Ursprünglich veröffentlicht bei Grüne Energiezeiten.
EINn Alt Paradigma
Der Strom, den die meisten von uns verbrauchen, stammt aus einem System, das größtenteils vor über hundert Jahren entwickelt wurde. Es basierte auf Konzepten, von denen die Kunden dieser Zeit profitierten. Es begann mit Grundlastkraftwerken mit Übertragungsleitungen, die den Strom in die Städte transportieren, in denen die Kunden wohnten.
Ein Grundlastkraftwerk ist auf Effizienz in Bezug auf Skalierung und Betrieb ausgelegt. Das bedeutete damals, dass es so groß wie möglich sein musste. Da jede Möglichkeit, die Leistungsabgabe schnell hoch- oder herunterzufahren, viel zusätzlich kosten würde, wurden die Anlagen auf eine konstante Leistung ausgelegt. Bei konstanter Leistung musste eine Grundlastanlage so dimensioniert werden, dass sie einen zuverlässigen Bedarf decken konnte. Dies ist die Grundlast, die niedrigste Last, die das Netz im Laufe der Zeit jemals haben würde.
Da das Grundlastkraftwerk auf die niedrigste Last ausgelegt war, müsste der darüber hinausgehende Strom aus anderen Quellen kommen, deren Betrieb deutlich teurer ist. Es waren Lastfolgeanlagen und Peaker-Anlagen.
Grundlastkraftwerke wurden nach Kosten und Zugang zu benötigten Ressourcen platziert. Typischerweise stiegen sie auf billigem Land in einiger Entfernung von dem Markt auf, den sie bedienten. Sie mussten Zugang zu Treibstoffressourcen haben, was oft bedeutete, dass sie eigene Docks oder Gleise benötigten. Außerdem wurden sie oft auf Gewässer gestellt, um ihren Kühlbedarf zu decken, der groß ist, da nur etwa ein Drittel der von ihnen erzeugten Wärme zur Stromerzeugung verwendet werden konnte.
Ursprünglich verbrannten Grundlastkraftwerke hauptsächlich Kohle. Als ab Mitte des Jahrhunderts Kernreaktoren ans Netz gingen, passten sie genau in das damalige Paradigma. Der Unterschied bestand darin, dass statt Luftverschmutzung und Kohlendioxid Atommüll produziert wurde.
Als Referenz sei hier angemerkt, dass der Eigentümer von VY, als der Bundesstaat Vermont nach einem Vertrag zum Ersatz des Stroms aus dem Kernkraftwerk Vermont Yankee (VY) suchte, ein Angebot unterbreitete, das der Staat nicht ablehnen könne. Das waren umgerechnet 6,5¢ pro Kilowattstunde (kWh). Der Staat hat sofort billigere Erneuerbare gefunden Elektrizität.
Ein neues Paradigma
Im Gegensatz dazu muss die kostengünstigste erneuerbare Energiequelle heute nicht groß sein. Sonnenkollektoren arbeiten mit der gleichen Effizienz, egal ob sie sich in Anlagen im Versorgungsmaßstab oder auf dem Dach eines Wohngebäudes befinden. Erhebliche Strommengen können durch solitäre Windkraftanlagen erzeugt werden.
Natürlich gibt es eine Aussage „Die Sonne scheint nicht immer und der Wind bläst nicht immer“, die zufällig in einen Bereich von unbeabsichtigt unaufrichtig bis einfach trügerisch fällt. Die Strommenge, die von einer bestimmten Solaranlage kommt, ist wirklich ziemlich vorhersehbar und neigt dazu, am besten in Perioden mit leichtem Wind zu kommen. Und Windturbinen funktionieren am besten, wenn die Sonne nicht am hellsten scheint, also ergänzen sie sich. Aber vor allem: Während eine einzelne Windkraftanlage bei ruhigem Wetter im Leerlauf laufen kann, ist der Wind noch nie hört auf, über größere geografische Gebiete zu wehen.
