Vermeidung von Hindernissen auf dem Weg zu grüner Energie

Vor vielen Jahren habe ich entdeckt, was eine Rauchgas-Reinigungsanlage ist. Diejenigen, die mit Kohlekraftwerken vertraut sind, kennen natürlich die Technologie der Rauchgas-Reinigungsanlagen, aber diejenigen unter uns, die nicht in der Stromversorgungsbranche arbeiten, wissen darüber im Allgemeinen wenig. Daher war ich überrascht, dass die Reinigungsanlage, die zur Reinigung der Schadstoffemissionen eines Kohlekraftwerks hinzugefügt wird, in der Regel größer ist als das eigentliche Kohlekraftwerk. Rauchgas-Reinigungsanlagen verwenden eine Wolke aus feinen Wassertröpfchen in Kombination mit zerkleinertem Kalkstein, um Schwefel aus den Abgasen der Anlage zu ziehen, bevor er in die Atmosphäre gelangt.

Natürlich ist die Installation einer Rauchgas-Reinigungsanlage ein kostspieliges Unterfangen, was wahrscheinlich erklärt, warum nur etwa 30 % der 240 US-amerikanischen Kohlekraftwerke, die heute in Betrieb sind, über eine solche verfügen. Aber der Aufwand lohnt sich: Was aus dem Schornstein der Rauchgas-Reinigungsanlagen kommt, ist im Grunde nur schadstofffreier Dampf.

Was die Rauchgas-Reinigungsanlagen leider nicht aus den Emissionen herauswaschen, ist Kohlendioxid. Das ist ein Problem, wenn man sich Sorgen um die Freisetzung von Treibhausgasen in die Atmosphäre macht. Infolgedessen wurden in den letzten Jahren bereits 157 Kohlekraftwerke stillgelegt, und viele weitere werden in den USA in den nächsten Jahren folgen.

Diese Massenabschaltung hat offenbar jemanden im US-Energieministerium auf eine Idee gebracht: Man untersuchte die Möglichkeit, stillgelegte Kohlekraftwerke in kleine modulare Kernreaktoren (SMR) und fortgeschrittene Nicht-Leichtwasser-Kernreaktoren (AR) umzuwandeln.

(Bildquelle: Crouzet Controls)

Beide Technologien werden seit Jahrzehnten erforscht. Sie verwenden passive Sicherheitsmaßnahmen, die ohne menschliches Eingreifen funktionieren, und sind so vielversprechend, dass sie private Investitionen anziehen - sogar Microsoft-Gründer Bill Gates hat ein SMR-Startup finanziert. Viele dieser kleineren Reaktoren sind außerdem so konzipiert, dass sie unter der Erde liegen, was sie vor terroristischen Bedrohungen schützt. Und Studien zeigen, dass sie nicht so viele Sicherheitsvorkehrungen benötigen wie große Reaktoren, was vor allem auf ihr größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (und Kernwärme) zurückzuführen ist.

Die Forscher des DoE sagen, dass ein Argument dafür, diese neuen Reaktorkonzepte auf denselben Platz zu stellen wie stillgelegte Kohlekraftwerke, darin besteht, dass Kohlekraftwerke selten groß sind - mehr als 90 % liegen unter 500 Megawatt elektrisch (MWe), und einige unter 50 MWe. SMR-Reaktoren bieten in der Regel eine Leistung von 300 MWe oder weniger, sind also nur etwa ein Drittel so groß wie herkömmliche Kernreaktoren, und benötigen viel weniger Platz. Darüber hinaus könnten Kernkraftwerksprojekte auch dazu beitragen, die vorhandenen erfahrenen Arbeitskräfte in den Gemeinden rund um die auslaufenden Kohlekraftwerke zu erhalten; viele Veteranen der Kohlekraftwerke verfügen bereits über Fähigkeiten und Kenntnisse, die für die Arbeit in einem Kernkraftwerk nützlich sind.

Das DoE stellte außerdem fest, dass durch die Nutzung der bestehenden Kohleinfrastruktur für neue ARs 15 bis 35 % der Baukosten eingespart werden können. Durch die Wiederverwendung bestehender Netzanschlüsse, Bürogebäude, elektrischer Anlagen wie Übertragungsleitungen und Schaltanlagen sowie ziviler Infrastrukturen könnten sich die Einsparungen im Vorfeld auf Millionenbeträge belaufen.

Das hört sich alles sehr gut an, aber es sieht so aus, als ob das Hauptargument für das Aufsetzen von SMR und AR auf alte Kohlekraftwerke die Wiederverwendung von Netzanschlüssen sein könnte. Diesen Eindruck vermittelt eine kürzlich durchgeführte Analyse des Rapid Energy Policy Evaluation and Analysis Toolkit (REPEAT), ein Projekt unter der Leitung von Prof. Jesse Jenkins von der Princeton University. Die Analyse befasst sich mit dem kürzlich verabschiedeten Bundesgesetz, das als Inflation Reduction Act (IRA) bekannt ist, und insbesondere mit dem Teil des Gesetzes, der auf die Erzeugung sauberer Energie abzielt.

REPEAT schätzte zunächst, dass die durch das Gesetz gewährten Investitionen die Nettoemissionen um 42 % unter das Niveau von 2005 senken würden, verglichen mit 27 % bei der derzeitigen Politik. Kürzlich hat REPEAT jedoch herausgefunden, dass, wenn die USA den Bau von Übertragungsleitungen in demselben langsamen Tempo fortsetzen, wie es in den letzten zehn Jahren der Fall war, etwa 1 % pro Jahr, das Ergebnis im Jahr 2030 Emissionen sein werden, die sich nicht wesentlich von denen unterscheiden, die ohne das IRA angefallen wären. Das liegt daran, dass die IRA Anreize für Elektrofahrzeuge und andere Formen der Elektrifizierung vorsieht, die die Nachfrage nach Strom erhöhen werden.

Wird der Ausbau des Fernleitungsnetzes auf 1 % pro Jahr begrenzt, so prognostiziert REPEAT, wird der Erdgasverbrauch im Jahr 2030 um 4 % über das Niveau von 2021 ansteigen und bis 2035 auf diesem Niveau bleiben. Und die USA werden im Jahr 2030 mehr als 110 Millionen Tonnen Kohle zusätzlich verbrauchen, als dies ohne das IRA der Fall wäre. Um diese Situation zu vermeiden, müssten die USA ihre Anstrengungen beim Bau der Netzinfrastruktur mehr als verdoppeln, was höchst unwahrscheinlich ist.

Für diejenigen, die die Verabschiedung des IRA als klimafreundliche Geste betrachteten, sind diese Vorhersagen wahrscheinlich ein wenig beschämend. Aber es gibt auch eine gute Nachricht, die in den von REPEAT in ihrem jüngsten Bericht veröffentlichten Zahlen und Darstellungen steckt: Schauen Sie sich die Grafiken der Gruppe zu den Stromerzeugungsprognosen an, und Sie werden feststellen, dass die Stromerzeugung aus Kernenergie bis 2035 kein Wachstum erfährt und in einigen Szenarien sogar zurückgeht. Offensichtlich haben sie den Austieg der ARs oder SMRs in keiner ihrer Prognosen berücksichtigt.

Und das ist die Chance: Das Potenzial für eine neue Nukleartechnologie, die mehr oder weniger aus dem Nichts kommt und sowohl die Emissions- als auch die Netzinfrastrukturprobleme lösen kann.