AKE, 23./24. 10. 2009 – Wolfgang Breyer Kernkraftwerke Dipl.-Ing. Wolfgang Breyer

AKE, 23./24. 10. 2009 – Wolfgang Breyer

Kernkraftwerke

Dipl.-Ing. Wolfgang Breyer


Gliederung

1. Internationale Situation

2. Deutscher status quo

3. Versorgung und Entsorgung

4. Fazit


1. Internationale Situation

1.1. Die Kernenergie in der heutigen Energiewirtschaft

1.2. Bau neuer Kernkraftwerke

1.3. Aktueller Beitrag der Kernenergie zum Klimaschutz

1.4. Energiepolitische Neubewertung der Kernenergie unter den Zielsetzungen Versorgungssicherheit und Klimaschutz

1.5. Szenarien für den künftigen Versorgungsbeitrag der Kernenergie

1.6. Konsolidierte Reaktortechnik

1.7. Technologische Trends – Weiterentwicklungen

1.8. Wettbewerbsfähigkeit der Kernenergie

1.9. Stand der industriellen Basis für den Kernkraftwerksbau


Stand der Kernenergienutzung weltweit

• Weltweit 436 KKW mit 370 GW in 31 Ländern in Betrieb

• KE deckt 14 % des Strombedarfs, vergleichbar mit Wasserkraft

• Europa dominiert mit 195 KKW (davon in EU 144 mit Stromanteil 30 %)

• In 14 Ländern 53 KKW mit 48 GW im Bau, davon 17 KKW in Europa (Bulgarien 2, Finnland 1, Frankreich 1, Russland 9, Ukraine 2)

• In Deutschland 17 KKW mit 20 GW in Betrieb, Stromanteil 23 % bzw. rund 50 % der Grundlast-Versorgung

• Konsolidierte Technik: Leichtwasserreaktoren (DWR, SWR) haben sich durchgesetzt, in wenigen Ländern auch D2O-DWR

• Große KKW-Blöcke sind in der Grundlast wettbewerbsfähig

• KKW vermeiden CO2, tragen zu Klimaschutz bei (weltweit 1,4 Mrd. t/a)


Globale Perspektiven für die KE-Nutzung (1)Energiepolitische Neubewertung der KE unter den Kriterien Versorgungssicherheit und Klimaschutz:

• In der westlichen Welt nur vereinzelt KKW-Bestellungen nach 1975 wegen niedriger Ölpreise, Überkapazitäten, Akzeptanz-Problemen seit Harrisburg- und Tschernobyl-Unfällen, Deregulierung der Stromversorgung

• Zwischenlösung: Effizienz-Steigerung und Lebensdauer-Verlängerung auf 50 – 60 Jahre

• 2001 EU-Grünbuch Versorgungssicherheit

• 2002 USA lancieren „Nuclear Power 2010 Program“ und schaffen Anreize für den Neubau von KKW

• 2002 Finnland lässt KKW-Neubau zu

• 2007 Klares Bekenntnis zum Ausbau der KE im EU-Grünbuch „Eine Energiepolitik für Europa“

• 2007 IPCC erkennt KE als Maßnahme gegen Klimawandel an

• Massive Ausbauprogramme in China und Indien


Globale Perspektiven für die KE-Nutzung (2)

Wieviel KE wird gebraucht?

Quelle: OECD/NEA, Nuclear Energy Outlook 2008



Wieviel KE wird gebraucht?

Quelle: IEA, World Energy Outlook 2008



Technologische Trends

• Für die nächsten 20 – 30 Jahre beherrschen DWR und SWR den Markt, regional ergänzt um D2O-DWR (Kanada, Indien, Argentinien …)

• Einsatz KE bleibt auf Stromerzeugung beschränkt, ggf. kombiniert mit Fernwärme und Meerwasser-Entsalzung

• Neu entwickelte Reaktoren der Generation III bzw. III+ beider Baulinien einsatzbereit: Höhere Sicherheit, weniger Abfall, wirtschaftlicher

(Steigerung von Leistung, Verfügbarkeit, Wirkungsgrad und Brennstoffausnutzung; stärker standardisiert, größere Lebensdauer)

• Reaktoren der Generation IV und zugehörige Brennstoffkreislauf-Konzepte in Entwicklung, sollen Generation III nicht ersetzen, sondern ergänzen (Prozesswärme, brüten, Abfall transmutieren …)

