Sonnenkollektoren

China droht eine Umweltkrise durch alte Sonnenkollektoren

Tausende älterer Sonnenkollektoren, die über ganz China verteilt sind, könnten in den nächsten zwei Jahrzehnten eine Umweltkrise auslösen, sagen Branchenexperten. China habe mehr Solarkraftwerke als jedes andere Land und betreibe etwa doppelt so viele Sonnenkollektoren wie die USA. Es gebe allerdings keine Pläne, wie man die alten Solarpanel entsorgen kann.

 

Umweltprobleme durch Sonnenkollektoren

Solar

Wichtigste Länder weltweit nach installierter Photovoltaikleistung im Jahr 2016 (in Gigawatt)

Das Umweltproblem werde bei korrekter Schätzung mit voller Kraft in zwei oder drei Jahrzehnten explodieren und die Umwelt zerstören, sagte Tian Min, General Manager einer chinesischen Recycling-Firma, der South China Morning Post. Die riesige Abfallmenge wird von Lu Fang, Generalsekretär der Solarenergie bei der China Renewable Energy Society, auf 20 Millionen Tonnen Solarpanelabfälle bis 2050 geschätzt.

Solarzellen verwenden beim Herstellungsprozess gefährliche Stoffe wie Schwefelsäure und Phosphingas, wodurch sie schwer zu recyceln seien. Solarmodule hätten auch eine relativ kurze Betriebslebensdauer und könnten nicht in einer Deponie ohne Schutz vor Kontamination gelagert werden.

Auf die Gefahr des besonders wirksamen Treibhausgases bei der Produktion von Solarzellen und auch Flachbildschirmen  hat Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamts (UBA), 2013 hingewiesen: “Wir wissen, dass die Konzentration von Stickstofftrifluorid (NF3) in der Atmosphäre deutlich ansteigt. Dieser Stoff zählt zu den klimawirksamsten Gasen, die wir in der Atmosphäre haben”, sagte er laut Spiegel. NF3 sei 17.200-mal so wirksam wie Kohlendioxid. “Erschwerend kommt hinzu, dass NF3 nur sehr langsam abgebaut wird. Die Verweildauer in der Atmosphäre beträgt 740 Jahre.” Seit Dezember 2013 ist Jochen Flasbarth beamteter Staatssekretär im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit der Regierung Merkel III.

 

Abfälle von Sonnenkollektoren sind giftiger als nukleare Abfälle

Sonnenkollektoren schaffen 300 Mal mehr giftige Abfälle pro Einheit der Stromerzeugung als Kernkraftwerke, berichtet The Daily Caller, unter Berufung auf Forschungen der grünen Gruppe Environmental Progress. Sonnenkollektoren verwenden Schwermetalle, einschließlich Blei, Chrom und Cadmium, die die Umwelt schädigen können. Die Gefahren von nuklearen Abfällen seien bekannt und könnten geplant werden, aber es sei nur sehr wenig getan worden, um das Problem der Solarabfälle zu mildern.

Japan bemühe sich derzeit um Möglichkeiten zur Wiederverwendung seiner wachsenden Solarabfälle. Sie werden voraussichtlich bis 2020 mehr als 10.000 Tonnen und  bis 2040 schließlich auf bis zu 800.000 Tonnen pro Jahr wachsen. Regierungen wie Japan und China fordern die stark unterstützte Solarindustrie auf, Solarabfälle zu sammeln und zu entsorgen.

 

Beim Bau von Solarzellen sind die Emissionen des starken Treibhausgases Stickstofftrifluorid (NF3) deutlich gestiegen

Einige Untersuchungen zeigen laut The Daily Caller, dass Sonnenkollektoren nicht einmal ein effektiver Weg zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen sind, worauf die gesamte Rechtfertigung für die Förderung dieser Technologie beruhe.

Tatsächlich haben Solarzellen laut einer Studie der Utrecht University vorübergehend die Kohlendioxid (CO2) Emissionen erhöht. Der Grund ist, dass viel Energie für ihren Bau verwendet wird. Die Solarindustrie werde “ein vorübergehender Netto-Emittent von Treibhausgasemissionen” sein, moderne Solarmodule hätten eine geringere nachteilige Umweltbelastung als ältere Modelle, sagen Wissenschaftler. Sie schätzten, dass die Solarindustrie als Ganzes spätestens bis 2018 eine positive Umweltbelastung haben könnte.

Daten der Regierung deuten darauf hin, dass der Bau von Solarzellen die Emissionen des starken Treibhausgases Stickstofftrifluorid (NF3) deutlich erhöht, was über einen Zeitraum von 100 Jahren 17.200 mal stärker als CO2 sei. Nach Angaben von The Daily Caller sind die NF3-Emissionen in den letzten 25 Jahren um 1.057 Prozent gestiegen. Im Vergleich dazu seien die US-Kohlendioxid-Emissionen im gleichen Zeitraum nur um etwa 5 Prozent gestiegen.

 

Quellen:

Foto: seagul, pixabay  

Stickstofftrifluorid (NF3)
Das farblose, brandfördernde Gas hat einen charakteristischen Geruch. Beim Erhitzen oder beim Verbrennen zersetzt sich der Stoff und bildet dabei toxische Dämpfe (Fluoride). Der Stoff kann inhalativ aufgenommen werden. Bei einer Freisetzung des Gases kommt es sehr schnell zu einer toxischen Kontamination der Luft. Bei einer Aufnahme entstehen Kopfschmerzen, Schwindel, eine Zyanose und eine Dyspnoe. Bereits nach kurzen Einwirkzeiten kann es zu einer Schädigung des Blutes (Methämoglobinbildung) kommen. Bei einer wiederholten oder längeren Einwirkung kann es zu Wirkungen auf die Leber und die Nieren kommen. http://www.gifte.de/Chemikalien/stickstofftrifluorid.htm

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Strom aus Atommüll – Fiktion, oder was?

