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Die Rolle der Kernenergie in der Dekarbonisierung
Interview mit Dr. Henri Paillère, Leiter Planning and Economic Studies Section der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEO) (Teil 2)
In vielen Ländern werden die Reaktoren jetzt älter, gehen in den Langzeitbetrieb und werden in absehbarer Zeit stillgelegt. Sollten diese Länder jetzt Reaktoren der Generation III oder III+ bauen, oder würden Sie ihnen raten, zu warten, bis die SMR marktreif sind, oder sogar auf die Generation IV zu warten?
Nein, es gibt keinen Grund zu warten. Zunächst einmal finde ich es gut, dass es ein breites Angebot an Nukleartechnologien für verschiedene Netzgrössen oder verschiedene Marktsegmente usw. gibt. Ich denke aber nicht, dass wir warten müssen, bis die nächste Technologie auf den Markt kommt, denn wir haben bereits jetzt eine Reihe von Technologien. Die ersten grossen Reaktoren der Generation III waren ziemlich schwierige Projekte und sehr kostspielig. Aber ich denke, dass die Technologie jetzt etabliert und verfügbar ist und innerhalb kürzerer Bauzeiten eingeführt werden kann als bei den ersten Reaktoren dieser Generation.
Es gibt zudem Pläne für eine Menge kleiner, modularer Reaktoren (SMR). Die IAEO veröffentlichte im September 2022 eine neue Broschüre, in der über 80 SMR-Konzepte vorgestellt werden, die sich in der Entwicklung befinden. Ich nehme an, dass die meisten von ihnen nie verwirklicht werden und nur einige wenige wahrscheinlich das kommerzielle Stadium erreichen und erfolgreich sein werden. Aber sie sind interessant und bieten einige Eigenschaften, die grössere Reaktoren nicht aufweisen. In Ländern mit sehr kleinen Netzen kann man zum Beispiel keinen grossen Reaktor bauen, sondern vielleicht einen SMR. Es ärgert mich ein wenig, wenn ich höre, dass SMR flexibler sind als grosse Reaktoren, denn ich halte das für ein wenig übertrieben – in Frankreich beispielsweise gibt es Erfahrungen mit dem sehr flexiblen Betrieb grosser Reaktoren. Und alle europäischen Energieversorgungsunternehmen, die auf grosse Reaktoren setzen, haben diese Flexibilitätsanforderungen. Alle grossen Reaktoren können bei Bedarf flexibel betrieben werden, auch wenn dies aus wirtschaftlicher Sicht wahrscheinlich nicht die beste Lösung ist, da es sich um kapitalintensive Anlagen handelt, die man rund um die Uhr betreiben möchte.
Was aber meiner Meinung nach bei einer bestimmten Klasse von SMR wirklich interessant ist, ist die Tatsache, dass sie vielleicht ein wenig mehr als die grossen Reaktoren die Möglichkeit eröffnen, neben der Stromerzeugung auch weitere Teile der Energiesysteme zu dekarbonisieren, indem sie zum Beispiel Fernwärme liefern. Klar eignen sich für Fernwärme nicht nur SMR sondern auch grosse Reaktoren, wie ich es bei einem Besuch des Kernkraftwerks Beznau in der Schweiz miterlebt habe. Aber für andere Anwendungen wie Wasserstoff oder Hochtemperaturwärme für die Industrie gibt es eine bestimmte Klasse von SMR, sogenannte fortgeschrittene Reaktoren, die dies bieten können, und das werden wir sicher brauchen.
Ich behaupte, dass die Kernenergie eine der wenigen, wenn nicht die einzige Technologie ist, die in grossem Massstab alle drei kohlenstoffarmen sekundären Energieträger, die wir brauchen, produzieren kann: Strom, Wärme und Wasserstoff. Zunächst einmal sollten wir uns diese Kernkraftwerke als kohlenstoffarme Heizkessel vorstellen, und diese Wärme kann für viele Anwendungen genutzt werden. Zurück zur Fernwärme. Ich denke dabei an China, wo die Luftverschmutzung in den Städten des Nordens, die mit Fernwärme aus Kohle beheizt werden, ein Problem darstellt. In unseren Projekten wurden dort nun Kernreaktoren für Heizzwecke eingeführt, die saubere Fernwärme liefern und zur Verringerung der Umweltverschmutzung und der Kohlenstoffemissionen beitragen. Das ist ein Beispiel für eine Anwendung, bei der SMR relativ leicht eingesetzt werden können.
