Atomstrom: Strom aus Kernenergie

An Atomkraft scheiden sich die Geister: Für die einen gilt sie als emissionsfreie Energiequelle, die bei der Bewältigung der Klimakrise helfen kann, andere sehen in ihr kein Zukunftspotenzial. Fest steht jedoch: Spätestens am 31.12.2022 wird das letzte Atomkraftwerk in Deutschland abgeschaltet.

Was ist Atomenergie?

Atomenergie, auch als Kern- oder Nuklearenergie bezeichnet, ist die Energie, die in einem Atomkern gespeichert ist. Der ein oder andere wird sich vielleicht noch an den Physikunterricht in der Schule erinnern: Atome sind die kleinsten Teilchen, aus denen sich alle festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe zusammensetzen. Sie bestehen aus einem Atomkern und einer Atomhülle. In der Atomhülle befinden sich Elektronen, im Kern Protonen und Neutronen, die über Anziehungskräfte  zusammengehalten werden. Durch Kernspaltung oder durch Kernfusion lässt sich die darin gebundene Energie freisetzen.

Atomkraftwerke nutzen die Kernspaltung, um Energie zu erzeugen. Dabei wird ein großer Atomkern mit Neutronen beschossen, wodurch er sich in zwei kleinere Atomkerne zerteilt. Zusätzlich frei werdende Neutronen können weitere Kernspaltungen bewirken, es entsteht eine Kettenreaktion.

Im Reaktor eines Atomkraftwerks werden solche Kettenreaktionen kontrolliert durchgeführt. Mit der entstehenden Wärme wird, ähnlich wie bei der Erzeugung von Strom aus Kohle, unter hohem Druck Wasserdampf erzeugt. Dieser treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist. Der Generator wandelt die Bewegungsenergie schließlich in elektrische Energie um.

Für die Kernspaltung benötigt man sehr instabile Atome, die sich bei einem Neutronenbeschuss aufspalten und Strahlungsenergie freisetzen. In den meisten Atomreaktoren kommt Uran zum Einsatz, das in keramische Tabletten gepresst wird. Diese Pellets werden in die Brennstäbe, bleistiftdicke Rohre aus Metall, gefüllt. Mehrere dieser Brennstäbe ergeben ein Brennelement.

Bestimmte Reaktortypen können Natururan als Kernbrennstoff nutzen. Die meisten Atomkraftwerke arbeiten aber mit Leichtwasserreaktoren. Für sie ist der Gehalt des leicht spaltbaren Isotops Uran-235 zu gering. Deshalb muss es im eingesetzten Uran angereichert werden. Die Anreicherung findet in speziellen Anlagen statt.

Atomkraftwerke: abgebrannte Technik oder Teil der Energiewende?

Geht es nach den Befürwortern von Atomkraftwerken, sollte die Kernenergie auch zukünftig ein Teil des Energiemixes sein. Ihre Argumente: Atomkraft verursacht nur wenig Treibhausgas-Emissionen, ist sicher und nachhaltig. Doch neuere Studien zeichnen ein anderes Bild: Atomstrom verursacht zwar weniger CO₂-Emissionen als Strom aus fossilen Brennstoffen, jedoch mehr als erneuerbare Energien.

Uran wird im Tage- und Untertagebau gewonnen. Ein Großteil des Rohstoffs stammt aus Ländern, deren Umweltstandards als unterentwickelt gelten. Das führt nicht nur zu einer hohen Umweltverschmutzung in den betroffenen Gebieten, sondern birgt auch gesundheitliche Gefahren für die Bevölkerung: Vor allem die Freisetzung von Radioaktivität ist problematisch.

Vorteile von Atomstrom

• Im Betrieb entstehen keine schädlichen Treibhausgase.
• Die Nutzung von Atomkraft reduziert den Verbrauch an fossilen Brennstoffen.
• Atomkraftwerke verbrauchen wenige Rohstoffe und liefern kontinuierlich große Mengen Energie.
• Dank der konstanten Energieproduktion gibt es kaum Preisschwankungen.
• Die Erzeugung benötigt wenig Landfläche.

Nachteile von Atomstrom

• Über die gesamte Lebensdauer gesehen – vom Uranabbau über den Kraftwerksbau bis hin zur Endlagerung des Atommülls – verursacht Atomkraft mehr CO₂-Emissionen als erneuerbare Energien.
• Bei der Kernspaltung wird radioaktive Strahlung freigesetzt. Unfälle, Naturkatastrophen, Anschläge etc. können verheerende Folgen nach sich ziehen.
• Die Entsorgung radioaktiver Abfälle, die noch mehrere Tausend Jahre strahlen, ist sehr kompliziert und gefährlich. Die Abfällemüssen auf Dauer sicher gelagert werden. Wo das sein könnte, ist noch nicht klar.
• Radioaktive Materialien könnten für Waffen genutzt werden.
• Die Stromgestehungskosten von erneuerbaren Energien sind stark gesunken. In Deutschland sind Solarstrom und Strom aus Windkraft mittlerweile günstiger als Energie aus konventionellen und Atomkraftwerken.
• In ihrer heutigen Bauweise passen Atomkraftwerke nicht zu erneuerbaren Energien. Wind-, Wasser- und Solarenergie unterliegen Schwankungen und benötigen daher dynamische Energiesysteme. Atomkraftwerke sind träge, sie können nicht wie Gaskraftwerke ausreichend flexibel an- oder heruntergefahren werden.
• Kernkraftwerke besitzen ein Ablaufdatum. Die gestiegenen Investitionskosten lassen sich kaum mehr durch die geringen Betriebskosten ausgleichen.
• Wie fossile Brennstoffe sind auch Uranvorkommen begrenzt.

Hinzu kommt, dass trotz „Einspeisevorrangs“ bei Stromüberschuss zuerst Ökostromkraftwerke von den Netzbetreibern abgeregelt werden. Atommeiler lassen sich in Zeiten eines Strom-Überangebotes maximal auf 80 Prozent ihrer Leistung herunterfahren. Das heißt, der Strom aus regenerativen Energien wird nicht genutzt. Noch schlimmer:  Atomstrom verdrängt Strom aus erneuerbaren Energien und reduziert dessen Wirtschaftlichkeit.  Atomstrom schadet somit der Energiewende.  

Als Reaktion auf die Nuklearkatastrophe in Fukushima hat die Bundesregierung 2011 den Ausstieg aus der Kernkraft beschlossen. Das letzte Atomkraftwerk soll demnach Ende 2022 abgeschaltet werden. Droht uns dann der Blackout? Nein, denn: Ein Blick auf die Stromerzeugung zeigt, dass Atomkraft nur noch einen Anteil von 12,5 % Prozent hat. Die Hälfte des Stroms wird mittlerweile über erneuerbare Energien gewonnen. Aufgrund des breiten Energiemixes sind aktuell genügend Kapazitäten vorhanden, um den Atomausstieg abzufedern. Nach Einschätzungen des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Systemtechnik können beispielsweise Offshore-Windkraftanlagen die Regelleistungen liefern, sollte es zu kurzfristigen Schwankungen kommen. Die klassischen Kraftwerke lassen sich auch durch Biomasseanlagen ersetzen.

Zwar könnte Atomkraft die Treibhausgas-Emissionen in den kommenden Jahren reduzieren, langfristig gesehen blockieren Atomkraftwerke aber den Ausbau erneuerbarer Energien.