Gäbe es keinen “Atommüll”, wäre die bunte Welt der Kernkraftgegner um einen wichtigen Punkt ärmer. Denn die Kernkraftgegner wollen partout nicht auf diesen identitätsstiftenden “Green Blob” verzichten. Aber es gibt eine Lösung, keine Wunschvorstellung, sondern ein real existierendes Kernkraftwerk, das etwas kann, wozu kein Windrad in der Lage ist: Aus nuklearen Abfällen Strom gewinnen. Dominic Wipplinger und Rainer Klute stellen diese umweltfreundliche Technik vor.

Strom aus Atommüll: Schneller Reaktor BN-800 im kommerziellen Leistungsbetrieb

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Foto: Rosatom

Seit dem 31. Oktober 2016 und damit gut einem Monat läuft Block 4 des russischen Kernkraftwerks Beloyarsk im kommerziellen Leistungsbetrieb. Es handelt sich um einen sogenannten Schnellen Reaktor vom Typ BN-800 mit einigen Eigenschaften, die ihn vom Gros der sonst üblichen Leichtwasserreaktoren abheben. Für das amerikanische Kraftwerkstechnikfachmagazins „POWER Magazine“ waren diese Besonderheiten jüngst Grund genug, der noch jungen Anlage die Auszeichnung „Top Plant“ zu verleihen.

Ein wesentlicher Punkt, der zu dieser Entscheidung führte, ist die Fähigkeit des BN-800, nicht nur Uran, sondern auch Plutonium und die übrigen Transurane als Brennstoff zu nutzen. Diese hochradioaktiven und langlebigen Stoffe fallen beim Betrieb üblicher Kernreaktoren als Atommüll an und lassen sich dort nicht weiter verwerten. Allerdings enthalten diese Abfälle noch 96 Prozent der ursprünglich im Kernbrennstoff steckenden Energie, also fast alles. Schnelle Reaktoren wie der BN-800 sind in der Lage, diese Energie freizusetzen und Strom daraus zu gewinnen. Die bessere Brennstoffausnutzung führt zu viel weniger Reststoffen, die außerdem erheblich geringere Halbwertszeiten aufweisen und somit viel schneller abklingen.

Russland will die Abfälle herkömmlicher Leichtwasserreaktoren reyclen und das Atommüllproblem innerhalb der nächsten Jahrzehnte mit Hilfe Schneller Reaktoren lösen. Fachleute nennen das Atommüll-Recycling auch das »Schließen des Brennstoffkreislaufs«. Der BN-800 ist für Russland ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg. Er zeigt, dass das Verfahren funktioniert – und zwar nicht nur im Labor oder mit einem Forschungsreaktor, sondern in einer industriellen Großanlage im kommerziellen Leistungsbetrieb mit einer planbaren und zuverlässigen Einspeisung von 800 Megawatt in das Stromnetz der Oblast Swerdlowsk.

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Geschlossener Brennstoffkreislauf mit thermischen Reaktoren und Schnellen Brütern. Quelle: Deutsche Nucleopedia

Von Beloyarsk 4 versprechen sich die russischen Reaktorbauer wichtige Betriebserfahrungen für den Nachfolger des BN-800: Der BN-1200 soll eine um 50 Prozent höhere Leistung bringen, zugleich aber einfacher und preiswerter als der BN-800 sein und weiter gesteigerte Sicherheit bieten. Der erste der BN-1200-Reaktoren soll ebenfalls am Standort Beloyarsk entstehen; eine Entscheidung darüber wird 2019 erwartet und hängt von den Ergebnissen des BN-800 ab.

Der Reaktorkern des BN-800 wird nicht mit Wasser gekühlt, sondern mit flüssigem Natrium. Anders als in gewöhnlichen Kernkraftwerken gibt es keinen Moderator, der die bei der Kernspaltung freiwerdenden Neutronen abbremst. Der BN-800 arbeitet mit schnellen, energiereichen Neutronen – daher die Bezeichnung »Schneller« Reaktor. Zwar sind weltweit eine ganze Reihe Schneller Reaktoren in Betrieb, doch ist Beloyarsk 4 nach Stilllegung des französischen Superphénix 1997 der leistungsstärkste und zusammen mit seinem Vorläufer BN-600 der einzige kommerziell betriebene Kernkraftwerksblock mit einem derartigen Reaktor. Der BN-600 steht als Block 3 ebenfalls im Kernkraftwerk Beloyarsk und ist bereits seit 1980 in Betrieb.

Der BN-800 nutzt im Gegensatz zu den meisten gewöhnlichen Kernkraftwerken kein angereichertes Uran als Brennstoff, sondern Plutonium-Uran Mischoxid (MOX). In seiner gegenwärtigen Kernkonfiguration kommen Plutonium aus ehemaligen sowjetischen Kernwaffen sowie abgereichertes Uran zum Einsatz, das als Abfallprodukt bei Anreicherung und Wiederaufarbeitung anfällt. Damit soll der BN-800 den russisch-amerikanischen Abrüstungsvertrag (START) erfüllen, der auf beiden Seiten die Vernichtung von 34 Tonnen waffenfähigen Plutoniums vorsieht. Allerdings setzte Russland Anfang Oktober 2016 den START-Vertrag einseitig aus. Präsident Putin warf den USA vor, ihren Verpflichtungen nicht nachzukommen, da das Land die Herstellung von Plutonium-Uran Brennstoff aufgegeben habe.

Wie es mit der Vernichtung des Waffenplutoniums in Russland weitergeht, ist noch unklar. Sie sollte sich eigentlich über die nächsten Jahre erstrecken. Jedenfalls kann der BN-800 wie erwähnt auch Plutonium aus den gebrauchten Brennelementen gewöhnlicher Kernkraftwerke als Brennstoff nutzen.

