- Heinz Forter
- 1975
- DAS PROBLEM DER ENERGIE BILANZ BEI KERNKRAFTERKEN
- LitN:Fo75.pdf
Ausgangslege
Wenn immer man sich mit Energieproblemen auseinandersetzt, 90 sollte mari
auch die weltweite Situation auf dem Energiesektor in Auge haben, die sich nach meinem Wissen über die Problematik etwa wie folgt zusammen fassen läsat: - Der Energieverbrauch wird wegen des berechtigten Nachholbedarfs der
Entwicklungsländer steigen. Nach verschiedenen Schätzungen werden Erdöl und Erdgas - die Haupt energieträger der industriellen Zivilisation - etwa in 30 Jahren er schöpft sein. Oe) und Gas sind zudem als Pohstoff Ausgangsprodukt für ein breites Produktspektrum (Kunststoffe Kunstdünger, Farben, Kosmetika), wel che wir auch den Nachkommen erhalten sollten. Kohle ist noch in relativ grosser kenge vorhanden. - Das Klimasystem erträgt nicht mehr grosse zusätzliche - doh durch
den Menschen erzeugte - Energierengen. Oel und Gas niissen also bei steigendem Gesamtenergiebedarf in 30 Jahren ersetzt werden.
Somit stellt sich nun die Frage, ob mit einem - ev. Porcierten - Bau, von A-Verken die Energieprobleme gelöst-, deh. also Oel und Gas frist gerecht ersetzt werden können, oder ob vielleicht ein anderer Weg eingeschlagen werden muss. Der nachfolgende Textersucht eine Ant wort auf diese Frage zu geben.
Eine Stimme aus der Schweiz, Elektrizitätswirtschaft zu diesem Problem
Auf die Frage, ob in der Schweiz mit Kernkraftwerken das Del recht zeitig ersetzt werden könne, artwortete ein leitender Angestellter der BK: sinngemäss folgendes: - Aus finanziellen Gründen ist es unmöglich, das Stromangebot innert
5-10 Jahren zu verdoppeln. - Für die laufende Generation ist es unlöglich, sämtlichen Oelverbrauch
der Schweiz durch Strom zu ersetzen. Mit naxinalsen anstrengungen könnte im besten Fall der jetzige An
teil der Elektrizität am Gesamtenergieverbrauch von 15% innert 10-15 Jahren auf 25% erhöht werden und zwar nur auf A-Werk-Basis. Dies ist abhängig von den Finanzierungsmöglichkeiten. Nüsste Heizöl durch atombetriebene Fernheizsysteme ersetzt werden,
80 wäre die Situation noch prekärer, da die Erstellung von Fern
wärmenetzen ausserordentlich aufwendig ist. Wenn die Probleme tatsächlich so dastehen, dann erscheint es paradox, dass atombetriebene Fernheitnetze trotzdem von der Elektrizitäts wirtschaft, der Industrie und den Schweiz. Behörden immer wieder als
die grosse Zukunftsperspektive propagiert werden. Siehe dazu NZ vom 20. Okt. 1975 "Atomenergie und Gas an erster Stelle" und Dr. H.R. Siegrist (Dir. d. Eidg. Amtes f. Energiewirtschaft): "Neue energiewirtschaftliche Aspekte im Zusammenhang mit dem Umwelt schutz" im Jahrbuch für Umweltschutz 1973, Keller Verlag Luzern.
A.B. Lovins zu diesem Problem generell
In einem sehr ausführlichen Aufsatz stellte Lovins zu dem hier an visierten Problem die nachstehenden Vergleiche und Schätzungen auf
(siehe A.BLovins World Energy Strategies" in Bulletin of the Atomic Scientists S. 27, Lay 1974. Diese Zeitschrift sei generell jedem A-Werk-Gegner zur Lektüre empfohlen).
