Die Renaissance der Kernenergie
Die Notwendigkeit einer schnellen Energietransformation einerseits und die Energiekrise infolge des russischen Angriffskrieges gegen die Ukraine andererseits zwangen die Länder der Europäischen Union zu einem Abrücken von ihren breit angelegten Plänen, Erdgas als Übergangstechnologie zu nutzen. Zusammen mit dem immer noch instabilen Faktor der erneuerbaren Energien mündete dies in eine allgemeine Renaissance der Kernenergie, und zwar nicht nur in der Europäischen Union, sondern weltweit. Immer mehr Länder planen den Ausbau ihrer Atomkraft oder setzen wie etwa Belgien die geplante Abschaltung ihrer Kernreaktoren aus. Die Rückkehr zur Kernenergie schlug sogar das unmittelbar von den Folgen der Reaktorkatastrophe von Fukushima (2011) betroffene Japan wieder ein, das im September 2023 den zwölften Reaktor (Takahama 2) wieder hochfuhr. Schätzungen der japanischen Regierung zufolge soll die Atomenergie bis zum Jahr 2030 20 bis 22 Prozent der Stromproduktion des Landes ausmachen.
Auch in Polen wächst seit einigen Jahren deutlich das Interesse an der Kernenergie. Nach Jahren der Stagnation ist die erste Investition in ein Atomkraftwerk in der Woiwodschaft Pommern (województwo pomorskie) angelaufen, dessen erster Reaktor 2033 in Betrieb genommen werden soll. Der Auftragnehmer des Kraftwerks, das Unternehmenskonsortium Westinghouse und Bechtel, und der Standort in der Gemeinde Lubiatowo-Kopalino stehen bereits fest, das Umweltgutachten ist positiv. Das ist aber nicht die einzige geplante Investition in die großangelegte Kernenergieproduktion. Zukünftig sollen mindestens zwei weitere Kraftwerke entstehen; für eines, das des staatlichen Energiegiganten PGE und der privaten Gesellschaft ZE PAK, werden ebenfalls schon die erforderlichen Gutachten und Genehmigungen eingeholt. Langfristig können die drei geplanten Kraftwerke eine Leistung von bis zu elf Gigawatt (GW) erbringen.
Die groß aufgezogene Kernenergie ist zwar als Grundlage des Energiemixes notwendig, sie erfüllt aber nicht alle Bedarfe. Das dynamische Wachstum der erneuerbaren Energien, insbesondere bei Photovoltaik und Windkraftanlagen, zeigte, dass neben den großen Investitionen in die Energiesparte, die in der Regel vom Staat getätigt werden, auch kleinere Anlagen zur Energieproduktion notwendig sind, die von privaten Investoren finanziert werden können und deren Bauzeit gut zehn Jahre beträgt. Eine Antwort auf diese Bedarfe sollen – so die Ankündigungen – die kleinen modularen Kernspaltungsreaktoren (Small Modular Reactor – SMR) sein.
Als SMR werden von der World Nuclear Association (WNA) Reaktoren mit einer Leistung von 300 Megawatt (MW) oder weniger klassifiziert (in der Praxis werden zu dieser Kategorie aber auch größere Anlagen gezählt, z. B. der SMR von Rolls-Royce mit einer Leistung von 470 MW). Sie werden in Modulbauweise entworfen, was Serienproduktion und eine kürzere Realisierungszeit der Investition ermöglichen soll. Diese Vorteile sollen sich auch in Form von niedrigeren Baukosten auswirken.
Viele Länder, u. a. Kanada, die USA, Frankreich und Großbritannien, erklärten, die Entwicklung dieser Technologie durch die öffentliche Hand zu unterstützen. Auch in Polen lässt sich ein sehr großes Interesse an der SMR-Technologie feststellen. In den aktuellen Erklärungen polnischer Investoren werden über 100 Reaktoren angekündigt. Für einige von ihnen werden bereits Gutachten und Genehmigungen eingeholt; zurzeit prüft das Ministerium für Klima und Umwelt sechs Standorte für den Bau von Leichtwasserreaktoren des Typs BWRX-300.
