Energiewende: Teuer ist der Klimaschutz, nicht der Atomausstieg

Erleichtern Atomkraftwerke die Energiewende? Potsdamer Forscher haben verglichen, welche wirtschaftlichen Auswirkungen ein Atomausstieg und der Bau neuer Meiler haben. Ergebnis: Egal wie man mit Atomkraft umgeht, die Kosten für den Klimaschutz ändern sich kaum.

Atomkraftwerk Neckarwestheim: "Stufenweiser Ausstieg hätte nur wenig zusätzliche Folgen" Zur Großansicht
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Atomkraftwerk Neckarwestheim: "Stufenweiser Ausstieg hätte nur wenig zusätzliche Folgen"

Berlin - Prognosen für die Zukunft sind immer schwierig - erst Recht, wenn es um neue Technologien und deren Kosten geht. Insofern ist die Studie über die Kosten der Atomkraft gewagt, die nun Nico Bauer vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) gemeinsam mit zwei Kollegen vorgelegt hat. Das Team wollte wissen, welche Kosten ein schneller Atomausstieg hat verglichen mit einem Festhalten an der Kernkraft und einem massenhaften Neubau von Meilern.

Ein weltweiter Ausstieg aus der Kernenergie erhöht demnach die Kosten für den Klimaschutz nur geringfügig, schreiben die Forscher im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences". Eine konsequente Verringerung der CO2-Emissionen habe einen weitaus größeren Einfluss auf die Weltwirtschaft als jedwede Entscheidung in der Nuklearpolitik.

"Oft wird gefragt, ob eine Beschränkung der Kernenergie - wie sie seit dem Unfall im japanischen Fukushima von manchen Ländern erwogen wird - in Kombination mit Klimapolitik nicht extrem teuer werden könnte", sagt PIK-Forscher Bauer. Die vorgelegte Studie sei die erste, die die Folgen verschiedener Entscheidungen in der Klima- und Atompolitik untersuche.

Bauer und seine Kollegen simulierten mit an einem Modell, wie sich das weltweite Bruttosozialprodukt von 2010 bis 2050 entwickelt. Dabei betrachteten sie vier verschiedene Szenarien im Umgang mit der Atomkraft:

  • schneller Ausstieg aus der Technologie,
  • stufenweiser Ausstieg, also Weiterbetrieb der Reaktoren bis zum Ende der geplanten Laufzeiten,
  • Ersatz alter Meiler durch neue und
  • Aufrüstung alter Meiler zur Laufzeitverlängerung kombiniert mit dem Bau neuer Reaktoren.

Jedes dieser Szenarien kombinierten die Forscher mit zwei Klimaschutzoptionen: Entweder gibt es keinerlei Emissionsvorgaben oder aber der CO2-Ausstoß wird auf Werte begrenzt, die den globalen Temperaturanstieg auf zwei Grad beschränken. Mit einem Computermodell, das den Wettbewerb zwischen den verschiedenen Technologien zur Energieerzeugung umfassend abbildet, simulierten die Forscher dann diese Szenarien.

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Stresstest: Atomkraftwerke europaweit im Sicherheitscheck
Erste Überraschung der Simulationen: Ohne CO2-Budget ist es egal, ob die Welt stufenweise aus der Kernkraft aussteigt oder eine AKW-Renaissance beginnt. Die Weltwirtschaftsleistungen im Jahr 2050 unterscheiden sich in beiden Fällen nur minimal.

Wird der CO2-Ausstoß reguliert, kostet das wie erwartet Geld. Das Bruttosozialprodukt wächst dann nicht so schnell wie ohne Klimaschutzmaßnahmen. Die Simulationen ergaben für 2050 ein Minus von mehr als zwei Prozent. Das liegt unter anderem auch daran, dass Stromproduktion und der Energieverbrauch wegen der strengen Vorgaben weniger stark steigen.

Die nächste Überraschung liefert der direkte Vergleich der beiden Szenarien stufenweiser Ausstieg und Renaissance bei gleichzeitiger Limitierung des CO2-Ausstoßes. Die Kosten beider Optionen liegen nicht so weit auseinander. Bei der Atomkraft-Renaissance hinkt die weltweite Wirtschaftsleistung 2050 um 2,1 Prozent hinterher, beim Auslaufen der Meiler sind es rund 2,3 Prozent - beides im Vergleich zu einer Energiepolitik ohne CO2-Restriktionen.

