#FaktencheckAtomkraft 1: Hilft Atomstrom beim Klimaschutz?/ #FactcheckNuclearPower 1: Does nuclear power help to protect the climate? [deu/eng]

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Zum 34. Jahrestag der Katastrophe von Tschernobyl am 26. April 2020 startet das Öko-Institut die Blog-Reihe #FaktencheckAtomkraft. In den letzten Monaten sind in der öffentlichen Diskussion und in den Medien öfter Argumente zu lesen und zu hören, die für die totgeglaubte Atomkraft wieder eine Zukunft sehen. Wir überprüfen die Argumente und unterziehen sie einem wissenschaftlichen #FaktencheckAtomkraft.

Klimawandel-Atomkraft-Faktencheck, Quelle Malte Müller/Öko-Institut

FAZ online, 2. Dezember 2019: „Atomkraft ist Teil der Lösung“ – Der Chef der Internationalen Atomenergiebehörde wirbt für die Atomkraft als Mittel gegen den Klimawandel.

Der Spiegel, 13. Dezember 2019: Rettet uns die Atomkraft vor dem Klimakollaps?

Im Vergleich zu einem Kohlekraftwerk stößt ein Atomkraftwerk sehr wenig Treibhausgase aus. Das bringt manche Menschen zu der Aussage, mit Atomstrom ließen sich die Klimaziele erreichen und die Erderwärmung auf deutlich unter 2 Grad Celsius beschränken.

Tatsächlich ist die CO2-Bilanz von Atomkraftwerken zwar deutlich niedriger als bei Kohle- oder Gaskraftwerken, aber auch nicht null. Wenn man die ganze Produktionskette von Atomstrom berücksichtigt – vom Abbau des Urans, dem Bau des Kraftwerks, dem Betrieb und schließlich bis zum Rückbau und der Entsorgung des radioaktiven Materials – kommt man für den CO2-Ausstoß auf Werte von 3,7 bis 110 Gramm CO2-Äquaivalente pro Kilowattstunde.[1]

Für Deutschland nimmt das Umweltbundesamt einen Wert von 68 Gramm CO2-Äquivalent pro erzeugter Kilowattstunde Strom an.[2] Demgegenüber verursacht die Stromerzeugung aus Braunkohle über ein Kilogramm CO2-Äquivalente, diejenige aus Gaskraftwerken etwa 430 Gramm CO2-Äquivalente.

Im Vergleich mit erneuerbaren Energien liegen Atomkraftwerke eher im oberen Bereich: Windkraft an Land beispielsweise erzeugt pro Kilowattstunde Strom zehn Gramm CO2-Äquaivalente, Photovoltaik etwa 67 Gramm CO2-Äquaivalente. 

Zumindest ist Atomkraft also CO2-arm. Kann sie daher also entscheidend zum Klimaschutz beitragen? Dies führt zunächst zur Frage:

Wo steht denn die Kernenergie heute?

Weltweit wurden im Jahr 2018 nur rund zehn Prozent der Elektrizität und damit rund fünf Prozent des Primärenergieverbrauchs mit Strom aus Atomkraftwerken gedeckt.[3] Dazu sind nach Angaben der Internationalen Atomenergieorganisation weltweit 442 Atomkraftwerke in Betrieb.[4] Dabei ist aber zu beachten: „in Betrieb“ bedeutet hier lediglich, dass die Anlagen grundsätzlich zur Stromerzeugung zur Verfügung stehen. Viele der Anlagen stehen aber zum Teil schon seit Jahren still, ohne Strom zu produzieren. So listet der „World Nuclear Industry Status Report“ für Februar 2020 immerhin 27 Atomkraftwerke als langfristig abgeschaltet, das heißt für mehr als 12 Monate.[5]

Atomkraft: Leichtgewicht im deutschen Strommix

In Deutschland lieferten die Atomkraftwerke 2019 noch rund 12 Prozent der Brutto-Stromerzeugung, die erneuerbaren Energien hingegen mit gut 40 Prozent mehr als dreimal so viel.[6]

