Rettung durchs Atom

Um die Klimakatastrophe durch den Treibhauseffekt noch abzuwenden, muß weniger Kohle, Öl und Gas verbraucht werden. Doch reicht das Energiesparen aus? Oder brauchen wir zusätzlich mehr Kernkraft? Zwei Exponenten streiten.

Das Problem der Erwärmung der Erdatmosphäre durch Kohlendioxid (CO 2) und andere Spurengase wie die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Lachgas und Methan wird seit langem wissenschaftlich untersucht. Die Fachleute sind sich seit einigen Jahren weitgehend darüber einig, daß dieser sogenannte Treibhauseffekt ernst zu nehmen ist.

Der Treibhauseffekt geht zu etwa fünfzig Prozent auf das eigentliche CO 2 zurück, die anderen fünfzig Prozent des Effektes kommen aufgrund der anderen Spurengase zustande. Man verrechnet diese anderen Spurengase auf das eigentliche CO 2 und spricht dann von einem effektiven CO 2-Gehalt, der also etwa doppelt so groß ist wie der eigentliche. Bei einer Verdopplung dieses effektiven CO 2-Gehaltes der Atmosphäre wird eine Erhöhung der global gemittelten Temperaturen erwartet, die zwischen 1,5 und 4,5 Grad Celsius liegen dürfte. Diese Erwärmung ist aber nicht gleichmäßig verteilt. Vielmehr wird sie um so größer sein, je mehr man sich höheren nördlichen oder südlichen Breiten, also den Polkappen nähert. Dort könnte die Temperaturerhöhung etwa zehn Grad betragen. Deshalb ist zu befürchten, daß das Festlandeis in der Antarktis abschmilzt und ein Ansteigen des Meeresspiegels im Meter-Bereich bewirkt. Darüber hinaus könnten nicht nur die mittlere Temperatur, sondern auch die Klimaschwankungen zunehmen. Es gibt Stimmen, die die großen Klimaanomalien der achtziger Jahre bereits in diesen Zusammenhang stellen, jedoch läßt sich das nicht wissenschaftlich einwandfrei belegen.

Die Verdopplung des effektiven CO 2-Gehaltes könnte etwa Mitte des nächsten Jahrhunderts eingetreten sein. Es stellt sich deshalb die Frage, ob man die Emission der Spurengase, die den Treibhauseffekt bewirken, wirksam vermindern kann, ob es also Wege aus dem CO 2-Problem gibt.

Relativ einfach dürfte es sein, die Emission der Fluorchlorkohlenwasserstoffe zu reduzieren und zu beenden. Das Protokoll von Montreal 1987 ist hierfür ein erster Schritt und die kürzlich in London abgehaltene Konferenz ein ermutigender weiterer Schritt von Seiten der Politik.

Vor allem aber muß man die eigentlichen CO 2 – Emissionen, die bei der Verwendung von Kohle, Öl oder Gas als Primärenergieträger anfallen, reduzieren. Hierfür gibt es grundsätzlich vier Möglichkeiten:

  • Energiesparmaßnahmen und Maßnahmen zur Erhöhung der Effizienz bei der Nutzung der Energie.
  • Weitgehende Ersetzung von Kohle durch Erdgas, wobei allerdings die Gasverluste an die Atmosphäre klein gehalten werden müssen, da Erdgas (CH 4) seinerseits zu den Spurengasen gehört.
  • Stark ansteigende Nutzung der Kernenergie.
  • Stark ansteigende Nutzung aller anderen regenerierbaren Energiequellen. Dazu gehört insbesondere die Nutzung der Sonnenenergie.

Rettung durchs Atom

Bei der Frage, wie und ob diese vier Möglichkeiten zu nutzen sind, beginnen allerdings die Meinungsverschiedenheiten. Im Zusammenhang mit der stark ideologisierten Energiedebatte in der Bundesrepublik wird zum Beispiel immer wieder gefordert, nur von der ersten und der letzten Möglichkeit Gebrauch zu machen, aber sicher nicht von der dritten.

Aktuelle Überlegungen für die Weltenergiekonferenz, die im Herbst 1989 in Montreal stattfinden wird, weisen freilich aus, daß wirklich nur dann, wenn alle vier Möglichkeiten genutzt werden, eine signifikante Verminderung der jetzigen CO 2– Emissionen zustande kommen könnte. Man muß quantitative Überlegungen anstellen, wenn man zu einer wirklichen Beurteilung der Lage kommen will. Und solche quantitativen Überlegungen müssen alle Weltregionen erfassen, denn der CO 2-Effekt ist ein globaler Effekt, keine Weltregion kann sich dispensieren, und für kein Land kann die Entschuldigung gelten, sein Anteil an den CO 2– Emissionen betrage nur wenige Prozent.