"In den USA, nach 25 Jahren und Milliarden von Dollars für Forchung und Entwicklung, hat die kernenergie soeben erst das Feuerholz als Energiequelle überholt. In der Tat, es war nicht vor 1971, dass die Stromproduktion aller amerikanischen Kernkraftwerke den Stromverbrauch der Urananreicher ungsanlagen übertroffen haben." Hier muss allerdings berücksichtigt werden, dass in den USå nicht nur Kernbrennstoff für den Eigenbedarf, sondern auch für andere Länder angereichert wird.
"Nehmen wir
der gegenwärtige Weltenergieumsatz von 8 Terawatt -97% davon von fossilen Brennstoffen - wachse weiterhin (so wie die meisten Regierungen voraussagen und dazu drängen) um ca. 5% pro Jahr für den Rest des Jahrhunderts, was zu einem 3,7 fachen Zuwachs auf 30 TV führen würde. Wenn wir nun ab heute für den Rest des Jahrhunderts täglich irgendwo ein looo M ) Kernkraft werk bauen könnten, dann würde, wenn wir beendet haben werden, immer noch mehr als die Hälfte unseres Primärenergiebedarfs aus fossilen Brennstoffen stammen, welche wir dann doppelt so schnell wie heute verbrauchen würden." Seite 18 des oben erwähnten Aufsatzes von Lovins)
Detailierte Berechnung dazu von Chapman
1. Einleitung. Dr. P. Chapman ist Direktor der Energy Research Group an der Open University. In der Zeitschrift New Scientist vom 19. Dez. 74
(Seite 866-869) veröffentlichte er eine Untersuchung über Energie bilanzprobleme bei Kernkraftwerken. Dieser Untersuchung sind die nachfolgenden Zahlen, Tabellen, Skizzen und Zitate entnommen. Da die Zahlen in besagter Untersuchung weder ausführlich erklärt, noch hergeleitet werden, war es unmöglich, sie zu überprüfen, sodass sie hier einfach nur hingestellt werden können.
2. Verhältnis von Output zu Input bei einem AK!.
Output Output = Summe der effektiven Nutzenergie produktion Input
eines AK's während seiner Lebensdauer Input = Summe der Energie, die für den Bau des
Kraftwerks und für die Herstellung der ersten Brennstoffladung aufgewendet werden
muss. Der Faktor Er sagt aus, um wieviel mal der Output grösser ist als der Irput. Dabei trifft Chapman noch folgende Annahmen: - Die Energie für die Brennstoffherstellung = Energie, die auf
gewendet werden muss, um aus dem Rohstoff im Boden einen brauch baren Reaktorbrennstoff herzustellen. Die Energie für die erste Brennstoffladung stamme aus einem öl
thermischen Kraftwerk mit einem Viriungsgrad von 256. - Die Energie für die Ersatzladungen stamme direkt aus dem Kern
kraftwerk Energieoutput eines 1000 190)dampferzeugenden Schwerwasserreaktors. Nominale Nutzleistung
1000 Korrektur um Verfügbarkeit durchschn. 62? über Lebensdauer. 380 Verteilungsverluste Eigenverbrauch der Elektrizitätsindustrie Ersatz der Schwerwasserverluste
- 3,4 Brennstofferneuerung 31.4 te Brennstoff bei 2,1%Anreicherung
0.3% Uranerz
-23,4 0,007% Uranerz
255,825*8760
Verfügbare Nettoleistung in M
523,4 Totale Energieprod. in 25 Jahren in Millionen kWh
114625
56020,2 =
Energieinput
Elektrische Ausrüstung Gebäude und Hilfsausrüstung Nukleares Dampfsystem Schwerwasser (250 Tonnen) erste Brennstoffladung 160 Tonnen, 2,1% Anreicherung - Förderung von 657 Tonnen Natururan - Anreicherung - Herstellung der Brennelemente
in illionen loh (heral)
868 2010
2150 (0,3%)
(0,007%)
252 3130
12319 3130
Total Energieinput
10162
22229
Bei 0,36 Uranerz = 11,3 Input = 8,86% des Output Bei 0,007 " Er = 2,5 Input = 40% des Output
3. Verlauf der Nettoenergiekurve, wenn jährlich mit dem Bau von
einem Kraftwerk mit E = lo begonnen wird. (Lineares Bauprogramm)
Netto Leistung
Bauzeit pro Kraftwerk 5 Jahre
Lebensdauer der Reaktoren 25 Jahre
Skiezen
Erläuterungen zu Skizze 1
-- Ab Jahr 6 beginnt das 1. AK Strom zu produzieren - Ab Jahr 8 resultiert ein Nettooutput - Ab Jahr 13 ist soviel Energie netto produziert, wie von Jahr o
bis 8 netto investiert werden musste.