"Ein stufenweiser Ausstieg hätte nur wenig zusätzliche Folgen für die Wirtschaft, da der Beitrag der Atomkraft zur Energieerzeugung relativ leicht durch alternative Technologien - darunter auch der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien - aufgefangen werden kann", sagt Bauer.

Dass eine Kostenprognose bis zum Jahr 2050 gewagt ist, bestreitet der Potsdamer Forscher nicht. Die Arbeit mit Modellen sei aber trotzdem sinnvoll, um abschätzen zu können, welche Effekte unterschiedliche politische Entscheidungen hätten. Die Frage sei, womit man rechnen müsse, wenn man Option A wähle oder Option B. "Ein Szenario allein würde keinen Sinn machen", sagt Bauer. "Wir betrachten deshalb unterschiedliche Szenarien und vergleichen sie."

hda

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Simulation: So könnte eine Nuklearkatastrophe aussehen

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Grafiken: So steht es um die globale Atomindustrie

Kernreaktoren
Thermischer Reaktor
In einem Kernreaktor kommt die Kettenreaktion durch Neutronen zustande, die bei der Kernspaltung entstehen und ihrerseits weitere Urankerne spalten. Dazu müssen sie allerdings abgebremst werden. Dazu ist ein sogenannter Moderator notwendig, bei dem es sich in den meisten thermischen Reaktoren um gewöhnliches Wasser handelt, manchmal auch um sogenanntes schweres Wasser oder Grafit.
Brutreaktor
In Brutreaktoren wird ein Gemisch von Uran- und Plutoniumoxid, der sogenannte Mox-Brennstoff, verwendet. Natürliches Uranerz besteht nur zu 0,7 Prozent aus dem spaltbaren Isotop Uran-235, den Rest macht das nicht spaltbaren Uran-238 aus. In einem Brutreaktor wird aber Uran-238 zu Plutonium-239 umgewandelt. In Wiederaufbereitungsanlagen kann das Plutonium abgetrennt und dann als Kernbrennstoff wiederverwendet werden. Auf diese Weise gewinnen Brutreaktoren aus dem vorhandenen Uran in etwa 30 Mal mehr Energie als Leichtwasserreaktoren.

Zur Kernspaltung werden nicht abgebremste, sondern schnelle Neutronen verwendet, weshalb auch vom "schnellen Reaktor" die Rede ist. Da sie allerdings mit geringerer Wahrscheinlichkeit neue Kernspaltungen auslösen, muss das Spaltmaterial im Vergleich zum thermischen Reaktor höher konzentriert werden - was wiederum dazu führt, dass es im Inneren von Brutreaktoren heißer wird als etwa in Leichtwasserreaktoren. Deshalb wird als Kühlmittel auch nicht Wasser, sondern in der Regel flüssiges Natrium verwendet.

Dies führt gemeinsam mit der enorm hohen Giftigkeit von Plutonium zu großen Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von Brutreaktoren. Hinzu kommt das zusätzliche Risiko der Transporte von strahlendem Material zwischen den Schnellen Brütern, Aufbereitungsanlagen und thermischen Reaktoren.
Uran und Plutonium in Atomwaffen
Bei einer Uranbombe, wie sie die Amerikaner im Zweiten Weltkrieg über Hiroshima gezündet haben, reichte es bereits, eine Halbkugel des spaltbaren Materials auf einen Dorn zu schießen, die zusammen die kritische Masse für eine Atomexplosion erreichten. Mit Plutonium aber funktioniert dieses sogenannte Kanonenprinzip nicht.

Terroristen müssten stattdessen zum technisch weit anspruchsvolleren Implosionsprinzip greifen: Um eine Kugel aus spaltbarem Material sind mehrere Schichten Sprengstoff angeordnet. Die Explosionsenergie komprimiert das Plutonium so stark, dass die erforderliche Dichte erreicht und die Kettenreaktion eingeleitet wird.

Ob Plutoniumdioxid aus einem Kernreaktor für eine solche Bombe geeignet wäre, hängt von mehreren Faktoren ab. "Für die Qualität für die Waffennutzung ist es zum Beispiel wichtig, wie lange der Brennstoff im Reaktor war", sagt der deutsche Atomexperte Egbert Kankeleit. Im Grunde müssten die Terroristen in der Lage sein, das Pulver in Plutoniummetall umzuwandeln. "Wer die entsprechenden chemischen Kenntnisse hat, kann das schaffen." Die größere technische Hürde sieht Kankeleit in der Konstruktion einer Implosionsbombe. "Aber wenn man Hilfe von der richtigen Seite bekommt, etwa aus Pakistan, wäre auch das kein Problem.