 

Effektive Plutonium-Verwertung

Als Schneller Reaktor kann der BN-800 Plutonium effektiver verwerten als ein gewöhnliches Kernkraftwerk mit thermischem Leichtwasserreaktor, in welchem die bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen durch das auch als Moderator dienende Kühlwasser abgebremst werden. Beim Einsatz von Plutonium als Brennstoff in einem thermischen Reaktor wird nur ein Teil der Plutonium-239-Kerne gespalten. Ein anderer Teil wandelt sich durch Neutroneneinfang in Isotope wie beispielsweise Plutonium-240 oder Plutonium-242 um. Da Isotope mit gerader Massenzahl im thermischen Neutronenspektrum schlecht spaltbar sind, nimmt ihr Anteil immer weiter zu, bis sich das Plutonium nicht mehr für den Einsatz in thermischen Reaktoren eignet.

Schnelle Neutronen hingegen neigen eher als thermische Neutronen dazu, Plutoniumkerne zu spalten, statt von ihnen absorbiert zu werden. Vor allem aber können sie auch die im thermischen Spektrum schlecht spaltbaren Isotope zerlegen. In einem Brennstoffkreislauf mit thermischen und Schnellen Reaktoren lässt sich das Plutonium daher vollständig verwerten. Die Plutoniumqualität verschlechtert sich im Schnellen Reaktor nicht weiter, sondern verbessert sich sogar. Im Idealfall kann man auf diese Weise das gesamte anfallende Plutonium verwerten, sodass am Ende kein Plutonium übrigbleibt, das endgelagert werden müsste.

 

Kartogramm des BN-800-Reaktorkerns (Brenner mit Equilibrium-Brennstoffkreis) von innen nach außen:legende

 

Der BN-800 kann aber nicht nur vorhandenes Plutonium als Brennstoff nutzen, sondern auch neues Plutonium aus Uran-238 erbrüten. Natururan besteht fast vollständig aus Uran-238, genauer: zu 99,3 Prozent. Es ist ein Uran-Isotop, das von thermischen Neutronen nicht gespalten werden kann und daher in herkömmlichen Reaktoren fast nutzlos ist. Durch Neutroneneinfang wandelt sich ein Uran-238-Atom jedoch in ein gut spaltbares Plutonium-239-Atom um; man spricht von »Brüten«. Dieser Prozess ist an sich nichts Außergewöhnliches, findet in jedem normalen Kernreaktor statt und trägt durch die Spaltung der Plutonium-239-Kerne auch dort mit einem gewissen Anteil zur Gesamtleistung bei.

Gegenwärtig ist der Kern des BN-800 für die Vernichtung des Waffenplutonium ausgelegt; er arbeitet als »Schneller Brenner«. In einer anderen Kernkonfiguration kann er aber auch mehr Plutonium erbrüten als er verbraucht (»Schneller Brüter«). Dadurch lässt sich letztlich das gesamte Uran-238 als Brennstoff nutzen, sodass aus einer gegebenen Menge Natururan über 100 mal mehr Energie als in konventionellen Kernkraftwerken gewonnen werden kann. Abgebrannter Brennstoff wird fast vollständig wiederverwertet, sodass als Abfall nur die mit überschaubaren Halbwertszeiten von weniger als 100 Jahren radioaktiven Spaltprodukte sowie geringe Mengen an Transuranen zurückbleiben. Hier dürften in Russland künftig auch bleigekühlte Schnelle Reaktoren wie der BREST-300 eine Rolle spielen.

 

Höhere Temperaturen ermöglichen höhere Effizienz

Auch sonst bietet der BN-800 einige technische Besonderheiten und Vorteile gegenüber gewöhnlichen Kernkraftwerken. Durch die Verwendung von flüssigem Natrium als Kühlmittel erreicht er Dampftemperaturen von 490 °C. Zum Vergleich: Konventionelle Kernkraftwerke kommen auf Dampftemperaturen um 280 °C. Die höhere Temperatur ermöglicht eine kompaktere und effizientere Heißdampfturbine. Die thermodynamische Nettoeffizienz des Kraftwerks liegt bei fast 40 Prozent, während sie bei gewöhnlichen KKW oft nur rund 30 Prozent beträgt. Trotz der hohen Temperatur wird der Primärkreis des Reaktors nicht unter erhöhtem Druck betrieben, da Natrium auch bei Normaldruck erst bei etwa 900 °C siedet. Der Primärkreis des BN-800 ist mit primären Umwälzpumpen und Wärmetauschern vollständig in einem natriumgekühlten Reaktorkessel untergebracht, der sich wiederum in einem Sicherheitsbehälter befindet. Ein Kühlmittelverluststörfall im Primärkreis ist dadurch einfach zu beherrschen und gleichzeitig sehr unwahrscheinlich.

Da Natrium und Wasser chemisch unter starker Wärmefreisetzung heftig miteinander reagieren, wird, wie bei natriumgekühlten Reaktoren üblich, zwischen dem Primärkreislauf und dem Wasser-/Dampfkreislauf ein weiterer, nicht radioaktiver Natriumkreislauf eingesetzt. Dies verhindert, dass bei einer Dampferzeugerleckage radioaktives Natrium freigesetzt wird.

 

Schnelle Reaktoren: die Zukunft der Kernenergie

Mit dem BN-800 im kommerziellen Leistungsbetrieb stellt Russland seine Technologieführerschaft bei Schnellen Reaktoren eindrucksvoll unter Beweis. Dennoch arbeiten auch in anderen Teilen der Welt Staaten und Unternehmen an fortschrittlichen Reaktorkonzepten, die den hochaktiven, langlebigen Atommüll beseitigen und zugleich die Reichweite des Brennstoffs Uran um Jahrtausende verlängern, von Thorium als alternativem Kernbrennstoff ganz zu schweigen.

