Hat die Kernenergie ein grundsätzliches Hitzeproblem?

Das Problem hat System

Wir haben es bei den Atomkraftwerken mit zwei völlig unterschiedlichen physikalischen Wirkungen eines Jahreszeiteneffekts zu tun:

• Sommer → Hitze/Trockenheit → Kühlungsproblem und gleichzeitig
• Sommer → viel PV → Residuallast sinkt → Atomkraftwerke müssen häufiger regeln.

Im Folgenden werden diese Probleme am Beispiel von Frankreich erläutert, da diese hier erstmalig so klar zu Tage analysiert worden sind. Aber diese Probleme sind nicht spezifisch für alte französische Großreaktoren; sie müssen bei jedem neuen Reaktorkonzept anhand von Kühlsystem, Standort und gewünschter Betriebsweise geprüft werden – also auch bei SMRSmall Modular Reactors!

Geänderte Umweltbedingungen

„Die hitzebedingten Einschränkungen dürften mit zunehmenden Hitzewellen künftig häufiger auftreten„, erklärte Herr Leonhard Gandhi vom Fraunhofer ISE dem ➚ ZDF.

Interessierten Bürgern werden solche Nachrichten dieses und des letzten Sommers bezüglich der Probleme der französischen AKWs noch im Ohr klingen. Ja, die Sommer-Effekte treten insbesondere in Frankreich in den Vordergrund, da mehr als zwei Drittel der französischen Stromerzeugung aus Atomkraftwerken stammen. Außerdem leidet Frankreich im Sommer an Wassermangel, doch die Atomkraftwerke entnehmen fast die Hälfte des Flusswassers (1).

Das ➚ ZDF hat dazu Leonhard Gandhi vom Fraunhofer ISE befragt. Dort wird erläutert, dass es in Frankreich Grenzwerte für die Flusstemperatur gibt; an vielen Standorten liegt der Grenzwert bei etwa 25 °C, wobei je nach Genehmigung Ausnahmen möglich sind. An der Rhône liegen mehrere AKW hintereinander, sodass sich die thermische Belastung flussabwärts addieren kann.

Die Folge: Mehrere französische AKWs ohne Kühltürme mussten ihre Leistung drosseln oder zeitweise abgeschaltet werden. Und die klimawandelbedingten Hitze- und Dürreperioden werden diese Probleme verschärfen. Doch Atomkraftwerke sind auch nur Dampfmaschinen mit einem schlechten Wirkungsgrad. Egal ob Wasser- oder Luft gekühlt, sie heizen in den ohnehin immer heißer werdenden Sommern die Umwelt zusätzlich auf. Prinzipiell gilt das natürlich für alle thermischen Kraftwerke.

Bei einigen der am Meer liegenden Atomkraftwerke können im Sommer zusätzlich große Ansammlungen von Quallen auftreten, die die Kühlwasserentnahme beeinträchtigen können.

„Atomkraftwerke und erneuerbare Energien sind inkompatibel“

Die Überschrift stammt aus einem Beitrag von n-tv (2). Folgende Faktoren führten in dem Beitrag zu dieser Einschätzung:

• Die Sommer-Hitze ist gleichzeitig mit viel Sonnenschein verbunden. Damit steigt der Anteil des Stroms aus der Photovoltaik. Die Betreiber von Grundlastkraftwerken müssen ihre Leistung abregeln und es entstehen bei den Atomkraftwerken ungeplante Kosten. Dieser Widerspruch wird mit dem zunehmenden Ausbau der Erneuerbaren Energien zunehmen.
• Eine Schnellabschaltung eines Atomkraftwerks hat aus Reaktor-physikalischen Gründen zur Folge, dass dieses erst nach ein oder zwei Tagen wieder hochgefahren werden kann.
• Leistungsänderungen verändern Temperaturen und thermische Spannungen in verschiedenen Komponenten. Häufige Lastwechsel können dadurch zusätzliche thermomechanische Ermüdung verursachen und den Wartungs- und Prüfaufwand erhöhen.

Und in jenem Beitrag wird dann letztendlich gefragt:

„Welches Opfer wählt Paris?
Energieexperten dagegen sehen nur einen Ausweg: Frankreich muss sich entscheiden. Die Regierung muss entweder die Atomkraftwerke opfern oder die Erneuerbaren. Denn im großen Maßstab sind Kernkraft und erneuerbare Energien unvereinbar – nicht aus ideologischen Gründen, sondern weil Physik und Ökonomie nicht mitspielen.“

Allerdings könnten die militärischen Interessen Frankreichs die ökonomischen Faktoren übertreffen.

Und was ist mit den SMRSmall Modular Reactors?

SMRSmall Modular Reactors sind keine grundsätzliche Lösung für diese saisonalen Herausforderungen. Auch sie müssen ihre Reaktorwärme über Kühlung an die Umgebung abführen und sich in das Stromsystem integrieren. Welche Auswirkungen Hitze, Wasserknappheit und häufige Laständerungen haben, hängt allerdings vom jeweiligen Reaktorkonzept und Kühlsystem ab.

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