Kühl­was­ser als unter­schätz­ter Risi­ko­fak­tor

Atom­kraft im Kli­ma­wan­del

Die Debat­te über eine mög­li­che Rück­kehr zur Kern­ener­gie hat in Deutsch­land wie­der an Dyna­mik gewon­nen. Befür­wor­ter ver­wei­sen vor allem auf die ver­gleichs­wei­se nied­ri­gen CO₂-Emis­sio­nen im lau­fen­den Betrieb, die hohe Ener­gie­dich­te und die grund­sätz­li­che Fähig­keit von Kern­kraft­wer­ken, gro­ße Strom­men­gen unab­hän­gig von Wind und Son­nen­ein­strah­lung zu erzeu­gen. Weni­ger Auf­merk­sam­keit erhält bis­lang die Fra­ge, wie zuver­läs­sig sol­che Anla­gen unter den Bedin­gun­gen eines zuneh­mend wär­me­ren und tro­cke­ne­ren Kli­mas betrie­ben wer­den kön­nen. Dabei zei­gen aktu­el­le Ent­wick­lun­gen in meh­re­ren euro­päi­schen Län­dern, dass die Ver­füg­bar­keit von Kern­kraft­wer­ken wesent­lich von aus­rei­chen­den und geeig­ne­ten Kühl­was­ser­res­sour­cen abhängt.

Beson­ders deut­lich wird die­ses Pro­blem am unga­ri­schen Kern­kraft­werk Paks. Die Anla­ge erzeugt nahe­zu die Hälf­te des unga­ri­schen Stroms und ist damit für die natio­na­le Ener­gie­ver­sor­gung von zen­tra­ler Bedeu­tung. Wegen rekord­nied­ri­ger Was­ser­stän­de der Donau muss­ten die vier Reak­to­ren ihre Leis­tung jedoch stark redu­zie­ren. Zeit­wei­se lie­fen sie nur noch mit etwa einem Vier­tel ihrer gemein­sa­men Kapa­zi­tät. Eine voll­stän­di­ge Abschal­tung stand im Raum, weil das Fluss­was­ser für die Küh­lung der Anla­ge benö­tigt wird und der Pegel wei­ter zu sin­ken droh­te.

Der Fall Paks ist kein iso­lier­tes Ereig­nis. Auch in Frank­reich, wo Kern­ener­gie einen beson­ders hohen Anteil an der Strom­pro­duk­ti­on hat, führ­ten hohe Fluss­tem­pe­ra­tu­ren und gerin­ge Was­ser­stän­de zu erheb­li­chen Ein­schrän­kun­gen. Vie­le fran­zö­si­sche Reak­to­ren nut­zen Fluss­was­ser zur Küh­lung und geben anschlie­ßend erwärm­tes Was­ser zurück. Umwelt­recht­li­che Vor­ga­ben begren­zen die­se Ein­lei­tun­gen, wenn die Gewäs­ser bereits stark auf­ge­heizt sind. In sol­chen Situa­tio­nen müs­sen Reak­to­ren ihre Leis­tung redu­zie­ren oder vor­über­ge­hend abge­schal­tet wer­den. Nach den im Bloom­berg-Arti­kel genann­ten Daten gin­gen in Frank­reich allein im Juni und Juli mehr als 3,7 Tera­watt­stun­den Kern­kraft­pro­duk­ti­on durch tem­pe­ra­tur­be­ding­te Beschrän­kun­gen ver­lo­ren. Damit wur­de der bis­he­ri­ge Som­mer­re­kord deut­lich über­schrit­ten.

Tech­nisch betrach­tet ent­ste­hen zwei unter­schied­li­che, aber mit­ein­an­der ver­bun­de­ne Risi­ken. Bei anhal­ten­der Tro­cken­heit sinkt zunächst die ver­füg­ba­re Was­ser­men­ge. Dadurch kann die Kühl­leis­tung begrenzt wer­den, ins­be­son­de­re bei Anla­gen, die auf gro­ße Men­gen von Fluss­was­ser ange­wie­sen sind. Gleich­zei­tig stei­gen wäh­rend Hit­ze­pe­ri­oden die Was­ser­tem­pe­ra­tu­ren. Je wär­mer das zuge­führ­te Kühl­was­ser ist, des­to gerin­ger ist die ther­mi­sche Effi­zi­enz des Kraft­werks. Zudem kann die zusätz­li­che Erwär­mung des Flus­ses öko­lo­gi­sche Grenz­wer­te über­schrei­ten. Die Fol­ge sind Leis­tungs­dros­se­lun­gen aus tech­ni­schen oder regu­la­to­ri­schen Grün­den.