Speziell natriumgekühlte Schnelle Reaktoren sind in China und Indien von strategischer Bedeutung. Indien wartet auf den Abschluss des Genehmigungsverfahren zur Inbetriebnahme des Prototype Fast Breeder Reactors (PFBR) im Kernkraftwerk Kalpakkam. Ein Prototyp zwar, aber mit einer elektrischen Leistung von immerhin 500 Megawatt. Frankreich arbeitet am 600-MW-Demonstrationsreaktor ASTRID (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration); eine Entscheidung über den Bau der Anlage soll 2019 fallen. Japan hat sich ASTRID wegen Problemen mit dem eigenen Schnellen Brüter Monju angeschlossen. Technisch besonders interessant ist der PRISM (Power Reactor Innovative Small Module) von GE Hitachi Nuclear Energy, da er metallische Brennelemente verwendet, die sich in einem besonders einfachen und kostengünstigen Verfahren, dem Pyroprozess, aufbereiten und per Stangengießverfahren herstellen lassen. Der Reaktor selbst ist fertig entwickelt und wartet auf einen ersten Kunden, möglicherweise Großbritannien, wo über 100 Tonnen Waffenplutonium zu entsorgen sind.

Schnelle Reaktoren sind die Zukunft der Kernenergie.

Mehr zum BN-800:
Mehr zum Atommüll:

 

Von Dominic Wipplinger und Rainer Klute


Dominic Wipplinger

Dominic Wipplinger studiert Elektrotechnik ist in der Österreichischen Kerntechnischen Gesellschaft und in der Nuklearia aktiv. Er hat bereits in etlichen Kernkraftwerken als Messtechniker gearbeitet.

 

 

Rainer Klute

Rainer Klute ist Diplom-Informatiker, Nebenfach-Physiker und Vorsitzender des Nuklearia e. V. Seine Berufung zur Kernenergie erfuhr er 2011, als durch Erdbeben und Tsunami in Japan und das nachfolgende Reaktorunglück im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi auch einer seiner Söhne betroffen war.

 


Leseempfehlung Ruhrkultour:

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Endlagerkommission blockiert kostenneutrales Atommüll-Recycling ohne Endlager

Die Leser dieses Artikels sind herzlich aufgefordert, bei der Kommission nachzufragen, was aus der Zuschrift des IFK geworden ist, wann mit einer fundierten Antwort zu rechnen ist, und warum es zu einer derartigen Fehleinschätzung zum Thema PuT kommen konnte. (e-Mail-Adressen am Ende des Artikels)

Gastbeitrag von Dr. Götz Ruprecht

Seit nunmehr über zwei Jahren tagt die »Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe«, und sie muss am 30.Juni ihren Abschlussbericht vorlegen. Das Berliner Institut für Festkörper-Kernphysik (IFK) hat im vorläufigen Bericht gravierende Mängel festgestellt, denn moderne und verfügbare Technik für Partitionierung und Transmutation (PuT) kann ein Endlager sogar überflüssig machen. Doch die Kommission reagiert auf Einwände und Zuschriften nicht.

Endlager - Wer will die Verantwortung?

Foto: Oliver Hallmann, “Endlager – Wer will die Verantwortung?”

Ende dieses Monats muss die »Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe« zu einem Ende kommen – eine Verlängerung gibt es nicht. Nach über zwei Jahren Diskussionen des 32-köpfigen (plus zwei Vorsitzende) vom Deutschen Bundestag und Bundesrat eingesetzten Gremiums muss nun Ende Juni ein Abschlussbericht vorgelegt werden. In diesem Bericht sollen Handlungsempfehlungen für Bund und Länder vorgelegt werden, wie mit der nuklearen Altlast nach dem angeblichen Konsens zum Atomausstieg weiter zu verfahren ist.

Endlagerkommission

Acht der Kommissionsmitglieder sind Vertreter der Wissenschaft, weitere acht Vertreter gesellschaftlicher Gruppen. Nur diese 16 Mitglieder sind stimmberechtigt. Die übrigen 16 sind Politiker aus Bund und Ländern. Sie dürfen nur mitreden und Texte vorschlagen, aber nicht abstimmen. Lediglich ein Viertel der Mitglieder, davon zwei Juristen, hat also überhaupt theoretisch die Kompetenz, etwas Fachliches zu dieser Thematik beizutragen.

Die Kommission gibt sich transparent und bürgernah. Am 29. und 30. April 2016 fand in Berlin die »Konsultation Endlagerbericht im Entwurf« statt, an der sich jeder beteiligen konnte. (Gedeckelte) Reise- und Unterbringungskosten wurden erstattet, und man musste während der ganztätigen Diskussionen auch nicht hungern. Einen Eindruck von der Veranstaltung erhält man durch einen Videobericht.

Dennoch: Wirklich Neues hat die Kommission nicht hervorgebracht. Zum Beispiel »überraschte« sie kürzlich mit der Feststellung, dass sich die Endlagerung bis weit in das nächste Jahrhundert hinziehen werde. Unterirdische Gesteinsformationen, insbesondere Steinsalz, seien für die Endlagerung besonders gut geeignet. Letzteres wurde bereits vor Jahrzehnten von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in ausführlichen Gutachten festgestellt. Auf der einen Seite wagt die Kommission locker Vorhersagen über die technische Entwicklung in den nächsten 120 Jahren, auf der anderen Seite klammert sie sich an Jahrzehnte alte Erkenntnisse und ignoriert in Teilen den Stand der Technik.