4. Verlauf der Nettoenergiekurve bei exponentiellem Bauprogramm.
Skizze 2
Beabetoren
Für Reaktoren von ver schiedener Qualität bei einer Verdoppelungszeit von 5 Jahren
may Jahre
- Netto
Energie
Skizze
Verdompela.
Outputs der bestehenden Reaktoren, der in den Bau der neuen investiert
ust. Anteil der
werd Calling
Anteil des Energieoutputs der für das ganze Bau programm daue#nd nötig ist für verschiedene Reaktorqualitäten bei verschiedenen Verdoppelungs zeiten.
š to ir 2025 Energierate Es
Das unter Ziffer 3 dargestellte Reaktorbauprogramm verläuft linear. Um bis zum Ende des Jahrhunderts Oel und Gas zu ersetzen, planen verschiedene Energiebehörden ein exponentiell wachsendes Reaktorbauprogramm, doh. in regelmässigen Zeitabständen sollte sich die Zahl der vorhandenen Kernreaktoren immer wieder ver doppeln. So z.B. England früher Verd, alle 4,5 Jahre
heute
alle 6 Jahre OECD
alle 4 Jahre
5. Schlussfolgerungen Chapmans aus dieser Resultaten
in überraschendes llerkmal dieses Resultates ist, dass ein leidlich guter (e. perfectly good) Reaktor mit einer Energiegate E = 5 bei die ser Art von Bauplan (Verdoppelungszeit 5 Jahre, de Teri) zu einem Netto energielconsument werden kann. Dies ist genau die Situation, a to die Wachstumsrate so ist, dass jedes Jahr mehr Energie in den Bau der neuen Reaktoren investiert werden muss, als von den bereits bestehenden schon
zur Verfügung steht. (siehe Skizze 2) Aber dies ist nicht das Ende der Geschiclate. Sogar wenn aus einem Bau programm ein Nettoenergiegewinn resultiert, kann es immer noch unakzep tabel sein, wegen des hohen Anteils des Cutouts, welcher für den Bau neuer Kraftwerke gebraucht werden muss." (siehe Skizze 3)
"Die meisten Kernenergieprogramme sind auf der Annahme aufgebaut, dass
jede zusätzliche Kapazitätseinheit für den zukünftigen Verbrauchszu wachs der Konsumenten zur Verfügung stehen wird und dass damit die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen entsprechend reduziert werden wird. Die dynamische Thergieanalyse zeigt uns aber, dass dies niemals der Fall ist. Unter den schlechtesten Bedingungen könnte das Ketenergieprograma entreder den Bedarf au fossilen Brennstoffen noch erhöhen oder die für den Verbraucher verfügbare Brennstoffmenge reduzieren. Unter besseren Bedingungen wird nur ein Teil der installierten Kapazi tät zur Befrie digung des Verbraucherbedarfes verfügbar sein, der Rest wird von der Nuklearindustrie selber absorbiert werden."
