Warum Kernkraft wohl niemals zur vollständigen Deckung des Weltenergiebedarfs geeignet sein wird

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    • Warum Kernkraft wohl niemals zur vollständigen Deckung des Weltenergiebedarfs geeignet sein wird

      Unter physorg.com/news/2011-05-nuclear-power-world-energy.html habe ich eine Zusammenfassung einer sehr interessante Analyse auf wissenschaftlich hohem Niveau gefunden, die analysiert, warum Kernkraft wohl niemals zur vollständigen Deckung des Weltenergiebedarfs geeignet sein wird:

      (PhysOrg.com) -- The 440 commercial nuclear reactors in use worldwide are currently helping to minimize our consumption of fossil fuels, but how much bigger can nuclear power get? In an analysis to be published in a future issue of the Proceedings of the IEEE, Derek Abbott, Professor of Electrical and Electronic Engineering at the University of Adelaide in Australia, has concluded that nuclear power cannot be globally scaled to supply the world’s energy needs for numerous reasons. The results suggest that we’re likely better off investing in other energy solutions that are truly scalable.

      As Abbott notes in his study, global power consumption today is about 15 terawatts (TW). Currently, the global nuclear power supply capacity is only 375 gigawatts (GW). In order to examine the large-scale limits of nuclear power, Abbott estimates that to supply 15 TW with nuclear only, we would need about 15,000 nuclear reactors. In his analysis, Abbott explores the consequences of building, operating, and decommissioning 15,000 reactors on the Earth, looking at factors such as the amount of land required, radioactive waste, accident rate, risk of proliferation into weapons, uranium abundance and extraction, and the exotic metals used to build the reactors themselves.
      “A nuclear power station is resource-hungry and, apart from the fuel, uses many rare metals in its construction,” Abbott told PhysOrg.com. “The dream of a utopia where the world is powered off fission or fusion reactors is simply unattainable. Even a supply of as little as 1 TW stretches resources considerably.”
      His findings, some of which are based on the results of previous studies, are summarized below.

      [*]Land and location: One nuclear reactor plant requires about 20.5 km2 (7.9 mi2) of land to accommodate the nuclear power station itself, its exclusion zone, its enrichment plant, ore processing, and supporting infrastructure. Secondly, nuclear reactors need to be located near a massive body of coolant water, but away from dense population zones and natural disaster zones. Simply finding 15,000 locations on Earth that fulfill these requirements is extremely challenging.

      [*]Lifetime: Every nuclear power station needs to be decommissioned after 40-60 years of operation due to neutron embrittlement - cracks that develop on the metal surfaces due to radiation. If nuclear stations need to be replaced every 50 years on average, then with 15,000 nuclear power stations, one station would need to be built and another decommissioned somewhere in the world every day. Currently, it takes 6-12 years to build a nuclear station, and up to 20 years to decommission one, making this rate of replacement unrealistic.

      [*]Nuclear waste: Although nuclear technology has been around for 60 years, there is still no universally agreed mode of disposal. It’s uncertain whether burying the spent fuel and the spent reactor vessels (which are also highly radioactive) may cause radioactive leakage into groundwater or the environment via geological movement.

      [*]Accident rate: To date, there have been 11 nuclear accidents at the level of a full or partial core-melt. These accidents are not the minor accidents that can be avoided with improved safety technology; they are rare events that are not even possible to model in a system as complex as a nuclear station, and arise from unforeseen pathways and unpredictable circumstances (such as the Fukushima accident). Considering that these 11 accidents occurred during a cumulated total of 14,000 reactor-years of nuclear operations, scaling up to 15,000 reactors would mean we would have a major accident somewhere in the world every month.

      [*]Proliferation: The more nuclear power stations, the greater the likelihood that materials and expertise for making nuclear weapons may proliferate. Although reactors have proliferation resistance measures, maintaining accountability for 15,000 reactor sites worldwide would be nearly impossible.

      [*]Uranium abundance: At the current rate of uranium consumption with conventional reactors, the world supply of viable uranium, which is the most common nuclear fuel, will last for 80 years. Scaling consumption up to 15 TW, the viable uranium supply will last for less than 5 years. (Viable uranium is the uranium that exists in a high enough ore concentration so that extracting the ore is economically justified.)

