Preis und Finanzierung

Die Exporterfolge der russischen Nuklearindustrie beruhen auf der gleichzeitigen Finanzierung durch russische Banken. Der Auftragswert für das Kraftwerk betrug 10 Milliarden US$ (entsprechend 4274 US$/kW). Das ist durchaus günstig für ein Kraftwerk der Generation III+ mit allem Schnickschnack, wie doppeltem Beton-Containment und Kernfänger. Bei diesem Typ hat sich der Hersteller eng an europäischen Vorstellungen orientiert, wie sie auch im französischen EPR realisiert werden.

Die Finanzierung erfolgt quasi nach einem Bauherrenmodell: Es gibt einen Zahlungsplan mit festgelegten Raten zu festgelegten Zahlungsbedingungen. Dies ergibt eine interessante Aufteilung des Risikos zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber. Bis zur jeweiligen vertragsgemäßen Teillieferung trägt der Anbieter das Risiko von Kostensteigerungen durch Bauverzögerungen. Erst ab diesem Zeitpunkt wirken sich für den Auftraggeber zusätzliche Zinszahlungen durch eine verzögerte Inbetriebnahme aus. Wird eine Rate an den Hersteller fällig, wird diese durch eine russische Bank als Kredit für Weißrussland bereitgestellt. Erst ab diesem Moment muß der Kapitaldienst durch den Auftraggeber geleistet werden. Rußland finanziert so etwa 90% der Baukosten vor. Ganz nebenbei, haben die USA inzwischen erkannt, welchen Exportvorteil Rußland gegenüber finanzschwachen Ländern durch dieses Modell hat und streben wieder staatliche Ausfallbürgschaften an. So hat Rosatom im März 2020 veröffentlicht, daß es für die nächsten zehn Jahre über ein Auftragsvolumen im Ausland von US$ 140 Milliarden verfügt. Rosatom besteht aus 400 Unternehmen mit mehr als 250 000 Mitarbeitern. Für Rußland bedeutet dies nicht nur die Einwerbung von Exportaufträgen, sondern auch die Wandlung der stets schwankenden Deviseneinnahmen aus dem Rohstoffgeschäft in stetige langfristige Zahlungsströme – z. B. für Pensionszahlungen.

Die russische kerntechnische Industrie ist seit dem Zusammenbruch der Sowjetunion wie ein Phönix aus der Asche wiederauferstanden. Im Oktober 2015 wurde der erste Reaktordruckbehälter von Atomash in Wolgodonsk – nach 30 Jahren Pause – hergestellt. Das Werk wurde 1973 gegründet und stellte bis 1986 allein 14 Reaktorgefäße her. 1997 ging es endgültig pleite und hangelte sich dann mit Aufträgen aus dem Gas- und Ölsektor durch. Heute ist es wieder das Zentrum für Druckwasserreaktoren und verfügt über die Kapazität von vier kompletten Kernkraftwerken (Druckgefässe, Dampferzeuger etc.) jährlich. Das Werk verfügt über einen eigenen Anschluß an den Wolga-Don-Kanal. In diesem Jahr wurden bereits drei Reaktordruckgefäße und 17 Dampferzeuger für Projekte in Indien, Bangladesch und der Türkei ausgeliefert.

Der Bauablauf

Man bevorzugte in Weißrussland ein zur Errichtung paralleles, abschnittsweises Genehmigungsverfahren. Dies funktioniert sehr gut bei Serienbauweise ohne große lokale Anpassungen. Wie hier gezeigt, kann das die gesamte Bauzeit einschließlich notwendiger Planung und Vertragsverhandlungen vom „Wunsch“ ein Kernkraftwerk zu bauen, bis zur Inbetriebnahme auf rund zehn Jahre begrenzen. Wendet man dieses Verfahren jedoch beim erstmaligen Bau eines Kernkraftwerks (FOAK) an, kann es sehr schnell zu einem wirtschaftlichen Desaster führen. Eindringliches Beispiel hierfür ist die „ewige“ Baustelle des EPR in Finnland.