Wäre Ihr Ratschlag für ein Schwellenland oder die von Ihnen genannten Länder mit kleineren Netzen, zum Beispiel in Afrika, anders? Würde es für diese Sinn ergeben, auf SMRs zu warten?
Tatsächlich hat Ägypten gerade den Bau eines grossen Kernkraftwerks bewilligt, und wir erwarten, dass Ghana gegen Ende des Jahres etwas über sein Kernenergieprogramm und seine Baupläne bekannt geben wird. Wir haben mit Experten des ghanaischen Energieministeriums gesprochen: Das ghanaische Stromnetz hat eine Grösse von etwa 5 Gigawatt, und es gibt eine Regel, nach der keine Technologie eingeführt werden darf, die mehr als 10% der Grösse des Netzes ausmachen könnte. Das wäre also derzeit ein 500-MW-Reaktor. Man schätzt, dass das Netz bis zum Bau eines Reaktors in vielleicht 20 bis 30 Jahren 7 Gigawatt haben wird. 700 MW wären also die ideale Grösse für dieses Land. Aber das hängt auch von der Anbindung an das Stromnetz der Nachbarländer und deren Bedarf ab. Ein weiteres Beispiel ist Südafrika mit dem Kernkraftwerk Koeberg und seinen beiden 900-MW-Reaktoren. Südafrika ist ein grosses Land, das bei der Stromerzeugung zu einem grossen Teil auf Kohleverstromung setzt. Sie wollen die Stromerzeugung dekarbonisieren und von der Kohle wegkommen. Erneuerbare Energien werden natürlich eine Rolle spielen, aber vielleicht ist auch ein grosser Reaktor sinnvoll. Das hängt ebenfalls von der Netzinfrastruktur und der Verfügbarkeit von Standorten ab.
Sie haben die langen Bauzeiten und die hohen Anfangskosten erwähnt, beides beliebte Argumente gegen neue Kernkraftwerke. Und natürlich die Entsorgung der radioaktiven Abfälle, die angeblich noch nicht gelöst ist. Welche Verbesserungsmöglichkeiten sehen Sie da für die Zukunft und was könnte das grösste zu überwindende Hindernis beim Bau neuer Reaktoren sein?
Ich beginne mit dem einfachsten Teil, nämlich der Entsorgung der Abfälle. Darauf haben alle lange gewartet, aber die Lösung ist seit mehr als einem Jahrzehnt bekannt. Die geologische Tiefenlagerung ist die sicherste Lösung, und natürlich warten wir jetzt auf die Umsetzung dieser Lösung. Finnland ist hier führend, und ich freue mich schon auf die ersten Betriebsmonate, in denen hochradioaktive Abfälle in dieser Anlage entsorgt werden, und das ist etwas, was die Menschen wissen müssen. Das Argument, wir wüssten nicht, wie das Abfallproblem zu lösen sei, rührt daher, dass es uns nicht gelungen ist, die Fortschritte und die verschiedenen Initiativen in den einzelnen Ländern ausreichend zu erläutern und ins Bewusstsein der Öffentlichkeit zu rufen.
Nun zur Bauzeit: Wir haben die ersten Projekte dieser Art in Finnland, Frankreich und den USA, die viel Aufmerksamkeit auf sich ziehen, und es gibt Gründe, warum sich diese Projekte verzögert haben. Aber wir dürfen nicht vergessen, dass es andere Länder auf der Welt gibt, die Reaktoren, einschliesslich Reaktoren der dritten Generation, in viel kürzerer Zeit gebaut haben. Dies, weil sie über Lieferketten verfügen, die an den Bau von Reaktoren gewöhnt sind oder weil sie seit mehr als einem Jahrzehnt nicht aufgehört haben, neue Kernkraftwerksblöcke zu bauen. Vielleicht wurde eine Auslegung gewählt, das etwas einfacher zu bauen war. Ich bestreite nicht, dass es bei einigen Bauprojekten zu erheblichen Verzögerungen kam, aber ich möchte Beispiele wie Japan in den 1990er-Jahren anführen. Dort wurden einige ihrer Siedewasserreaktoren in weniger als vier Jahren gebaut. Das ist ein ziemlicher Unterschied zu den allerdings komplexeren Generation-III-Projekten, wie einem EPR oder dem AP1000 in den USA. Aus diesen Projekten hat man viele Lehren gezogen, und wie ich höre, gibt es bereits Verbesserungen für die nächste Projektrunde im Hinblick auf schnellere Bauzeiten.
