Hohe Energieeffizienz

Kernenergie bzw. Atomenergie gehört zu den umweltschonendsten Methoden der Stromproduktion. Der Grund dafür liegt im enorm hohen Energiegehalt des Kernbrennstoffs Uran. Über die gesamte Produktionskette vom Uranabbau bis zur Entsorgung führt dies zu einer hohen Energieeffizienz der Kernkraftwerke bzw. Atomkraftwerke. Die fünf Kernkraftwerke in der Schweiz beispielsweise reichen aus, um mehr als drei Millionen Menschen Tag für Tag mit Strom zu versorgen.

In einem herkömmlichen Atomkraftwerk (AKW) können nur gut ein Drittel der durch die Kernspaltung freigesetzten Wärme in Strom umgewandelt werden. Die Kerntechnik wird oft wegen dieser vermeintlich geringen Energieeffizienz kritisiert. Entscheidend ist aber nicht, was im Kraftwerk selbst geschieht, sondern wie viel Energie wir Menschen aufwenden müssen, um eine Kilowattstunde Strom zu erhalten.

Bei allen Stromerzeugungstechnologien wird ein erheblicher Teil des Energieaufwands ausserhalb der eigentlichen Kraftwerke eingesetzt: um den jeweiligen Brennstoff zu gewinnen und aufzuarbeiten, um Reststoffe und Abfälle gesichert zu beseitigen und nicht zuletzt, um die Rohstoffe für den Bau der Kraftwerke zu gewinnen und zu verarbeiten.

Bei Betrachtung dieser gesamten Energiekette zeigt sich: Der gesamte Energieeinsatz, der während der Betriebszeit eines modernen Kernkraftwerks (KKW) geleistet werden muss, liegt weit unter 10% der Stromproduktion der entsprechenden Anlage (siehe Randspalte). Die Atomenergie liegt damit in die Spitzengruppe der energieeffizientesten Stromerzeugungstechnologien, zusammen mit Wasser- und Windkraft, aber weit vor der Stromerzeugung aus Solarzellen (Photovoltaik), bei der je nach Standort ein Viertel bis ein Drittel der produzierten Energie zum Bau der Anlagen eingesetzt werden muss.

Diese ausgesprochen hohe Energieeffizienz geht bei den Atomkraftwerken Hand in Hand mit einem sehr tiefen Ausstoss des Klimagases Treibhausgases CO₂. Die Kernenergie ist somit eine der effizientesten, klimafreundlichsten und saubersten Methoden überhaupt, um elektrischen Strom zu produzieren.

Bei der Gesamtbetrachtung der Energiebilanz von Atomkraftwerken fällt der Energieaufwand für Bau, Betrieb und Entsorgung kaum ins Gewicht. Der Löwenanteil der eingesetzten Energie benötigt die eigentliche Brennstoffproduktion, wobei hier vor allem die Anreicherung des Urans zu Buche schlägt. Die nebenstehende Grafik gibt die relativen Anteile des Energieaufwands in der Energiekette der Kernbrennstoffkreislaufs am Beispiel des Kernkraftwerks Forsmark in Schweden wieder.

Bei der Anreicherung spielt die eingesetzte Technik eine entscheidende Rolle: Wird das Uran in den heute veralteten Gasdiffusionsanlagen angereichert, benötigt dieser Prozess relativ viel Energie. Bei der Anreicherung mit modernen Gaszentrifugen hingegen erfordert die Anreicherung viel weniger Energie. Deshalb werden die beiden letzten heute noch in Betrieb stehenden kommerziellen Gasdiffusionsanlagen in Frankreich und den USA in den kommenden Jahren durch moderne Zentrifugenanlagen ersetzt. Der Energieaufwand reduziert sich dabei auf ein Fünfzigstel und wird daher bald eine viel geringere Bedeutung in der Energiekette haben.

Entgegen anderslautenden Behauptungen ist auch der Energieaufwand für den Abbau des Uranerzes im Vergleich zur daraus erzeugten Strommenge gering. Er entspricht lediglich etwa 0,5–1% der Strommenge, die aus dem abgebauten Uran erzeugten . Keine praktische Bedeutung für die Energiebilanz hat gegenwärtig der Konzentrationsgrad des Urans in einer Mine. Heute werden Vorkommen von extrem unterschiedlicher Konzentration gewinnbringend abgebaut. Die Spanne reicht von 0,027% (Rössing-Mine in Namibia) bis zu mehr als 8% (McArthur River in Kanada).