Auch bei diesem Projekt zeigt sich wieder der grundsätzliche Vorteil von Baustellen mit doppelten Blöcken. Auch die französische Industrie ist nun diesem Weg in Hinkley Point gefolgt. Die gesamte Baustelleneinrichtung, wie z. B. Schwerlastkran, Werkstätten, Unterkünfte usw. halbiert sich automatisch (bezogen auf die spezifischen Kosten). Man kann bei allen Projekten bereits beim zweiten Block eine merkliche Senkung der notwendigen Arbeitsstunden feststellen, da man bereits vor Ort eine geübte und aufeinander eingestellte Truppe im Einsatz hat. Dies gilt um so mehr, je mehr man lokale Unternehmen beauftragt. So kam man in Ostrovets mit angeblich 3000 Fachkräften aus.

Am 10. July 2016 ereignete sich beim Einbau des Reaktordruckbehälters ein Missgeschick: „Der Behälter rutschte langsam etwa 4 m ab und setzte sanft auf den Grund auf, keine Beschädigung, die Aufhängung am Gehäuse wurde verschoben“, so die offizielle Stellungnahme. Auf Wunsch der weißrussischen Genehmigungsbehörde wurde er durch einen neuen ersetzt. Am folgenden 3. April wurde der für Block 2 vorgesehene Behälter in Block 1 eingebaut. Für den Block 2 wurde der ursprünglich für das Kraftwerk Kaliningrad 2 vorgesehene Reaktordruckbehälter ersatzweise geliefert. An diesem Beispiel erkennt man, wie robust die Strategie einer Serienfertigung ist. Der notwendige Ersatz eines Bauteils mit 36 Monaten Lieferzeit wäre bei einem Einzelprojekt zu einer wirtschaftlichen Katastrophe geworden. So konnte der Fahrplan nahezu eingehalten werden und im August 2020 die Beladung mit den 163 Brennelementen abgeschlossen werden.

Der nukleare Friedhof

Es ist eine russische Tradition, die nuklearen Abfälle in unmittelbarer Nähe des Kraftwerks zu lagern. Man hat deshalb parallel die Genehmigung für ein Endlager durchgeführt. Die erste Stufe für US$ 10 Millionen soll bis 2028 fertiggestellt sein. Man geht bei einer Betriebsdauer des Kernkraftwerks von (erstmal) 60 Jahren aus. In diesem Zeitraum sollen 9360 m³ feste Abfälle (leicht und mittelaktiv) und 60 m³ hochaktive Abfälle anfallen. Beim Abbruch der Anlage sollen noch einmal 4100 m³ leicht und mittelaktive Abfälle und 85 m³ hochaktive Abfälle anfallen. Die leicht und mittelaktiven Abfälle sollen dauerhaft lokal gelagert werden. Für die hochaktiven Abfälle wird ein unterirdisches Zwischenlager geschaffen.

Die Geschichte der VVER-Baureihe

In Rußland werden Druckwasserreaktoren als Wasser/Wasser-Energie Reaktoren (VVER) bezeichnet. Diesem Kürzel wird die gerundete elektrische Leistung in Megawatt und gegebenenfalls eine Fertigungsnummer angehängt. So ist der VVER-1200 ein Druckwasserreaktor mit rund 1200 MW elektrischer Leistung. Erst am 8.9.1964 wurde der erste Druckwasserreaktor als VVER-210 im Kraftwerk Novovoronezh kritisch und blieb bis 1984 in Betrieb. 1971 folgte der erste VVER-440 und 1980 der erste VVER-1000. Die beiden letzten Typen wurden auch exportiert (Ukraine, Armenien, Finnland, Bulgarien, Ungarn, Tschechien., Slowakei, Iran, China).

