Schwimmende Kernkraftwerke: Eine neue Grenze der Offshore-Energie

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Jahrzehntelang spielte die schwimmende Kernkraft in der Energiedebatte eine Nischenrolle – technisch machbar, strategisch interessant, aber wirtschaftlich unbedeutend. Heute jedoch machen der kombinierte Druck der Dekarbonisierung, der Energiesicherheit, der Landknappheit, des steigenden Strombedarfs und der Wasserknappheit die schwimmende Kernkraft zu einer ernstzunehmenden Option für Politik, Energieversorger und Infrastruktur.

Schwimmende Kernkraftwerke bieten eine potenzielle Quelle für zuverlässigen, kohlenstoffarmen Strom und Wärme (und, wo möglich, entsalztes Wasser) für Standorte, an denen konventionelle Energiesysteme teuer, kohlenstoffintensiv oder physikalisch unmöglich zu bauen sind.

Die gravierendsten Probleme zeigen sich in abgelegenen Küstenregionen und kleinen Inselentwicklungsländern (SIDS). In diesen Kontexten besteht die Herausforderung nicht nur in der Dekarbonisierung, sondern auch in den hohen Kosten importierter Kraftstoffe, der Anfälligkeit der Lieferketten und der Schwierigkeit, die Netzinfrastruktur auszubauen.
Ein schwimmendes Kernkraftwerk (FNPP) kann in einer Werft hergestellt, zum Einsatzort geschleppt, in Küstennähe verankert, an das örtliche Stromnetz angeschlossen und später gewartet, ersetzt oder stillgelegt werden, und zwar mit deutlich geringeren Beeinträchtigungen an Land als bei einem großen Kernkraftwerk an Land.

Dies ist insbesondere für kleine Inselentwicklungsländer (SIDS) relevant. Viele Inseln sind weiterhin auf importierten Diesel oder Heizöl angewiesen, sehen sich mit schwankenden Strompreisen konfrontiert und verfügen nur über begrenzten Platz für große Kraftwerke. Gleichzeitig sind diese Länder besonders stark vom Klimawandel betroffen und leiden häufig unter Süßwasserknappheit. Schwimmende Kernkraftwerke könnten eine zuverlässige und saubere Stromversorgung gewährleisten, ohne knappe Landflächen zu beanspruchen, und gleichzeitig die Wasserversorgungssicherheit verbessern, indem sie Entsalzungsanlagen mit überschüssiger Wärme betreiben. Für SIDS, wo Energie- und Wassersicherheit oft eng miteinander verknüpft sind, verbessert diese Doppelnutzungsmöglichkeit die Wirtschaftlichkeit schwimmender Kernkraftwerke erheblich.

Schwimmende Kernkraft – Einführung

FNPPs sind Kernkraftwerke, die auf Binnenschiffen oder Plattformen in der Nähe von Küstenregionen mit hohem Energiebedarf installiert werden. Sie liefern zuverlässig Grundlaststrom mit minimalen CO₂-Emissionen im Betrieb. Im Gegensatz zu Solar- und Windenergie arbeiten sie kontinuierlich, was in kleineren oder schwächeren Stromnetzen, in denen der Ausgleich schwankender erneuerbarer Energien schwieriger sein kann, von entscheidender Bedeutung ist. Typischerweise können sie teilweise oder vollständig in kontrollierten Werftumgebungen vorgefertigt werden, wodurch das Baurisiko potenziell reduziert und die Reproduzierbarkeit erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie keine großen Flächen benötigen. Zudem können sie die Abwärme für industrielle Prozesse oder zur Meerwasserentsalzung nutzen.

Die schwimmende Nuklearlandschaft umfasst heute sowohl etablierte Technologien als auch neue Konzepte. Das einzige betriebsbereite Kernkraftwerk ist das russische Kernkraftwerk „Akademik Lomonossow“, das in Pewek in der russischen Arktis stationiert ist. Das Kraftwerk nutzt Reaktortechnologie, die auf Russlands langjähriger Erfahrung mit nuklearen Eisbrechern und Schiffsantrieben basiert. Ein weiteres betriebsbereites Kernkraftwerk ist das russische Kernkraftwerk „Baim“, das 2028 im Erzgebiet Baimskaja in Betrieb gehen soll.

Andere Akteure, darunter die USA, Dänemark, Südkorea und China, erforschen schwimmende Reaktorlösungen. Einige setzen auf kompakte Druckwasserreaktoren und nutzen dabei Erfahrungen mit Marinereaktoren und etablierte Nukleartechnologie. Andere basieren auf fortschrittlichen Konzepten wie Flüssigsalzreaktoren, Hochtemperatur-Gasreaktoren, schnellen Reaktoren und mikromodularen Reaktoren.

Laut Analyse des Autors existieren weltweit derzeit 118 FNPP-Reaktorkonzepte bzw. -Prototypen (Abbildung 1). Der Markt entwickelt sich parallel in verschiedene Richtungen: relativ vertraute wassergekühlte Systeme für den kurzfristigen Einsatz; maritime Reaktoren, die auf Erfahrungen aus dem Antriebs- und Eisbrecherbereich zurückgreifen; Hochtemperatur- und Salzschmelzensysteme für industrielle Wärmeerzeugung und Kraft-Wärme-Kopplung; Reaktoren mit schnellem Brennwertspektrum und längerem Brennstoffkreislaufpotenzial; sowie Mikroreaktoren für kleinere, abgelegene oder missionskritische Lasten. Dies ist wirtschaftlich relevant, da unterschiedliche Reaktortypen unterschiedliche Sicherheitskonzepte, Brennstoffkreisläufe, Betriebstemperaturen, Endmärkte und Genehmigungsverfahren bedingen.

Abbildung 1. FNPP-Entwürfe – nach Technologieart. Quelle: Eigene Analyse

Der kommerzielle Wert dieser Anlagen hängt auch davon ab, welche Energieprodukte sie liefern können (Abbildung 2). Schwimmende Kernkraftwerke werden häufig als Stromerzeugungstechnologie diskutiert, doch einige Konzepte sind für einen breiteren, multifunktionalen Einsatz konzipiert, beispielsweise für Wärme und entsalztes Wasser. Dies ist besonders wichtig für Inseln, Häfen, abgelegene Küstenregionen und Industriegebiete, wo der Strombedarf nur einen Teil der infrastrukturellen Herausforderung darstellt.

Abbildung 2. FNPP-Entwürfe – nach Leistungskapazität. Quelle: Eigene Analyse.

Diese Aufschlüsselung der Produktionsergebnisse zeigt, dass schwimmende Kernkraftwerke nicht allein anhand des Preises pro Megawatt bewertet werden sollten. In manchen Märkten kann die Finanzierbarkeit eines Projekts von der Kombination mehrerer Einnahmequellen abhängen – Stromverkauf, Wärmelieferung, Meerwasserentsalzung, industrielle Energiedienstleistungen, Zahlungen für die Netzstabilität oder langfristige Kapazitätsverträge.

Der breitere SMR-Markt

Die meisten aktuellen Kernkraftwerkskonzepte basieren auf kleinen modularen Reaktoren (SMR). Diese sind kleiner als herkömmliche Kernkraftwerke im Gigawatt-Bereich und bieten mehrere Vorteile. Weltweit befinden sich 83 SMR-Designs in verschiedenen Entwicklungs- oder Einsatzstadien (Abbildung 3). Dazu gehören wassergekühlte Reaktoren, Hochtemperatur-Gasreaktoren, flüssigmetallgekühlte schnelle Neutronenspektrumreaktoren, Schmelzsalzreaktoren und Mikroreaktoren.

Abbildung 3. SMR-Designs weltweit nach Technologiekategorie. Quelle: Internationale Atomenergie-Organisation. 2022. IAEA SMR ARIS Booklet 2022.

SMRs bieten gegenüber herkömmlichen Kernkraftwerken im Großmaßstab mehrere Vorteile. Standardisierte Konstruktionen ermöglichen Kostensenkungen durch die Verwendung von Replikaten und gesammelten Betriebserfahrungen. Die Vorteile beschränken sich nicht nur auf die Reaktorkonstruktion, sondern umfassen auch die damit verbundenen Lieferprozesse. Modulare Bauweisen ermöglichen die Vorfertigung von Reaktorkomponenten in Fabriken mit höherer Produktivität und verbesserter Qualitätskontrolle im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen vor Ort.

Modularität ermöglicht zudem bedarfsgerechte, schrittweise Leistungserweiterungen. Für Offshore-Energiemärkte ist diese Flexibilität wirtschaftlich relevant: Kunden benötigen möglicherweise kein einzelnes großes Grundlastkraftwerk, sondern eine skalierbare, modulare Quelle für zuverlässige, CO₂-arme Energie, die sich an die Bedürfnisse eines Inselnetzes, eines Industrieclusters, einer abgelegenen Mine, eines Hafens, einer Entsalzungsanlage oder eines Offshore-Energiezentrums anpassen lässt.

Die Brennstoffzyklen sind ebenfalls ein wichtiger Bestandteil des Wertversprechens. Je nach Konstruktion müssen schwimmende SMRs nur alle drei bis sieben Jahre neu betankt werden, wobei einige fortschrittliche Konzepte Brennstoffzyklen von bis zu 30 Jahren ermöglichen. Für Länder, die derzeit auf regelmäßige Importe fossiler Brennstoffe angewiesen sind, bietet dies einen Weg zu größerer Energieunabhängigkeit und geringerer Anfälligkeit gegenüber Brennstoffpreisschwankungen.

Wichtig ist, dass kleinere Kernbestände das Risiko der Strahlenbelastung sowohl vor Ort für die Arbeiter als auch außerhalb des Betriebsgeländes verringern, indem sie die potenziellen Folgen von Unfällen und die Anforderungen an Notfallplanungszonen begrenzen.

Identifizierung von Prioritätsmärkten für schwimmende Kernkraftwerke

Die Analyse begann mit einem Datensatz, der 252 Länder und Gebiete umfasste, und konzentrierte sich anschließend auf 128 Märkte, die in einer Vorprüfung als potenziell für den Einsatz schwimmender Kernkraftwerke geeignet identifiziert wurden. Basierend auf den aggregierten Bewertungen der politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen verdienen 75 Länder und Gebiete eine eingehendere Untersuchung (Abbildung 4).

Abbildung 4. FNPP-Marktübersicht basierend auf gewichteten Bewertungen des wirtschaftlichen und politischen Rahmens. Quelle: Eigene Analyse. Länder und Gebiete im oberen rechten Quadranten erreichten in beiden Dimensionen Werte von mindestens 1,5 und verdienen daher weitere Untersuchungen.

Dieses Ergebnis stellt eher eine ausgewogene Investitionsprüfung als eine einfache Darstellung der technischen Möglichkeiten dar. In einigen Märkten mag zwar eine starke Nachfrage nach schwimmenden Kraftwerken bestehen, doch die Kriterien werden aufgrund politischer oder wirtschaftlicher Rahmenbedingungen nicht erfüllt. Die Länder, die die Prüfung bestehen, verfügen hingegen über ausreichende Wirtschaftskraft und einen politischen Rahmen, der die weitere Projektentwicklung fördert.

Innerhalb der größeren Gruppe von 75 Ländern und Gebieten, die einer eingehenderen Untersuchung bedürfen, bilden 14 Märkte eine prioritäre Untergruppe mit einer Bewertung des wirtschaftlichen und politischen Rahmens von mindestens 2,0. Diese Länder vereinen eine vergleichsweise stärkere Wirtschaftskraft mit günstigeren politischen und regulatorischen Rahmenbedingungen und eignen sich daher für eine detailliertere Machbarkeitsanalyse, die Einbindung von Investoren und die Prüfung der Projektreife. Das Ergebnis ist daher keine endgültige Investitionsauswahlliste, sondern ein wirtschaftlich sinnvoller Pool potenzieller Investoren, der die folgenden Länder umfasst:

• Algerien
• Ägypten
• Frankreich
• Ghana
• Indien
• Indonesien
• Mexiko
• Oman
• Saudi-Arabien
• Südafrika
• Südkorea
• Schweden
• Vereinigtes Königreich
• Vietnam

Kommerzielle Herausforderungen und Investitionsfragen

Die Argumente für schwimmende Kernkraftwerke mögen überzeugend sein, doch die Hürden bleiben beträchtlich. Dazu gehören die Genehmigungsverfahren für Kernkraftwerke, die Schifffahrtsvorschriften, die physische Sicherheit, die Notfallplanung, die Entsorgung abgebrannter Brennelemente, Versicherungen, Haftungsregelungen, die Akzeptanz in der Öffentlichkeit, die Netzanbindung und die Finanzierungsmöglichkeiten. Bei einem internationalen Einsatz kommt eine weitere Herausforderung hinzu: Das Kraftwerk kann in einem Land gebaut, von einem Unternehmen in einem anderen Land betrieben und in einem dritten Land eingesetzt werden. Dies wirft komplexe politische, rechtliche und regulatorische Fragen auf.

Aus Investorensicht ist die entscheidende Frage, ob schwimmende Kernkraftwerke sich zu einem wiederholbaren Infrastrukturprodukt entwickeln können, anstatt ein maßgeschneidertes Megaprojekt zu bleiben. Wenn die Fertigung in Werften, die Standardisierung und der modulare Aufbau das Baurisiko reduzieren, könnten schwimmende Kernkraftwerke in bestimmten Märkten attraktiver werden als konventionelle Kernkraftwerke. Dies muss sich jedoch erst noch im kommerziellen Maßstab beweisen.

Für Offshore-Unternehmen ist das Liefermodell jedoch vertraut. Schwimmende Anlagen, modulare Bauweise, Schlepp- und Installationsprozesse sowie der langfristige Betrieb gehören zu den Kernkompetenzen des Sektors. Die zentrale Frage ist nicht, ob die Offshore-Industrie solche Plattformen bauen und einsetzen kann. Vielmehr geht es darum, ob das regulatorische, politische und finanzielle Umfeld schnell genug reift, um tragfähige Projekte zu ermöglichen.

Insgesamt verdient die schwimmende Kernenergie Beachtung. Sie wird sich zwar nicht über Nacht zu einer Massenmarktlösung entwickeln – doch angesichts der zunehmenden Suche nach einer zuverlässigen, sauberen und flexiblen Energieinfrastruktur birgt die schwimmende Kernenergie das Potenzial, zu einem der strategisch wichtigsten neuen Segmente im Bereich der Offshore-Energie zu werden.

Quellen

1. Internationale Atomenergie-Organisation
2. Initiative zur Bekämpfung nuklearer Bedrohungen
3. Büro für Industrie- und Wettbewerbsanalyse, US-Handelskommission
4. Lovering, JR, A. Yip und T. Nordhaus. 2016. „Historische Baukosten globaler Kernkraftwerke.“ Energy Policy 91: 371–382
5. Internationale Nukleartechnik
6. RBC Climate Action Institute