Ist Kernenergie der alternative Kraftstoff der Zukunft?

Angesichts der immer dringenden Notwendigkeit, alternative und nachhaltige Kraftstoffquellen zu finden, ist der Wettlauf um die besten Kraftstoffquellen sicherlich eröffnet. Es gibt unzählige Faktoren, die darüber entscheiden, welche Optionen auf dem Weg der Menschheit in die Zukunft die besten sein könnten.

Die insgesamt erzeugte Energie, die Kosten, die Sicherheit, die Nachhaltigkeit sowie die Fähigkeit, die zur Erzeugung und Verteilung der Energie genutzte Infrastruktur schnell auszubauen, sind alles stark gewichtete Faktoren. Es ist nachweislich, dass die Kernenergie viele dieser Kriterien erfüllt.

Die breite Öffentlichkeit ist sich mit ziemlicher Sicherheit bewusst, dass Sonne und Wind alternative Brennstoffquellen sind. Wenn Sie durch verschiedene Bundesstaaten oder Länder fahren, erhalten Sie zweifellos einen Blick auf scheinbar endlose Weiten von Wind- oder Solarparks.

Erdgas wird seit langem genutzt und hat eine angemessene Wertrendite, aber Erdgas ist eine weitere Ressource mit fossilen Brennstoffen, die nicht erneuerbar ist und auf lange Sicht möglicherweise nicht nachhaltig ist.

Geothermische Wärme- und Kraftwerke, die zur Nutzung der Energieerzeugung genutzt werden, könnten eines Tages mit Kernenergie konkurrieren. Zu den aktuellen Problemen gehören jedoch die Notwendigkeit, geothermische Anlagen in der Nähe von tektonischen Platten zu errichten, die mögliche Ursache von Erdbeben während der Bohrungen und der allgemeine Bedarf an umweltfreundlichen Energiequellen.

Wussten Sie jedoch, dass Kernkraftwerke 2017 805 Milliarden Kilowattstunden Strom produzierten? Das reicht aus, um 73 Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen. Emissionsfrei. Tatsache ist, dass sich die Kernenergie bereits als nützlich erwiesen hat und kontinuierlich verbessert wird.

Kernenergie wird bereits als tragfähige Energiequelle genutzt

Wir alle haben bestimmte Dinge, die uns in den Sinn kommen, wenn wir den Ausdruck „nuklear“ hören. Es sind wahrscheinlich auch nicht alle positiven Dinge. Einige können ziemlich beängstigend oder abstoßend sein. Die Erzeugung von Kernenergie ist jedoch in der Lage, unseren Planeten mit sauberer, effizienterer und nachhaltiger Energie zu versorgen. Wir nutzen sie bereits seit Jahrzehnten, unabhängig davon, ob sie im Rampenlicht stand oder nicht.

Kernenergie erzeugt Strom durch Spaltung. Spaltung ist der Prozess der Spaltung von Uranatomen zur Energiegewinnung.

Die bei der Spaltung freigesetzte Wärme wird verwendet, um Dampf zu erzeugen, der eine Turbine dreht, um Elektrizität ohne die schädlichen Nebenprodukte fossiler Brennstoffe zu erzeugen.

Die Kernenergie ist trotz einiger negativer Konnotationen im Zuge ihrer Weiterentwicklung extrem sicher geworden. Der Wartungs- und Betankungsbedarf ist nach wie vor gering, sodass die Energieerzeugung für das investierte Geld weiterhin effizient ist. Außerdem liefert es bereits 50% der emissionsfreien Energie in Amerika.

Die technologischen Fortschritte werden es der Kernenergie ermöglichen, ihre Funktionen und Brennstoffquellen früher als später zu ändern. Dies wird ein enormer Fortschritt sein, da der Kapazitätsfaktor für Kernenergie unter den alternativen Brennstoffquellen bereits ganz oben auf der Liste steht. Diese vielversprechende Technologie wird also nur noch besser werden.

Es gibt viele Gründe, warum die Kernenergie bereits in so großem Umfang genutzt wird und weiterhin in sie investiert werden wird, um ihren Beitrag fortzusetzen.

Oberflächlich betrachtet scheinen erneuerbare Energien wie Wind und Sonne die einfache Antwort zu sein. Kernenergie kann beängstigend und gefährlich wirken. Aufgeschlüsselt nach wichtigen Zahlen, Fakten und Ereignissen kommt Atomkraft jedoch ziemlich sauber heraus.

