Kernenergie ist nicht teuer

Abbildung 1: Kühlturm Kernkraftwerk Leibstadt.

28. November 2023

Entgegen vielfach geäusserter Vorurteile sind die Kosten der Kernenergie nicht zu hoch. Ein neues Kernkraftwerk in der Schweiz würde Strom für 57 CHF/MWh produzieren. Diese Kosten beinhalten sämtliche Kosten inklusive die Kosten für die Entsorgung der radioaktiven Abfälle sowie für die Stilllegung des Kernkraftwerks. Neue Kernkraftwerke produzieren somit in etwa zu den gleich niedrigen Kosten wie die bestehende Speicher-Wasserkraftwerke. Sie  produzieren auch deutlich günstiger als Photovoltaik und Windenergie.

In den politischen Diskussionen zum Klimaschutz wird oft betont, die Kernenergie sei zu teuer und der Bau von Kernkraftwerken dauere zu lange, um in der Schweiz einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Mit seinem neuen Berechnungstool Powerswitcher hat der Energiekonzern Axpo dieses Klischee in Frage gestellt. Die Berechnungen zeigen, dass nicht nur bestehende, sondern auch neue Kernkraftwerke günstiger als Photovoltaik sind (siehe NZZ-Arikel: Solarstrom vom Dach oder aus den Alpen ist sündhaft teuer).

Als Beleg für die These des teuren Atomstroms werden die Probleme beim Bau der drei neuesten Kernkraftwerke in Westeuropa genannt. So erwartet das Energy Science Center der ETH (ESC), dass neue Kernkraftwerke in der Schweiz in Bezug auf Baukosten und -zeit den europäischen Beispielen folgen werden (siehe). Das ist eine gewagte und nicht näher begründete Annahme, die im Folgenden überprüft werden soll.

Sind die westeuropäischen Projekte repräsentativ für die Schweiz?

Um es vorweg zu nehmen: Nur zum Teil.

Die drei als Referenz herangezogenen westeuropäischen Kernkraftwerke der Generation III sind alle vom selben Typ EPR. Das finnische Projekt Olkiluoto 3 konnte vor kurzem, nach 18 Jahren Bauzeit in Betrieb genommen werden. Es ist das erste Kernkraftwerk des Typs EPR. Die beiden weiteren EPR-Kraftwerke in Flamanville 3 in Frankreich und Hinkley Point C in Grossbritannien sind derzeit noch im Bau. Die geplanten Baukosten wurden bei allen Projekten teilweise um ein Vielfaches überschritten und werden heute für Flamanville 3 auf 11’500 CHF/kW und für Hinkley Point C auf 11’000 CHF/kW geschätzt (vgl. Tabelle 1). Das Projekt in Olkiluoto 3 ist mit 6’700 CHF/kW deutlich günstiger, dies weil dem dortigen Betreiber TVO als Erstbesteller ausserordentlich günstige Konditionen gewährt wurden.

Auch die Bauzeiten  dieser  westeuropäischen Projekte wurden deutlich überschritten. Sie betrugen in Olkiluoto 18 Jahre, 13 Jahre länger als geplant. Flamanville 3 ist seit Ende 2007 im Bau und soll nächstes Jahr nach 17 Jahren in Betrieb gehen. Die Bauzeit von Hinkley Point C wird auf 10 Jahre veranschlagt.

