Grüne Kernenergie

Mini-Atomkraftwerke: Sind sie die Zukunft der globalen Energieversorgung?

Und für Anleger mit pragmatischem Zugang zur Energieversorgung der Zukunft bietet dieser Wachstumsmarkt langfristig enorme Chancen. Für die Energiesicherheit der Zukunft und die Klimaneutralität braucht es emissionsfreie Brückentechnologien. Laut Schätzungen der Internationalen Energiebehörde (IEA) wird sich in einem Netto-Null-Szenario der weltweite Strombedarf bis 2050 verdoppeln.

Die Kernkraft ist anderen Energietechnologien – allen voran den Fossilen – aber auch den weniger kalkulierbaren Erneuerbaren wie Wind- oder Solarkraft in vielem überlegen: Kerntechnologien liefern zuverlässige, konstante Energie, ohne klimaschädliche CO2-Emissionen. So stufte das Europa Parlament Gas- und Kernenergie vor gut einem Jahr als klimaneutral ein. Das kam einer Empfehlung an die Finanzmärkte gleich, in die Nuklearbranche zu investieren – "salonfähig".

Grüne Kernenergie – ein Markt mit Zukunftspotenzial

Aus den Zahlen für 2023, die die Forschungsorganisation GRS (Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit) in ihrem jährlichen Dossier veröffentlicht hat, geht hervor, dass der weltweite Strommix sich derzeit noch zu 63 Prozent aus fossilen Brennstoffen und nur zu 26 Prozent aus erneuerbaren Energien speist – mit einem Anteil von aktuell zehn Prozent ist Kernenergie noch ein Zwerg.

Überall auf der Welt entstehen bereits jetzt neue, modernere Kernkraftwerke, und es fließen Milliarden in die Erforschung neuer Nukleartechnologien. Allein China plant 2023 den Bau von 45 neuen Reaktoren, die innerhalb der nächsten 15 Jahre in Betrieb gehen sollen, gefolgt von Russland mit 25 und Indien mit zwölf neuen Kraftwerken. Die Liste ist lang, auch Osteuropa, Ägypten, Iran und viele Schwellenländer sind dabei.

Nuklear-Start-ups haben ehrgeizige Ziele – billiger, effizienter, sicherer und sauberer

Weltweit wird an Konzepten für preiswerte und effiziente Atomreaktoren geforscht. Die Zahl der Start-ups in den USA, China und Europa, die an die Zukunft innovativer Nukleartechnologien glauben wächst. Sie alle arbeiten an verschiedenen Ansätzen, um die nächste Reaktor-Generation zur Marktreife zu bringen, entwickeln Flüssigsalzreaktoren, Kernfusionstechnologien oder Lösungen zur Aufarbeitung atomarer Altlasten. Die High-Tech-Jungunternehmen können schon heute mit verschiedenen vielversprechenden Technologien aufwarten.

Mini-Atomkraftwerke – Small Modular Reactors (SMR)

Die SMR-Technologie, kleine modulare Reaktoren der dritten Generation sind weltweit längst im Einsatz: Mit Mini-Atomkraftwerken der dritten Generation werden z.B. Flugzeugträger, U-Boote und Eisbrecher angetrieben oder sind wie in Russland mit der "Nautik Lomonossow" als Offshore-Mini-AKW im Einsatz.

Die SMR der nächsten Generation – der Trend geht zu kleineren Reaktoren und zu neuen Kühlmitteln – könnte mit vielen Problemen der alten Technik aufräumen: Ihre elektrische Leistung ist geringer, sie produzieren weniger atomarer Müll, ihre Reaktorkerne sind kleiner, es entsteht weniger Wärme, sie sind leichter zu kühlen und sie sind sicherer. Sie sind gegenüber konventionellen AKW deutlich kleiner, der Flächenbedarf geringer und sie könnten in Serie kostengünstiger, zentral in der Fabrik hergestellt und von dort an den Montageort geliefert werden.

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Das von Bill Gates gegründete US-Start-up TerraPower entwickelt zusammen mit GE Hitachi ein Mini-AKW und setzt anders als herkömmliche wassergekühlte Druckreaktoren auf Natrium als Kühlmittel. Natrium leitet die Wärme gut viermal effizienter ab, das erhöht die Sicherheit des SMR entscheidend. Darüber hinaus muss der SMR Dank Natriumsalz auch nicht unter Dauerdruck stehen, um bei bis zu 800 Grad hohen Temperaturen Energie zu produzieren, was den Wirkungsgrad des Mini-Reaktors erhöht.

Herkömmliche Reaktoren werden mit Leichtwasser gekühlt und die abgeführte Wärme zur Stromproduktion genutzt. Allerdings muss das Wasser selbst wieder abgekühlt werden, denn wenn es verdampft, überhitzt der Reaktor, das kann zur Kernschmelze führen in deren Folge radioaktive Materialien freigesetzt werden. Diese neueren Reaktoren, die mit flüssigem Metall wie Natrium, Blei oder flüssigem Salz gekühlt werden, können auch dann den Reaktor passiv weiterkühlen – ohne zu verdampfen – wenn das Kühlsystem komplett ausfällt. Nuklearkatastrophen wie Tschernobyl und Fukushima wären mit solchen Reaktoren ganz anders verlaufen, eine Kernschmelze hätte es in beiden Fällen wahrscheinlich nicht gegeben.

