Der Grund für diesen Text ist ein Video vom allseits verehrten Schattenmacher mit dem Namen: „Das Ende der Wissenschaft und das Schicksal des faustischen Menschen“. In diesem sehenswerten Video gibt er einen Einblick in seine Zukunftsvorstellung der Menschheit. Um es kurz zu sagen, glaubt er nicht, dass sich unser derzeitiges Lebensniveau wird halten lassen, da sich im Laufe der Zeit unsere Energieressourcen erschöpfen.
An dieser Stelle möchte ich ihm mit diesem Text entschieden widersprechen. Es versteht sich von selbst, dass ich dieses nur auf dem derzeitigen Stand der Technik tun werde und keine Science-Fiction Technologien wie Antimateriegeneratoren, ZPM-Module oder Fusionsenergie verwenden werde.
Warum das Thema wichtig ist
Mit diesem Artikel möchte ich die Sorge in unserer Gemeinschaft, dass uns, egal wie der Kulturkampf ausgeht, immer knapper werdende Ressourcen eine freudlose Zukunft bescheren werden, in der wir in einer 15-Minuten-Stadt unser Dasein bei Käferburger und Netflix fristen müssen, entgegenwirken. Dabei werde ich extrem einfache Milchmädchenrechnungen durchführen, die für jeden verständlich und leicht nachvollziehbar sind. Auch werde ich mich für alle so verständlich wie möglich ausdrücken. Die Ingenieure und Naturwissenschaftler unter euch mögen mir etwaige Ungenauigkeiten verzeihen, aber ich möchte, dass so viele Menschen wie möglich mein Anliegen lesen und verstehen können.
Der moderne Ursprung des Mangelnarrativs findet sich meiner Ansicht nach in den Lehren des Club of Rome und ist in dem Buch „Die Grenzen des Wachstums“ nachzulesen. Es ist ja auch logisch, wir befinden uns auf einem Planeten mit endlicher Größe, also sind auch die uns zur Verfügung stehenden Ressourcen endlich. Wenn es nun von einer Ressource nicht genug gibt, dann brauchen wir einen starken Staat, der über deren Verteilung bestimmt. Dies kann z.B. über eine hohe besteuert der Ressource geschehen. Wir könnten aber auch Ulrike Herrmann folgen und den Kommunismus einführen.
In der Erdkruste gibt es jedoch von fast allen Ressourcen genügend Vorräte. Egal ob Eisen, Aluminium, Lithium usw., alles kann für menschliche Belange in nahezu unbegrenzter Menge abgebaut werden. Es ist immer nur eine Sache des Aufwandes, den man betreiben muss. Hinzu kommt, dass sich Metalle nahezu vollständig immerwährend recyceln lassen. Eine Ausnahme bilden dabei unsere abbaubaren Energieträger. Diese geben bei ihrer Benutzung unumkehrbare Energie ab, weswegen diese nicht recycelt werden können. Allgemein lassen sich Energieträger in drei Stufen einteilen:
- Stufe 1: vorindustrielle Energieträger (z.B. Holz, Wasserkraft Windkraft…)
- Stufe 2: industrielle Energieträger (Kohle, Öl, Erdgas)
- Stufe 3: atomare Energieträger (Uran, Thorium…)
Im Weiteren werde ich mich nur mit den Energieträgern der Stufe 3 befassen, da die Energieträger der Stufen 1 und 2 in ihrer Zeit zwar bedeutend sind und waren, aber in naher und ferner Zukunft aufgrund ihrer geringen Energiedichte keine bedeutende Rolle mehr spielen werden.
Wie viel Energie benötigt die Menschheit?
