Ein Jahr nach Fukushima

Ist der Atomausstieg eine mögliche Alternative?

von Dr.-Ing. Ernst Pauli

zf. Der folgende Artikel wurde ohne Kenntnis und Einbezug der Darlegungen von Dipl. Ing. H. W. Gabriel verfasst. Beide Arbeiten zusammen ergeben eine Grundlage, auf der eine rationale und sachbezogene Diskussion beginnen kann. Die komplexe Materie verlangt ein sauberes Analysieren der bisherigen Erfahrungen, einen sorgfältigen Einbezug der Erfordernisse der Gegenwart und ein Bewahren der Lebensgrundlage auf unserem Globus für unsere Kinder. Mit Emotionen oder vorgefasster Ideologie ist das nicht zu leisten. Gleichzeitig beinhaltet das Problem eine weitere – aber lösbare – Schwierigkeit: die komplexen wissenschaftlichen und allgemein energiewirtschaftlichen Darlegungen so zu erklären, dass der Bürger in der Demokratie mitdenken und mitentscheiden kann. Wir trauen unseren Fachleuten das zu!

Atomausstieg

In der Folge der Ereignisse von Fukushima wurde in einigen Ländern die Diskussion über einen Atomausstieg geführt und dieser teilweise beschlossen. Deutschland und die Schweiz taten dies fast zeitgleich. Wenn AKW vom Netz genommen werden, muss Ersatz für diese Stromproduktion geschaffen werden. Deutschland erreicht mit seiner langjährigen und gezielten Förderung der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien ein schnelles Wachstum. Der vollständige Ersatz der Kernenergie auch und vor allem mittels erneuerbarer Energien scheint in planbarer Nähe. Ein Blick nach Österreich mag behilflich sein: Dort hat man auf die Kernkraft verzichtet, und es gab in Österreich keinerlei Nachteile oder Probleme mit dieser Entscheidung. Der Ausstieg in der Schweiz ist politisch gewollt. Wird er auch umgesetzt?
Die Kernenergie, uns als sichere Energiequelle vorgeführt, hat ihre Versprechungen nicht gehalten. 5 Kernschmelzen und zahlreiche weitere Unfälle seit Einführung dieser Technologie zeigen deutlich auf, dass die einst berechneten Wahrscheinlichkeiten für das Eintreten der katastrophalen Unfälle Makulatur sind. Auch neu entwickelte Reaktorgenerationen werden die Sicherheit nicht entscheidend verbessern, sind doch die angenommenen Wahrscheinlichkeiten für das Eintreten von Unfällen bis jetzt nicht auf der Basis des Geschehenen korrigiert worden. Der «Mythos der Sicherheit»³ hat oft den Blick auf das Wesentliche verhindert. Die entscheidende Schwachstelle ist der Mensch, der extrem komplexe Systeme in der Bedienung oder auch in der Planung der erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen letztlich nicht beherrscht. Die Unfälle von Three Mile Island, Tschernobyl und Fukushima sprechen eine allzu deutliche Sprache.
Der Beschluss des schweizerischen Bundesrates zum Atomausstieg ist zu begrüssen. Eine vernünftige Energiepolitik sollte darauf abzielen, die offensichtlichen Risiken der Kernenergie zu vermeiden, mit fossilen Ressourcen schonend umzugehen und mögliche Effekte auf die Umwelt, wie eine unzulässige Klimaerwärmung zu verhindern. Alles das weist den Weg in Richtung einer Energie­politik, die erneuerbare Energiequellen für die Stromproduktion in den Vordergrund stellt.
Das Kyoto-Protokoll4 hat zum Ziel, die Temperaturerhöhung der Erde durch Treib­hausgase zu limitieren. Neben anderen Massnahmen wird bereits im Artikel 2 das Ziel der Entwicklung und Implementierung erneuerbarer Energieformen zum gleichen Zweck erwähnt. In diesem Sinne wurde auf EU-Ebene im Jahr 2009 eine Richtlinie beschlossen, die in den einführenden Erwägungen die vermehrte Nutzung von Energie aus erneuerbaren Energiequellen als erstrebenswertes Ziel ausführt mit einem garantierten vorrangigen Netzzugang. Alle Mitgliedstaaten haben nationale Ziele für den Anteil der erneuerbaren Energiequellen am Stromverbrauch festgelegt.⁵
Die im folgenden dargestellten Beispiele zeigen den Weg auf, nukleare Energiequellen optimal zu ersetzen und innerhalb überschaubarer Zeiträume die notwendigen Änderungen zu erreichen.