      [*]Uranium extraction from seawater: Uranium is most often mined from the Earth’s crust, but it can also be extracted from seawater, which contains large quantities of uranium (3.3 ppb, or 4.6 trillion kg). Theoretically, that amount would last for 5,700 years using conventional reactors to supply 15 TW of power. (In fast breeder reactors, which extend the use of uranium by a factor of 60, the uranium could last for 300,000 years. However, Abbott argues that these reactors’ complexity and cost makes them uncompetitive.) Moreover, as uranium is extracted, the uranium concentration of seawater decreases, so that greater and greater quantities of water are needed to be processed in order to extract the same amount of uranium. Abbott calculates that the volume of seawater that would need to be processed would become economically impractical in much less than 30 years.

      [*]Exotic metals: The nuclear containment vessel is made of a variety of exotic rare metals that control and contain the nuclear reaction: hafnium as a neutron absorber, beryllium as a neutron reflector, zirconium for cladding, and niobium to alloy steel and make it last 40-60 years against neutron embrittlement. Extracting these metals raises issues involving cost, sustainability, and environmental impact. In addition, these metals have many competing industrial uses; for example, hafnium is used in microchips and beryllium by the semiconductor industry. If a nuclear reactor is built every day, the global supply of these exotic metals needed to build nuclear containment vessels would quickly run down and create a mineral resource crisis. This is a new argument that Abbott puts on the table, which places resource limits on all future-generation nuclear reactors, whether they are fueled by thorium or uranium.
      As Abbott notes, many of these same problems would plague fusion reactors in addition to fission reactors, even though commercial fusion is still likely a long way off.
      Of course, not many nuclear advocates are calling for a complete nuclear utopia, in which nuclear power supplies the entire world’s energy needs. But many nuclear advocates suggest that we should produce 1 TW of power from nuclear energy, which may be feasible, at least in the short term. However, if one divides Abbott’s figures by 15, one still finds that 1 TW is barely feasible. Therefore, Abbott argues that, if this technology cannot be fundamentally scaled further than 1 TW, perhaps the same investment would be better spent on a fully scalable technology.
      “Due to the cost, complexity, resource requirements, and tremendous problems that hang over nuclear power, our investment dollars would be more wisely placed elsewhere,” Abbott said. “Every dollar that goes into nuclear power is dollar that has been diverted from assisting the rapid uptake of a safe and scalable solution such as solar thermal.”
      Solar thermal devices harness the Sun’s energy to produce heat that creates steam that turns a turbine to generate electricity. Solar thermal technology avoids many of the scalability problems facing nuclear technology. For instance, although a solar thermal farm requires a little more land area than the equivalent nuclear power infrastructure, it can be located in unused desert areas. It also uses safer, more abundant materials. Most importantly, solar thermal can be scaled to produce not just 15 TW, but hundreds of TW if it would ever be required.
      However, the biggest problem with solar thermal technology is cloudy days and nighttime. Abbott plans to investigate a number of storage solutions for this intermittency problem, which also plagues other renewable energy solutions such as wind power, in a future study. In the transition period, he suggests that the dual-use of natural gas with solar thermal farms is the pathway to building our future energy infrastructure.

      More information: Derek Abbott. “Is nuclear power globally scalable?”Proceedings of the IEEE. To be published.
      Erst wenn der letzte Programmierer eingesperrt und die letzte Idee patentiert ist, werdet ihr merken, dass Anwälte nicht programmieren können.
    • 100% nutzen .....