Einen grundsätzlich positiven Bescheid erhielt auch der polnische Bergbaukonzern KGHM, der plant, sich mit Hilfe von SMR vom Energiemarkt unabhängig zu machen. Als einer der größten polnischen Konzerne entnimmt KGHM jährlich ca. drei Terrawattstunden (TWh), was ungefähr 1,8 Prozent des polnischen Jahresstrombedarfs ausmacht. KGHM plante zunächst, einen SMR des Typs VOYGR-6 des Unternehmens NuScale zu bauen.
Probleme des US-Unternehmens NuScale – das Ende der schönen SMR-Erzählung?
Letztlich könnte sich KGHM allerdings für eine andere Technologie entscheiden. Das hängt mit den Problemen des US-Unternehmens NuScale zusammen, das Anfang November 2023 mit einem Energiekonzern im US-Bundestaat Utah vereinbart hatte, den Vertrag über den Bau des SMR VOYGR, immerhin ein Pilotprojekt, aufzulösen. Die erfolglose Beendigung der Investition löste Unruhe an den Märkten aus, in der Folge fiel der Wert der Unternehmensaktien von drei auf zwei US-Dollar. Das ist allerdings längst nicht der Anfang der Schwierigkeiten von NuScale. Bereits von Anfang 2023 bis Ende Oktober 2023 fiel der Wert des Unternehmens von zehn bis elf US-Dollar auf drei US-Dollar pro Aktie.
Der Hauptgrund war die Bekanntgabe der aktualisierten veranschlagten Kosten für die Energieerzeugung der Module VOYGR, die von 58 US-Dollar pro Megawattstunde (MWh) auf nunmehr 119 US-Dollar pro MWh (bzw. 89 US-Dollar pro MWh, wenn die Subventionierung im Rahmen des Inflation Reduction Act eingerechnet wird) angesetzt wurden. Eine drastische Kostenkorrektur für den Bau des Minireaktors hatte es bereits vorher gegeben: Im November 2017 wurden die Kosten auf 3,6 Mrd. US-Dollar geschätzt, im November 2019 auf 4,2 Mrd. und 2020 bereits auf 6,1 Mrd. US-Dollar. Letztlich hätten die geschätzten Kosten für eine solche Investition sogar 9,3 Mrd. US-Dollar betragen. Für die Mehrheit der Anteilseigner des erwähnten Energiekonzerns in Utah war dieser drastische Kostenanstieg inakzeptabel und es fand sich keine ausreichende Anzahl von Stromabnehmern.
Die Probleme von NuScale stellen die Zusammenarbeit mit KGHM beim Bau des modularen Reaktors VOYGR infrage. Das bedeutet jedoch keinen Verzicht auf die Pläne, einen Minireaktor zu bauen. Nach aktuellen Bekanntmachungen von KGHM war der Antrag auf eine Grundsatzentscheidung des zuständigen Ministeriums so verfasst, dass er auch alternative Versionen dieser Technologie umfasst. Auch wenn der Vertrag zwischen KGHM und NuScale aufgelöst werden sollte, wäre die Fortsetzung der Investition möglich, indem andere Reaktortypen gebaut würden, etwa UK SMR (Rolls-Royce), Nuward (EDF) oder BWRX-300 (GE Hitachi).
Wegen eines möglichen Übertragungseffektes (»Spill-over«), den die Probleme von NuScale auf die öffentliche Meinung zu Kleinen Modularen Reaktoren in Polen allgemein nach sich ziehen könnten, wurden die negativen Verlautbarungen durch die Information abgemildert, dass die Investition des polnischen Energiekonzerns Orlen Synthos Green Energy in Reaktoren des Typs BWRX-300 vom US-amerikanischen Außenministerium im Rahmen des Programms »Phoenix« unterstützt wird. Im November 2023 kam es außerdem zu zwei weiteren wichtigen Ereignissen, die die öffentliche Wahrnehmung von SMR positiv beeinflussten. Das erste ist die Verabschiedung einer Resolution im Europäischen Parlament, die Kernenergie als grüne Technologie klassifiziert, mit der Folge, dass europäische Fonds zur Realisierung von SMR-Projekten genutzt werden können. Das zweite ist die Ankündigung, dass die Europäische Kommission eine Industrieallianz für SMR plant und somit die modularen Reaktoren als einen wichtigen Bestandteil auf dem Weg zur Klimaneutralität anerkennt.