Entwicklung der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien

In Deutschland wurde mit dem Stromeinspeisegesetz von 1991 bereits früh der Weg in eine nachhaltige Energieversorgung beschritten. Das Subventionsmodell in diesem Gesetz wurde später in 18 EU-Staaten und in anderen Ländern, u.a. in China übernommen.⁶ Die Ziele des nachfolgenden «Erneuerbare Energien Gesetz» (EEG) aus dem Jahre 2000 mit Novellierungen in 2004 und 2009 gehen über die reine Reduktion von Treib­hausgasen hinaus. Es will in seiner Umsetzung Umwelt und Gesundheit schützen und die Risiken der Stromversorgung durch fossile Energieträger und Kernkraft vermeiden. Die gesetzten Ziele dieser deutschen Energiepolitik sind ambitiös: Das EEG schreibt einen Anteil von erneuerbaren Energien an der Stromversorgung von 35% bis ins Jahr 2020 vor, 50% im Jahr 2030 auf schliesslich 80% in 2050.⁷ Die langfristige Förderung innovativer Technologie mit einer über 20 Jahre zugesicherten Einspeisevergütung hat zu einer enorm schnellen bzw. beschleunigten Markteinführung von Anlagen zur Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie geführt. Der Beschluss zum Abschalten der sieben ältesten Atomkraftwerke in Deutschland ist damit machbar auf der Basis schnell wachsender Kapazitäten in der erneuerbaren Stromproduktion und grosser konventioneller Reservekapazitäten in der Stromversorgung in Deutschland. Das Land verfügt über eine installierte Kraftwerksleistung von ca. 155 GW (2009) bei einer effektiven durchschnittlichen Leistung von 76,8 GW. Selbst bei der höchsten Jahreshöchstlast der letzten 10 Jahre von 80 GW sind unter Berücksichtigung von geplanten Wartungsarbeiten und ungeplanten Ausfällen von Kraftwerken ausreichende Leistungsreserven vorhanden.⁸ Innerhalb der Reservekapazitäten wird ein Überschuss von mindestens 10 GW angegeben, die Ende 2010 für die Stillegung von Atomkraftwerken verfügbar waren.9 Mit der Abschaltung der 7 ältesten Atomkraftwerke und des AKW Krümmel mit einer Leistung von 8,4 GW ist die Versorgungssicherheit sowie die Netzstabilität nach Einschätzung der Übertragungsnetzbetreiber und der Bundesnetzagentur zwar angespannt, aber beherrschbar.
Deutschland kann nach diesem Szenario ab 2017 vollständig auf Atomkraft verzichten. Über die derzeit in Bau befindlichen Kraftwerke und zusätzli­che Biomassekraftwerke hinaus besteht hierfür bis 2017 ein zusätzlicher Kapazitätsbedarf von höchstens 5 GW, der durch neue hochflexib­le und hocheffiziente Gas-Kraftwerke sowie durch einen schnelleren Ausbau der erneuer­baren Energien sowie Energieeffizienzmass­nahmen rechtzeitig gedeckt werden kann.⁹
Kennzeichnend für die schnelle Entwicklung der erneuerbaren Energien stehen die folgenden Zahlen über die Stromproduktion in Deutschland: Während dem Sturmtief «Andrea» wurde in den frühen Morgenstunden des 5.1.2012 mit 23 GW 50% der dann erzeugten Strommenge in Deutschland von Windkraft bestritten. Am 2.8.2011, einem heissen Augusttag, wurde in den Mittagsstunden mit Solarenergie ein Produktionsmaximum von etwa 19 GW, also knapp 25% erreicht.¹⁰ Wenn also der Wind weht und wenn die Sonne scheint, sind die erreichten Spitzenwerte dieser Art Energieerzeugung eindrücklich und charakterisieren die schnell fortschreitende Entwicklung. Es soll aber auch betont werden, dass übers Jahr gesehen der Anteil der erneuerbaren Energien immer noch gering ist. So beträgt der durchschnittliche Anteil Windenergie übers Jahr 6% und der Anteil Sonnenenergie an der Stromerzeugung nur 1,9%. Bemerkenswert ist auch der Anteil der Energie aus Biomasse und Abfall mit 5,4%. Alle erneuerbaren Energien zusammengerechnet trugen zu 16,4% in 2010, zu 17,1% im Jahr 2011 zur Stromerzeugung in Deutschland bei.¹¹