Kernenergie hat den besten Kapazitätsfaktor aller Brennstoffquellen

Der Kapazitätsfaktor ist definiert als das Verhältnis der tatsächlichen elektrischen Energieabgabe über einen bestimmten Zeitraum zur maximal möglichen elektrischen Energieabgabe in diesem Zeitraum.

Mit anderen Worten, der Kapazitätsfaktor misst, wie effizient eine Energiequelle ist. Wir können bestimmen, wie viel Energieleistung eine Brennstoffquelle haben sollte, wenn sie unter idealen Bedingungen mit Spitzenleistung betrieben wird.

Wenn wir also die tatsächliche Leistung dieser Energiequelle messen, können wir feststellen, wie effizient sie in Bezug auf ihren Kapazitätsfaktor ist. Es misst, wie oft diese Brennstoffquelle ihr Potenzial ausschöpft.

Wie die obige Grafik der US Energy Information Administration zeigt, übertraf die Kernenergie mit Daten, die über einen Zeitraum von zwei Jahren erhoben wurden, jede andere Brennstoffquelle um einen Erdrutsch.

Es gibt Zeiten im Laufe eines Jahres, in denen die Kernenergie einen Kapazitätsfaktor von fast 100% erreichte, was bedeutet, dass nur sehr wenig Energie verloren ging und die Kernkraftwerke fast ihr volles Potenzial ausschöpften.

Die Kernenergie fiel selten unter den Kapazitätsfaktor von 80%, während keine andere Brennstoffquelle jemals den Kapazitätsfaktor von 80% erreichte. Geothermie lag, wie bereits erwähnt, durchweg am nächsten, was den Kapazitätsfaktor angeht, und beide übertrafen bei weitem alle anderen Brennstoffquellen.

Sonnen- und Windenergie sind zwar beide zu 100% erneuerbar, haben fast keine Emissionen und haben sehr niedrige Betriebskosten, aber aufgrund der Abhängigkeit von Umwelt- und Witterungseinflüssen bleiben ihre Kapazitäten gering. Wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, sind sie so gut wie nutzlos.

Selbst in den letzten Jahren ist die Bestenliste für den Kapazitätsfaktor unverändert geblieben, da sich die Technologie im Nuklearbereich weiter verbessert.

Die Kernenergie übertrifft weiterhin alles. Geothermie ist am nächsten, liegt aber immer noch mit einer Reduzierung des Kapazitätsfaktors um fast 20% zurück.

Die obige Grafik zeigt, dass Sonnenenergie nur während eines Vierteln des Tages Energie mit ihrer höchsten potenziellen Kapazität produziert. Das ist absolut sinnvoll, wenn man bedenkt, dass die Sonne die Hälfte des Tages untergeht und die Sonnenkollektoren aufgrund der Stunden, in denen die Sonne auf- oder untergeht, auch nicht mit Spitzenleistung betrieben werden können.

Kernenergie hat einen kleinen Fußabdruck und eine enorme Energieausbeute

Der Platzbedarf eines Kernreaktors ist im Vergleich zu dem Betriebsraum, den andere alternative Brennstoffquellen benötigen, relativ klein. Es wurde auch schon viel daran gearbeitet, Reaktoren noch kleiner zu machen.

Nach Angaben des Nuclear Energy Institute (NEI) benötigt eine einzige 1.000-Megawatt-Nuklearanlage in den Vereinigten Staaten etwas mehr als 1 Quadratmeile für den Betrieb. Dazu gehören sowohl die Anlage selbst als auch das umliegende Land, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Die NEI sagt auch, dass Windparks für ihren Betrieb 360-mal mehr Landfläche benötigen würden. Das entspricht 430 Windturbinen. Darüber hinaus benötigt eine Photovoltaikanlage 75-mal mehr Platz. Das sind mehr als 3 Millionen Sonnenkollektoren.

Kernenergieemissionen und Nebenprodukte sind so gut wie keine

Der geringe Platzbedarf von Kernkraftwerken ist nur eine Dimension ihrer vorteilhaften Produktionsleistung. Das NEI hat auch die Anzahl der Treibhausgase gemessen, die aufgrund der Kernenergie vermieden haben, in unsere Erdatmosphäre zu gelangen.

Da Kernkraftwerke nur Dampf als Nebenprodukt produzieren, gibt es kein Kohlendioxid oder andere schädliche Emissionen. Zwischen 1995 und 2016 vermieden allein die Vereinigten Staaten 14.000 Millionen Tonnen Kohlendioxidemissionen aufgrund des Einsatzes von Kernkraftwerken.