Nicht ohne Bedeutung ist auch die Vielzahl der entstehenden SMR-Projekte. Insgesamt gibt es weltweit aktuell ca. 80 SMR-Projekte in verschiedenen Entwicklungsphasen. Laut Nuclear Energy Agency (NEA) ist die Entwicklung eines Teils von ihnen weit fortgeschritten, was die Lizenzierung, die Entstehung von Pilotprojekten an ersten Standorten, die finanzielle Absicherung und die logistischen Abläufe betrifft (so z. B. das argentinische Projekt CAREM), oder es handelt sich um Technologien, die bereits in Pilotprojekten erprobt wurden (HTTR in Japan, KLT-40S in Russland, HTR-PM in China). In einem relativ fortgeschrittenen Entwicklungsstadium befinden sich der NEA zufolge auch drei Reaktoren, die von großen europäischen und US-amerikanischen Konzernen angekündigt wurden: BWRX-300 von GE Hitachi (insgesamt 25 von 36 möglichen Punkten), Rolls-Royce (22 Punkte) und Nuward/EDF (20 Punkte). (siehe Grafik 1)
Die Zukunft von SMR in der polnischen Energietransformation
Anfang 2023 befragte das Polnische Wirtschaftsinstitut (Polski Instytut Ekonomiczny – PIE) in einer Untersuchung nach der Methode der strategischen Vorausschau (Foresight-Untersuchung) knapp 50 Experten v. a. aus den Bereichen Wissenschaft, Unternehmen und Nichtregierungsorganisationen zum Potential von Kleinen Modularen Reaktoren in Polen. 47 Prozent der Befragten schätzten ein, dass der Bau des ersten SMR eine mittelgroße Bedeutung für die Energietransformation des Landes haben werde. Viele der Experten wiesen darauf hin, dass diese Technologie, obgleich sie eine wesentliche Rolle im Prozess der Dekarbonisierung spielen kann, nicht die Notwendigkeit aufhebe, in erneuerbare Energien und in große Kernkraftwerke zu investieren. Diese Position entspricht auch den Prognosen des Ministeriums für Klima und Umwelt, die in einem Vorschlag zur Aktualisierung der Energiepolitik Polens bis zum Jahr 2040 nur ca. zwei Gigawatt für die Leistung von SMR ansetzen.
Mit einer gewissen Skepsis begegneten die Experten der Ankündigung, die ersten SMR in Polen bis zum Jahr 2030 zu bauen. 58 Prozent waren der Meinung, dass die ersten SMR zwischen 2036 und 2040 in Betrieb genommen werden. Die größere Zahl der SMR-Reaktorblöcke, deren Gesamtleistung mehr als fünf Gigawatt elektrisch (GW el) betragen wird, wird nach Einschätzung der Hälfte der Experten nicht früher als 2045 entstehen. Als Hauptanwendungszweck der SMR nannten die Experten die Stromproduktion für den Bedarf der eigenen Industrie – zurzeit verbraucht die Gruppe der energieintensivsten Unternehmen in Polen 20 TWh pro Jahr und die Industrie insgesamt 54 TWh jährlich, d. h. 31 Prozent des polnischen Gesamtbedarfs an Strom. Dieser Bedarf wird in der Zukunft zusammen mit der Dekarbonisierung der Industrie steigen. Die Elektrifizierung allein der Hüttenindustrie kann den Stromverbrauch in diesem Sektor um mehr als das Vierfache anheben, von aktuell sechs bis sieben TWh auf sogar mehr als 30 TWh. (siehe Grafik 2)
Den vom Polnischen Wirtschaftsinstitut befragten Experten zufolge hat die Nutzung von SMR für die Produktion von Fernwärme ein großes Potential. Die Mehrheit der Befragten sagte, dass dies wesentlichen Einfluss auf die Energietransformation in Polen haben werde, wo sich bis zu 70 Prozent der Produktion von Fernwärme auf die Verbrennung von Kohle stützen. Im Falle der Großstädte ist der Anteil noch höher – in Warschau sind es bis zu 90 Prozent. Gleichzeitig besteht im Wärmesektor eine deutlich geringere Konkurrenz vonseiten alternativer Niedrigemissions-Technologien als im Falle der Stromproduktion. Das heißt, dass die Nutzung von SMR zur Wärmeproduktion (sowohl für den Bedarf der Kommunen als auch der Industrie) einer ihrer wichtigsten potentiellen Einsatzbereiche ist.