Die Beiträge der regenerativen Energien in Deutschland werden schnell weiter ausgebaut: Nach aktuellen Erkenntnissen wurden im Jahr 2010 Photovoltaikanlagen mit einer nominellen Maximalleistung von 7,4 GW/a zusätzlich in Betrieb genommen. Die Tendenz wird weiter anhalten. Eine ähnliche Situation zeigt sich bei der Windenergie, wo in 2009 1,9 GW und 2010 1,5 GW zugebaut wurden.¹² Neue Impulse werden durch neue im Meer gebaute Windparks erwartet, bei denen die durchschnittliche Produktionsdauer von 2000 Stunden auf 4000 Stunden steigen kann. Die ersten «offshore»-Windparks sind mittlerweile in Betrieb genommen. Zahlreiche weitere sind geplant. Man kann wohl davon ausgehen, dass die anspruchsvollen Ziele zur Einführung erneuerbarer Energien eher noch übertroffen werden.
Österreich hat sich in einer 1978 durchgeführten Volksabstimmung gegen die Nutzung von Kernenergie für die Stromerzeugung entschieden. Dieser Entscheid wurde im gleichen Jahr im Atomsperrgesetz festgehalten und im Jahr 1999 auch in der Bundesverfassung verankert. Als Konsequenz auf den Verzicht auf Kernenergie ist der durchschnittliche Anteil der erneuerbaren Energie an der Stromproduktion in Österreich recht hoch und beträgt im Jahr 2009 68,2%. Ein grosser Teil des Stromes wird in Flusskraftwerken, in Stauseen und Speicherkraftwerken ähnlich wie in der Schweiz erzeugt. Fossile Kraftwerke decken ebenfalls einen signifikanten Anteil ab. Aber auch bei den «neuen» Erneuerbaren ist man in Österreich aktiv.
Österreich hat in seinem Öko-Stromgesetz¹³ Unionsrecht umgesetzt und eine Reihe von Zielen für seine Stromproduktion festgelegt. Zwischen 2010 und 2015 sollen Kraftwerksleistungen von 2,35 GW im Bereich der erneuerbaren Energien neu installiert werden. Bis zum Jahr 2020 sollen nochmals 4,4 GW elektrische Leistung installiert werden. Dies entspricht einer Steigerung der vorhandenen Stromerzeugungskapazität um etwa 50%.
Die Nutzung der Windkraft begann in Österreich in der Mitte der 1990er Jahre und erfuhr durch die attraktiven energie­politischen Rahmenbedingungen ab dem Jahr 2003 eine massive Steigerung, welche bis 2006 andauerte. In den Jahren 2003 bis 2006 wurden durchschnittlich 100 Windkraftanlagen mit einer kumulierten installierten Leistung von etwa 0,2 GW pro Jahr installiert. Unter geänderten politischen und technischen Randbedingungen wurde im Jahr 2009 in Österreich allerdings keine einzige neue Windkraftanlage installiert. Die österreichischen Windkraftanlagen hatten im Jahr 2009 eine installierte Gesamtleistung von 1 GW, deutlich mehr als die schweizerischen Anlagen.¹⁰
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist in Österreich mit etwa 69% sehr hoch. Neben dem Strom aus Wasserkraftwerken ist die Windkraft mit 2,9%, die Stromerzeugung aus Biomasse ist mit bemerkenswerten 6,4% enthalten. Die Anteile von Sonnenenergie und Geothermie sind noch vernachlässigbar.