Das entspricht der Entfernung von 3 Milliarden Autos von der Straße innerhalb von nur zwei Jahrzehnten. Diese Zahlen sind schwer zu ergründen, wenn man bedenkt, dass in den Vereinigten Staaten heute nur geschätzte 287 Millionen Autos auf den Straßen unterwegs sind.

Wir halten nicht nur Tausende Tonnen schädlicher Luftschadstoffe aus unserer Atmosphäre fern, sondern auch der physische Abfall aus der Kernenergie ist minimal.

„The Ultimate Facts Guide about Nuclear Energy“ von Energy.gov besagt, dass der gesamte verbrauchte Kernbrennstoff, der in den letzten 60 Jahren von den Vereinigten Staaten produziert wurde, auf ein Fußballfeld in einer Tiefe von weniger als 10 Metern passen könnte.

Die Kernenergie hat viele unbestreitbare Vorteile. Zweifellos besteht einer der Hauptgründe darin, der Menschheit zu helfen, sich von ihrer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und den damit verbundenen schädlichen Auswirkungen zu befreien.

Kernkraftwerke sind zuverlässig und werden ständig verbessert

Wenn Sie an Kernkraftwerke denken, denken Sie vielleicht, dass sie ständig arbeiten und viel Personal benötigen, um sicher zu sein. Obwohl die Sicherheit sehr ernst genommen wird und Anlagen niemals vernachlässigt werden, benötigen sie tatsächlich weniger Wartung als viele andere Optionen.

Kernkraftwerke sind so konzipiert, dass sie viel länger laufen, bevor sie betankt werden müssen. Anlagen können in der Regel 1,5 oder 2 Jahre mit Brennstoff betrieben werden, bevor sie betankt werden müssen. Es ist erwähnenswert, dass der Tankvorgang aufgrund der Art der Brennstoffquelle und der Sicherheitsmaßnahmen in der Regel etwa 30 Tage dauert. Es kann in nur 16 Tagen erledigt werden.

Der Reaktor ist zwar vollständig abgeschaltet, erzeugt aber keine Energie. In der Regel gibt es jedoch Kombinationen von Stromquellen, die dazu beitragen können, die Energieabgabe während einer Abschaltung aufrechtzuerhalten.

Tatsächlich werden Quellen wie Wind- und Sonnenenergie in der Regel mit einer robusten Stromquelle wie der Kernenergie kombiniert. Denken Sie daran, dass sie oft mit niedrigeren Kapazitätsfaktoren wie etwa 25% betrieben werden, da sie regelmäßig durch einen Mangel an Brennstoffen wie Wind und Sonne begrenzt sind.

Auch Kernkraftwerke werden ständig verbessert. Kleine modulare Reaktoren oder SMRs sollen innerhalb des nächsten Jahrzehnts auf den Markt kommen.

Diese kleineren Kernkraftwerksoptionen sind in Bezug auf Standort, Größe und Anzahl flexibel. Sie können an Orten installiert werden, an denen derzeit keine großen Reaktoren gebaut werden können. Wenn der Energiebedarf steigt, können weitere hinzugefügt werden.

Die Reaktoren werden sich nicht nur von außen verändern, auch die Arbeiten zur Änderung des Innenlebens werden voraussichtlich bis 2030 erfolgen. Reaktorkerne mit unterschiedlichen Kühlsystemen sind so konzipiert, dass sie weniger Brennstoff verbrauchen und weniger Abfall produzieren. Dadurch könnten Probleme gelöst werden, bei denen derzeit fossile Brennstoffe verwendet werden.

Die potenziell größte Entwicklung, die sich für die Kernenergie abzeichnet, ist der Übergang von der Nutzung der Kernspaltung zur Nutzung der Kernfusion. Bei der Kernfusion handelt es sich im Wesentlichen um den umgekehrten Prozess, bei dem leichte Atomkerne unter starkem Druck komprimiert werden, um die dabei freigesetzte Energie einzufangen.

Der größte Vorteil ist die potenzielle Brennstoffquelle und die Abkehr von radioaktivem Uran. Deuterium, ein Wasserstoffisotop, kann kostengünstig aus Meerwasser gewonnen werden. Die Menge an Deuterium in einem Liter Meerwasser kann theoretisch so viel Energie erzeugen wie 300 Liter Öl.

In unseren Ozeanen gibt es genug Deuterium, um den menschlichen Energiebedarf für Millionen von Jahren zu decken.