Der Dual Fluid Reactor (DFR): Revolution in der Kernenergietechnik

Das deutsch-kanadische Kerntechnik-Unternehmen Dual Fluid entwickelt den neuartigen Mini-Kernreaktor Dual Fluid Reactor (DFR), mit im Boot die TU Dresden und seit März dieses Jahres auch das kanadische nationale Kernforschungszentrum (TRIUMF). Das Dual Fluid Prinzip arbeitet in zwei getrennten Kreisläufen – einem flüssigen Kernkreislauf (Brennstoffsalz) und einem Kühlmittel-Kreislauf (Blei) – insgesamt also wie ein Wärmetauscher.

Der DFR unterscheidet sich von anderen Konzepten durch eine sehr hohe Effizienz: Nukleare Brennstoffe werden bis zu hundertmal besser genutzt als in heutigen Leichtwasserreaktoren. Die Betriebstemperatur von 1000 Grad ermöglicht neue Wärmeanwendungen. Der DFR ist sicherer, sagen seine Entwickler, denn eine Kernschmelze sei nahezu ausgeschlossen, da der radioaktive Brennstoff bereits flüssig ist. Zudem sind neue DFR-Anlagen stufenlos hoch und herunter transformierbar, liefern emissionsfreien Strom und Wasserstoff für die Energiespeicherung, und könnten die heutigen Energiekosten potenziell auf einen Bruchteil senken und auch bei der Atommüllverwertung gute Dienste leisten.

Die chinesische Atomenergie-Aufsichtsbehörde hat im Juni die Genehmigung für die Inbetriebnahmen eines neuartigen Thorium-Reaktors – zunächst für zehn Jahre – in der Wüste Gobi erteilt. Das Forschungsprojekt des Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) mit dem neu entwickelten Reaktortyp TMSR-LF1 ist eine Weltpremiere und soll die Möglichkeiten der Technologie in der Praxis untersuchen.

Falls das Vorhaben erfolgreich ist, will China derartige Reaktoren weltweit vertreiben, so das Wissenschaftsportal "Forschung und Wissen". Beim TMSR-LF1 handelt es sich um eine Flüssigsalzanlage mit einer Leistung von 2 Megawatt. Ein Flüssigsalzreaktor nutzt als Kernbrennstoff geschmolzene Salze, wie beispielsweise Uranchlorid.

Neu ist: Der TMSR-LF1 nutzt unspaltbares Thoriumsalz als Kernbrennstoff, es werden nur geringe Mengen Uran für den Reaktionsstart benötigt. Thorium ist sowohl Brennstoff als auch Kühlmittel, so wird weniger Wasser zur Reaktorkühlung gebaucht. Weitere Vorteile: Thorium kommt häufiger als Uran vor auf der Erde vor, vergleichbar mit Blei, und China sagt, man habe Thorium-Reserven, um den gesamten Energiebedarf des Landes für 20.000 Jahre zu decken. Darüber hinaus ist Thorium sehr effizient: Das europäische Kernforschungszentrums CERN hat berechnet, dass eine Tonne Thorium so viel Energie erzeugt wie 200 Tonnen Uran oder 3,5 Millionen Tonnen Kohle.

SMR können auch als "Schnelle Reaktoren" betrieben werden: Die durch die Kernspaltung freiwerdenden schnellen Neutronen werden direkt für die Aufrechterhaltung der Kettenreaktion verwendet, statt wie in den meisten älteren Reaktortypen abgefangen. Dadurch produziert der Reaktor mit der gleichen Menge Brennstoff mehr Energie.

Ein weiterer Vorteil: Es fallen keine sogenannten Transuran-Abfälle – das sind Plutonium, Americium, Neptunium und Curium – an, die mehrere hunderttausend bis Millionen Jahre lang strahlen. Die Abfälle aus "Schnellen Reaktoren" dagegen müssen mit nur einigen hundert Jahre, vergleichsweise kurz, sicher gelagert werden.

Fazit: Die Aktien der Branche erfreuen sich wachsender Beliebtheit. Und für Anleger mit pragmatischem Zugang zur Energieversorgung der Zukunft bietet dieser Wachstumsmarkt langfristig enorme Chancen. Seitdem die EU die Kernenergie mit dem Gütesiegel "klimaneutral" versehen hat, ist die Branche zunehmend aber auch für ESG-orientierte Anleger eine Überlegung wert.

Erfahren Sie morgen in Teil 2, wie Wissenschaftler daran arbeiten, die Nuklearbranche durch revolutionäre Technologien endgültig aus der Schmuddelecke holen wollen. Und wie Sie als Anleger langfristig von diesem Zukunftstrend profitieren können.

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Bryan Perry für die wallstreetONLINE Zentralredaktion