Die kostendeckende Einspeisevergütung für Stromproduktion aus erneuerbaren Energien in der Schweiz besteht seit 2009. Das Schweizer Energiegesetz nach dem Stand vom 1. Januar 2011 schreibt vor, die durchschnittliche Jahreserzeugung von Elektrizität aus erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Stand im Jahr 2000 um mindestens 0,62 GW äquivalenter Leistung zu erhöhen (etwa 8% der Gesamterzeugung). Die durchschnittliche Jahreserzeugung von Elektrizität aus Wasserkraftwerken ist bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Stand im Jahr 2000 um mindestens 0,23 GW äquivalente Leistung zu erhöhen (+ 2,7%).17 Diese Ziele sind eher marginal gesetzt und reflektieren in keiner Weise das Szenario und die notwendige Aktion zum Ersatz in der Stromproduktion bei einem Ausstieg aus der Kernenergie in der Schweiz.
Zwar verfügt auch die Schweiz mit ihren Speicherkraftwerken und Laufwasserkraftwerken über erhebliche Kapazität für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, die Situation stellt sich jedoch im Vergleich zu Deutschland sehr verschieden dar. Die in der Schweiz installierten Wasserkraftwerke haben ein maximales Stromerzeugungs­potential von 12,8 GW im Sommer (17.9.2007) und 10,5 GW im Winter (17.12.2008).¹⁸ Über diese Maximalwerte hinaus streuen die Leistungen in Abhängigkeit vom wetterabhängigen Wasserzufluss sehr stark. Die sichere minimale Leistung aus Wasserkraft liegt im Sommer bei circa 9,6 GW und im Winter bei etwa 5,25 GW. Konventionell thermische Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung tragen mit etwa 0,5 GW 4,8% bei.¹⁹ Die in der Schweiz installierte Windkraftleistung beträgt vernachlässigbare 0,046 GW entsprechend 0,06%.²⁰ Die in der Schweiz installierte Erzeugungskapazität für photovoltaisch erzeugten Strom liegt mit 0,07 GW²¹ in einem ähnlichen Bereich wie die Windkraft. Dazu kommt die Leistung der Schweizer AKW von 3,24 GW. Zählt man alle verfügbaren Stromproduktionskapazitäten zusammen, ergibt sich für den Winter eine Stromknappheit, die in den letzten Jahren den Bedarf nicht abdecken konnte und Strom­importe im Winter nötig machte. Auch wenn man im Sommer Überschussstrom exportieren kann, ist die Leistungsreserve sehr gering.²² Etwaige geplante Ausfälle durch Wartungsarbeiten oder ungeplante Ausfälle durch technische Probleme können nur noch über Importe ausgeglichen werden.
Nach dem Volksentscheid vom 23. September 1990 (AKW-Moratorium) wurden in der Schweiz keine weiteren Kernkraftwerke gebaut. Es wurde aber auch nicht aktiv auf eine Erweiterung der Stromversorgung durch erneuerbare Energien hingearbeitet, für den Ausstieg aus der Atomkraft wurde der Aufbau der nötigen Reserve­kapazität in den erneuerbaren Technologien nicht oder nicht früh genug in Angriff genommen.
Ein beherztes Konzept, das den Ausstieg aus der Atomenergie in absehbarer Zukunft möglich machen wird, ist nicht sichtbar. Der Einsatz von Gaskraftwerken wäre in diesem Sinne eine vielleicht notwendige, aber nur die zweitbeste Lösung.
Frau Leuthard hat in ihren Reden zur Begründung des Beschlusses zum Atomausstieg neben der Vermeidung des nuklearen Risikos auch vom volkswirtschaftlichen Impuls einer Entscheidung zum Atomausstieg gesprochen. Tatsächlich ist dieser Effekt gut sichtbar.
Bereits jetzt arbeiten in Österreich mehr als 185 000 Menschen²³ in green jobs, das ist jeder 20. Arbeitsplatz. In Deutschland verdoppelte sich gegenüber 2004 die Beschäftigung im Bereich erneuerbare Energien auf nunmehr 367 400 Personen (2010).²⁴ Die Anzahl der Beschäftigten in der Elektrizitätsversorgung hat dabei leicht auf etwa 220 000 abgenommen, vor allem durch den rückläufigen Steinkohlebergbau und nachgeschaltete Industriezweige.²⁵ Eine ähnliche Entwicklung wäre in der Schweiz zu erwarten. Der posi­tive wirtschaftliche Einfluss einer aktiven Politik zur Förderung der erneuerbaren Energien insbesondere auch im Mittelstand ist unübersehbar.