Ein wichtiger Aspekt, den wir in Grossbritannien mit dem Projekt Hinkley Point C sehen, ist die paarweise Errichtung von Kernkraftwerksblöcken. Dies hat sich bereits beim französischen Kernenergieprogramm als Vorteil erwiesen. Auch im chinesischen Programm wurde paarweise gebaut. Auf diese Weise können die Arbeiter vor Ort von einem Reaktorstandort zum nächsten wechseln, wenn sie fertig sind, und das trägt dazu bei, die Anlagen in viel kürzerer Zeit zu errichten.
Ein Grossteil der Kostensteigerungen ist auf Verzögerungen zurückzuführen und auch darauf, dass die Auslegung vielleicht nicht vollständig dokumentiert wurde. Aber sobald die ersten Projekte dieser Art abgeschlossen sind, können wir mit einem schnelleren und billigeren Bau dieser Reaktoren rechnen.
Lassen Sie uns kurz auf die SMR zurückkommen. Weltweit gibt es viele Aktivitäten zur Entwicklung von SMR. Welche Massnahmen ergreift die IAEO zur Unterstützung dieser Entwicklung, beispielsweise hinsichtlich Rechtsrahmen?
Die IAEO hat bei vielen Mitgliedstaaten ein grosses Interesse an SMR festgestellt, sowohl von Mitgliedstaaten, die bereits über Kernkraftwerke verfügen, als auch von Mitgliedstaaten, die noch keine haben, den Einstieg in die Kernenergie aber in Betracht ziehen. 2021 haben wir die sogenannte SMR-Plattform innerhalb der Agentur eingerichtet. Dahinter steckten zwei Ideen. Zum einen geht es darum, die Arbeit innerhalb der Agentur, zwischen den verschiedenen Abteilungen, besser zu koordinieren. Dies ist notwendig, weil es einerseits eine Abteilung für Kernenergie gibt, die sich mehr mit der Technologie und den wirtschaftlichen Aspekten befasst. Und andererseits haben wir eine Abteilung für Sicherheit, die für die Sicherheitsaspekten von SMR zuständig ist. Wir wollen aber nicht nur die Arbeit intern besser koordinieren, sondern haben auch eine zentrale Anlaufstelle für die Mitgliedstaaten geschaffen. Letztere können sich via Plattform mit Fragen zu SMR an die Agentur wenden und erhalten darüber auch Antworten. Somit kann unsere Agentur auch dem Informations- und Unterstützungsbedarf der Mitgliedstaaten gerecht werden. Ein weiterer Teil der Arbeit der Agentur im Bereich SMR liegt bei der Harmonisierung der Regulierungsaktivitäten von Aufsichtsbehörden und einer Standarisierung von industriellen Ansätzen. Dazu wurde von unserem Generaldirektor Anfang 2022 eine Initiative namens NHSI ins Leben gerufen. Sie trägt den Spitznamen «Nessie» und steht für «Nuclear Harmonization and Standardization Initiative». Die Idee besteht darin, die Einführung von SMR zu beschleunigen, indem zwei Bereiche unterstützt werden: auf der einen Seite die Standardisierung der industriellen Aspekte verschiedener SMR wie Lieferkette, technische Codes und Normen, auf der anderen Seite die Harmonisierung der regulatorischen Anforderungen, die meiner Meinung nach eher erwartet wurde. Die weltweite Nuklearindustrie strebt seit langem eine Harmonisierung der regulatorischen Anforderungen an, so dass eine in einem Land zertifizierte Auslegung in einem anderen Land schneller zertifiziert werden kann. Dies geschieht bereits in anderen Bereichen wie der Luftfahrt. Die Agentur anerkennt sehr wohl, dass jedes Mitgliedsland selbst die Verantwortung für die Zulassung und Genehmigung neuer nuklearer Aktivitäten hat. Ein Dialog zwischen den Aufsichtsbehörden kann jedoch dazu beitragen, die Zulassung und Genehmigung von SMR-Auslegungen zu beschleunigen. Diese Initiative ist also mit grosser Spannung erwartet worden.
Viele Menschen sind sich der Aktivitäten der IAEO im Bereich der medizinischen und landwirtschaftlichen Nuklearanwendungen nicht bewusst, obwohl sie über eigene Labors verfügt und die Mitgliedsstaaten bei der Suche nach Lösungen unterstützt. Dies zum Beispiel bei der Bekämpfung von Bananenkrankheiten. Auf welches dieser Projekte sind Sie besonders stolz?