Endlagerkommission ignoriert Stand der Technik

Dies wird besonders an Kapitel 5.4.2, Teil B, (S.128) des vorläufigen Endlagerberichts deutlich, welches sich mit dem Thema »Partitionierung und Transmutation« (PuT) auseinandersetzt. Das ist im Grunde nichts anderes als Mülltrennung und -Recycling: Die Partitionierung trennt zunächst die nuklearen Reststoffe nach unterschiedlich zu behandelnden Komponenten. Dies allein reduziert bereits die Größe eines geologischen Endlagers beträchtlich, weil nur ein kleiner Teil der Abfälle wirklich hochradioaktiv und langlebig ist und für sehr lange Zeit gelagert werden müsste. Doch ausgerechnet diese Substanzen lassen sich per Transmutation recyclen: Der Beschuss mit schnellen Neutronen in einem Reaktor macht aus langlebigen Stoffen kurzlebige.

Theoretisch könnte mit PuT ein geologisches Endlager vollständig entfallen, und mit geeigneter Technik könnte dies sogar kostenneutral und sicher gestaltet werden. Das Fazit im vorläufigen Endlagerbericht klingt jedoch ganz anders:

Die Nutzung einer PuT Strategie erfordert für die kommenden Jahrhunderte stabile staatliche Verhältnisse inklusive einer entsprechenden Infrastruktur für Wissenserhalt, Ausbildung, Betrieb, Forschung und Entwicklung. Damit würde eine PuT-Strategie die Verantwortung für Behandlung und Endlagerung der hoch radioaktiven Abfälle weitgehend auf die zukünftigen Generationen verlagern.

Eine Entscheidung für die Umsetzung von PuT würde eine entsprechende Akzeptanz der Bevölkerung voraussetzen, die aufgrund der erforderlichen Zeitdauern für die technische Verwirklichung auch von zukünftigen Generationen getragen werden müsste. Der heutige gesellschaftliche Konsens zum Verzicht auf die Kernenergienutzung in Deutschland müsste aufgehoben werden. Die rechtlichen Rahmenbedingungen im Atomgesetz müssten angepasst und untergeordnete Regelwerke geschaffen werden, um die mit einer PuT-Strategie verbundene großtechnische Plutoniumnutzung in dem oben beschriebenen technologischen Ausmaß zu ermöglichen. Des Weiteren wäre eine Verständigung bezüglich der Finanzierung erforderlich, sowohl im Hinblick auf eine zügige Entwicklung als auch auf eine spätere Umsetzung der Technologien. Selbst eine wie auch immer geartete Beteiligung europäischer Partnerländer wäre mit erheblichen politischen, gesellschaftlichen und regulatorischen Anpassungen verbunden. Im europäischen Raum werden bisher nur in Frankreich und durch die EURATOM konkrete Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten verfolgt.

Einige Mitglieder des Berliner Instituts für Festkörper-Kernphysik (IFK) waren bei der »Konsultation Endlagerbericht im Entwurf« anwesend und konnten einige Kommissionsmitglieder auf diese mangelhafte, auf veralteter Technik beruhende und somit viel zu pessimistische Darstellung hinweisen. Immerhin betrifft ein mögliches Wegfallen eines geologischen Endlagers den Kernbereich der Endlagerkommission. Dies stieß durchaus auf Interesse, führte aber zu keinen Konsequenzen. Daraufhin erstellten die IFK-Mitglieder eine schriftliche Begründung und stellten diese vor 3 Wochen über das Zuschriftenformular mit der Option der Veröffentlichung der Kommission zu.

Nichts geschah, keine Antwort und auch keine Veröffentlichung, nur eine Eingangsbestätigung.

Am 6. Juni schließlich wurden die Kommission sowie einige einzelne Mitglieder offiziell angeschrieben und wegen der drängenden Zeit vom IFK gleich ein Ersatztext für Abschnitt 5.4.2 erstellt, der tatsächlich dem Stand von Wissenschaft und Technik entspricht. Bis heute gab es keine Reaktion der Kommission.

Stand der Technik ermöglicht kostenneutrales Atommüll-Recycling ohne Endlager

Da die Kommission sowohl mit der Korrektur von Texten als auch mit der Veröffentlichung offensichtlich überfordert ist, holen wir dies hiermit nach. Der vom IFK neu erstellte Text kommt zu einem ganz anderen Fazit:

Die für Partitionierung und Transmutation benötigten Zeiträume liegen bei Anwendung aktueller Technologien unter jenen, die momentan für die Endlagerung abzusehen sind. Die dafür erforderlichen Anlagen existieren oder existierten und haben nur wenige Jahre Entwicklung benötigt. Mit den heutigen stark verbesserten Möglichkeiten der Material- und Fertigungstechnik können derartige Anlagen erneut und besser gebaut werden. Während ein Endlager nur Kosten verursacht, besteht bei PuT-Anlagen die Möglichkeit, den kompletten Investitionsbedarf wieder einzuspielen.

Die kürzlich erschienene Acatech-Studie beschäftigt sich ausführlich mit der PuT-Thematik und kommt im Schluss auf die Möglichkeit einer deutlichen Reduzierung der Endlagergröße. Dabei werden jedoch weder moderne Methoden der Stofftrennung noch moderne Reaktortypen berücksichtigt. Tut man dies, ist eine deutliche Kosten- und Zeitreduzierung zu erwarten, ein Endlager könnte möglicherweise sogar gänzlich entfallen. Diese Kritikpunkte werden z.Zt. in einer vom BMWi beauftragten Ergänzungsstudie über neue Partitionierungstechniken aufgegriffen, ergänzt und richtiggestellt.