Wie weiter?

Die Beispiele zeigen die Lösung auf. Österreich kann auf der Basis eines hohen Anteils an erneuerbaren Energien, die nicht nur aus der Wasserkraft kommen, sehr wohl ohne Kernenergie leben. Deutschland ist für den Atomausstieg vorbereitet und kann und wird den Schritt in absehbarer Frist wohl tun. Die Schweiz muss mit klaren politischen Rahmenbedingungen Grundlagen für den beschlossenen Ausstieg erst noch schaffen, wird aber auch von der fortgeschrittenen Technik profitieren können.
Natürlich kann die Situation hier nur angerissen werden. Natürlich werden die Probleme eines Stromnetzes mit fluktuierender Energieeinspeisung mit wachsenden Anteilen neuer Energieformen grösser werden. Es ergibt sich eine willkommene Gelegenheit, den Ingenieursgeist zu nutzen und neue Lösungen zu erarbeiten, die sich natürlich auch wirtschaftlich auszahlen werden, wie die Entwicklung der erneuerbaren Technologien in den letzten Jahrzehnten in verschieden Ländern, auch in der Schweiz, schon zeigt.
Ein hoher und sehr hoher Anteil von erneuerbaren Energien wird möglich, wenn elektrische Energie über weite Distanzen transportierbar wird. Zu nennen ist der zunehmende Bau von Windkraftanlagen im Meer, von Sonnenenergiegewinnung in südlichen Ländern, wo die Effizienz erhöht werden kann. Mit neuer Gleichstrom-Hochspannungs-Übertragungs-Technik kann Strom über grosse Distanzen mit relativ geringen Verlusten von ca. 3% pro 1000 km transportiert werden. Speicherungstechniken müssen weiterentwickelt und weiter durchorganisiert werden. Die Vergrösserung und Strukturierung der Stromnetze wird zunehmend dazu führen, dass mit Strom aus weit voneinander entfernten Gebieten der Wettereinfluss ausgemittelt werden kann. Zuletzt werden die erneuerbaren Energieformen zu fördern und zu nutzen sein, die konstant zur Verfügung stehen wie die Erdwärme, Gezeitenenergie oder die Wellenenergie. Man kann sich dadurch von den Schwankungen in der verfügbaren Energie aus Wind, Sonne und Wasser unabhängiger machen und auf dieser Basis eine sichere Versorgung aufbauen.
Aber die Beispiele zeigen auf, dass von der Politik zuverlässige Zeichen und Randbedingungen kommen müssen. Die starke Förderung erneuerbarer Energiegewinnung hat in Deutschland zum wirtschaftlichen Erfolg beigetragen und auch in der Schweiz sollte dieser Weg zum Erfolg führen. Der Atomausstieg kann erreicht werden und ist bei ernsthafter Umsetzung eine Alternative.    •