"Olne derartige Berechnungen könnte uns eine Kernenergiepolitik zu schlimmeren Energieproblemen führen, als diese, welche damit eigentlich gelöst werden sollten. Wegen diesen Resultaten, welche bezüglich der Ermittlung der Energieraten konservativ sind, meinen wir, dass die Wechs tumsrate von AKU's nicht schneller sein kann, als eine Verdoppelungszeit von 10 Jahren, sofern wir einen positiven Energiebeitrag wünschen, und um sicher zu sein, sollte die Verdoppelungszeit sogar 15 Jahre betragen. Das heisst, dass wir nicht genügend Kernkraftkapazi tät aufbauen können, un der für die Jahrhundertwende vorausberechneten Abnaume der Iraolau fuhr begegnen zu können.*
Zum Brutreaktor als Ausweg aus dem Problem mein Chapman: "Dies ist ein komplexer Ausweg, da, wenn man ein Bruterbauprogramm be ginnen will, man zuerst ein Programm herkömmlicher Reaktoren durchziehen muss, um das nötige Plutonium herzustellen. Mehr noch, sofern man die Zahl der Brutrealtoren schneller anwachsen lassen will, als mit einer Verdoppelungszeit von 20 Jahren, welches der Verdoppelungszeit des Brennstoffes entspricht, dann muss das Bauprogramm der herkömmlichen Reaktoren für die Zeitdauer des Brüterbauprogrammes weitergeführt werden. Somit können Brutrealtoren nicht die Probleme umgehen, welche mit einem Bauprogramm herkömmlicher Kemreaktoren verbunden sind."
L'azii "Dies alles beinhaltet, dass der einzige Weg, um mit der zukünftigen Reduktion der fossilen Brennstoffe fertig zu werden, darin besteht, eine Politik zu verfolgen, welche die Gesantnachfrage nach Energie reduziert."
Diese Untersuchung von Chapman löste natürlich eine Kontroverse aus, welche laufend in der Zeitschrift "Ney Scientist abgedruckt wurde. Hier stellte sich aber trotaallem breite Uebereinstimmung über die von Chapman errechneten Zahlen heraus. (siehe zu dieser Tatsache und zu den folgenden Bemerkungen Dr. P. Chapman "For and against Nuclear Power New Scientist 16.10.75 S. 142) Ilur eine Studie behauptete, dass seine Zahlen falsch seien, ohne diese Behauptung aber mit ausführlichen Daten zu belegen. Die Gegner von Chapman betrachteten allerdings die Kernenergie als Sekundärenergiequelle, die als ein neuer Weg, um aus Erdöl Elektrizität herzustellen, wird aus Erdöl über den Umweg Kernenergie Elektrizität produziert, damn lässt sich dadurch tatsächlich mehr Strom gewinnen als wenn man die gleiche Henge Del in einem 51 thermischen Kraftwerk direkt verfeuern würde. Eslässt sich dann tatsächlich Erdöl einsparen. Dies gilt aber nur, wenn für jeden Kemreaktor der gebaut wird, ein ölthermisches Kraftwerk stillgelegt, resp. ein ursprünglich geplantes nicht gebaut würde. Damit ist aber das Erdöl und -gas nicht ersetzt, sondern nur anders ver wendet. Es müsste aber ersetzt werden, wie dies viele Energiebehörden auch geplatn haben, und für diesen Fall scheinen die oben dargestellten Resul tate der Untersuchung von Chapman zu stimmen.
Ergänzungen zu den Berechnungen von Chapman
Seine Zahlen sind nach meiner Ansicht zu optimistisch, da - die Lebensdauer der Reaktoren von 25 Jahren eher die obere Grenze dar
stellt, er mit einer Verfügbarkeit von durchschnittlich 62% über die ganze
Lebensdauer rechnet, - er den Energieaufwand für Beseitigung und Endlagerung der radioaktiven
Abfälle nicht berücksichtigt,
Dazu die entsprechenden Resultate von Holger Strohm Die nachfolgenden Zitate sind dem Aufsatz "Ueber die (Un)Wirtschaftlichkeit von Atomkraftwerken" von Holger Strohm im Oeko Journal April 1975 Seite 21/22 entnommen. Strohm stützte sich dabei auf die folgenden Quellen: - US Atomic Energy Commission, "Nuclear Power Plant Availability and
Capacity Statistics for 1973"Office of Operations Evaluation, Report
No. OOE OS-002. May 1974 - Friends of the Earth, "IConsumers can't count David Comey can",
Not lian Apart, San Francisco, Vol. 4 No. 16, S. 15, November 1974 US Atomic Energy Commission, "Data for Decisions: Operating Plants Status Report", Director of Regulation, 1974
"Die Analyse kürzlich veröffentlichter AEC-Daten ergibt für kommerzielle Kernkraftwerke über 100 MWe einen Leistungsfaktor von 54 %. Lt. David D. Comey (Business and Professional People in the Public interest) fiel der Leistungsfaktor für die ersten 6 ilonate des Jahres 1974 sogar auf 50,4% ab. Die AEC-Daten von 1973 und 1974. zeigen, dass der Leistungs faktor für Kernkraftwerke, die länger als 7 Jahre im Betrieb waren, 38 % erreicht. Das bedeutet, dass Brennkreislauf und Inbetriebnahme eines Kernkraftwerkes mehr Energie verbrauchen, als durch Kernenergie erzeugt wird.