Ein vollständiges PuT-Szenario kann in ca. 60 Jahren umgesetzt und oder abgeschlossen werden, benötigt lediglich zwei Reaktorblöcke, keine umfangreichen Nukleartransporte, kann proliferations- und konfliktsicher gestaltet werden und könnte ein geologisches Endlager überflüssig machen. Im Vergleich dazu müssten ohne PuT mehr als 10.000 Tonnen hochradioaktiver und langlebiger Abfälle endgelagert werden. Diese Alternativoption sollte daher durch ein entsprechendes Forschungs- und Entwicklungs- (F&E)-Programm zügig in Gang gesetzt werden.

Die Leser dieses Artikels sind herzlich aufgefordert, bei der Kommission nachzufragen, was aus dieser Zuschrift geworden ist, wann mit einer fundierten Antwort zu rechnen ist, und warum es zu einer derartigen Fehleinschätzung zum Thema PuT kommen konnte, wo doch sogar ein technischer Chemiker in der Kommission sitzt.

Dr. Götz Ruprecht

Ruprecht_Goetz

Dr. Götz Ruprecht ist Kernphysiker und Mitarbeiter des Instituts für Festkörper-Kernphysik, Berlin. E-Mail: kontakt@festkoerper-kernphysik.de

 


 

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Frankreich setzt weiter auf Kernenergie

Foto: John Seb Barber, Golfech (Tarn-et-Garonne)

Die deutschen Medien meldeten in den letzten Tagen unisono und in Übereinstimmung mit den grünen Blättern, Frankreich werde zum Land der Energiewende – ganz im Sinne des deutschen Vorbilds. Der Anlass für den kollektiven Medienjubel war der Beschluss der französischen Nationalversammlung, den Anteil des Atomstroms am Strommix in zehn Jahren von heute etwa 75 Prozent auf 50 Prozent zu senken.

Im Gegensatz zum windsüchtigen Deutschland wählt Frankreich jedoch einen ganz anderen Weg als Deutschland, das sich durch seinen Ausstiegsbeschluss von der weltweiten Entwicklung der Kernenergie abgekoppelt hat. Wind- und Solarkraft können weder den Strombedarf zuverlässig decken, noch Treibstoffe herstellen oder Heizungen ersetzen, die einen Anteil von etwa zwei Drittel an der Energieversorgung haben.  Aus diesen Gründen denken wirtschaftlich starke Länder wie Frankreich und aufstrebende Industrienationen nicht daran, sich vom Zufallsstrom abhängig zu machen, ein Aspekt, der in den deutschen Medien nur selten genannt wird. Mit dem Bau von Windkraftanlagen und der Renovierung alter Gebäude erhofft sich die französische sozialistische Regierung einen Wachstumsschub für die Wirtschaft. Mit dem Gesetz will sich Frankreich als Gastgeber der Weltklimakonferenz Ende November 2015 offenbar auch als “good boy” präsentieren.

Vielfältige Kooperationen in Sachen Kernenergie mit China

Am 20. Juli 2015 haben französische und chinesische Kernenergieunternehmen eine Reihe von Vereinbarungen unterzeichnet. Grundlage dafür ist eine gemeinsame Erklärung des französischen Präsidenten François Hollande und des chinesischen Präsidenten Xi Jinping, “industrielle und institutionelle” Akteure in beiden Nationen zu ermutigen, Kooperationsbemühungen im gesamten Kernbrennstoffkreislauf zu fördern, einschließlich Anlagensicherheit, Recycling, Neubauprojekte und Uranbergbau. Die Vereinbarung umfasst auch eine stärkere Zusammenarbeit im Bereich der Forschung und Entwicklung.

In China werden derzeit auf der Basis des fransösischen Areva EPR-Designs zwei Reaktoren gebaut. Sie sind Teil eines 8 Milliarden Euro Auftrags durch Areva und CGN (China Allgemeine Nuclear), der im November 2007 unterzeichnet wurde. Der erste Reaktor, Taishan 1, wird voraussichtlich im Jahr 2016 starten, Taishan 2 soll ein Jahr später in Betrieb gehen.
Frankreich wird in Energiefragen auch in Zukunft die Nase vorn behalten, denn die Kerntechnik ist ein wichtiger Bestandteil der Wachstumspolitik der BRICS-Staaten (Brasilien, Russland, Indien, China, Südafrika). Frankreich wird von dieser Kooperation auf verschiedene Weise profitieren, zumal es seine überalteten Kernkraftwerke durch neue, leistungsfähigere Anlagen ersetzen muss.

Was immer Frankreich in Bezug auf seine Energieversorgung und den Strommix bis 2025 noch beschließen mag – aus der Kernenergie aussteigen wird Frankreich nicht.

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Das Argonne National Laboratory erklärt das Recycling von Atommüll in 4 Minuten

Foto: Oleg.

Derzeit werden bei der Verwendung von Kernenergie nur etwa fünf Prozent des Urans in einem Brennstab für die Energiegewinnung genutzt; danach werden die Stäbe aus dem Reaktor entnommen und gelagert. Es gibt jedoch einen Weg, das gesamte Uran eines Brennstabs zu nutzen. Durch Recycling könnte der Kernbrennstoff hunderte von Jahren Energie aus dem Uran, das bereits abgebaut wurde, erzeugen, und zwar kohlenstofffrei. Probleme mit älterer Technologie stoppte die Wiederverwertung von Brennelementn in den Vereinigten Staaten, aber neue Technologien, die von Wissenschaftlern am Argonne National Laboratory entwickelt wurden, befassen sich mit diesen Problemen.

Das Argonne National Laboratory ist eines der ältesten und größten Forschungsinstitute des Energieministeriums der Vereinigten Staaten.
Für mehr Informationen besuchen Sie bitte: http://www.anl.gov/energy/nuclear-energy.