Eine der Städte, die in hohem Maße vom Einsatz von SMR bei der Dekarbonisierung der Wärmeproduktion profitieren kann, ist Warschau. Im Jahr 2020 betrug der Bedarf an Fernwärme in der Hauptstadt 8,9 TWh. Im Jahr 2040 kann er bei bis zu 14 TWh liegen. Nach einem Szenario der Denkfabrik Think Atom würden drei SMR mit einer Wärmekraft von 400 Megawatt thermisch (MW th), die ausschließlich für Zwecke des Heizens bestimmt wären, ca. 58 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs von Warschau decken.
Der Bedarf an Fernwärme in Polen weist allerdings große saisonale Schwankungen auf, die bis zu mehreren Hundert Prozent ausmachen. In diesem Fall wäre es besser, die SMR nicht ausschließlich für die Wärmeproduktion, sondern für die kombinierte Wärme-Strom-Produktion zu nutzen. Drei Reaktoren mit einer Wärmeleistung von ca. 900 MW th (was ca. 300 MW el entspricht) könnten bis zu 81 Prozent des Jahreswärmebedarfs von Warschau im Jahr 2040 decken und gleichzeitig die Stromeinspeisung in das Netz von Mai bis September erhöhen (auf das Niveau von 400 bis 500 MW el), wenn die Nachfrage nach Wärme zurückgeht und der Stromverbrauch durch Klimaanlagen steigt.
Eine ähnliche Situation stellt sich für die kleineren Städte dar. Im Falle eines Jahresbedarfs von 2,5 TWh können SMR mit einer Gesamtleistung von 200–300 MW th, die ausschließlich für die Wärmeproduktion ausgelegt sind, 50 bis 70 Prozent des Wärmebedarfs decken. Im kombinierten Modell (vier Reaktoren mit einer Leistung von 200 MW th, was ca. 70 MW el entspricht), steigt der Anteil auf bis zu 97 Prozent (bei gleichzeitiger Leistungsbereitstellung für die Stromerzeugung in einer Größenordnung von 130–200 MW el in den Sommermonaten). (siehe Grafik 3)
Der SMR-Markt hat allerdings mit großen Hindernissen zu kämpfen. Als wichtigstes erkannten die vom PIE befragten Experten die langwierige Einholung von Genehmigungen für den Reaktorbau. Es gibt weder die politische noch die gesellschaftliche Zustimmung, die Anforderungen an die SMR im Vergleich zu denen an die großen Atomkraftwerke zu vereinfachen. Die Länge des Verfahrens und seine Kosten sind vielleicht für die größten polnischen Energiekonzerne wie KGHM oder Orlen kein Hindernis, aber mit Sicherheit für kleinere Unternehmen, die einen SMR bauen wollen. Darüber hinaus nannten die Experten auch den Fachkräftemangel im Bauwesen und insbesondere für den Bau von Reaktoren sowie die hohen Kosten der jeweiligen Investition. Der Bau eines mehrere Milliarden Zloty teuren SMR liegt immer noch außerhalb der Reichweite der meisten Investoren, die größten kommunalen Verwaltungseinheiten inbegriffen.
