Benutzer:MartinRenneke/Neugestaltung Fusionsenergie
Mit Fusionsenergie wird die bei Kernfusionen durch den Massendefekt freigesetzte Energie bezeichnet. Auf Fusionsenergie beruht alle von Sternen abgestrahlte Energie und somit auch die Strahlungsenergie unserer Sonne. Diese natürliche Sonnenenergie ist nicht nur Energiequelle des Lebens auf der Erde, sondern letztendlich auch der von den Menschen genutzten fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas[1] sowie der regenerativen Energien Windenergie, Wasserkraft und Solarenergie.
Auf der Erde ist Fusionsenergie bei zivilen und militärischen Versuchen in verschiedenen Maßstäben schon häufig freigesetzt worden, wodurch ihre Entstehungsbedingungen sehr gut bekannt sind. Für auf allgemeine Forschungsergebnisse und nicht auf die Gewinnung von Nutzenergie abzielende Experimente wurde dabei bisher immer mehr Energie verbraucht, als bei der Fusion freigesetzt wurde. Das Ziel der zivilen Fusionsforschung ist die technische Nutzung der Fusionsenergie zur Energieversorgung. Derzeit (2013) ist dazu der Forschungsreaktor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Südfrankreich im Bau. Nach seiner Inbetriebnahme kann frühestens ab 2026[2] untersucht werden, ob mittels Kernfusionsreaktoren ein Energieüberschuß erzeugt werden. Sollten die Versuche erfolgreich verlaufen, könnte der nächste Schritt ein erstes Demonstrationskraftwerk sein, wie es in der Planung zum Projekt DEMO beschrieben wird. Das wäre der erste für die Stromerzeugung ausgelegte Reaktor,[3] der den Weg zur industriellen Stromproduktion mittels Kernfusion ebnen soll.[4]
Die physikalischen Grundlagen, die Geschichte der Kernfusionsforschung und der Stand der Forschung zur Gewinnung von Fusionsenergie werden im Artikel Kernfusionsreaktor behandelt.
Potential der Fusionsenergie
Die für die Fusionsenergie verwendeten Rohstoffe schweres Wasser und Lithium stehen auf der Erde in fast unbegrenzter Menge zur Verfügung.
Mengen und Kosten der Brennstoffe
Eine besondere Betrachtung verdienen die Fusionsbrennstoffe. Denn deren zu erwartenden marginalen Mengen und Kosten, das Fehlen von langfristig strahlenden radioaktiven Abfällen bzw. von C02-Emissionen daraus und ihre auf Jahrtausende gesicherte Verfügbarkeit sind die wesentlichen Antriebe für die Entwicklung von allen dafür erforderlichen Technologien. Nicht in den Vergleich einbezogen sind erneuerbare Energien, die sehr häufig keine Brennkosten haben, wie zum Beispiel die Wasserkraft oder Windenergie. Die erhofften Vorteile der Fusionsenergie werden deutlich, wenn man den Rohstoffbedarf mit konventionellen Energieträgern zur Produktion von rund 150 TWh Strom vergleicht:
| Energieträger | Preis (2013) | Menge | Vergleich |
|---|---|---|---|
| Rohbraunkohle | 250 Mio € | 65 Mio t | 44.000 Güterzüge |
| Steinkohle | 2000 Mio € | 18 Mio t | 12.500 Güterzüge |
| unangereichertes Urandioxid | 280 Mio €[5] | 4.250 t | 3 Güterzuge |
| schweres Wasser und 25% angereichertes Lithium | 1 Mio €,[6] | 9 t / 23 t | 1 LKW Ladung |
Anmerkung: Der Strombedarf betrug in Deutschland zwischen 2003 und 2012 rund 600 TWh pro Jahr. Etwa 20% davon also 150 TWh Strom ist der Grundlastbedarf. Zugrunde gelegt ist ein durchschnittlicher Wirkungsgrad von 50 % für die Umwandlung von thermischer auf elektrische Energie[7]. Für Fusionskraftwerke wird ein Wirkungsgrad von rund 34 % prognostiziert.[8].
Umwelt- und Sicherheitsaspekte
- Der existierende Absatz wird hier übernommen
Internationale Zusammenarbeit und Abhängigkeiten
Aspekte: Nationen die über Fusionsenergie sind unabhängig von Energieimporten aus anderen Ländern Die internationale Zusammenarbeit bei der Fusionsenergieforschung fördert die friedliche Entwicklung zwischen den Völkern
- Begründung: Diese Aspekte wurden bisher nicht angesprochen
Risiken hinsichtlich Kernwaffenverbeitung
- Der existierende Absatz wird hier übernommen
Machbarkeit
Für auf allgemeine Forschungsergebnisse und nicht auf die Gewinnung von Nutzenergie abzielende Experimente wurde ...
- Begründung: Bevor Überlegungen zur Nutzung angestellt werden sollte etwas zur Machbarkeit gesagt werden. Eventuell sollten Teile der Einleitung, die auf die Machbarkeit eingehen, in diesen Bereich verlagert werden. Die heute unter Machbarkeit aufgeführten Punkte (30-40 Jahre) widersprechen der Einleitung, die von ersten Ergebnissen in 2027 spricht (das sind nur 14 Jahre). Es ist zu diskutieren ob der bisherige Absatz Machbarkeit über die Einleitung hinaus noch wichtige zusätzliche Informationen enthält, oder eventuell ganz entfallen kann.
Wirtschaftlichkeit und Stromgestehungskosten
Hier werden die Studien und ihre prognostizierten Stromgestehungskosten aufgeführt (5-10 cent/kWh). Diese stammen aus dem Zeitraum 1995-2002 und basieren auf dem Tomahak Kraftwerk Design. Neue Erkenntnisse aus der Fusionsforschung deuten darauf hin, dass die Kosten durch verschiedenste technische Effizienzsteigerungen deutlich sinken könnten. Eine MIT Studie zeigt hingegen, dass aufgrund von limitiert zur Verfügung stehenden Ingenieurkapazitäten die Kosten für technische Grossprojekte überproportional steigen könnten.
- Begründung: In diesen Absatz werden wichtige Informationen aus dem Absatz Stromgestehungskosten übernommen, welcher entfallen sollte. Satzteile mit den Wörtern unsicher, spekulativ, etc. sollten entfallen. Heute enthält das Kapitel Nutzung der Fusionsenergie bereits Informationen und Anmerkungen zur Wirtschaftlichkeit. Auch diese können entfallen.
Überlegungen zur Nutzung der Fusionsenergie
Ein Kernfusionsreaktor wäre ein Grundlastkraftwerk und würde Strom oder Prozesswärme produzieren und in entsprechende Netze einspeisen. Der Bedarf an Grundlastkraftwerken ab 2040 ist heute nur schwer zu prognostizieren. Er ist abhängig von dem dann bestehenden Energiemix in den einzelnen Ländern und Regionen der Erde.
- Begründung: Aktuell werden in diesem Abschnitt Wirtschaftlichkeit und Nutzungsmöglichkeiten vermischt. Das sollte entflochten werden. Die Nutzung ist nur sinnvoll, wenn diese wirtschaftlich ist, daher sollten diese Betrachtungen an die Ausführungen zur Wirtschaftlichkeit angeschlossen werden.
Deutschland
Der Anteil der erneuerbaren Energien in Deutschlang beträgt zur Zeit (2012) etwa 12% und es ist geplant diesen weiter auszubauen.
- Begründung: Hier könnte ein TAB Berich von 2012 angeführt werden, der aufzeigt dass ein Netz von Windparks bereits die benötigte Grundlast abdecken kann. Der Bericht zeigt aber auch, dass erhebliche Investitionen in das Stromnetz erforderlich sind, denn der Wind weht nur auf dem Meer relativ konstant, während der Strom in den Ballungszentren benötigt wird. Eventuell wären Grundlastkraftwerke in der Nähe von Ballungszentren eine bessere Alternative.
Europa
Weltweit
Im TAB Bericht 2002 untersuchte Scenarien zeigen, dass beispielsweise für die Energieversorgung in Indien vorwiegend Kohlekraftwerke eingesetzt werden, da diese sehr geringe Investitionskosten haben. Die dabei produzierte CO2 Menge könnte allerdings die globale Erwärmung beschleunigen. In diesen Ländern könnte der Ersatz von Grundlastkraftwerken mit fosiler Energie durch Fusionsenergie sinnvoll sein.
- Begründung: Ich halte es für sehr wichtig die Energieversorgung nicht nur auf Deutschland begrenzt zu betrachten.
Kritik und Ausstieg aus der Kernfusionsforschung
Da bis heute unbekannt ist, ob die Invesition in die Kernfusionsforschung jemals Früchte tragen gibt es seit vielen Jahren einige politische Gruppierungen, die einen Ausstieg aus der Forschung befürworten.
- Begründung: Die politische Diskussion um den Forschungsausstieg und die entsprechenden Argumente werden in vielen aktuell existierenden Kapiteln angeschnitten, jedoch ist bisher nicht belegt, um welche Gruppen es sich handelt und mit welchen Mehrheiten diese Gruppen in den verschiedenen Regionen der Erde ausgestattet sind.
Deutschland
Hier könnten die verschiedenen Parteiprogramme oder aber auch die Aussagen von politischen Gruppierungen wie BUND / BDI / ... zur Fusionsenergieforschung aufgezeigt werden.
- Begründung: Die Diskussion mag eine rein deutsche Diskussion sein, oder aber auch Europa- bzw. Weltweit diskutiert werden. Eine Auftrennung in die Regionen könnte die Unterschiede deutlich machen.
Europa
Was hat der eurpäische Rat entschieden? Wie steht das europäsche Parlament dazu? Wie ist die Meinung von politischen Gruppierungen in anderen europäischen Ländern?
- Begründung: In Europa gibt es schon seit vielen Jahren keinen nationalen Alleingänge mehr. Deutschland ist an die Beschlüsse und Gesetze in der EU gebunden.
Weltweit
Einzelnachweise
- ↑ http://www.weglokoks.com.pl/de/index.php/unser-business/kohlenwelt/kohle-herkunft-art-anwendung Beispiel Kohle (zweiter und dritter Satz)
- ↑ A. M. Bradshaw: Der lange Weg zu ITER, PDF. Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), 28. Oktober 2005. Abgerufen am 3. Juli 2013.
- ↑ 50 Jahre Forschung für die Energie der Zukunft (PDF; 5,8 MB). Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), 2010. Abgerufen am 3. Juli 2013. ISBN 978-3-00-031750-7.
- ↑ ITER and beyond. On to DEMO. Webseite der ITER-Organisation. Abgerufen am 4. Juli 2013.
- ↑ Anfang Juni 2013 kostete 1 lb Urandioxid 30,59 Euro
- ↑ Lithiumpreis Mai 2013
- ↑ vgl. Wirkungsgrad, Anmerkung 6
- ↑ M. Dalle Donne (Hrsg.): European DEMO BOT solid breeder blanket. Kernforschungszentrum Karlsruhe, 1994, DNB 944269257. (Report KfK-5429)