      Erneuerbare Energien gegen Kernenergie?
      Sigurd Schulien

      Solarenergie und Windenergie fallen immer in geringer Konzentration und
      ungleichmäßig an. Der Energiebedarf eines Industrielandes wie Deutschland
      muß allerdings stetig und zuverlässig gedeckt werden, auch wenn die Sonne
      nicht scheint und der Wind nicht weht. Das bedeutet, daß bei der Nutzung
      von erneuerbaren Energien ein leistungsfähiger Energiespeicher erforderlich
      ist, der die benötigte Energie liefert, wenn keine erneuerbaren Energien
      vorhanden sind. Dieser Energiespeicher ist bekannt, nämlich Wasserstoff,
      der durch Zersetzung von Wasser in seine Grundbestandteile Wasserstoff
      und Sauerstoff mit Hilfe von Strom aus Solarzellen oder Windrädern erzeugt
      werden kann. Denn die in Solarzellen oder mit Windrädern erzeugte
      elektrische Energie ist in der Lage, Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff
      und Sauerstoff zu zerlegen. Konkret heißt das: mit ca. 4,5 kWh elektrischer
      Energie kann man mit Hilfe von Elektrolyseuren aus etwa einem Liter
      flüssigem Wasser ca. einen Kubikmeter gasförmigen Wasserstoff und 0,5
      Kubikmeter Sauerstoff erzeugen. Diese Gase kann man speichern und bei
      Energiebedarf wieder rekombinieren lassen (Knallgasreaktion). Dabei wird
      die bei der Wasserzersetzung aufgewandte Energie zum großen Teil wieder
      gewonnen als thermische oder auch als elektrische Energie (letzteres in
      Es macht also keinen Sinn, Windräder oder Solarzellen zu entwickeln, wenn
      man sich nicht auch um die dazu passende Speichertechnik kümmert. Dies
      hat man in Deutschland in den vergangenen Jahrzehnten nicht in der
      notwendigen Weise getan, obwohl die Wissenschaft immer die Politiker
      darauf hingewiesen hat. Das führt nun zu der absurden Tatsache, daß für
      1000 Megawatt installiert Windkraftleistung fast die gleiche konventionelle
      Kraftwerkleistung vorgehalten werden muß für den Fall eventueller
      Windflauten. Denn wenn die Windräder keine oder zu geringe Leistung
      abgeben, muß diese aus anderen zusätzlichen Kraftwerken kommen. Wenn
      diese nicht vorhanden sind, werden die konventionellen Kraftwerke
      überlastet, die dann nach ca. 30 Minuten wegen Überhitzung der
      Generatoren abschalten. Die Stromlieferung ist somit zu Ende und nicht
      einfach wieder in Betrieb zu setzen.
      Umgekehrt weiß man bei Starkwind in Schleswig-Holstein nicht, wohin mit
      der erzeugten elektrischen Leistung. Denn wenn man den Strom direkt ins
      Netz einspeist, steigt dessen Spannung. Das führt schließlich dazu, daß die
      angeschlossenen Glühlampen und Geräte den Geist aufgeben. Natürlich
      könnte man mit dem erzeugten Strom sofort Wasser zersetzen und
      Wasserstoff erzeugen, den man speichern oder dem Erdgas zumischen
      kann. Aber man tut es nicht! Vielmehr tut man etwas ganz Absurdes: man
      reduziert bei Starkwind die Leistung der konventionellen Kraftwerke ( Kohle,
      Kernkraftwerke), die billigen Strom erzeugen, damit die Windräder ihren
      teuren Strom nach dem EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) ins Netz
      speisen können.
      Seit ca. 1960 wurden von Wissenschaft und Technik in Deutschland
      Vorschläge gemacht, die Wasserstofftechnik für die Energieversorgung zu
      entwickeln. Dies ist hartnäckig von den politischen Entscheidungsträgern