Wollte man nun „aus Klimaschutzgründen“ den Anteil des Atomstroms weltweit deutlich erhöhen, dann könnte man zum einen die heutigen Reaktoren weiterlaufen lassen. Die weltweit im Betrieb befindlichen Reaktoren waren Mitte 2019 aber bereits über 30 Jahre alt.[7] Ihr weiterer Betrieb ist daher mit zunehmenden Risiken verbunden. Verschleiß und Materialermüdung machen die Technik störanfälliger. Zudem lagen bei der Planung der Anlagen die Anforderungen an Sicherheitsstandards und Strahlenschutz auf einem deutlich niedrigeren Niveau als heute. So sind viele kerntechnische Einrichtungen nur unzureichend gegen Erdbeben, Extremwetterereignisse oder Angriffe von außen geschützt. Nachrüstungen sind erforderlich, aber auch nur begrenzt möglich.

Weiterhin müsste ein massiver weltweiter Ausbau von Atomkraftwerken gestartet werden. Allerdings würden sich damit die mit der Kernenergie verbundenen Probleme vervielfachen: die Gefahr schwerer Unfälle, der weitere Anfall hochradioaktiver Abfälle und die Gefahr einer Nutzung ziviler Anlagen oder Materialien für Kernwaffenprogramme (Proliferation). Schließlich ist der Bau neuer Atomkraftwerke heute mit sehr hohen Kosten verbunden. Auch aus ökonomischer Sicht ist Atomkraft daher keine gute Lösung zum Klimaschutz.

Dr. Christoph Pistner ist Physiker und leitet den Bereich Nukleartechnik & Anlagensicherheit am Standort Darmstadt. Er ist Mitglied der Reaktor-Sicherheitskommission (RSK) des Bundesumweltministeriums sowie Vorstandsmitglied im Forschungsverbund Naturwissenschaft, Abrüstung und internationale Sicherheit (FONAS).

tl;dr
Atomkraft ist CO2-arm, deckt aber nur rund 12 Prozent der Brutto-Stromerzeugung, die erneuerbaren Energien hingegen mit gut 40 Prozent mehr als dreimal so viel. Wollte man nun „aus Klimaschutzgründen“ den Anteil des Atomstroms deutlich erhöhen, dann könnte man zum einen die heutigen Reaktoren weiterlaufen lassen, was aber aus Altersgründen gefährlich wäre. Oder: einen massiven weltweiten Ausbau von Atomkraftwerken starten. Allerdings würden sich damit die mit der Kernenergie verbundenen Probleme vervielfachen und der Bau neuer Atomkraftwerke ist heute sehr teuer.

Quellen

[1] IPCC nach Umweltbundesamt, https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/ist-atomstrom-wirklich-co2-frei, die Einflussfaktoren beschreibt bspw. ein Arbeitspapier des Öko-Instituts https://www.oeko.de/oekodoc/318/2007-008-de.pdf

[2] Umweltbundesamt, Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger, https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2019-11-07_cc-37-2019_emissionsbilanz-erneuerbarer-energien_2018.pdf

[3] International Energy Agency, World Energy Outlook 2019, https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2019

[4] Stand April 2020, Quelle: IAEA PRIS, https://pris.iaea.org/pris/

[5] Quelle: https://www.worldnuclearreport.org/

[6] BDEW, https://www.bdew.de/media/documents/20200211_BRD_Stromerzeugung1991-2019.pdf

[7] WNISR 2019, https://www.worldnuclearreport.org/IMG/pdf/wnisr2019-v2-hr.pdf 

 

 

english version

#FactcheckNuclearPower 1: Does nuclear power help to protect the climate?

On 26 April 2020 – the 34th anniversary of the Chernobyl disaster – the Oeko-Institut launches a new blog, titled #FaktencheckAtomkraft (#FactcheckNuclearPower). In recent months, various arguments have been aired and shared in the media and the broader debate within society that see a future for the supposedly defunct nuclear energy industry. We examine the arguments and subject them to a scientific #FactcheckNuclearPower.

Klimawandel-Atomkraft-Faktencheck, Quelle Malte Müller/Öko-Institut

Compared with a coal-fired power station, a nuclear power plant produces minimal greenhouse gas emissions. As a result, some people claim that nuclear power is the key to reaching climate targets and keeping global warming well below 2˚C.

