al. „Balancing safety with sustainability: assessing the risk of accidents for modern low-carbon energy systems.“ Journal of cleaner production 112 (2016): 3952-3965.

[10] https://www.ensi.ch/de/2012/04/26/eu-stresstest-hohes-sicherheitsniveau-der-schweizer-kernkraftwerke-bestaetigt/

[11] https://www.kernenergie.ch/de/fukushima-_content—1–1106.html

[12] https://www.unscear.org/unscear/en/fukushima.html

[13] Normile, D. (2021). Nuclear medicine. Science, 371(6533), 978 LP – 982. https://doi.org/10.1126/science.371.6533.978

[14] Lovering, J. R., Yip, A. & Nordhaus, T. „Historical construction costs of global nuclear power reactors“, Energy Policy, 91, pp. 371–382 (2016).

[15] https://www.ipcc.ch/sr15/