_{1    Prof. Koichi Kitazawa, ehemaliger Präsident der Japanischen Wissenschaftlichen Gesellschaft, Vortrag am Paul Scherrer Institut am 8.11.2011
2    World Nuclear News, 16.1.2012, Japanese reactors await restart approvals
(<link http: www.world-nuclear-news.org>www.world-nuclear-news.org)
3    Fukushima: The myth of safety, the reality of geoscience, J. Nöggerath, R.J. Geller, V.K. Gusiakov Bulletin of the Atomic Scientists 2011
4    Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change, Kyoto 11.12.1997
5    Richtlinie 2009/28/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. April 2009 zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen und zur Änderung und anschliessenden Aufhebung der Richtlinien 2001/77/EG und 2003/30/EG
6    Die Zeit, 25.9.2009, Oekostrom – Das unterschätzte Gesetz
7    Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG), Ausfertigungsdatum: 25.10.2008 geändert am 22. Dezember 2011 (BGBl. I S. 3044)
8    Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft e.V. BDEW 2010: Energiemarkt Deutschland – Zahlen und Fakten zur Gas-, Strom- und Fernwärmeversorgung, Sommer 2010
9    Umweltbundesamt Berlin, Hintergrundpapier zur Umstrukturierung der Stromversorgung in Deutschland, Stand Mai 2011
10    EEX-Transparenzplattform, nimmt die gesetzlichen Veröffentlichungsverpflichtungen der Übertragungsnetzbetreiber wahr, <link http: www.transparency.eex.com de>www.transparency.eex.com/de/
11    Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Berlin, Energiedaten für Deutschland
Stand: 15.8.2011
12    Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Berlin, Stand Juli 2011
Erneuerbare Energien in Zahlen
13    75. Bundesgesetz über die Förderung der Elektrizitätserzeugung aus erneuerbaren Energieträgern (Ökostromgesetz 2012 – ÖSG 2012), Bundesgesetzblatt für die Republik Österreich, 29.7.2011
14    Statistikbroschüre 2011, Energie-Control Austria, Wien, Seite 24
15    Bundesamt für Energie, Sektion Analysen und Perspektiven, Schweizerische Statistik der erneuerbaren Energien, Ausgabe 2010
16    Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Energiedaten, ausgewählte Grafiken, Stand 15.8.2011, Seite 34
17    Schweizerisches Energiegesetz vom 26. Juni 1998, Stand am 1. Januar 2011
18    Diplomarbeit, Universität Wien, Die Strommärkte der Schweiz und Österreichs im Vergleich, Clemens Jedlicka, betreut von Univ.-Prof. Dr. Franz Wirl
19    Elektrizitätsstatistik 2009, Bundesamt für Energie, Schweiz
20    Stand 19.1.2012, <link http: www.wind-data.ch>www.wind-data.ch
21    Elektrosuisse Bulletin 5/2010, Das Wachstum bei der Fotovoltaik fällt stärker aus als erwartet
22    Grafiken der Elektrizitäts-Statistik BFE 2009
23    Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien
Die Entwicklung erneuerbarer Energie in Österreich im Jahr 2009, Dezember 2010
24    Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland in 2010, Stand Dez. 2011
25    Umweltbundesamt Berlin, Hintergrundpapier zu Auswirkungen des EEG, Stand April 2011}

Situation in Japan

Obwohl die finanzstarke Lobby der Atomindustrie in Japan auch nach Fukushima weiterhin Werbung für die Kernenergie macht¹, findet auch dort ein Wandel in der öffentlichen Meinung statt. Die Stromknappheit im Sommer 2011 wurde durch Aktivierung von Reservekapazitäten, aber auch durch freiwillige Einschränkungen im Stromverbrauch gemeistert. Im Januar waren dort nur noch 3 von 54 japanischen Reaktoren am Netz. Im März werden wahrscheinlich alle AKW abgeschaltet sein. Neben den stattfindenden Stresstests, notwendigen Nachrüstungen und Reparaturen der Beschädigungen des letzten Erdbebens wird die Erteilung von Betriebsgenehmigungen von den verantwortlichen Instanzen verweigert.² Es erstaunt, dass die Firma TEPCO als betroffener Kraftwerksbetreiber in der Region Tokio versichert hat, dass es im kommenden Sommer bei zu erwartenden Verbrauchsspitzen keine Engpässe in der Stromversorgung geben wird.