The carbon footprint of a nuclear power plant is indeed much smaller than that of a coal- or gas-fired power plant, but it does not produce zero emissions. If we take all the stages in the nuclear power cycle – from uranium mining to reactor construction, operation and decommissioning and, finally, nuclear waste disposal – its emissions range from 3.7 to as much as 110 g CO2 eq. per kilowatt-hour.

For Germany, the Federal Environment Agency estimates 68 g CO2 eq./kWh for power produced from nuclear. By comparison, electricity generation from lignite emits more than a kilo of CO2 eq.; the figure for gas-fired power generation is roughly 430 g CO2 eq.

Compared with renewables, nuclear power is at the upper end of the scale: onshore wind energy, for example, produces 10 g CO2 eq., while the figure for photovoltaics is around 67 g CO2 eq.

But at least nuclear power is a low-carbon energy. Does that mean it can make a significant contribution to climate change mitigation? That brings us to the next question:

What is the status of nuclear power today?

In 2018, nuclear power covered just 10 per cent of global electricity production and roughly 5 per cent of primary energy consumption. According to the International Atomic Energy Agency (IAEA), there are currently 442 nuclear power reactors in operation worldwide. However, it is important to keep in mind that “in operation” simply means that the facilities are in principle available for power generation. However, many of the plants are non-operating – in some cases for years – and do not produce electricity. The World Nuclear Industry Status Report lists 27 permanent nuclear reactor shutdowns as of February 2020; permanent, in this instance, means 12 months or more.

Nuclear power: a lightweight in Germany’s energy mix

In 2019, the nuclear share of Germany’s gross electricity production was roughly 12 per cent; the figure for renewables – above 40 per cent – was more than three times higher.

If the aim were to substantially increase the nuclear share worldwide in the interests of climate change mitigation, one element of such an approach would be to keep the existing reactors running. However, by mid-2019, the reactors in operation around the world were already more than 30 years old. Keeping them running therefore increases the risks. Wear and tear and material fatigue make the technology more failure-prone. Furthermore, when the systems were designed, safety and radiation protection standards were much less stringent than they are today. As a result, many nuclear facilities are not adequately protected against earthquakes, extreme weather events or external attacks. Upgrading and retrofitting are essential, but are only feasible to a limited extent.

In addition, a massive global expansion of nuclear power would be required. However, this would multiply the problems associated with nuclear power: these include the threat of serious accidents, the growing volume of high-level radioactive waste and the risk that non-military facilities or materials could be used for nuclear weapons programmes (proliferation). And finally, constructing a nuclear power plant is a very costly business nowadays. Purely from an economic perspective, nuclear power is not a good solution to climate change.

Dr Christoph Pistner is a physicist and Head of the Oeko-Institut’s Nuclear Engineering & Facility Safety Division in Darmstadt. He is a member of the Reactor Safety Commission (RSK) of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU) and sits on the Board of the Research Association for Science, Disarmament and International Security (FONAS).

tl;dr
Nuclear power is a low-carbon energy source, but accounts for just 12 per cent of Germany’s gross electricity production; the figure for renewables – at least 40 per cent – is more than three times higher. If the aim were to substantially increase the nuclear share worldwide in the interests of climate change mitigation, one option would be to keep the existing reactors running. But this is fraught with risk due to the age of these facilities. Another option is to initiate a massive expansion of nuclear power worldwide. However, this would multiply the problems associated with nuclear power. Constructing new nuclear power plants is also a very costly business.

Kommentare
  1. Dr.-Ing. Frank Leschhorn

    Sehr geehrter Herr Pistner,
    dieser Artikel ist natürlich Ihrem Anti-Kernenergie Verständnis entwachsen.
    Fest steht aber dennoch, das Kernenergienutzung erheblich zur Reduzierung
    von C02-Emissionen beiträgt. Würde das Äquivalent dieses Strom mit Kohlekraftwerken
    in China, Indien und anderen auf Kohle bauenden Energiewirtschaften erzeugt worden,
    stände es mit dem Klimaschutz noch viel schlechter. Die C02-Emissionen in Verbindung
    mit Kernkraftwerken und Urannutzung sind an den Haaren herbeigezogen.
    Ich bin deshalb der Überzeugung, dass wir unsere sicheren deutschen Kernkraftwerke
    solang weiter laufen zu lassen, bis uns geeignete Stromspeicheranlagen zur Verfügung stehen.
    Wir müssen diese Anlagen ohnehin einmal zurückbauen und eine Endlagerung der
    Brennstoffabfälle ist zur Zeit auch noch nicht möglich.