Als typisches Beispiel kann die Mine Olympic Dam in Australien (0,042% Urankonzentration) dienen: Hier wird das Uran als Nebenprodukt des Kupferabbaus gewonnen, wobei der grösste Teil des Energieaufwands auf die Kupfergewinnung entfällt. Doch selbst wenn der gesamte Energieaufwand der Mine dem Uran angerechnet wird, lässt sich aus dem dort abgebauten Uran immer noch mehr als hundertmal soviel Energie gewinnen wie in die Mine hineingesteckt werden muss. Im Fall der Rössing-Mine in Namibia, in der nur Uran abgebaut wird, beträgt der Energiegewinn gar das Fünfhundertfache.

Der Grund für die hohe Energieeffizienz der Kernenergie liegt in der enormen Energiemenge, die im Uran steckt. 1 Kilogramm natürliches Uran liefert gleich viel Energie wie

• 10'000 Kilogramm Kohle
• 7'000 Kilogramm Schweröl
• 4'900 Kilogramm Erdgas

Diesem Umstand ist es zu verdanken, dass ein Atomkraftwerk nur zwei Brennstofftabletten von der Grösse einer Glasmurmel braucht, um eine ganze Familie ein Jahr lang mit Strom zu versorgen.

Um gleich viel Strom zu produzieren wie die fünf schweizerischen Kernkraftwerke, sind ungefähr die folgenden Mengen anderer Energieträger, bzw. erneuerbarer Energieformen pro Jahr nötig:

• 10'000'000 Tonnen Kohle, geliefert in 180'000 Eisenbahnwagen Eisenbahnwaggons
• 5'215'000 Tonnen Erdöl, geliefert in 87'000 Kesselwaggons
• 3'740'000 Tonnen Erdgas, geliefert über Pipelines von tausenden von Kilometern Länge
• 220 Quadratkilometer Solarpanels; das entspricht einem Streifen von fast 700 Metern Breite auf der Strecke von Genf bis zum Bodensee oder der Fläche des Neuenburg
• 5500 Windkraftanlagen mit je 2 Megawatt Leistung (Referenzanlage Collonges; grösste Windkraftanlage der Schweiz). Bei einem seitlichen Abstand von 250 Metern zwischen zwei Anlagen entspricht dies einer 5er-Reihe Windräder von Genf bis zum Bodensee

Die hohe Energieeffizienz der Kernkraftwerke kann durch die konsequente Nutzung der Abwärme noch zusätzlich verbessert werden. Bereits heute versorgt das Kernkraftwerk Beznau 18'000 Menschen mit Fernwärme und leistet aufgrund des so eingesparten Heizöls einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz. Das Kernkraftwerk Gösgen liefert Prozesswärme für eine Kartonfabrik. Mit dem so eingesparten Öl sind bis heute über eine Million Tonnen CO₂ vermieden worden.

Energie effizient zu nutzen ist ein Gebot der Stunde. Für die Verbraucherinnen und Verbraucher bedeutet Energieeffizienz, sparsame Geräte zu verwenden und mit Strom und jeder anderen Energieform haushälterisch umzugehen.

Für die Stromproduzenten bedeutet Energieeffizienz:

• Möglichst wenig Energie aufwenden, um im Kraftwerk möglichst viel Strom zu erzeugen. Die Kernenergie und die Wasserkraft sind hier die besten heute verfügbaren Produktionstechniken, dicht gefolgt von der Windkraft.
• Kurze Wege. Der Transport von Strom in Hochspannungsleitungen ist mit Verlusten verbunden. Deshalb sollten die Kraftwerke möglich nahe bei den Verbrauchszentren stehen. Stromimporte aus weit entlegenen Gebieten im Ausland sind ineffizient und ökologisch fragwürdig.
• Optimaler Strommix: Strom muss dann produziert werden, wenn er tatsächlich gebraucht wird. Der Kraftwerkpark muss so zusammengesetzt sein, dass er jederzeit den im Tagesverlauf und im Jahresverlauf schwankenden Stromverbrauch effizient decken kann. In der Schweiz bedeutet dies die Kombination von Wasserkraft mit Kernenergie, ergänzt um die neuen erneuerbaren Energien wie Biomasse, Wind und Sonne.
• Landschaft schonen: Die Schweiz ist ein kleines, dicht besiedeltes Land. Unverbaute Landstriche und Naturlandschaften müssen wo immer möglich erhalten werden. Ein Kernkraftwerk benötigt vergleichsweise wenig Platz (etwa 20 – 30 ha) und produziert grosse Mengen Strom. Somit ist die Kernenergie insbesondere für ein kleines Land wie der Schweiz eine ideale Technologie