ProjektLandStatusBau-
zeit
Spez.
Kosten
[CHF/kW]
Kapital-
kosten
[CHF/MWh]
Betriebs-
kosten
[CHF/MWh]
Strom-
kosten
[CHF/MWh]
Reaktortyp AP-1000 (Netto 1150 MW)6’757253358
Voegtle 3&4USABetrieb1013’323503382
Sanmen 1&2ChinaBetrieb102’861113343
PolandPolenOfferte74’088153348
Reaktortyp APR-1400 (Netto 1400 MW)3’742143346
BarakkahUAEBetrieb83’961153347
Shin-Kori 3&4KoreaBetrieb74’221163348
Shin-Hanul 1&2KoreaBetrieb103’896153347
PolandPolenOfferte72’890113343
Reaktortyp EPR (Netto 1650 MW)8’333313364
TaishanChinaBetrieb94’132153348
Olkiluoto 3FinnlandBetrieb186’667253357
Flamanville 3FranceBau1711’515433376
Hinkley Point CUKBau1015’136573389
Reaktortyp HPR-1000 (Netto 1060 MW)5’017193351
Fuqing 5&6ChinaBetrieb52’615103342
Karachi 2&3PakistanBetrieb65’575213353
Atucha 3ArgentinienPlanung 6’861263358
Tabelle 1: Zusammenstellung der Projektkosten für die Generation-III-Reaktoren AP-1000 (Westinghouse, USA), APR-1400 (KEPCO, Südkorea), EPR (Framatome, Frankreich) und HPR-1000 (CNG, China) (Quellen: https://www.ans.org/news/article-3949/vogtle-project-update-cost-likely-to-top-30-billion/, https://en.wikipedia.org/wiki/Sanmen_Nuclear_Power_Station, https://www.neimagazine.com/news/newswestinghouse-and-khnp-may-both-build-npps-in-poland-10144809, https://en.wikipedia.org/wiki/Barakah_nuclear_power_plant, https://english.hani.co.kr/arti/english_edition/e_national/813938.html, https://world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-o-s/south-korea.aspx, https://www.neimagazine.com/news/newswestinghouse-and-khnp-may-both-build-npps-in-poland-10144809, https://en.wikipedia.org/wiki/Taishan_Nuclear_Power_Plant, https://en.wikipedia.org/wiki/Olkiluoto_Nuclear_Power_Plant, https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/2022.02.18_Rapport_nucleaire.pdf, https://www.reuters.com/business/energy/cost-edfs-new-uk-nuclear-project-soars-40-bln-2023-02-20/, https://www.neimagazine.com/news/newschina-to-begin-construction-of-hualong-two-in-2024-8673029, https://en.wikipedia.org/wiki/Karachi_Nuclear_Power_Complex, https://en.wikipedia.org/wiki/Atucha_Nuclear_Power_Plant).

Die Kostenzusammenstellung in Tabelle 1 zeigt, dass die vom ESC als Referenz herangezogenen westeuropäischen KKW-Projekte im internationalen Vergleich sehr teuer sind. Dies ist auf folgende Faktoren zurückzuführen:

  • Komplexität des Reaktortyps: Alle westeuropäischen Projekte basieren auf demselben Reaktortyp, dem EPR. Diese Reaktoren der französischen Firma Framatome sind mit einer Nettoleistung von 1’650 MW zurzeit die leistungsstärksten Reaktoren der Welt. Der EPR verfügt über vier redundante, aktive Sicherheitsstränge und ein ausserordentlich robustes Doppelcontainment, was ihn vergleichsweise teuer macht. Trotz seiner aufwändigen Auslegung ist der EPR aber nicht unbedingt sicherer als andere Reaktortypen, die statt auf aktive Sicherheitssysteme vermehrt auf inhärent sichere passive Sicherheitssysteme setzen.
    Aufgrund ihrer Komplexität sind die EPR-Reaktoren sehr teuer. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, verursachen sie mit durchschnittlich 8’300 CHF/kW mit Abstand die höchsten spezifischen Kosten.
    Um die komplexitätsbedingten hohen Baukosten des EPR zu reduzieren, hat die Firma Framatome (Frankreich) das Nachfolgemodell EPR-2 entwickelt. Dieses besitzt nur noch drei statt vier Sicherheitsstränge und auch auf das Doppelcontainment wurde verzichtet. Zusammen mit weiteren Optimierungsmassnahmen sollten sich die spezifischen Kosten auf 5’000 CHF/kW senken lassen. Frankreich plant innerhalb der nächsten 20 Jahre sechs EPR-2 in Betrieb zu nehmen (siehe).
    Dank der Vereinfachung der Konstruktion bewegen sich die Kosten des EPR-2 in etwa im gleichen Rahmen wie die übrigen auf dem Markt verfügbaren Reaktoren der Generation III.
  • Mangelnde Erfahrung des Herstellers: Ein Teil der extrem langen Bauzeiten in Olkiluoto und Flamanville sind darauf zurückzuführen, dass es sich um ««first-of-a-kind»» Anlagen handelt und die Konstruktion bei Baubeginn noch nicht in allen Details festgelegt war. Dies erklärt aber nicht alle Unterschiede. So konnten in Taishan, China, zwei EPR-Blöcke in nur 9 Jahren zu Kosten von 4’100 CHF/kW gebaut werden. Die Preisdifferenz widerspiegelt nicht nur die Lohnunterschiede. Es spielt auch eine grosse Rolle, ob ein EPR von Framatome wie in Olkiluoto, von Électricité de France (EDF) wie in Flamanville oder wie in Taishan von einem erfahrenen chinesischen Unternehmen wie China Nuclear General (CNG) gebaut wird. Generell lässt sich feststellen, dass Hersteller mit aktueller Bauerfahrung ihre Projekte im Zeit- und Kostenrahmen realisiert haben, während Hersteller, die während längerer Zeit  keine Kernkraftwerke mehr gebaut haben, mit Qualitätsmängeln und daraus resultierenden Zeit- und Kostenüberschreitungen zu kämpfen hatten.
  • Lohnkosten: Gemäss einer Studie der OECD belaufen sich die Lohnkosten auf rund 75% der reinen Baukosten (vgl. Figure 14). Die unterschiedlichen Lohnniveaus in den OECD-Ländern und in China sind ein Grund für die grossen Preisunterschiede zwischen den chinesischen und den übrigen Projekten. Die schweizerischen Lohnkosten liegen über dem OECD-Durchschnitt. Dies wird zu tendenziell höheren Kosten für ein schweizerisches KKW-Projekt führen.
  • Stabilität des Regelwerks: Entgegen häufig geäusserter Vorurteile, ist das in einem Land geforderte Sicherheitsniveau und der Umfang der Sicherheitsvorschriften nicht a priori für hohe Baukosten verantwortlich. Alle Hersteller bieten heute Reaktortypen mit einem sehr hohem Sicherheitsniveau zu vertretbaren Kosten an.
    Ungünstig sind jedoch länderspezifische Sonderregelungen, die Änderungen des Standarddesigns oder der Herstellungs- und Nachweisverfahren erfordern. Dies war beispielsweise in Finnland der Fall, wo einzigartige Vorschriften die vollständige Trennung der Leittechnik der einzelnen Sicherheitsebenen erfordern.
    Die einschneidendsten Folgen haben jedoch Änderungen der Sicherheitsanforderungen während der Planungs- und Bauphase. Sie führen zu kostspieligen Anpassungen des Kraftwerkdesigns und zu Terminverschiebungen. Dies war bei den Projekten Olkiluoto 3, Flamanville 3 und Voegtle 3&4 in der USA der Fall, wo zusätzliche behördliche Auflagen zu erheblichen Bauverzögerungen führten.
  • Lange Bauzeiten: Lange Bauzeiten verursachen wegen Reibungsverlusten und den während der Projektdauer anfallenden Zinsen erhebliche Zusatzkosten. Gemäss eines französischen Regierungsberichtes  führten die Verzögerungen beim Projekt Flamanville 3 zu Mehrkosten von 6,3 Mia. CHF. Davon entfielen 4,2 Mia. CHF auf Bauzinsen.
    Zu lange Bauzeiten können nicht einzig auf die mangelnde Erfahrung des Herstellers oder ein unausgereiftes Design zurückgeführt werden. Die Bauzeit wird auch durch die zur Verfügung stehenden personellen Ressourcen bestimmt. Um die Bauzeiten zu minimieren, setzen chinesische Hersteller deshalb grosse personelle Ressourcen ein. So waren in Taishan in Spitzenzeiten mehr als 15’000 Arbeiter im Einsatz. Zum Vergleich: In Olkiluoto waren es lediglich 4’500.
    Zudem beeinflussen auch die Bewilligungsverfahren die Länge der Bauzeit. Dieser Faktor trifft allerdings auf die Projekte Olkiluoto und Flamanville nicht zu. Sowohl Finnland als auch Frankreich verfügen über schlanke Bewilligungsverfahren. Entsprechend zügig konnten in beiden Ländern die Standort- und Baubewilligungen erteilt werden. Das Verfahren für die beiden Bewilligungen dauerte in Finnland 4 Jahre und in Frankreich etwas mehr als 3 Jahre. Auch durch gerichtliche Verfahren resultierten in beiden Fällen keine Projektverzögerungen.
    In der Schweiz hingegen ist die Verfahrensdauer deutlich länger. Zwischen der Beantragung einer Rahmenbewilligung und der Erteilung einer rechtskräftigen Baubewilligung können bis zu 8 Jahre verstreichen. Das ist zwei- bis dreimal so lange, wie in Finnland oder Frankreich. Bei einer angenommen Bauzeit von 7 Jahren dauert die Erstellung eines neuen KKW in der Schweiz deshalb 15 Jahre. Diese lange Zeitdauer treibt insbesondere die Projektierungs- und Finanzierungskosten in die Höhe.

Übertragbarkeit auf die Schweiz

Wenn es nun darum geht, die Kosten für ein neues Kernkraftwerk in der Schweiz abzuschätzen, ist zu berücksichtigen, dass sich nicht alle der aufgeführten kostensteigernden Faktoren auf die Schweiz übertragen lassen. Dies gilt insbesondere für die Komplexität des Reaktortyps und die mangelnde Erfahrung des Herstellers.