    Denken Sie doch bitte nicht in Ihrem starren „Nein Danke“ Bild, sondern denken Sie pragmatisch
    und behalten Sie das Gesamtbild im Auge.

    wir

    • L. Friedberger

      An Herrn Leschhorn:
      Sie müssten bitte erläutern, weshalb Sie das Argument der CO2-Emissionen als an den Haaren herbeigezogen empfinden. Es ist im Text oben nachvollziehbar eingeführt und mit einschlägigen Zitaten unterlegt.
      Weniger plausibel erscheint mir Ihr Argument, dass Kernenergie zur CO2-Reduktion beitrage. Reduktion gegenüber was? Was ist die Alternative? Klar, wenn man Kernkraftwerke durch Kohlekraftwerke ersetzen würde, stiegen die CO2-Emissionen. Aber darüber denkt ja niemand nach, jedenfalls nicht in Deutschland. Hier ist die realistische Variante doch das Ersetzen von KKW-Strom durch Erneuerbaren-Strom. Und mit den oben zitierten Zahlen ist belegt, dass dadurch die CO2-Emissionen nicht steigen, sondern sinken würden. Zur CO2-Reduktion beitragen würde demnach nicht der Weiterbetrieb, sondern das Abschalten der Kernkraftwerke.

    • Christoph Pistner

      Sehr geehrter Herr Leschhorn,

      natürlich ist dieser Artikel unserem Kernenergie-Verständnis entwachsen, das Öko-Institut beschäftigt sich seit mehreren Jahrzehnten mit den mit der Kernenergie verbundenen Fragestellungen und Problemen.

      Der Umfang, in dem Kernenergie heute zur Reduzierung von CO2-Emissionen beiträgt, wird dargestellt, ich denke das stellen Sie auch nicht in Frage. Wir denken allerdings, dass die bei der Kernenergienutzung anfallenden CO2-Emissionen (Uranerzgewinnung im Bergbau, Uranerzaufbereitung, Urananreicherung, Bau des Kraftwerks, Betrieb …) keinesfalls „an den Haaren herbeigezogen“, sondern in den entsprechenden Analysen nachvollziehbar begründet sind.

      Richtig ist natürlich, dass bei einem Ersatz der heutigen Kernkraftwerke durch Kohlekraftwerke die Klimabilanz verschlechtert würde. Dies ist ja aber mit Blick auf den Klimaschutz nicht Gegenstand der heutigen Debatten. Es steht vielmehr die Frage im Raum, welche Technologien zukünftig den weltweiten Strom- und Energiebedarf decken sollen.

      Aktuell notwendig ist ein weitgehender, weltweiter Umbau des Energiesystems. In Diskussion ist dabei die Rolle der Kernenergie. Unabhängig davon, ob man den heutigen Beitrag der Kernenergie auf globaler Ebene als „erheblich“ einordnet, ist klar, dass der Beitrag der Kernenergie zum Klimaschutz in den nächsten drei Jahrzehnten, also dem für den Klimaschutz relevanten Zeitraum, durch die Abschaltung eines Großteils aller heute in Betrieb befindlicher Anlagen massiv zurückgehen wird. Nur durch einen entsprechenden Ausbau der Kernenergie könnte der heutige Beitrag zur Stromversorgung überhaupt gehalten oder sogar ausgebaut werden.

      Dies ist aber eben schon alleine aus ökonomischer Sicht keine gute Lösung. Kernenergie ist heute nicht konkurrenzfähig zu anderen, regenerativen Energieerzeugungen. Darüber hinaus bleiben die Risiken schwerer Unfälle (in Deutschland, Japan, der Ukraine ebenso wie in China, Indien, und anderen Staaten), der Anfall hochradioaktiver Abfälle sowie die Gefahren der Proliferation.

      Angesichts dieses Gesamtbilds halte ich einen erheblichen Beitrag der Kernenergie zur Lösung des Klimaproblems nicht für „pragmatisch“.

      Dr. Christoph Pistner, Öko-Institut

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