Wir hier in Deutschland leben in einer 5-kW-Gesellschaft. Wenn wir den gesamten Primärenergieverbrauch Deutschlands (inklusive Wirtschaft) auf jeden der 81 Mio. Einwohner aufteilen, kommen wir auf die besagten knapp 5 kWh, die in Deutschland in jeder Stunde für jeden Einwohner verbraucht werden. Auf das Jahr gerechnet, wird für und von jedem Bewohner also etwa 41.000 kWh Energie „verbraucht“. Ein Zeichen für den Wohlstand eines Landes ist dessen Energieverbrauch. Ein Land mit hohem Energieverbrauch pro Kopf ist tendenziell wohlhabender als ein Land mit niedrigem Energieverbrauch. Wenn wir wollen würden, dass alle Menschen auf der Welt auf deutschem Niveau leben können, dann benötigen wir bei einer angenommenen Peak Population von 10 Mrd. Menschen weltweit etwa 410 Mrd. MWh Primärenergie im Jahr. Derzeit liegt der globale Primärenergieverbrauch bei etwa 160 Mrd. MWh.
Als nächstes muss man wissen, dass unser Planet ein Ablaufdatum hat. In etwa 1 Mrd. Jahren wird sich unsere Sonne in einen roten Riesen verwandeln, wodurch unsere Erde unwiderruflich und mit absoluter Sicherheit zerstört wird. Menschliches Überleben wird auf unserer Erde dann schon lange vorher nicht mehr möglich sein. Ich rechne aber trotzdem mit den 1 Mrd. Jahren für die maximal mögliche Nutzungsdauer des Planeten Erde. Um bis zum unwiderruflichen Armageddon auf der Erde gut leben zu können, benötigen wir also 1 Mrd. mal 410 Mrd. MWh Primärenergie. Diese Energiemenge möchte ich nun mit Kernenergie herstellen.
In meinen folgenden Betrachtungen gehe ich von Flüssigsalzreaktoren bzw. Brutreaktoren aus. Diese Reaktoren haben die wunderbare Eigenschaft, Uran vollständig verarbeiten zu können. Das in der Natur vorkommende Uran besteht zu 99,3% aus Uran-238 und zu 0,7% aus Uran-235. Die derzeit in Betrieb befindlichen Reaktoren können jedoch nur Uran-235 verarbeiten. Bisher galten also 99,3% des abgebauten Urans als Abfall, der nur die Mülldeponien der Welt füllt. Zudem können Flüssigsalzreaktoren auch Thorium verarbeiten, was die verfügbaren Ressourcen weiter erhöht.
Wie viele Uran- und Thorium Ressourcen können abgebaut werden?
Egal wie groß unsere Vorräte auch sein mögen, irgendwann werden sich diese erschöpfen, so die Aussage vieler Experten in den Medien. Derzeit liegt der Uranpreis (Yellow Cake) bei etwa 110 €/kg. Berücksichtigt man diesen Preis, sind die abbaubaren Uranressourcen tatsächlich sehr begrenzt. Fragt man Google, so erhält man die Information, dass weltweit noch etwa 8 Mio. Tonnen Uran abgebaut werden können. Dies ist der Trick, mit dem man uns eine nicht existente Knappheit einreden will. Uran kann beispielsweise für vertretbare 300 €/kg aus dem Meer gefiltert werden, wodurch die verfügbaren Vorräte um 4,5 Milliarden Tonnen steigen. Das Schöne an dieser Quelle ist, dass sie sich durch Auswaschungen am Meeresboden und Flusseinträge kontinuierlich erneuert. Grob geschätzt erhalten die Meere jedes Jahr etwa 15.000 t Uran über die ihnen zufließenden Gewässer. Zudem enthält jede Tonne Gestein durchschnittlich 3 g Uran und 10 g Thorium. Global betrachtet, könnten aus den ersten 12 km der Erdkruste 46 Billiarden Tonnen Uran und 184 Billiarden Tonnen Thorium gewonnen werden. Diese riesigen Vorkommen werden von Atomkraftgegnern ignoriert, da sich ihr Abbau derzeit nicht lohnt, da Uran eben im Überfluss auf dem Weltmarkt vorhanden ist.
Betrachten wir die Sache einfach mal von der anderen Seite: Wie teuer darf Uran sein, damit sich der Abbau lohnt? Hierbei setze ich akzeptable Brennstoffkosten von 0,005 €/kWh (0,5 Cent/kWh) an. Aus einem Kilogramm Uran lassen sich 22.700.000 kWh Energie erzeugen. Daraus folgt, dass der Uranpreis auf 113.500 €/kg steigen könnte, bevor Atomkraft unrentabel wird.