Wir könnten uns fragen, ob das Problem der variablen Leistung von Wind- und Solarstrom so groß ist wie das Problem der Unfähigkeit des Grundlaststroms, Lasten zu folgen. Die Antwort darauf zeigt sich in den relativen Kosten für Strom aus Lastfolge- und Peaking-Anlagen einerseits und Batterien andererseits. Wir könnten dies detailliert analysieren, aber das ist wirklich nicht notwendig, da die Versorgungsunternehmen die Ergebnisse ihrer eigenen Analysen zeigen.
Eine Reihe von Versorgungsunternehmen ersetzen erdgasbetriebene Anlagen, zu denen die meisten Lastfolge- und Spitzenlastkraftwerke gehören, durch Solaranlagen und Batterien. In einem Fall plant Entergy Mississippi, ältere Erdgasanlagen durch Solar- und Windkraft zu ersetzen. Im Fall von Entergy Arkansas wird ein geplantes GuD-Erdgaskraftwerk (Grundlast) nicht gebaut, sondern nachwachsende Rohstoffe gebaut. (KATV.com)
Vergleich von Kernkraft mit Solar + Speicher
Ein Artikel in PV-Magazin verglich im August die Kosten für zwei neue Kernreaktoren mit einer Kombination aus Solar-Photovoltaik (PVs) und Batteriespeichern, die sie funktional ersetzen würde, als zuschaltbare Energiequellen, die Vollzeit betrieben werden. Der Artikel trägt den Titel „Solar herausfordernde Kernenergie als potenzielle Lösung für den Klimawandel.”
Der Autor, der über eine gewisse Expertise in Systemen mit Solar+Speicher (S+S) verfügte, verwendete die tatsächlichen Kosten für die Vogtle-Reaktoren, die in Georgien gebaut werden. Die beiden Reaktoren, die sich seit 2013 im Bau befinden, sollen 2022 und 2023 ans Netz gehen und kosten rund 30 Milliarden US-Dollar, davon 3 Milliarden US-Dollar an Finanzierungskosten. Ihre Kapazitäten werden jeweils 1.117 Megawatt betragen.
Die PV-Magazin Artikel berechnet die Kosten einer Solaranlage, die groß genug ist, um die gleiche Leistung wie die Kernreaktoren im Winter in Georgia zu liefern. Es geht davon aus, dass Batteriespeicher 16 Stunden lang die Leistung der Kernkraftwerke liefern, die aus Sicherheitsgründen um 10 % erhöht wird.
Der Autor zeigt, dass die Kosten für das S+S-System, das die beiden neuen Vogtle-Reaktoren ersetzen soll, etwas weniger als 17 Milliarden Dollar kosten würden. Das entspräche einer Einsparung von etwa 10 Milliarden US-Dollar, die Finanzierungskosten nicht mitgerechnet.
Das klingt zwar beeindruckend, aber der Artikel scheitert in vielerlei Hinsicht. Hier sind einige:
Die Leistung des S+S-Systems wird so berechnet, dass sie im tiefsten Winter der Kernenergie entspricht. Die Leistung des Kernkraftwerks wird das ganze Jahr über konstant sein, aber das S+S-System wird fast das ganze Jahr über weit mehr Strom produzieren als im tiefsten Winter. Der Wert des zusätzlichen Stroms von S+S wird nicht berücksichtigt.
Die Kosten des Kernkraftwerks beinhalten nicht die benötigten Backup-Systeme, wohl aber der für S+S berechnete Preis.
Die Lastfolge- und Peaker-Anlagen, die früher mit Kernkraft betrieben wurden, reagieren nur langsam auf Nachfrageänderungen. Im Vergleich dazu kann ein Batterie-Backup fast sofort reagieren, was es viel wertvoller macht.
Atommüll ist ein ungelöstes Problem, das die US-Regierung auf Kosten der Steuerzahler garantiert. Gleiches gilt für Versicherungen, die durch das Price-Anderson-Gesetz abgedeckt sind. S+S-Systeme haben keine vergleichbaren Kosten.