Anmerkung: Die Bezeichnung “Atommüll” ist demnach nicht nur überholt, sondern auch falsch: Wiederverwertbares Uran ist kein Müll, sondern hochwertiger Rohstoff.

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Abgerechnet

Windkraft – Abgerechnet wird erst zum Schluss

Sondermüll – Eine Schattenseite der Windkraft

“Windräder erzeugen umweltfreundlichen Strom, können jederzeit wieder demontiert werden ohne strahlende Erde zu hinterlassen und sie helfen die CO 2 Problematik zu entschärfen.” So oder ähnlich werben die Hersteller von Windkraftindustrieanlagen, aber auch die Anhänger der Erneuerbaren Energien. Ein Problem mit den Windrädern gibt es für sie nicht. Abgerechnet sieht die Realität der Energiewende jedoch anders aus: Windkraftanlagen sind SONDERMÜLL!
Bis 2005 landeten die toxischen, kleingeschnittenen Flügel auf Deponien. Diese Möglichkeit der Entsorgung fiel erst durch ein Gesetz aus dem Jahr 2005 weg. Seitdem bleibt nur die thermische Beseitigung und Verwertung, vorrangig in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken oder der Export oder die Deponierung. Nach dem Recycling, falls es denn stattfindet, bleiben dennoch schätzungsweise an die 20 Prozent nicht wiederverwertbaren Abfalls zurück.

Windkraftindustrieanlagen – Ein wachsendes Problem

Zurzeit drehen sich in Deutschland etwa 22.000 Windräder. Windkraftanlagen haben eine durchschnittliche Lebensdauer von etwa 20 Jahren. Das bedeutet, dass in absehbarer Zeit viele Windkraftanlagen der ersten Generation, die eine durchschnittliche Lebensdauer von 20 Jahren haben, ausgewechselt werden müssen. Hinzu kommt die Zahl der technisch noch einwandfrei funktionierenden Windkraftanlagen, die aufgrund des Fortschritts der Branche aus ökonomischen und ökologischen Gründen teilweise bereits vorzeitig durch neuere Anlagentypen ersetzt werden. Dieser Austausch wird als „Repowering“ bezeichnet. Außerdem ist damit zu rechnen, dass der Austausch von Anlagen sich in den nächsten Jahren voraussichtlich noch weiter beschleunigen wird, “weil geeignete Standorte für Windenergieanlagen in Deutschland immer knapper werden”, so die Einschätzung von Holcim Deutschland, einem Schweizer Zementhersteller. Wohin also mit dem Windkraft-Müll?

Die Wiederverwertung des Fundaments 

Der Beton aus dem Fundament, die Stahltürme und das Kupfer aus den Generatoren können relativ einfach verwertet werden, zum Beispiel im Straßenbau sowie in Stahlwerken. Wenn aber die Kosten der Verwertung zu hoch sind, bleiben die Windräder stehen und verrotten vor sich hin.

Die Wiederverwertung der Rotorblätter und Gondeln

Entsorgungsrobleme bereiten dagegen die Werkstoffe der Rotorblätter sowie Gondeln. Die Rotorblätter bestehen aus Glasfasern und Epoxidharz, die schwer voneinander zu trennen sind. Deshalb landeten die toxischen, kleingeschnittenen Flügel bis zur Regelung durch ein Gesetz aus dem Jahr 2005 auf Deponien. Seitdem bleibt neben der Ansammlung unbrauchbarer Rotorblätter oder deren Versand ins Ausland nur die thermische Beseitigung und Verwertung, vorrangig in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken. Nach dem Recycling bleiben schätzungsweise an die 20 Prozent nicht wiederverwertbaren Abfalls zurück.

Die Rotorblätter bestehen aus mehreren Schichten Glas- oder Kohlefasern. Sie werden manuell mit Kunstharz verklebt und später im Verbund mit anderen Elementen zum fertigen Rotor integriert. Wird das Harz verbrannt, entstehen toxische Gase, die aufwändig gefiltert werden müssen. Die Glasfasern können zudem beim Schmelzen die Müllverbrennungsanlagen verstopfen und als lungengängiger Feinstaub in die Umwelt gelangen.

Beim sogenannten Downcycling werden die Faserwerkstoffe energieaufwändig zu Schnipseln geschreddert, um in minderwertigen Produkten, etwa Parkbänken oder Verkleidungsteilen, mit hohem Energieaufwand wieder verarbeitet zu werden. Dies ist keine sinnvolle Option: “Brauchen wir so viele Parkbänke?”, fragt Ralf Schledjewski vom Institut für Verbundswerkstoffe an der Universität Kaiserslautern.

Die teuerste Art, Beton herzustellen

Ein niedersächsisches Entsorgungsunternehmen verarbeitet ausgemusterte Rotorblätter und macht daraus, wie es auf der Internetseite “Innovatives Niedersachsenstyle=”font-size: 13px; line-height: 19px;”>” heißt, einen “erstklassigen Rohstoff für die Zementindustrie”. Auf seiner Homepage betont das Unternehmen: “Dieses System ist absolut restefrei und garantiert die 100%ige Verwertung von ausgedienten Rotorblättern.”

Die Rotorblätter werden mit einer mobilen Schneideanlage vor Ort zerlegt, auf dem Firmengelände weiter zerkleinert, geschreddert und gemahlen: “So werden die Flügel in zweifacher Form genutzt: als Brenn- und als Rohstoff.” Der Kleber werde rückstandslos verbrannt, in der Asche blieben wertvolle Mineralien zurück. Darunter Siliziumoxid – eine Verbindung aus dem Halbmetall Silizium und Sauerstoff. In einem trockenmechanischen Verfahren werden die zerkleinerten Flügel zu einem “hochwertigen Ersatzstoff” für die Zementindustrie verarbeitet. Sie werden unter sehr hohem Energieaufwand auf  2000 Grad Celsius erhitzt, und die Stoffe werden rückstandslos verwertet. Das in den Glasfaserschnipseln enthaltene Silizium ersetzt Teile des Sands, der dem Prozess bisher zugeführt werden musste.
Nicht erwähnt wird, dass dies riesige Energiemengen erfordert und weiterhin den Einsatz von Steinkohle erfordert, denn die Wärmeenergie des verbrennenden Rotorblattes vermindert den Einsatz des fossilen Rohstoffes nur zur Hälfte. Dies ist die teuerste Art, Beton herzustellen.