Einwenden könnte man nun, dass wir doch gar nicht wissen können, ob wir für die 113.500 €/kg Uran und Thorium abbauen können. Dem möchte ich folgende Rechnung entgegenhalten: Gold kostet derzeit 76.000 €/kg. Ich gestehe unseren atomaren Ressourcen also einen um 50% höheren Preis zu, als Gold ihn derzeit hat. Ferner sollte man wissen, dass in einer durchschnittlich ergiebigen Goldmine nur 1 g Gold je Tonne Gestein zu finden ist. Zur Gewinnung von Thorium und Uran wird man nur die gehaltvollsten Gesteinsschichten heranziehen. Langfristig gesehen wären das die Granitgesteine. Hier finden sich in einer Tonne Gestein etwa 3 g Uran und 20 g Thorium. Wenn man den Vergleich zum Goldabbau zieht, dann sehe ich keinen Grund, warum sich hier der Abbau nicht rechnen sollte.
Gedankenexperiment – Ein Vergleich mit traditionellen Energieträgern
Zur Auflockerung ein kleines Gedankenexperiment: Stellen wir uns einen Güterwagon deutscher Braunkohle vor, der etwa 100 Tonnen Kohle fasst. In jeder Tonne befinden sich im Durchschnitt 3 g Uran und 5 g Thorium. Insgesamt befinden sich in diesem Wagon also etwa 300 g Uran und 500 g Thorium. Beim Verbrennen der 100 Tonnen Kohle erhält man 300.000 kWh Energie in Form von Wärme. Die Verwertung der 300 g Uran und 500 g Thorium in einem Kernreaktor liefert jedoch etwa 18.000.000 kWh Wärmeenergie. Um diese Energiemenge mit Kohle zu erzeugen, bräuchte man 60 Wagons mit Braunkohle. Das gleiche Prinzip gilt für einen Güterwagon voller Gestein oder Erde. An diesem Beispiel sieht man deutlich, warum den Energieträgern der Stufe 3 langfristig die Zukunft gehört.
Wie viel Uran benötigen wir denn jährlich, um unseren Primärenergiebedarf zu decken? Grob gerechnet verbraucht jeder Bürger (inkl. Industrie) jährlich etwa die Energiemenge, die aus 2g Uran gewonnen werden kann. Multipliziert man den Wert nun mit den 81 Mio. Bewohnern unseres Landes, kommen wir auf 162 Tonnen. Damit lassen sich alle unsere Energieimporte, inklusive der sogenannten regenerativen Energiequellen, die es in unserem Land gibt, ersetzen. Um diese Menge Uran zu beschaffen, könnten wir 190 Tonnen Yellowcake auf dem Weltmarkt einkaufen, was nach dem derzeitigen Preis Kosten von 34 Mio. € verursachen würde. Alternativ könnten wir das Uran auch aus dem Meer fischen, indem man mit Amidoximharz beschichtete Netze auswirft. Das Uran verbindet sich dann mit dem Harz und kann sehr einfach eingesammelt werden. Wenn wir auf diese Weise unser Uran beschaffen wollen, kommen etwa 50 Mio. € jährliche Kosten auf uns zu. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass diese Preise nur für Flüssigsalz- und Brutreaktoren gelten, welche auch Uran-238 verwerten können. Realistischerweise werden diese Reaktoren jedoch erst in 5 Jahren, zunächst von den Chinesen, eingeführt werden, da sich dort bereits Prototypen im Probebetrieb befinden.
Würde man die Energieerzeugung der ganzen Welt nur mit brutfähigen Flüssigsalzreaktoren umsetzen, dann läge der jährliche Uranbedarf bei einer angenommenen Peak Population von 10 Mrd. Menschen bei 20.000 Tonnen. Die zur Verfügung stehenden Ressourcen im Meer und im Boden würden dann etwa 5,5 Milliarden Jahre reichen. Angesichts der Plattentektonik, die ständig neues Gestein an die Oberfläche bringt, sind die Lagerstätten bei diesen Energieträgern theoretisch und praktisch nicht aufbrauchbar.