So liegt die Wahl des Reaktortyps und des Herstellers in der Verantwortung des Projektanten. Mit der Wahl eines weniger komplexen Reaktortyps als des EPR und einem erfahrenen Hersteller können Kosten eingespart werden.

Das hohe schweizerische Lohnniveau wird dafür sorgen, dass ein Neubau in der Schweiz teurer als ein Neubau in Asien sein wird. Daran lässt sich wohl auch kaum etwas ändern. So beläuft sich der kaufkraftparitätisch bereinigte Durchschnittsverdienst in Südkorea auf rund 70% des schweizerischen Niveaus (vgl. Tab. 6.5). Die Baukosten der beiden Projekte Shin-Kori 3&4 und Shin-Hanul 1&2 (vgl. Tabelle 1) wären damit in der Schweiz rund 20% höher als in Südkorea und würden sich auf rund 5’000 CHF/kW belaufen. Dies entspricht den Kosten, mit welchen in Frankreich für die sechs geplanten EPR-2 gerechnet wird.

Bezüglich der Stabilität des Regelwerks ist die Situation in der Schweiz in etwa mit Finnland, Frankreich und Grossbritannien vergleichbar. Die schweizerischen Bewilligungsverfahren dauern jedoch deutlich länger als in den genannten Ländern. Hinzu kommt, dass die Kernenergie in der Schweiz umstritten ist, der Neubau von Kernkraftwerken verboten ist und sich heute lediglich eine Regierungspartei klar zugunsten der Kernenergie ausspricht.

Um den Bau eines Kernkraftwerks in der Schweiz zu ermöglichen, müsste selbstverständlich das bestehende Neubauverbot aufgehoben werden. Doch selbst wenn das Neubauverbot aufgehoben würde, stehen die langwierigen schweizerischen Bewilligungsverfahren mit ihren weitgehenden Einsprachemöglichkeiten einem kostengünstigen und zeitgerechten Neubau eines Kernkraftwerkes im Wege. In einem vorherigen Blogbeitrag habe ich dargelegt, welche Gesetzesänderungen nötig wären, um die Rahmenbedingungen für neue Kernkraftwerke in der Schweiz zu verbessern.

Wird auf diese Gesetzesänderungen verzichtet verzichtet ist, verteuert sich ein Neubau massiv. Die damit verbundenen Mehrkosten schätze ich auf 25%. Dabei ist das Risiko eines Projektabbruchs aufgrund von Gerichtsentscheiden oder nachträglich geänderten Sicherheitsanforderungen nicht berücksichtigt.

Ausgehend von einem Preis von 5’000 CHF/kW für ein Standardkraftwerk bei schweizerischen Lohnkosten, ist mit der heutigen Gesetzeslage mit Kosten von 6’700 CHF/kW für ein neues schweizerisches Kernkraftwerk zu rechnen. Dies entspricht ziemlich genau den Kosten des Projektes Olkiluoto 3, dem als Erstbesteller von der Herstellerfirme Framatome ausserordentlich günstigen Konditionen eingeräumt wurden.

Kapitalkosten

Die Kapitalkosten umfassen Zinsen und Abschreibungen. Sie können gemäss einer Studie der OECD bei neuen Kernkraftwerken bis zu 70% der Produktionskosten ausmachen. Der Zugang zu einer erschwinglichen Finanzierung wirkt sich daher unmittelbar auf die Stromgestehungskosten aus.

In der Schweiz befindet sich die Stromproduktion weitgehen im Besitz der öffentlichen Hand. Zusammen mit dem niedrigen schweizerischen Zinsniveau sollte dies zu im internationalen Vergleich niedrigen Finanzierungskosten führen. In Anlehnung an die Stilllegungs- und Entsorgungsfondsverordnung (vgl. Anhang 1) wird von einem Realzins von 2,1% ausgegangen.

Die Amortisationsdauer wird  analog zur projektierten Betriebsdauer der Generation-III-Kraftwerke auf 60 Jahre festgelegt. Weiter wird angenommen, dass das Kernkraftwerk Grundlast erzeugt und 7890 Volllaststunden pro Jahr in Betrieb ist. Dies entspricht einer Arbeitsausnutzung von 90%.