Die strahlende Zukunft der SMR – was ist zu tun, damit sie eintreten kann?
SMR wie jede andere Energiequelle, die technologisch noch nicht ausgereift ist, hat noch einen recht langen Weg vor sich, bevor sie wesentlich zur Dekarbonisierung des Energiesektors beitragen kann. Allerdings unterscheidet das die SMR auch nicht von anderen Technologien wie etwa grüner Wasserstoff oder Energiespeicher, mit denen sich große Hoffnungen auf das Erreichen der Klimaneutralität verbinden. Den optimistischsten Prognosen der Nuclear Energy Agency zufolge könnten im Jahr 2050 SMR mit einer Leistungskraft von 375 GW gebaut sein. Das würde erlauben, die globale Emission in diesem Bereich um 15 Gigatonnen (Gt) CO2 zu reduzieren.
Damit SMR als Alternative gegenüber anderen Technologien attraktiv werden, ist es notwendig, dass die Kosten für ihren Bau relativ niedrig gehalten werden. Eine der Haupterfordernisse für die SMR-Technologie ist die zumindest teilweise Serienproduktion. Diese wird allerdings nicht möglich sein, wenn einzelne Länder unterschiedliche Anforderungen an den Bau von Kernkraftwerken haben. Daher ist es notwendig, gemeinsame internationale Anforderungen zu erarbeiten, u. a. im Bereich der Lizenzierung und der Bewertung der Technologie. Im Rahmen des von der International Atomic Energy Agency (IAEA) organisierten Small Modular Reactor’s Forum werden hier bereits Gespräche geführt, an denen die Atomaufsichtsbehörden der jeweiligen Länder beteiligt sind.
Trotz der relativ hohen gesellschaftlichen Akzeptanz für die Kerntechnologie in Polen sind weitere Informations- und Aufklärungskampagnen erforderlich, insbesondere in den Gemeinden vor Ort, wo die SMR gebaut werden sollen. Die lokale Bevölkerung sollte einen möglichst großen Einblick in die Pläne der Bauphasen und in die Funktionsweise des Reaktors (zusammen mit Informationen über die Wiederaufbereitung und Endlagerung der radioaktiven Abfälle) erhalten sowie tatsächlichen Einfluss auf die Entscheidung, den Reaktor in der lokalen Nachbarschaft zu errichten.
Notwendig ist außerdem der intensive Aufbau von Fachpersonal im Bereich Kernenergie. Polen kämpft hier, wie viele andere EU-Länder auch, mit einem Mangel an Spezialisten. Bauprojekte für Kleine Modulare Reaktoren in Polen müssen mit drei großen Kernkraftwerkprojekten um die Fachkräfte konkurrieren. Das ist ein schwerwiegendes Problem, das glücklicherweise in Angriff genommen wurde: 2022 und 2023 haben weitere polnische Hochschulen die Zusammenarbeit mit ausländischen Hochschulen und Einrichtungen aufgenommen, die zur Kernenergie arbeiten.
Schließlich sollte schon heute ein Finanzierungsmodell für Investitionen in SMR erarbeitet werden. Mit Blick auf die deutlich höheren Investitionskosten im Vergleich zu Windfarmen oder Biogasanlagen könnte es notwendig werden, ein Modell der Zufinanzierung oder staatlicher Garantien zu entwickeln, die einen Teil der Kosten für SMR abdecken und das Risiko möglicher finanzieller Komplikationen während der Realisierungsphase des Projekts verringern. Andernfalls könnten die hohen Investitionskosten zusammen mit der Unsicherheit, die mit derart innovativen Projekten einhergehen, dazu führen, dass das Interesse von Investoren deutlich abnimmt. Im Ergebnis könnte das dazu führen, dass die SMR ein nicht allzu bedeutendes Detail bleiben, anstatt eine wesentliche Rolle in der Energietransformation zu erfüllen.
Übersetzung aus dem Polnischen: Silke Plate