Was folgt aus dieser Erkenntnis?
Energie ist für die Entwicklung unseres Landes und unserer Gesellschaft kein limitierender Faktor. Wenn wir es wollen, können wir die Energiewirtschaft in kürzester Zeit komplett umstellen. Frankreich baute zwischen 1974 und 1989 56 große Kernkraftwerke. Was könnten wir in 15 Jahren erreichen? Könnten wir Frankreich übertreffen?
An dieser Stelle möchte ich betonen, dass ich nur der Übermittler dieser Nachricht bin. Die Erkenntnis, dass genug Energie für alle im Überfluss vorhanden ist, löst keine gesellschaftlichen Probleme. Selbst wenn wir unser Energiesystem umstellen und der Gesellschaft unbegrenzte, billige Energie zur Verfügung stellen, könnte das negative Folgen wie zügellosen Hedonismus und Degeneration haben. Mein Punkt ist jedoch, dass alle Parteien ihren Wählern Verzicht aufgrund hoher Energiepreise und Umweltschutzgründen predigen. Eine Bewegung, die nachvollziehbar märchenhaften Wohlstand und Wachstum durch niedrige Energiepreise verspricht, hätte einen enormen politischen Vorteil.
Wie könnte ein atomares Zeitalter aussehen?
Meines Erachtens gehört die Zukunft den Small Modular Reactors (SMR). Diese werden komplett in Fabriken hergestellt und dann mittels LKW an den Einsatzort transportiert, wo sie dann zusammengesetzt und mit einem Generator verbunden werden. Durch die Fabrikfertigung, lassen sie sich in kurzer Zeit sehr große Stückzahlen produzieren. Kürzlich hat die Firma Westinghouse einen Reaktor vorgestellt, der sogar komplett auf einem LKW transportiert werden kann. Dieser Reaktor liefert regelbar und stetig 15 MW thermische Energie und hat eine Laufzeit von 8 Jahren. Danach wird er einfach zum Lieferanten zurückgeschickt und mit neuem Brennstoff bestückt. Wer mehr darüber erfahren möchte, sollte sich den eVinci-Reaktor anschauen. Ein weiterer Vorteil dieses Systems ist, dass solche Kleinreaktoren genau dort aufgebaut werden können, wo sich die entsprechenden Energieverbraucher befinden. Die 500 Mrd. €, die in den nächsten 6 Jahren in unser Höchst-, Hoch- und Mittelspannungsnetz investiert werden sollen, wären damit nahezu unnötig.
Kernkraftwerke der 4. Generation sind sehr viel kleiner und leistungsstärker, wodurch sie auf den ersten Blick gar nicht als Kraftwerke zu erkennen sind. Auch benötigen sie keine Kühltürme. Kleine modulare Reaktoren können in direkter Umgebung der industriellen Strom- und Wärmeabnehmer gebaut werden und diese weitgehend ohne Netzkosten mit Energie versorgen. In der Industrie wird es ein Sterben der Schornsteine geben, da Wärme nicht mehr mittels Verbrennung erzeugt wird, sondern nur noch über ohmsche Widerstände oder über die Nutzung der Reaktorwärme.
Die Firmen muss man zur Umsetzung dieses Transformationsprozesses weder subventionieren noch mittels Gesetzgebung zwingen. Die Kostenvorteile, welche die Nutzung der Atomkraft gegenüber allen anderen Energieträgern bietet, sind einfach zu gewaltig. Die Firma Dual Fluid gibt für ihren Reaktor effektive Erzeugungskosten von 2,4 Cent je kWh für elektrischen Strom an. Damit wäre dies die mit Abstand preiswerteste Energiequelle, welche der Menschheit zur Verfügung steht.
Fazit
Die (hoffentlich) großartige Zukunft der Menschheit muss nicht an Energiearmut scheitern. Mit der Kernenergie steht eine Energiequelle zur Verfügung, welche den Schattenstaat zuverlässig bis zum Ende der Welt mit preiswerter Energie versorgen kann.