Obwohl ich nicht in dieser Abteilung für nukleare Anwendungen arbeite, weiss ich sehr gut über diese Anwendungen Bescheid, die auf grosses Interesse bei den Mitgliedstaaten stossen. Auf der UN-Klimakonferenz COP27 in Ägypten war unsere Agentur mit einem Pavillon vertreten. Wir konnten sowohl über Aktivitäten aus dem Bereich der Kernenergie informieren als auch über nukleare Anwendungen und haben aus aktuellem Anlass auch Arbeiten zur Anpassung an den Klimawandel vorgestellt. Sie haben Bananen erwähnt; davon abgesehen gibt es viele Anwendungen bei der Bekämpfung von Krankheiten in der Landwirtschaft, die seit einigen Jahren entwickelt werden, und bei denen unsere Agentur eine der sachkundigsten Organisationen der Welt ist. Aber ich glaube, dass auch alle Gesundheitsprogramme, wie beispielsweise die Krebsbehandlung, das Leben der Menschen sehr stark verändern werden. Einige dieser Technologien sind in den Industrieländern gut bekannt, aber in den Entwicklungsländern nicht zugänglich, also arbeiten wir daran, diese Technologien in den Gesundheitssystemen dieser Länder verfügbar zu machen. Es gibt ein Programm mit dem Namen «Rays of Hope» (Strahlen der Hoffnung), das sich mit der Krebsbehandlung von Frauen speziell in Entwicklungsländern befasst. Ich denke, dass medizinische Anwendungen der Nukleartechnologie in der breiten Öffentlichkeit aber nicht so gut bekannt sind.
Wie sehen Sie die Zukunft der Kernenergie und inwieweit wirken sich die Ereignisse in der Ukraine darauf aus?
Wie ich bereits erwähnt habe, haben einige politische Entscheidungsträger die wichtige Rolle der Kernenergie bei der Sicherung der Energieversorgung wiederentdeckt. Die Ereignisse in der Ukraine verschärfen die Energiekrise. Dies könnte einer der Gründe dafür sein, dass eine Reihe von Ländern, die ihre Absicht zum Bau neuer Reaktoren bisher nicht so deutlich zum Ausdruck gebracht haben, dies nun doch ankündigen. Sei dies in Schweden oder in den Niederlanden und vielleicht auch in einigen baltischen Ländern. Ich denke also, dass die Krise zu der Erkenntnis geführt hat, dass die Kernenergie eine Rolle bei der Sicherung der Energieversorgung spielen kann. Dass dies mit stabilen Produktionskosten gelingt, ist ebenfalls ein sehr wichtiger Aspekt. Ich habe von Kollegen und Managern gehört, dass ein Land, das viel Kernkraft hat, sicherlich niedrige Strompreise hat. Aber das ist nicht die Art und Weise, wie die Strommärkte gestaltet sind. Die Preise werden von der Technologie mit den höchsten Grenzkosten bestimmt, unabhängig von den Produktionskosten. Eine weitere Frage, welche die politischen Entscheidungsträger meiner Meinung nach lösen müssen, ist die, wie wir ein Energiesystem schaffen können, in dem die von den Verbrauchern der Industrie gezahlten Preise eher die Produktionskosten des Strommixes widerspiegeln als die einer bestimmten Technologie.
Dr. Henri Paillère
Dr. Henri Paillère verfügt über mehr als 26 Jahre Erfahrung im Kernenergiesektor und arbeitet derzeit als Leiter der Planning and Economic Studies Section bei der IAEO, der er im Februar 2020 antrat. Davor arbeitete Henri Paillère von 2011 bis 2019 bei der Kernenergie-Agentur (NEA) der OECD in Paris als Senior Analyst und stellvertretender Leiter der Abteilung für Entwicklung und Wirtschaft der Kerntechnik. Ausserdem war er Leiter des technischen Sekretariats für zwei internationale Initiativen, das Generation IV International Forum (GIF) und das International Framework for Nuclear Energy Cooperation (IFNEC). Von 2009 bis 2011 war er als F&E-Programmmanager bei der Alstom tätig und arbeitete davor während 13 Jahren beim französischen Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) in verschiedenen Positionen, unter anderem als europäischer Programmmanager in der Kernenergieabteilung der CEA. Paillère promovierte an der Université Libre de Bruxelles am Karman Institute for Fluid Dynamics (1995), erwarb einen Master of Science in Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Michigan (1991) und einen Abschluss als Ingenieur an der École Nationale supérieure de techniques avancées (1991).