Flusswasser zu warm: Warum Kernkraftwerke im Sommer abgeschaltet werden

Immer wieder äußern Kernkraftgegner die Auffassung, Kernenergie sei unzuverlässig und keine Lösung, weil Kernkraftwerke im Sommer ja wegen der Aufheizung des Flusswassers abgeschaltet werden müssten. Was ist da dran? Ist das wirklich ein riesiges Problem, womöglich gar ein unlösbares?

Nicht abschalten, nur drosseln

Zunächst einmal: Mit Flusswasser gekühlte Kernkraftwerke werden im Sommer nur ganz selten abgeschaltet. In der Regel werden sie nur ein wenig oder ein wenig mehr in ihrer Leistung gedrosselt.

Drosselung oder Abschaltung haben wasserrechtliche Gründe. Ein Kernkraftwerk entnimmt dem Fluss Wasser, nutzt es zur Kühlung und leitet es danach wieder in den Fluss zurück. Dabei erwärmt sich das Wasser. Wenn es zurück in den Fluss geleitet wird, ist es also wärmer als bei der Entnahme aus dem Fluss. Diese Erwärmung des Flusswassers muss innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben, und die Temperatur des eingeleiteten Kühlwassers darf die genehmigte Maximaltemperatur nicht überschreiten.

Als realistisches Beispiel nehmen wir an, dass die wasserrechtliche Aufsichtsbehörde einem Kraftwerk zur Auflage macht, dass es das zur Kühlung genutzte Flusswasser um höchstens 10 °C erwärmen darf und dies bei voller Leistung auch tut. Außerdem darf das in den Fluss zurückgeleitete Kühlwasser höchstens 30 °C warm sein. Nehmen wir an, das entnommene Flusswasser habe eine Temperatur von genau 20 °C. Das Kraftwerk erwärmt es um 10 °C und leitet es mit 30 °C zurück in den Fluss. Das liegt gerade so im Rahmen des Erlaubten.

Ist das Flusswasser aber bereits bei der Entnahme 21 °C warm, hätte es anschließend 31 °C, und das wäre nicht erlaubt. Um dies zu vermeiden, drosselt das Kraftwerke seine Leistung. Dadurch erwärmt sich das Kühlwasser weniger stark. Bei der Einleitung in den Fluss hat es auf diese Weise immer noch eine zulässige Temperatur. Je höher die Flusswassertemperatur ist, desto stärker muss das Kraftwerk seine Leistung drosseln – und im Extremfall ganz abschalten.

Auch nach einer Drosselung liefert ein Kernkraftwerk noch jede Menge Strom, abhängig davon, wie stark die Drosselung ist. (Übrigens: Viele Menschen glauben, Kernkraftwerke könne man gar nicht drosseln, sie müssten immer mit 100 Prozent Leistung laufen. Aber das stimmt nicht.)

Kühlen per Kühlturm

Flusswasser ist aber nicht die einzige Möglichkeit, ein (Kern-)Kraftwerk zu kühlen. Man kann das ebenso gut mit einem Kühlturm hinkriegen. Allerdings hat die Sache einen Haken: Ein Kühlturm kostet Geld. Der Kraftwerksbetreiber hat zwei Möglichkeiten:

• Er gibt das Geld aus und baut den Kühlturm. Dann kann er seine Anlage auch in sommerlichen Hitzeperioden mit voller Leistung durchlaufen lassen. Dadurch verkauft er mehr Strom und bekommt entsprechend mehr Geld herein.
• Er baut keinen Kühlturm und spart das Geld. Dafür nimmt er in Kauf, dass er bei Hitze die Leistung drosseln muss, weniger Strom verkauft und geringere Einnahmen erzielt.

Für den Betreiber lohnt sich die Ausgabe für einen Kühlturm nur dann, wenn er durch den Mehrverkauf von Strom mehr Geld verdient, als der Kühlturm kostet. Ob das funktioniert oder nicht, muss er für das jeweilige Kraftwerk durchrechnen und entscheiden. Wenn im Zuge der globalen Erwärmung Hitzeperioden öfter und länger auftreten und häufigere Leistungsabsenkungen erfordern, dann könnten sich Kühltürme künftig eher lohnen als früher.

Der Kühlturm als Auflage

Es kann auch sein, dass die Aufsichtsbehörde – abhängig von der Umweltverträglichkeitsprüfung – den Bau eines Kühlturms vorschreibt. Zwar könnte der Betreiber den Temperaturgrenzwert des Flusswassers im Extremfall auch durch Abschalten einhalten, aber dann könnte er seinen Versorgungsauftrag natürlich nicht mehr erfüllen. Neue Kernkraftwerke an Flüssen werden heute weltweit von vornherein nur noch mit Kühltürmen gebaut.

Jedenfalls ist die Sache mit dem Flusswasser keineswegs das unlösbare Problem, das Atomkraftgegner daraus machen.

Kühlen mit Abwasser

Übrigens: Wenn es unbedingt sein muss, geht es auch ganz ohne Fluss, See oder Meer. Die Kühlung von Palo Verde, dem größten Kernkraftwerk der USA, erfolgt durch aufbereites Abwasser der umliegenden Kommunen. Das Kühlwasser wird komplett verdampft; das Kernkraftwerk gibt kein Wasser an die Umgebung ab. Das kann auch Vorbild für wasserarme Länder wie Jordanien sein.

Sicherheitstechnische Aspekte

Manche Atomkraftgegner glauben, wenn das Flusswasser zu warm werde, könne das Kernkraftwerk nicht mehr ausreichend gekühlt werden. Es bestünde dann selbst nach Abschalten des Reaktors die Gefahr einer Kernschmelze. Das ist natürlich Unfug.

Klar, die Brennelemente müssen wegen der Nachzerfallswärme weiter gekühlt werden. Die Nachzerfallswärme ist unmittelbar nach dem Abschalten hoch, geht dann aber schnell zurück. Die Nachkühlung für beliebig lange Zeit ist dann kein Problem, auch wenn das Flusswasser sehr warm ist.

Kernkraftwerker gehen aber immer vom Schlimmsten aus. Falls es im Primärkreis eines Druckwasserreaktors zu einem Leckstörfall kommt, muss die Anlage zügig abgefahren werden. Wie schnell das geht, hängt unter anderem von der Temperatur des Kühlwassers ab. Ist das Kühlwasser zu warm, würde der Abfahrvorgang zu lange dauern, und das darf nicht sein. Deswegen stellt man die Anlage vorsorglich ab – auch wenn es gar keinen Störfall gibt.

Produktionsausfälle kaum der Rede wert

Insgesamt ist der Produktionsausfall europäischer Kernkraftwerke durch Drosselung oder Abschaltung bei Hitzewellen kaum der Rede wert. Laut einer Untersuchung von Energy for Humanity sind es europaweit gerade einmal 0,1 Prozent seit dem Jahr 2000. Selbst in der Spitze, also während der Hitzewellen, betrug der Produktionsausfall nicht mehr als 5 Prozent. Und auch zu diesen Zeiten lag die Verfügbarkeit der Kernenergie höher als die anderer CO₂-armer Stromproduzenten, einschließlich Solar-, Wind- und Wasserkraft.

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Titelbild: Kernkraftwerk Saporischschja, Ukraine, Europas größtes Kernkraftwerk. Foto: Ralf1969, Wikimedia Commons