T'alls man den weiteren Energieverorauch z.B. für den Atomüll, der für die nächsten Millionen Jahre gewartet und gekühlt und bei denen alle 20 Jahre Behälter ausgetauscht und gefertigt werden müssen etc., so er gibt sich neben der Gefährdung alles Lebens ein vielfacher Energiever brauch, verglichen mit der Energie, die von Kerakraftwerken erzeugt wird."
Was müsste unter diesen Umständen geten werden?
Dit Kernenergie können die Energieprobleme also nicht gelöst werden. Der nachfolgende Massnahmenkatalog stellt den Weg dar, der meines Erachtens dazu eingeschlagen werden müsste:
1. Sparnassnahmen
- Hausbau
• Verbesserung der Gebäudeisolation
• Ausri hten der Neubauten möglichst nach Süden - Industrie/Technologie
• bessere Energienutzung in industriellen Prozessen (Wirkungsgrad)
• nur noch langlebige, solide und leicht reparierbare Produkte
herstellen (Rohstoffeinsparung, weniger Abfälle)
• mögl. dezentialisierte Produktion in kleinen Einheiten und mit
energiespare energiesparenden llethoden (mehr Arbeitsplätze, weniger
Entfremdung)
• mögl. Verwendung von lokal verfügbarem Material zur Produktion
von Gütern für den lokalen Larkt - Besiedelung/Verkehr
• aus den obigen lassnahmen würde sich eine dezentralisierte Bee
siedelung ergeben. Das Transportvolumen an Personen und Gütern würde sinken
• umsteigen auf Fahrrad und auf öffentliche Transportmittel - Landwirtschaft
• weg von der extensiven industriellen Wirtschaftsweise zu eher
personalintensiven, biologischen lie thodem - generell
• mögl. geschlossene, kleine Kreisläufe
Literatur dazu: E.F. Schumacher "Es geht auch anders", Verlag K. Desch,
München 1974 Ivan Illich "Die sogenannte Energiekrise" ro-10-ro Aktuell
Nr. 1763 Ivan Illich "Die Entschulung der Gesellschaft" Kösel
Verlag Lünchen 1972 Raymond Petignat "Alternativen - für die Flucht nach
yor" Basler Nachrichten 25. Juni 1975 Ginsburg/Schneider/Toodman "Sonnenenergie - Herausford.
an die Technik" NZZ 11. März 1974 Schweiz. Bund für Naturschutz: "Stop do Haergiever
schwendung
2. Alternativenergi emix
-- Bögl, keine zusätzlichen Energien, um dadur h das Klimasystem zu
schonen - Uebergang zu einem lokal verschiedenen, kombinierten Mix der sich
laufend erneuernden Einkommensenergien
Holz, Sonne, Wind, Wasser, lethan
La teratur dazu: Hans Rau: "Heliotechnil" U. Pfriemer Verlag München 1975
Philip Steadman: "Energy Environment and Building!!
Cambridge University Press 1975 Schweiz. Verein f. Sonnenenergie: "Sonnenenergie auf dem
Weg zur prakt. Nutzung Referate am GDI Symposium 2. Dezember 1974
Therwil, 11. November 1975
Heinz Forter