Was quantitativ zu fordern ist, ist in etwa eine Halbierung der heutigen CO 2-Emissionen auf Werte von etwa drei Gigatonnen Kohlenstoff (also CO 2) pro Jahr. Die Atmosphären-Ozean-Dynamik dürfte es wohl zulassen, solche halbierten COj-Emissionen letztlich als Karbonate dem Boden der Tiefsee, der endgültigen Endlagerstätte für die CO 2-Abfälle fossiler Brennstoffe, zuzuführen, ohne daß es zu einem stark spürbaren weiteren Aufbau der atmosphärischen CO 2-Konzentration kommen müßte. Man muß also auf die fossilen Brennstoffe nicht ganz verzichten.

Wenn also nach allen Überlegungen für die Weltenergiekonferenz in Montreal alle vier Möglichkeiten zu nutzen sind, was bedeutet das dann quantitativ für jede einzelne dieser Maßnahmen?

Zur Beantwortung dieser Frage ist es nötig und hilfreich, sich ein Bild der Situation des Jahres 2030 zu machen. Es ist kaum strittig, daß dann eine Weltbevölkerung von etwa acht Milliarden Menschen existiert, heute sind es etwa fünf Milliarden. Der global gesehene mittlere Pro-Kopf-Verbrauch an Primärenergie betrug 1987 pro Jahr und Kopf 2,2 Kilowattjahre, oder kürzer: 2,2 kW/Kopf. Dem entspricht grob das Äquivalent von 2,2 Tonnen Kohle/Jahr und Kopf. Allerdings ist der Verbrauch in den Industrieländern im Mittel mit 6,5 kW/Kopf deutlich höher und in den Entwicklungsländern mit 0,73 kW/Kopf entsprechend deutlich niedriger als im statistischen Durchschnitt. Hier liegt ein wesentliches Problem, denn die Entwicklungsländer entwickeln sich und weisen den Löwenanteil des Bevölkerungswachstums auf.

Nun kann man, wie das einige Wissenschaftler tun, annehmen, daß der wachsende Pro-Kopf-Verbrauch in den Entwicklungsländern durch sinkenden Verbrauch in den Industrieländern ausgeglichen wird und sich im statistischen Mittel sogar ein leicht verminderter Welt-Durchschnittsverbrauch von 2 kW/Kopf ergibt. Dies ist allerdings eine durch keinerlei Erfahrung belegte, sondern vielmehr eine rein normativ erhobene Feststellung, die mit weitgehenden infrastrukturellen Konsequenzen verbunden sein dürfte. Sie wird begründet mit dem Argument, in Zukunft könne man mit weniger Energie ein größeres Bruttosozialprodukt erwirtschaften. Innerhalb gewisser Grenzen war das in der Vergangenheit tatsächlich der Fall. Weitgehend bedeutete das jedoch die Substitution von Energie durch Kapital, das heißt moderne Investitionen. Offenkundig läßt sich das aber nicht id infinitum fortsetzen. Es soll damit zum Ausdruck gebracht werden, daß ein global nahezu unveränderter Verbrauch von 2 kW/Kopf eine ganz weitgehende Annahme ist, deren Konsequenzen nicht einfach zu überblicken sind.

Zwei kW/Kopf bedeuten bei acht Milliarden Menschen im Jahr 2030 insgesamt einen Primärenergieverbrauch von 16 Terawatt (= 10 12 Watt) Jahren pro Jahr oder einfacher 16 TW. Heute liegt der Weltenergieverbrauch bei 11 TW. Würde man den seit Mitte der siebziger Jahre klar vorliegenden Trend eines jährlichen Energiezuwachses von knapp zwei Prozent bis 2030 verfolgen, so entstünde statt dessen ein Primärenergieverbrauch von 22 TW. Demgegenüber bedeutete dann ein Primärenergieverbrauch von global nur 16 TW für den Anteil der Industrieländer des Westens und des Ostblocks eine Verminderung um etwa 45 Prozent.

Rettung durchs Atom

Die elf TW von 1987 setzen sich wie folgt zusammen: Öl: 4,19 TW, Gas: 2,20 TW, Kohle: 3,39 TW, Kernenergie: 0,57 TW, Wasserkraft: 0,73 TW.

Sie bringen, wie bereits erwähnt, sechs Gigatonnen Kohlenstoff als CO 2 pro Jahr mit sich, und es geht um die drastische Reduktion dieser Emissionsmenge. Dazu müßte man eine Reduktion des Anteils der Kohle auf 1,5 TW und des Anteils des Öls auf 3,5 TW schaffen. Der Gas-Anteil wäre bei etwa zwei TW zu belassen, wobei es freilich kaum zu Verlusten an die Atmosphäre kommen darf. Allerdings muß man gleichzeitig eine neuartige und zusätzliche Verwendung von Erdgas in die Praxis umsetzen. Durch Anwendung von nuklearer Hochtemperaturprozeßwärme aus dem HTR wird neu zu erschließendes Erdgas an Ort und Stelle in Wasserstoff und CO 2 verwandelt, wobei das so entstehende CO 2 umgehend in geleerte Erdgasfelder zurückgepreßt und also nicht an die Atmosphäre entlassen wird. Solche Art Erdgasverwendung könnte für eine Reihe von Jahrzehnten zusätzlich noch einmal zwei TW an Gas-Anteilen bedeuten, die freilich von 1,5 TW an nuklearer Prozeßwärme aus Hochtemperaturreaktoren zu begleiten wären. Beides, die Reduktion bei Kohle und Öl, wie der neuartige Einsatz von Erdgas, stellen extreme Schritte dar, ähnlich extrem wie das eben behandelte Energiesparen.