Alleinstellungsmerkmal aller VVER sind liegende Dampferzeuger und sechseckige Brennelemente. Das grundsätzliche Konstruktionsprinzip wurde bis heute beibehalten und ist ausgereizt. Durch die stetige Leistungssteigerung ergibt sich eine evolutionäre Entwicklung, bei der man die Betriebserfahrungen, technische Weiterentwicklungen (z. B. Werkstoffe) und zusätzliche Sicherheitsanforderungen (Containment, Kernfänger etc.) stets in die nächste Baureihe ohne all zu große Entwicklungsrisiken einfließen lassen kann. Führt man jedoch eine Baureihe über einen solch langen Zeitraum fort, verkompliziert dies irgendwann die Anlage. Dies gilt beispielsweise für die liegenden Dampferzeuger (Durchmesser 4 m, Höhe 5 m, Länge 15 m, Gewicht 340 to). Stehende Pumpen, Druckbehälter usw. mit liegenden Dampferzeugern zu verbinden, führt zu einer sehr unaufgeräumten Konstruktion mit langen und verschlungenen Rohrleitungen. Dies erschwert Wartung und Wiederholungsprüfungen. Das Reaktordruckgefäß wächst auch mit steigender Leistung. Durch die Beibehaltung der Grundkonstruktion mit zwei Anschlussebenen (4 Rücklauf und 4 Vorlaufleitungen plus Noteinspeisung) besteht das Druckgefäß aus 6 geschmiedeten Ringen und einer Kalotte. Die Schweißarbeiten am oberen und unteren Teil dauern jeweils 15 Tage bei einer Temperatur von 200 °C. Anschließend muß jede Hälfte noch bei 300 °C geglüht werden um die Spannungen in den Nähten zu verringern. Nachdem beide Hälften in einem weiteren Schritt zusammengeschweißt wurden, muß das gesamte Gefäß noch komplett mit einer korrosionsbeständigen Legierung plattiert werden. Alles sehr umständlich und damit teuer. Die Fertigungszeit beträgt deshalb etwa 36 Monate.

Hintergründe

Weißrussland ist als selbstständiger Staat aus der Auflösung der Sowjetunion hervorgegangen. Es ist ein relativ kleines und dünn besiedeltes Land mit knapp 60% der Fläche von Deutschland, aber nur 10 Millionen Einwohnern. Durch die enge Verknüpfung der Wirtschaft in der ehemaligen Sowjetunion – die bis heute noch nicht überwunden ist – kommt praktisch die gesamte Kohle, das Rohöl und Erdgas immer noch aus Rußland. Diese extreme Abhängigkeit hat immer wieder zu Spannungen zwischen beiden Ländern geführt. Vereinfacht kann man sagen, daß Putin-Rußland hat immer wieder versucht durch angedrohte Preiserhöhungen und Lieferunterbrechungen Weißrussland seinen Willen aufzudrücken – umgekehrt hat Weißrussland versucht, seine „Kosten“ durch Erhöhung von Transitgebühren erträglich zu halten. Insofern sind die Ostsee-Pipeline und das Kernkraftwerk Ostrovets unmittelbare Produkte dieses Konflikts. Rußland mußte Weißrussland ein Kernkraftwerk bauen und vorfinanzieren, sonst hätte es Weißrussland durch den Bau der Ostsee-Pipeline unweigerlich in die Arme des „Westens“ getrieben. Ein weiterer Satellitenstaat wäre dem „roten Zaren“ – wie schon vorher die Ukraine – davongelaufen.

Ein Kernkraftwerk entzieht sich weitestgehend politischer Erpressbarkeit: Wegen der außerordentlichen Energiedichte von Uran kann es für Monate und Jahre ohne neue Brennstofflieferungen betrieben werden. Auch ein russisches Kernkraftwerk stellt heute kein Problem mehr da. Es gibt für die Reaktoren heute Brennelemente von verschiedenen Herstellern außerhalb der russischen Einflußsphäre. Auch die Versorgung mit Ersatzteilen und „Kow-how“ ist nicht unbedingt ein Problem. Eine enge Kooperation mit der Ukraine, Finnland usw. kann im Ernstfall helfen – es haben schließlich all diese Länder ein Problem mit russischer Technik und Politik.

Nun weiß man aber aus der Werbung, daß es wenig effektiv ist, abgedroschene Werbeslogans weiter zu senden. Es mußte also ein neuer Gimmick her, mit dem man in einschlägigen Talkshows brillieren konnte: Das batteriebetriebene Elektroauto ward geboren. Wohlgemerkt, die Betonung lag auf ≫batteriebetrieben≪. Damit sollte der Hipster aus der Vorstadt sein Auto aufladen, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht und sollte sogar noch ein Zubrot erzielen können, wenn er dem Prekariat im Sozialbau bei kalter Dunkelflaute mit ein bischen Strom aus seinem Drittauto aushelfen würde. Leider ist dieser Markt zu klein, um für die deutsche Autoindustrie profitabel zu sein. Otto-Normalverbraucher hingegen muß lange und schwer arbeiten, bis er ein paar Zehntausend Euro für ein Elektroauto über hat. Er wird sich hüten, sein Fahrzeug irgendwelchen Windmüllern als Speicher zur Verfügung zu stellen. Wohlwissend, daß die Batterie das teuerste Bauteil an seinem Auto ist und deren Lebensdauer stark von der Anzahl der Ladezyklen abhängt. Ganz nebenbei, wird von ihm als Steuerzahler auch noch erwartet, daß er jeden Tag pünktlich auf seiner Arbeitsstätte erscheint. Chef, meine Batterie war leer, geht nicht. Wenn sich das Elektroauto tatsächlich ausbreitet, wird es zu einer Zunahme der Nachfrage nach elektrischer Energie und vor allem auch elektrischer Leistung führen. Mit einfachen, aber deutlichen Worten: Wir brauchen noch mehr konventionelle Kraftwerke als heute. Kohle und Kernenergie soll es aus ideologischen Gründen nicht mehr sein, also muß was anderes her. Die nächste Schnapsidee lautet Neudeutsch ≫Power to Gas≪ oder doch wenigstens ≫Wasserstoff≪, denn die GröKaZ irrt sich nie oder wie man früher auch sagte ≫Die Partei hat immer recht≪.