Die resultierenden Kapitalosten pro MWh sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Sie variieren zwischen 11 CHF/MWh bei den Reaktoren Sanmen 1&2 und 50 CHF/MWh bei Voegtle 3&4. Bei einem neuen Kernkraftwerk in der Schweiz mit spezifischen Baukosten von 6’700 CHF/kW wäre mit Kapitalkosten von 25 CHF/MWh zu rechnen.

Betriebskosten

Die hier präsentierten Betriebskosten basieren auf den normalisierten Jahres- und Produktionskosten des Kernkraftwekes Gösgen (KKG). Diese bewegen sich seit mehr als zwanzig Jahren zwischen 38 CHF/MWh und 43 CHF/MWh. Im Referenzjahr 2019 beliefen sie sich auf 42 CHF/MWh.

Davon entfielen 9 CHF/MWh auf Abschreibungen von Sachanlagen und Zinsen, welche bei einem neuen Kernkraftwerk bei den Kapitalkosten berücksichtigt sind. Die Kosten für Betrieb, Stilllegung und Nachbetrieb belaufen sich auf 24 CHF/MWh und fallen unabhängig von der Jahresproduktion an. Die variablen Betriebskosten umfassen Brennstoff- und Entsorgungskosten und belaufen sich auf 9 CHF/MWh. Die resultierenden Betriebskosten von 33 CHF/MWh sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Gesamte Stromproduktionskosten

Die gesamten Stromproduktionskosten setzen sich aus den Zinsen, Abschreibungen sowie den fixen und variablen Betriebskosten zusammen. Wenn schweizerische Betriebskosten zugrunde gelegt werden, belaufen sich die Stromproduktionskosten der Kernenergie gemäss Tabelle 1 auf 42 CHF/MWh bis 89 CHF/MWh.

Entgegen den vielfach geäusserten Vorurteilen sind die Kosten der Kernenergie, nota bene inklusive Stilllegungs- und Entsorgungskosten, nicht zu hoch. Selbst Hinkley Point C, das bisher teuerste Kernkraftwerk der Welt, produziert bei Zugrundelegung von schweizerischen Realzinsen und Betriebskosten etwa gleich teuer wie on-shore Windkraft und deutlich günstiger als Photovoltaik.

Bei den oben hergeleiteten, schweizerischen Baukosten von 6’700 CHF/kW resultieren Stromkosten von 57 CHF/MWh. Diese Kosten beinhalten alle Kosten für die Entsorgung der radioaktiven Abfälle sowie für die Stilllegung des Kernkraftwerks. Neue Kernkraftwerk produzieren damit in etwa zu den gleich niedrigen Kosten wie die bestehende Speicher-Wasserkraftwerke.

Die resultierenden Kapitalkosten hängen offensichtlich sehr stark vom gewählten Zinssatz ab. Das Axpo Berechnungstool Powerswitcher geht beispielsweise von einem Zinssatz von 8% statt von 2,1% aus. Die Produktionskosten erhöhen sich im obigen Beispiel dadurch um 43 CHF/MWh auf 100 CHF/MWh. Weil der höhere Zinssatz von 8% auch für Photovoltaik und Windenergie angewendet wird, verteuern sich diese jedoch gleichermassen. Am Kostenranking ändert sich somit nichts. Die Kernenergie bleibt billiger.

Die Stromkosten eines neuen Kernkraftwerks sind somit nicht das Problem. Die Schwierigkeit besteht darin, dass für den Bau grosse Kapitalbeträge im Voraus mobilisiert werden müssen. Aufgrund der ungenügenden Stabilität des schweizerischen Regelwerks und den weitreichenden Einsprachemöglichkeiten kann das Risiko eines Projektabbruchs nicht ausgeschlossen werden. Die damit verbundene Risikoprämie kann ein Projekt verteuern.

Dies gilt zwar grundsätzlich auch für Windpark- und alpine Solarprojekte. Deren Produktionskapazitäten und Projektkosten sind jedoch in der Regel deutlich kleiner als bei einem grossen Kernkraftwerk, was den absoluten Kapitalbedarf der erneuerbaren Produktionstechnologien pro Projekt und damit das Ausfallrisiko senkt.

Sobald ein Kernkraftwerk gebaut ist, sind die Produktionskosten jedoch niedrig und vorhersehbar.

4 Kommentare zu «Kernenergie ist nicht teuer»

  1. Martin Kaufmann

    Vielen Dank für diese ausgezeichnete und gut verständliche Darstellung.
    Daraus ergeben sich für mich als Mitinitiant der Volksinitiative Blackout-stoppen.ch einige Fragen und Hinweise. Können wir dies demnächst privat diskutieren?

Kommentar verfassen

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert