Economical Scenarios

Zahlen für einige Staaten

 

Staat (Einwohnerzahl/Mio.) Strom (kW) / Mensch Öl (bbl/Tag) / Mensch Strom-DFRs (1500 MWel) Hydrazin-DFRs (3000 MWth)
Deutschland (82) 0.75 0.031 41 135
USA (323) 1.38 0.061 297 1044
Japan (127) 0.84 0.035 71 236
China (1379) 0.49 0.007 450 512
Indien (1324) 0.13 0.003 115 210
Russland (144) 0.85 0.015 82 114

 

Weltweit liegt der Stromverbrauch zur Zeit (2017/18) bei 2.300 GW, der Verbrauch ölbasierter Treibstoffe bei 100 Mio. bbl täglich — Tendenz weiterhin steigend! Es exisiert somit ein Marktpotential von mindestens 2.500 DFRs zur Stromerzeugung und 5.300 Einheiten zur Hydrazinproduktion.

Der Prozesswärmemarkt

Nicht nur zur Kraftstoffsynthese: Industriebetriebe vieler Branchen — Chemie, Metallverarbeitung, Raffinerien, Zementwerke u.v.a — benötigen Wärmeenergie in Form von heißem Dampf oder Gas (bei über 250°C), und der DFR kommt für sie wie gerufen: Er liefert sogar Wärme bei einer beachtlichen Temperatur von 1000 Grad! (Absenken der Temperatur ist natürlich stets problemlos möglich.) Der Weltmarkt liegt hier bei ca. 10.000 — 12.000 TWh jährlich, was einer zeitgemittelten Leistung von 1.250 — 1.500 GW entspricht. Rund 50% davon entfallen heute auf Größtwerke — Fabriken, die soviel Energie aufnehmen wie eine Millionenstadt. Für sie lohnen sich Einheiten im GW-Bereich, entsprechend den DFRs, die in Kraftwerken eingesetzt werden, in diesem Fall jedoch primär Wärme und keinen Strom erzeugen. Doch es sind auch kleinere, modulare DFRs (insbesondere in der Bauweise DFR/m, die besonders kompakte Aggregate ermöglicht) denkbar, die mittelständische Betriebe mit Prozesswärme versorgen können. Rund 2.500 Einheiten dieser Art liefern die verbleibenden 750 GW. Der Weltmarkt liegt somit bei 1000 großen Prozesswärmewerken und 2.500 kleineren, insgesamt 3.500 DFRs.

Bei entsprechend reduziertem Marktvolumen sind zudem auch Energiezentralen denkbar, die die größten heutigen Kraftwerke noch übertreffen. DFR-Giganten mit über 10 GWth können beispielsweise zur Kraftstoffsynthese mit dem Ausstoß von Größtraffinerien dienen. Der Weltbedarf liegt schätzungsweise bei 100 Einheiten.

Ein kleinerer Nischenmarkt könnte darüberhinaus Fernwärmeerzeugung sein.

Schifffahrt

Die Savannah war ein stolzer Klipper, bezüglich der Otto Hahn tut man zur Zeit in Deutschland gerne so, als ob es sie nie gegeben hätte — nukleare Schiffsmotoren sind momentan militärischen Fahrzeugen und Eisbrechern vorbehalten. Doch das muss nicht so bleiben: Große Frachtschiffe — oder auch Kreuzfahrtschiffe für den Luxusurlaub in der Karibik — ohne riesige Schwerölvorräte und Abgassäulen über die Meere fahren zu lassen, sollte nicht nur Umweltschützern attraktiv erscheinen. Ein modularer DFR passt mühelos in den Maschinenraum eines Schiffs. Die Zahl der Containerriesen weltweit liegt bei über 300: Zusätzliches Absatzvolumen für DFRs!

Erzeugungskosten

Der DFR ist die erste postfossile Energieoption, die den Preis von Kohlestrom zu unterbieten vermag! Wie kommen die äußerst niedrigen Strompreise zustande? Folgende Tabelle schlüsselt die Kosten für die Anschaffung eines mittleren und eines großen DFR-Kraftwerks nach Posten auf. (Hierbei wird von Serienproduktion ausgegangen, das Pilotkraftwerk wird natürlich teurer sein.)

DFR-Baukosten

Posten500 MWel1500 MWel
Kosten pro installierte Leistung2 US$ / Watt1.2 US$ / Watt
Erdbebensicherer Reaktorbunker100130
Reaktor mit Primärkühlschleife und PPU250300
Sekundärkühlschleife, Wämetauscher60150
Turbosatz mit superkritischem Wasser (500 MWel, 3x), Transformator200580
Tertiäre Kühlung mit Kühlturm140250
Zusätzliche Verbunkerungen100200
Behörden, Sicherheitsrücklagen130200
Summe10001800
Kosten in Millionen US$ (Serienproduktion).

 

Bei großen Kraftwerken muss weniger Material pro installierter Leistung eingesetzt werden — sie sind preiswerter. Die geläufige Vorstellung “kleinteilige, dezentrale Technik ist günstiger” stimmt daher in den meisten Fällen nicht.

Die jährlichen Betriebskosten lassen sich wie folgt abschätzen:

DFR-Betriebskosten

Posten500 MWel1500 MWel
Summe2654
Personal: 30 Mensch-Arbeitsjahre (3 Schichten zu je 10/12 Mensch-Arbeitsjahren, 130.000 US$ Gehalt)45
Material1.52.5
Kernbrennstoff (400/1200 kg, Kosten je kg: Förderung 300 US$, Transport 300 US$, Entsorgung 600 US$)0.51.5
Wartung des konventionellen Teils (2.5% der Baukosten pro Jahr)9.525
Wartung des nuklearen Teils und der PPU (2% Baukosten pro Jahr)57
Rücklage für Rückbau (25% Baukosten)59
Verwaltung, Sicherheit2.54
Jährliche Betriebskosten in Millionen US$, angenommen 50 Betriebsjahre.

 

Bei 8000 Volllaststunden (Nutzungsgrad 90%) berechnen sich die Strompreise zu 1.15 bzw. 0.75 cent/kWh! DFRs können zu den Preisen von Kohlekraftwerken gebaut werden, im Gegensatz zu diesen sind die Brennstoffkosten jedoch völlig vernachlässigbar — sie tragen nur im niedrigen Prozentbereich zu den Stromkosten bei. Dies erlaubt in fernerer Zukunft auch die Nutzung unkonventioneller Uranquellen, beispielsweise Extraktion aus dem Meerwasser.

Zusammenfassung

Der Weltbedarf an DFRs liegt bei 7.800 Einheiten für große Stromkraftwerke und zur Hydrazinsynthese — wobei erstere noch aufgestockt werden müssen, um Verbrauchsspitzen abzufahren, die genannten Zahlen gelten im Zeitmittel; hinzu kommen 1000 Stück, die primär zur Prozesswärmeerzeugung für Industriewerke dienen. Ferner können 2.500 kleinere, modulare DFRs (ca. 300 MWth) als Wärmequellen in mittelständischen Betrieben installiert werden. Einige hundert Einheiten ließen sich als Schiffsantriebe nutzen.

Der Weltmarkt für DFRs der Gigawattklasse dürfte somit bei rund 9000 Stück liegen, für kleinere Systeme bei 3000. Diese Zahlen werden im Laufe der nächsten Jahre ständig nach oben korrigiert werden müssen, denn aller Energieeffizienzbemühungen der westlichen Staaten ungeachtet klettern Asien, Afrika und Südamerika unbeirrt aus der Armutsfalle, wodurch der Weltverbrauch an Energie weiterhin deutlich ansteigt. Zudem führt eine massive Senkung der Energiekosten zu erweiterter Nutzung, da Techniken zur Anwendung gelangen, die bisher zu kostspielig sind (beispielsweise Plasmarecycling). Die bisherigen Marktbetrachtungen gehen vom gegenwärtigen Energiebedarf aus. Im Laufe kommender Jahrzehnte ist von einer über fünfzigprozentigen Steigerung in allen Bereichen auszugehen. Verstärkt wird dies durch wachsenden Wohlstand der Entwicklungsländer. Darüberhinaus lebt ein zunehmender Teil der Weltbevölkerung in Ballungszentren, so dass neue Großanlagen benötigt werden. Dieser Bereich kann sehr wettbewerbsfähig (0,4 Cent/kWhth bzw. 1 Cent/kWhe) von DFRs zu je 1.500 MWe bzw. 3.000 MWth abgedeckt werden. Folgende Tabelle gibt einen Überblick über diesen Markt und daraus folgende Umsatzmöglichkeiten.

DFR-Weltmarkt

 Zuwachs und Ersatz*** bis 2050 (PWh / Jahr)Anlagen*
Strom362740
Heizung403040
Transport421600
Prozesswärme722740
Summe19014.400
Investitionskosten Prozess**9110 Mrd. €
Investitionskosten Strom**17.340 Mrd. €
Investitionskosten Gesamt**26.500 Mrd. €
* 3 GW thermisch oder 1.5 GW elektrisch
** 2 € pro Watt elektrisch, 0,7 € pro Watt thermisch
*** Bei Transport und Heizung vollständige Umstellung auf synthetische Kraftstoffe (mit Brennstoffzellen) bzw. Strom, bei Stromerzeugung und Prozesswärme 80% Ersatz alter Anlagen

 

Die deutlich geringeren Erzeugungskosten der DFR-Großkraftwerke bewirken eine größere Differenz zum allgemeinen Marktpreis für Elektrizität, was wiederum die Gewinnspannen erhöht und aus Perspektive des Betreibers eine beträchtliche Reduktion des Elektrizitätsverkaufspreises erlaubt — ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.