Wasserstoff

Wasserstoff hat den Charme aus fast überall verfügbarem Wasser herstellbar zu sein und nach getaner Arbeit auch wieder zu Wasser zu werden. Das die Umwandlung nicht so ganz einfach ist und durchaus auch nicht ganz ohne Schadstoffe vonstatten geht, soll hier erst einmal nicht interessieren. In diesem Zusammenhang geht es um die Frage der Speicherung. Was die Stromversorgung angeht, haben sich unsere grünen Schlehmile schon einen Weg ausgesucht. Sie wollen Wasserstoff durch ihre Windmühlen und Sonnenkollektoren erzeugen oder präziser gesagt, aus der von ihnen produzierten elektrischen Energie. Dies ist beileibe keine feinsinnige sprachliche Unterscheidung. Würden sie die Anlagen selber bauen und betreiben, würden sie an den Kapital- und Betriebskosten schlichtweg ersticken und das alles nur, um die ≫Nachfrage nach elektrischer Leistung≪ befriedigen zu können. Man kann es nicht oft genug betonen, solche Anlagen können nur dann Wasserstoff produzieren, wenn auch Wind weht bzw. die Sonne scheint. Wobei noch nicht einmal geklärt ist, ob solch eine Wasserstoffherstellung bei ständig schwankender und zufälliger Stromproduktion überhaupt funktioniert. Man denke nur mal einen Augenblick an tagelangen Frost im Winter. Wasser einfrieren lassen oder die bereits kostspielig gewonnene Energie zur notwendigen Heizung der Wasserstoffproduktion verbraten? Mit Sicherheit wird man auch hier den bewährten Weg des Schmarotzen gehen: Das Stromnetz und zukünftig auch noch das Erdgasnetz, werden sich selbstverständlich kostenlos den Bedürfnissen der grünen Energiebarone anpassen und unterordnen müssen. Alle notwendigen Mehrkosten werden wie gehabt direkt auf die Allgemeinheit umgelegt (Netzentgeld etc.).

Noch einmal zurück zur aktuellen Frage: Ist Wasserstoff als Antrieb bei Kraftfahrzeugen besser geeignet, als die (berüchtigte) Batterie? Beide haben das gleiche Problem: Geringe Energiedichte und/oder lange Ladezeiten. Jedes Fahrzeug (ausgenommen Schienenfahrzeuge) muß nicht nur sein komplettes Antriebssystem, sondern auch seinen kompletten Energievorrat mit sich führen. Bei Benzin und Diesel ist das bekanntlich kein Problem, denn es sind Flüssigkeiten mit hoher Energiedichte. Flüssigkeit bedeutet nahezu drucklos, hohe Energiedichte bedeutet kleiner Tank und was immer gern vergessen wird, beides zusammen ergibt eine sehr kurze Zeit zur vollständigen Betankung. Eine Autobahntankstelle mit Elektrozapfsäulen oder Verdichter für Wasserstoff benötigt einen eigenen Hochspannungsanschluss um die benötigte elektrische Leistung bereitzustellen. Wie gesagt, Wasserstoff ist ein Gas und es gibt damit nur drei Möglichkeiten es im Auto mitzuführen: In Druckgasflaschen (mindestens 300 bar), in einem Kryotank (Temperatur -252 °C) oder chemisch gebunden. Die Lösung Druckgas ist technisch einfach und kostengünstig und bei PKW wohl auch die einzig realistische. Aber auch hier wieder der Nachteil langer Ladezeiten bzw. geringer Reichweite (bei der notwendigen Verdichtung im Tank erwärmt sich das Gas und verringert somit die mögliche Beladung). Dämmert es jetzt, warum schon jetzt hinter vorgehaltener Hand von ≫synthetischen Kraftstoffen≪ gewispert wird? Das ist lediglich ein Neusprechwort für das, was Deutschland schon im zweiten Weltkrieg machen mußte. Diesmal will man nur nicht Braunkohle als Ausgangsstoff verwenden. Dabei nicht vergessen, wir reden nicht mehr nur von dem Sektor Stromerzeugung, sondern inzwischen auch schon von Verkehr und immer öfter auch von Industrie und Gebäuden. Alles versorgt durch Wind und Sonne. Bald auch wieder ≫Volk ohne Raum≪ für Windkraftanlagen? Regiert von Vegetariern als ≫Schutzstaffel≪ des Klimas?