      nicht zur Kenntnis genommen worden. Neben der Solar- und
      Windenergietechnik hätte die Wasserstofftechnik zügig entwickelt werden
      müssen, um zu einem nachhaltigen und realistischen sowie wirtschaftlichen
      Energiesystem auf der Basis erneuerbarer Energien zu kommen. Wie schon
      erwähnt, ist dies nicht geschehen. Die in Deutschland seit den 1980er Jahre
      laufenden experimentellen Wasserstoffprojekte zur Speicherung
      erneuerbarer Energien wurden seit den 1990er Jahren nicht mehr gefördert,
      obwohl sie erfolgversprechende Ergebnisse geliefert hatten. Beispiele
      sind die eingestellten Projekte an der Universität Stuttgart (Hysolar), das
      Solar-Wasserstoff-Bayern-Projekt in Neunburg vorm Wald, das Projekt bei
      der Frauhhofer-Gesellschaft in Freiburg, an der Fachhochschule Wiesbaden,
      bei verschiedenen Firmen. Es ist kaum etwas übrig geblieben von diesen
      vielfältigen zukunftweisenden Entwicklungsaktivitäten. Der Vorschlag, die
      Wasserstofftechnik zur Methanoltechnik weiterzuentwickeln, wurde von der
      Politik erst gar nicht angenommen. Da die Speicherung von gasförmigem
      Wasserstoff aufwendig und teuer ist, wurde vorgeschlagen, den mit
      erneuerbaren Energien erzeugten Wasserstoff mit Kohlendioxid reagieren zu
      lassen. Dabei entsteht Methanol, ein flüssiger Energieträger und
      Chemierohstoff, der leicht speicherbar ist und für den auch schon eine
      Speicherinfrastruktur besteht ( z.B. Tankstellen). Die Entwicklung
      breitbandiger Solarzellen hohen Wirkungsgrades wurde nicht vorangebracht.
      Ein ingenieurmäßiger realistischer Entwurf großer Wasserstoffsysteme zur
      Energieversorgung abgelegener Regionen mit Hilfe von erneuerbaren
      Energien und Wasserstoff fand nicht statt.
      Die Entwicklung zur Serienreife dieser für die landesweite Anwendung der
      erneuerbaren Energien unabdingbaren Techniken dauert Jahrzehnte.
      Welches die Gründe sind für die Ablehnung der Wasserstofftechnik durch
      die Politik, ist nicht nachvollziehbar, denn die erneuerbaren Energien ohne
      Speicherung sind in einem Industrieland wie Deutschland Unfug. Vermutlich
      steckt dahinter die Absicht unserer Freunde aus der Londoner City, die
      deutsche Industrie zu vernichten bzw. ins Ausland zu treiben.
      Wegen der in den letzten Jahren begangenen Fehler der Energiepolitik wird
      darum kein Weg an der Nutzung der Kernenergie in den nächsten 30-40
      Jahren vorbei führen. Nur so kann der Zusammenbruch unseres
      Sozialsystems verhindert werden.
      Die erneuerbaren Energien können beim jetzigen Stand der Technik den
      Energiebedarf eines Industrielandes wie Deutschland nicht decken. Wenn
      das Speicherproblem gelöst ist, können sie einen größeren Anteil der
      Energieversorgung Deutschlands gewährleisten, aber nie 100%.
      Weitere Einzelheiten zu energiepolitischen Fragen, zur Kernenergie,
      erneuerbaren Energie und zum Klimaproblem find Sie unter www.adew.eu.

      hmmm... bringt mich zum nachdenken .....
      ob wir wohl wirklich nicht die nächsten dreissig oder vierzig jahre auf atomkraft verzichten können, obwohl diese weniger als ein viertel der benötigten energiemenge liefert? eine grundsätzlich kontroverse diskussion unter allen möglichen gesichtspunkten.

      ich, als befürworter erneuerbarer energieen und der freund der energieeffizienz möchte, dass so wenig von diesen dingern laufen, als nur irgend möglich.....

      sollten wir über lastenprofile (Bedarf) und temporären energiemengen sprechen, die es lohnt in entsprechende massen, wirtschaftlich zu speichern. Von der Wasserkraft ist bekannt dass diese im Frühjahr (also wegen der Schneeschmelze) jahreszeitlich bedingt unterschiedliche Grundlasten liefert. Von der Windkraft ist bekannt, dass diese temporär sind und Sonnenkraft sich dadurch auszeichnet, dass wenn man am meisten davon braucht es meist draussen dunkel oder kalt ist. Doch wie sehen die Leistungsprofile und deren "Schwankungen" im jahreszeitlichen Verlauf aus .....

      Wie decken sich diese, mit den Leistungsspitzen unserer "Anforderung" ?

      gibt´s hierzu schon Informationen, untelagen und so?
      worüber es sich lohnt zu diskutieren
      "In der Natur sind Schwarze Löcher kaum zu finden. Nur in unseren Köpfen wimmelt es davon"
      Zitat: George Greenstein

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