• Kein Markt für kleine KKW in Sicht



Reaktoren der 3. Generation

Hersteller DWR SWR D2O-DWR

Areva NP EPR, US-EPR KERENA

Toshiba-Westinghouse AP1000 ABWR

Mitsubishi APWR

KHNP (Korea) APR-1400

Gidropress (Russland) WWER-1200

GE/Hitachi ABWR, ESBWR

AECL (Kanada) Candu-9, ACR-1000



Internationale Initiativen für Weiterentwicklung und breitere Nutzung der KE:

• Generation IV International Forum (GIF)

• International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles (INPRO)

• Global Nuclear Energy Partnership (GNEP)

• European Strategic Energy Technologies Plan (SET Plan)



Reaktoren der 4. Generation

Reaktoren mit schnellen Neutronen

Reaktoren mit thermischen Reaktoren

Gas-Cooled Fast Reactor (GFR) Very-High-Temperature Reactor (VHTR)

Sodium-Cooled Fast Reactor (SFR)

Lead-Cooled Fast Reactor (LFR)

Molten-Salt Reactor (MSR)

Supercritical-Water-Cooled Reactor (SCWR)



Probleme und Lösungsansätze

• Genehmigungsrisiken: - Typgenehmigung (USA, GB) - Standortgenehmigung (USA, GB)

• Fachkräftemangel: - Verstärkte Rekrutierung - Stiftungslehrstühle, Promotionsstipendien (D) - Eigenes Kursangebot der Nuklearfirmen

• Kompetenzlücken: - „Bridge the gap“-Programme (z. B. Areva)

• Fertigungskapazitäten: - Investprogramme, Kooperationen - Vorlaufende Bestellungen - Ertüchtigung der Lieferantenkette

• Investitionsrisiken: - Langfrist-Kooperationen Hersteller/Investor

• Finanzierung: - JV von Investoren, evtl. mit Großabnehmern



Grenzen der Leistungsfähigkeit der Hersteller-Industrie?

• Nach dem Hoch-Szenario der OECD/NEA steigt installierte KKW-Leistung bis 2050 auf 1400 GW (heute 378 GW). Auch heutiger Bestand ist bis dahin zu ersetzen.

• Bei Blockleistung 1,4 GW erfordert das Neubau von 1000 Einheiten, also z. B. von 2015 bis 2020 jährlich 10 neue KKW, von 2021 bis 2030 jährlich 20 und von 2031 bis 2050 jährlich 37 neue KKW.

• In den Jahren 1975 bis 1990 wurden jährlich bis zu 33 Einheiten fertiggestellt.

• Wiederaufbau entsprechender Herstellerkapazitäten möglich, wenn vom Markt her gerechtfertigt, aber Zeitbedarf > 10 Jahre




2. Deutscher status quo

2.1. Sondersituation Deutschlands infolge der Ausstiegspolitik

2.2. Passt Kernenergie in ein zukunftsgerechtes Stromversorgungssystem mit hohem Anteil fluktuierenden Stromangebots?

2.3. Weiternutzung der bestehenden Kernkraftwerke

2.4. Neubau von Kernkraftwerken

2.5. Schlüsselfaktoren für die Akzeptanz einer weiteren Nutzung der Kernenergie

2.6. Wem nützt eine Laufzeitverlängerung?

2.7. Kernenergie als Bestandteil einer umfassenden Energie- und Klimaschutzpolitik

2.8. Laufzeitverlängerung und Reaktorsicherheit


Perspektiven der KE-Nutzung in Deutschland (1)

• 17 KKW mit 20 GW in Betrieb, Stromerzeugung 2008 148,8 TWh, Stromanteil 23 % bzw. rund 50 % der Grundlast-Versorgung

• Erlaubte Stromerzeugung je Anlage gesetzlich begrenzt entspr. Gesamtlaufzeit von 32 Jahren, ergab Reststrommenge ab 1. 1. 2000 von 2.623 TWh

• Davon 1.421 TWh bis 31. 12. 2008 erzeugt

• Nach Ausschöpfung der individuellen Reststrommenge erlischt die Betriebsgenehmigung der betreffenden Anlage

• Seit Atomgesetz-Novelle von 2002 gilt Neubau-Verbot

• KE ist wirtschaftlichste Art der Grundlast-Stromerzeugung

• KE vermeidet 100 – 120 Mio. t CO2

• KE-Politik in Deutschland weiter kontroverses Thema

Aktuelle Situation


Perspektiven der KE-Nutzung in Deutschland (2)Reststrommengen der KKW


Perspektiven der KE-Nutzung in Deutschland (3)Fähigkeit der KKW zum Lastfolgebetrieb