Die­se Ein­schrän­kun­gen sind ener­gie­po­li­tisch beson­ders rele­vant, weil sie häu­fig in Pha­sen auf­tre­ten, in denen das Strom­sys­tem ohne­hin belas­tet ist. Wäh­rend Hit­ze­wel­len steigt der Strom­ver­brauch durch Kli­ma­an­la­gen und Küh­lung. Gleich­zei­tig kann die Was­ser­kraft unter Tro­cken­heit lei­den, weil Flüs­se und Spei­cher weni­ger Was­ser füh­ren. Wenn dann auch Kern­kraft­wer­ke ihre Leis­tung redu­zie­ren müs­sen, fal­len meh­re­re als ver­läss­lich gel­ten­de Erzeu­gungs­quel­len gleich­zei­tig teil­wei­se aus. Euro­pa ist in sol­chen Situa­tio­nen stär­ker auf Strom­im­por­te, fos­si­le Kraft­wer­ke und wet­ter­ab­hän­gi­ge erneu­er­ba­re Ener­gien ange­wie­sen. Das kann die Groß­han­dels­prei­se erhö­hen und die Ver­sor­gungs­si­cher­heit regio­nal ver­schär­fen.

Aus den beschrie­be­nen Pro­ble­men folgt aller­dings nicht, dass Kern­kraft­wer­ke bei hohen Tem­pe­ra­tu­ren grund­sätz­lich nicht betrie­ben wer­den kön­nen. Die Ver­wund­bar­keit hängt wesent­lich vom Stand­ort und vom Kühl­sys­tem ab. Anla­gen mit Kühl­tür­men, geschlos­se­nen Kühl­kreis­läu­fen oder Zugang zu gro­ßen Küs­ten­ge­wäs­sern sind weni­ger direkt von ein­zel­nen Fluss­pe­geln abhän­gig. Auch sol­che Sys­te­me benö­ti­gen jedoch Was­ser, zusätz­li­che Infra­struk­tur und Eigen­ener­gie. Zudem müs­sen sie auf die kli­ma­ti­schen Bedin­gun­gen wäh­rend der gesam­ten vor­ge­se­he­nen Betriebs­dau­er aus­ge­legt sein. Bei Neu­bau­pro­jek­ten, deren Pla­nung, Bau und Betrieb meh­re­re Jahr­zehn­te umfas­sen kön­nen, reicht es daher nicht aus, his­to­ri­sche Was­ser­stän­de und Tem­pe­ra­tur­wer­te zugrun­de zu legen.

Für eine belast­ba­re Bewer­tung der Kern­ener­gie in Deutsch­land müss­te des­halb stär­ker zwi­schen instal­lier­ter Leis­tung und tat­säch­lich gesi­cher­ter Leis­tung unter­schie­den wer­den. Ent­schei­dend ist nicht nur, wel­che Strom­men­ge ein Reak­tor unter nor­ma­len Bedin­gun­gen erzeu­gen kann, son­dern wel­che Leis­tung auch wäh­rend lang­an­hal­ten­der Hit­ze- und Tro­cken­pe­ri­oden ver­füg­bar bleibt. Dazu wären stand­ort­spe­zi­fi­sche Ana­ly­sen zu Was­ser­ver­füg­bar­keit, Gewäs­ser­tem­pe­ra­tur, öko­lo­gi­schen Grenz­wer­ten, Kühl­tech­nik und mög­li­chen Anpas­sungs­kos­ten erfor­der­lich.

Die aktu­el­le euro­päi­sche Ent­wick­lung zeigt, dass kli­ma­ti­sche Ver­än­de­run­gen nicht nur Wind- und Solar­strom betref­fen. Auch kon­ven­tio­nel­le Groß­kraft­wer­ke sind von Wet­ter, Was­ser­füh­rung und Tem­pe­ra­tur abhän­gig. Eine sach­li­che deut­sche Atom­kraft­de­bat­te müss­te die­sen Zusam­men­hang sys­te­ma­tisch berück­sich­ti­gen. Die Fra­ge lau­tet daher nicht allein, ob Kern­ener­gie CO₂-arm Strom erzeu­gen kann, son­dern auch, wie zuver­läs­sig, wirt­schaft­lich und öko­lo­gisch sie unter den Bedin­gun­gen des Kli­ma­wan­dels betrie­ben wer­den kann.