Das Rücknahmesystem ist freiwillig

Das Rücknahmesystem ist freiwillig und wird von den Herstellern oder Betreibern der Windkraftindustrieanlagen kaum in Anspruch genommen. Die Wunschvorstellung von einem geschlossenenen Stoffkreislauf” wird durch die rechnerischen Fähigkeiten der Windparkbetreiber zunichte gemacht; denn mehrere Tausend Euro je Flügel, die das Recycling kostet, sind ihnen schlicht zu teuer. Deshalb fordern Recycling-Unternehmen gesetzlich vorgeschriebene Recyclingquoten für Windanlagen. Diese Verpflichtungen würden letztendlich die Stromkunden bezahlen müssen. Ein Gesetz gibt es noch nicht, weil für Investoren die Branche noch weiter an Attraktivität verlieren würde und die Akzeptanz für weiter steigende Strompreise in der Bevölkerung fehlt.

Was passiert also mit den ausgedienten oder irreparabel beschädigten Rotorblättern?

Ab 2020 wird das Problem akut werden, weil dann jährlich mehr als 15 000 Tonnen Flügelmaterial entsorgt werden müssen. Bisher werden abmontierte Windräder nach Osteuropa, dem Baltikum sowie nach Afrika und in die USA  exportiert, wie ein Sprecher des Bundesverbands Windenergie sagt. Wird der Export auch weiterhin möglich sein? Oder werden in den bisherigen Exportländern Neuanlagen bevorzugt werden? Was geschieht dort mit den unbrauchbar gewordenen Rotorflügeln? Ein Unternehmer im Repowering-Geschäft sieht wegen der großen Anzahl Windanlagen, die anfallen werden, kaum eine Chance, die alle weiterzuverkaufen. Der Export könnte auch an den wachsenden Transportkosten scheitern. Dann würden die meisten Rotorblätter wahrscheinlich hier im Land irgendwo deponiert.

Da war doch noch was … 

Im Internet berichtet ein Arbeiter über gesundheitliche Probleme bei der Herstellung von Rotorblättern. “Ich habe als Leiharbeiter einige Zeit die Flügel für diese Anlagen gefertigt. Viele Arbeitnehmer leiden an Allergien. Der anfallende Müll ist Sondermüll. Wird die Anlage verschrottet, ist sie verständlicherweise ebenfalls Sondermüll. Nachdem ich mir andere Arbeit suchte, und diese auch fand, ging es mir merklich besser. Vor dem Job war ich ebenfalls glühender Anhänger der Windenergie. Nun nicht mehr!”

“Bei der konventionellen Müllverbrennung entwickelt das Harz toxische Gase, die aufwendig gefiltert werden müssen. Bei der Herstellung werdne die diversen Bestandteile verklebt. Dieses geschieht mit dem Kunstharz. Nach kurzer Zeit erwärmt sich das Harz und dunstet natürlich auch aus. Kein schöner Geruch. Alleine bis zur Herstellung eines kompletten Flügels entstehen mehrere Container Sondermüll. Dann kann man sich natürlich auch noch ausmalen, was geschieht, wenn so eine Anlage einmal komplett entsorgt werden muß. Und, nein, ich arbeite nun weder n einem sicheren AKW oder einem sauberen KKW. Aber ist es nicht besser, wenn ich nun ohne Kopfschmerzen und Hautausschlag lebe? Von der besseren Atmung ganz zu schweigen. Mir geht es nun bedeutend besser! Einzelfall? Nein!”

Fazit: 

In Kenntnis unserer marktwirtschaftlichen Verhaltensweisen werden wir die gesundheitlichen Risiken der Erneuerbaren Energien ignorieren, uns an den Anblick vieler abgeschalteter, vor sich hin verrottender Windmühlen in Feld, Wald und Wiese gewöhnen müssen, in der Gewissheit, dass es den Windrädern eines Tages gelingen wird, durch ein letztmaliges Aufbäumen gegen den Wind, sich selbst in seine Bestandteile zu zerlegen und gleichmäßig in die Umgebung zu verteilen. Wehe dem, der in der Nähe einer Windkraftanlage wohnt.

 

Zum Nachlesen: 

Ergänzt:

 

Foto: Didgeman, pixabay

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GreenTec Awards – Bewerbungsfrist bis 31.03.2013

Ideen für eine bessere Zukunft werden gesucht!

Die GreenTec Awards werden seit 2008 mit dem Ziel veranstaltet, ökologisches und ökonomisches Engagement und den Einsatz von modernen Technologien zu fördern. Insgesamt gibt es acht Kategorien: Bauen&Wohnen, Mobilität, Energie, Kommunikation, Luftfahrt, Recycling und Produktion und den Galileo Wissenspreis.
Auf ProSieben.de können Ideen oder Projekte kostenlos in der Kategorie vom Galileo Wissenspreis eingesandt werden.
Für den Galileo Wissenspreis stehen Erfindungen und Ideen im Fokus, die für einen nachhaltigen und umweltfreundlichen Lebensstil sorgen und hierbei insbesondere die Verbindung von Alltag, Engagement und Technologie beinhalten.

Die Bewerbungsfrist endet am 31. März 2013!

Weiter Informationen und Bewerbung:

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