Perspektiven der KE-Nutzung in Deutschland (4)INES-Skala



Neubau-Option

• Derzeit aus politischen Gründen nicht vorhanden

• Neue Regierungskoalition bezeichnet KE als „Brückentechnologie“

- bis auf weiteres notwendige,

- aber im Prinzip unerwünschte Technik

• Notwendigkeit des Neubaus lässt sich nicht ausschließen. Denn Länge der „Brücke“ ist abhängig von:

- Erfolg der erneuerbaren Energien

- Erfolg von CCS

- Klimaschutzanforderungen

• Bewertung der KE in Deutschland kann sich ändern, da KE im Ausland mehr und mehr als nachhaltig anerkannt wird.

Fazit: Neubau-Option offen halten durch F&E



1. Wem nutzt eine Laufzeitverlängerung?

• Betreiber, Verbraucher und Staat müssen profitieren

2. Wachsende Sicherheitsrisiken bei Laufzeitverlängerung?

• Sicherheitsüberprüfung und Modernisierung

3. Endlagerproblematik

• Technische Machbarkeit ist unstrittig; politische Blockade bei Erkundung Gorleben muss überwunden werden

3. KKW können Ziel von Terrorismus sein

• Bewältigung durch Schutzmaßnahmen?

4. Proliferationsgefahr

• Hängt nicht von KE-Nutzung in Deutschland ab

Schlüsselfaktoren für die KE-Akzeptanz


3. Versorgung und Entsorgung

3.1. Entwicklungsstand des Kernbrennstoffkreislaufs

3.2. Reichweite des Urans

3.3. Internationaler Stand der Entsorgung radioaktiver Abfälle

3.4. Entsorgung radioaktiver Abfälle in Deutschland


Offener vs. Geschlossener Brennstoffkreislauf

Brennstoffkreislauf mit Wiederaufarbeitung

Vorteile :

• Uraneinsparung durch Rezyklierung von Resturan + Plutonium

• Verringerung der Menge und Langlebigkeit radioaktiver Abfälle

• Ermöglichung von Transmutation von Aktiniden

• Ermöglichung von Brutreaktoren => nachhaltige Kernenergie

Nachteile:

• Emissionen der Wiederaufarbeitungsanlage

• Zusätzliche Transporte verbrauchter Brennelemente

• Proliferationsgefahr durch Abzweigen von separiertem Pu

GIF, INPRO, GNEP suchen proliferationsfeste Brennstoffkreisläufe


Reichweiten nicht-erneuerbarer Energieträger


Endlager, international

Schwach und mittelradioaktive Abfälle:

• Endlager in vielen Ländern in Betrieb (in D: Konrad, genehmigt, im Bau)

Hochradioaktive, Wärme erzeugende Abfälle:

Land Standort/Jahr

polit.AuswahlWirtsgestein Genehmigung

erwartetBeginn Betrieb

Schweden Forsmark/2009 Granit 2013 2023

Finnland Olkiluoto/2001 Granit 2015 2020

Schweiz Geplant ca. 2015 Ton, Mergel 2016/18Rahmenbewillig.

2040

Frankreich Region Bure/ ca. 2015

Ton ? 2025

USA Strategie offen


4. Fazit

1. Mit einem Anteil von 23 % an der Stromversorgung und von rund 50 % an der Grundlast trägt die KE in Deutschland noch immer wesentlich zu einer sicheren, klimaverträglichen und kostengünstigen Stromversorgung bei.

2. Solange erneuerbare Energien für eine wettbewerbsfähige Grundlastversorgung nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen, ist eine Verlängerung der Laufzeit bzw. eine Aufhebung der technisch-wirtschaftlich nicht gerechtfertigten Laufzeitbegrenzung notwendig, ggf. verbunden mit Ertüchtigungsmaßnahmen.

3. Die kerntechnischen Forschung ist zu verstärken, damit Deutschland wieder ein vollwertiges Mitglied des internationalen Forschungsverbunds wird, Dazu gehört auch die Beteiligung an GIF und GNEP

4. Die Option für einen KKW-Neubau ist offenzuhalten. Eine Entscheidung ist erst etwa in zehn Jahren erforderlich und politisch vorstellbar.

5. Im Interesse einer breiteren Akzeptanz der KE muss die Schaffung eines Endlagers für hochradioaktive Abfälle vorangetrieben werden.

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