Der Autor berücksichtigt nicht das Wright-Gesetz, ein anerkanntes Gesetz der Wirtschaftswissenschaften, das als „Lernkurve“ bezeichnet wird. Sie legt nahe, dass der Bau eines Batteriesystems der vorgesehenen Größe ausreichen würde, um die Speicherkosten schnell genug zu senken, um die Kosten des S+S-Systems selbst zu senken.
Strom aus neuen Atomanlagen ist sehr teuer. Es wird viel billiger, wenn das System abbezahlt ist. Bitte beachten Sie das Angebot von VY von 6,5¢/kWh. Im Vergleich dazu die Stromkosten von S+S ist sehr niedrig. Ein Bericht vom Februar 2020, erschienen bei S&P Global,“Sinkende US-Solar-plus-Speicher-Preise beginnen sich zu nivellieren, da die Batterien überdimensional werden“ sagt, dass Stromabnahmeverträge in den Bereich von 3¢/kWh bis 4¢/kWh. Doch die Kosten für Solar-, Wind- und Batteriesysteme sinken weiter. Laut dem National Renewable Energy Laboratory des US-amerikanischen DOE in einem Artikel, der unter CleanTechnica, sind die Kosten für S+S-Anlagen allein vom ersten Quartal 2020 bis zum gleichen Quartal 2021 um über 12 % zurückgegangen.
Atomkraft als Antwort auf den Klimawandel
Einige meinen, dass die Nuklearindustrie in den neuen „kleinen modularen Reaktoren“ relevant werden könnte. Ein Artikel dazu erschien in der Oktober-Ausgabe 2021 der Grüne Energiezeiten,“Wenn es um Atomkraft geht, ist „Advanced“ nicht immer besser.“ Es erklärte, dass die Rhetorik um diese Reaktoren unrealistisch zu sein schien und erreichbare Zeitpläne nicht helfen konnten, wenn wir den Klimawandel am dringendsten angehen müssen, was jetzt der Fall ist.
Ich würde vermuten, dass die Zahlen der Nuklearindustrie zu Kosten, Zeitplänen und Sicherheit in der Vergangenheit weit daneben lagen, ein Problem, das die Befürworter neuerer Reaktortypen überhaupt nicht angegangen sind. Tatsächlich ist es fast so, als ob es in der Branche drei Arten von Zahlen gibt.
Es gibt einen Typ, der einfach richtig ist, aber er bezieht sich nur auf Ergebnisse einfacher Berechnungen.
Eine zweite Art von Zahlen bezieht sich auf Dinge wie die Kosten eines Reaktors oder die benötigte Zeit, um ihn zu bauen. Diese scheinen sehr oft um den Faktor 2 daneben zu liegen. Wenn ein Reaktor voraussichtlich fünf Jahre braucht, um zu bauen und 6 Milliarden US-Dollar kostet, ist es wahrscheinlich am besten, darauf zu wetten, dass er zehn Jahre dauert und 12 Milliarden US-Dollar kostet.
Die dritte Art sind sicherheitstechnische Berechnungen, die tatsächlich überprüft werden können, sind historisch gesehen um eine Größenordnung falsch. Angesichts der Arten von Reaktoren, die kommerziell betrieben wurden, der Sicherheitsanalyse, die an ihnen durchgeführt wurde, und der Zeit, in der sie betrieben wurden, hätte wahrscheinlich ein kommerziell betriebener Reaktor weltweit eine teilweise oder vollständige Kernschmelze erleben müssen, seit kommerzielle Kernkraftwerke erstmals Energie lieferten . Stattdessen hatten wir elf – das wissen wir.
Alles in allem könnte man sagen, dass Geld in die Atomkraft zu investieren mehr ist als eine monumentale Verschwendung. Es lenkt von der übergreifenden Frage des Umgangs mit dem Klimawandel ab, indem dieses Geld für die Bewältigung des Problems mit kostengünstigerer, zuverlässigerer Energie, die viel schneller gebaut werden kann, nicht zur Verfügung steht.
Ausgewähltes Bild: Kernkraftwerk San Onofre (awnisALAN, CC-BY-SA 2.0)
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