Will man jedoch auf die oben angesprochenen 16 TW für 2030 kommen, reicht das immer noch nicht: Es fehlen noch fünf bis sechs TW. Es könnten 3,3 TW aus mit der Sonne zusammenhängenden Quellen wie Wasserkraft und Biomasse stammen. Ein erheblicher Anteil wäre dabei durch direkte Nutzung der Sonnenenergie zu gewinnen, vielleicht deutlich mehr als ein TW, das heißt etwa das Doppelte der heutigen Kernenergienutzung. Wenn man sich dabei auch nur ungefähr in der Nähe irgendwie als machbar anzusehender Maßnahmen halten will, kann man darüber nicht hinausgehen. Um deutlich mehr als ein TW direkter Sonnenenergienutzung zu erreichen, müßten bis 2030 jedes Jahr etwa 600 Quadratkilometer an Sonnenfeldern in Betrieb genommen werden.

Es bleibt eine Lücke von etwa 2,2 TW, die durch Kernenergie gedeckt werden muß, die dann im Bereich der Elektrizitätserzeugung einzusetzen wäre. Sie würden in etwa eine Vervierfachung der heutigen Kapazität bedeuten. Zählt man die 1,5 TW an nuklearer Kapazität hinzu, die zur direkten Erdgasumwandlung in Wasserstoff notwendig sind, dann würde die heutige Kernkraftkapazität etwa versiebenfacht. Im Gegensatz zu einer häufig geäußerten Meinung würde ein solcher Kernenergieausbau zu jährlichen Ausbauraten führen, die noch in der Nähe der praktischen Erfahrungen der vergangenen zwei Jahrzehnte liegen. Ein solches Ausmaß der Nutzung der Kernenergie würde freilich eine neue kerntechnische Dimension darstellen, die wohl eine ganze Reihe an genehmigungstechnischen, institutionellen und infrastrukturellen Konsequenzen mit sich bringen würde.

Manche Autoren möchten jedoch auf einen solchen Ausbau der Kernenergie verzichten und statt dessen noch weiter sparen. Sie erreichen damit 11 TW für das Jahr 2020. Für die industrialisierten Länder in West und Ost bedeutet das eine Verminderung des Primärenergiebedarfs gegenüber dem 22 TW-Fall um nicht 45 Prozent, sondern 70 Prozent (!), eine wohl wirklich irrealistische und rein theoretische Überlegung. Um so bemerkenswerter ist es, daß derartige Betrachtungen eine der wesentlichen Eingaben der weithin beachteten UN-Studie "Our Common Future", dem sogenannten Brundtland-Report, darstellt. Es wird daran deutlich, wie schnell und wie weitgehend der Bereich gesicherter oder auch extrapolierbarer Erfahrung verlassen werden kann.

Es ist aber schließlich hilfreich, einen Blick weit über das Jahr 2030 hinaus zu tun, etwa hundert Jahre von heute. Dann ist es sehr wohl vorstellbar, ein umweltfreundliches Energiesystem errichtet zu haben, das fast ganz auf die Nutzung des Kohlenwasserstoffatoms verzichten könnte. Auch wäre ein solches System in der Lage, noch deutlich mehr als acht Milliarden Menschen reichlich zu versorgen. Es würde Elektrizität und Wasserstoff als Sekundärenergieträger verwenden und primärseitig sich der Kernenergie und/oder der großflächigen Sonnenenergienutzung bedienen. Das erfordert aber nicht nur weitere technische Fortschritte, sondern vor allem auch Kapital sowie neuartige infrastrukturelle und politische Maßnahmen. Alles das braucht deshalb Zeit, und so entstehen die angesprochenen hundert Jahre. Aber es ist eine hilfreiche Orientierung zu wissen, daß es wenigstens grundsätzlich diese Lösung überhaupt gibt. Das Energieproblem mit seinen CO 2-Emissionen wird damit zu einem Problem des Übergangs von den heutigen Systemen auf ein ganz neuartiges System. So kommt es letztlich darauf an, Zeit zu gewinnen und diese Zeit in langfristigen Perspektiven auch klug für solchen Übergang zu nutzen. Vielleicht muß das Teil einer neuen, global orientierten politischen Kultur werden.

Professor Wolf Häfele ist Vorsitzender des Vorstandes der Kernforschungsanlage Jülich