Jetzt auch noch Kernkraftwerke

Das ist kein Witz. In den USA planen bereits Kernkraftwerke auf ihrem Gelände eine Wasserstoffproduktion aufzubauen. Es gibt dafür auch reichlich Subventionen, „wegen Klima“. Erstes Projekt ist der Bau einer Elektrolyseanlage für das Kernkraftwerk Davis Besse (Druckwasserreaktor mit 894 MW_el) in Oak Harbor, Ohio. Die Anlage soll $11,5 Millionen kosten (davon $9,2 Millionen Zuschuss vom US Department of Energy). Sie soll 1–3 MW_el aus dem Kernkraftwerk nutzen, um damit Wasserstoff für die Versorgung öffentlicher Fahrzeuge und der lokalen Wirtschaft bereitzustellen. Das Demonstrationsprojekt wird federführend vom Idaho National Laboratory (INL) betreut, Industriepartner ist FirstEnergy Solutions, die Partner als Stromversorger sind Xcel Energy und Arizona Public Service. Das Projekt soll mindestens zwei Jahre laufen. Betriebsbeginn soll schon nächstes Jahr sein.

Das Interesse der Versorger in Arizona an diesem Projekt ist nicht ganz abwegig. Das Kernkraftwerk Palo Verde in Tonopa, Arizona produziert mit seinen drei Reaktoren (3397 MW_el) rund 35% des gesamten Verbrauchs an elektrischer Energie in diesem Bundesstaat. Arizona ist aber auch der Sonnenstaat der USA. Vor einigen Jahren gab es erbitterte Auseinandersetzungen um einen „Atomausstieg“ und alternativ eine Vollversorgung durch „Sonnenstrom“. Die Bürger in Arizona entschieden sich durch Volksentscheid für die Erhaltung ihres Kernkraftwerks. Gleichwohl nimmt die Produktion durch „Sonnenkraftwerke“ dank hoher Steuervergünstigungen im gesamten Süden der USA beständig zu. Dies führt zu erheblichen Störungen im Stromnetz. Die Preise für Spitzenstrom an heißen Sommertagen (Klimaanlagen) betragen inzwischen mehr als $8 pro kWh. Diese Stunden sind die Domäne der offenen Gasturbinen (geringe Investition, aber hoher Gasverbrauch). Noch ist Erdgas als Beiprodukt der Ölförderung in Texas und New Mexico extrem billig. Die Brennstoffkosten liegen bei rund $Cent 3,4 pro kWh_el. Dies muß aber nicht so bleiben.

Letztendlich wird sich die Frage, Wasserstoff hergestellt aus Erdgas (heute überwiegende Produktion) oder aus Kernenergie über den Preis entscheiden. Am Preis aber, will die Politik über eine CO₂ – Abgabe zukünftig kräftig drehen. Mit Sicherheit wird aber Wasserstoff aus „Wind und Sonne“ kein konkurrenzfähiges Produkt ergeben. Die geringe Arbeitsausnutzung solcher Anlagen und ihre wetterabhängige Zufallsproduktion können niemals mit Kernkraftwerken konkurrieren. Ist dies der Grund, warum unser Wirtschaftsminister neuerdings immer öfter darauf hinweist, daß wir heute schließlich auch den größten Teil unserer Primärenergie (Steinkohle, Erdgas, Öl) importieren?

Der Beitrag erschien zuerst auf dem Blog des Autors hier