Vor kurzem hatten Mitglieder des Teams von ATS Industrial Automation die Gelegenheit, an der G4SR-5 Konferenz in Ottawa, Kanada, teilzunehmen. Experten, Branchenführer und Innovatoren aus der gesamten Nuklearindustrie kamen zusammen, um über die neuesten Trends, Herausforderungen und die Zukunft der Kernenergie zu sprechen, wobei der Schwerpunkt auf den Konzepten der Generation IV (Gen4) und der kleinen modularen Reaktoren (SMRs) lag. Mit spannenden Podiumsdiskussionen, Keynotes, Vorträgen und Networking-Möglichkeiten schuf diese Veranstaltung die Voraussetzungen für eine vielversprechende Zukunft der Kernenergie. Hier sind unsere wichtigsten Eindrücke von der Konferenz.
1. Die Zeit für Nuklearenergie ist jetzt!
Angesichts der jüngsten Wetterextreme auf der ganzen Welt – steigender Meeresspiegel, häufigere Waldbrände und Überschwemmungen, weltweit ansteigende Temperaturen – ist klar, dass die Dekarbonisierung der Stromerzeugung nicht mehr optional, sondern unerlässlich ist. Es reicht jedoch nicht aus, die derzeitigen Systeme zu dekarbonisieren. Wir müssen den wachsenden Energiebedarf decken und gleichzeitig die dringenden klimatischen Herausforderungen angehen.
Hier kommt die Kernenergie ins Spiel, eine zuverlässige, kohlenstoffarme Energiequelle, die bereits 10 % der Elektrizität weltweit und ein Viertel der kohlenstoffarmen Energie liefert, so der Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) World Energy Outlook 2022.
Kürzlich wurde auf der COP28 in Dubai das Net Zero Nuclear Industry Pledge (Netto-Null-Versprechen der Nuklearindustrie) ins Leben gerufen. Es wird von 120 Unternehmen aus 25 Ländern unterstützt, die sich verpflichten, die Nuklearkapazität bis 2050 mindestens zu verdreifachen. Neue Großreaktoren und kleine modulare Reaktoren (SMR) werden wahrscheinlich eine Schlüsselrolle bei der Deckung dieses Bedarfs spielen.
Auf unserem Weg zur Dekarbonisierung spielen zwar alle erneuerbaren Energiequellen eine Rolle, aber Wind- und Solarenergie sind wetter- und tageszeitabhängig, so dass Angebot und Nachfrage oft nicht übereinstimmen. Kernkraftwerke hingegen liefern disponierbare Energie und können ihre Leistung an die Nachfrage anpassen. Nach Angaben der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) waren im August 2023 weltweit über 410 Reaktoren in Betrieb, 57 im Bau. Außerdem sei die Rolle der Kernenergie bei nicht-elektrischen Anwendungen wie der Wasserstofferzeugung und der Fernwärme immer wichtiger.
Um bei diesem Wandel wirklich führend zu sein, muss die Nuklearindustrie jedoch schnell und effizient mobilisieren und ihre Versprechen einhalten. Projekte wie der geplante kleine modulare Reaktor BWRX 300 von Ontario Power Generation in Darlington werden genau beobachtet, um zu sehen, ob er den Zeit- und Kostenrahmen einhalten kann und hoffentlich den Weg für die künftige Entwicklung neuer Kernreaktoren und SMRs ebnet.
2. Die Herausforderung der Skalierung der Kernenergie kann nicht von einer einzigen Gruppe allein bewältigt werden
Branchenführer, Regierungen, politische Entscheidungsträger und Befürworter aus dem gesamten Energiesektor müssen sich zusammentun, um den Wert der Kernenergie besser zu vermitteln und zusammenzuarbeiten, um diese Ziele zu erreichen.
Initiativen wie Atoms4NetZero verfolgen genau dieses Ziel. Sie fördern die branchenweite Zusammenarbeit und den lösungsorientierten Dialog, um das Wachstum der globalen Kernkraftflotte zu beschleunigen und Innovationen bei neuen Kernkrafttechnologien wie SMRs voranzutreiben. Diese Initiative unterstreicht die Rolle der Kernenergie als Rückgrat einer sauberen, erschwinglichen und sicheren Energiewende.
Die Kernenergie muss jedoch schneller wachsen als in der Vergangenheit, wobei die Regierungen auf der ganzen Welt eine entscheidende Rolle spielen. Durch die Entwicklung einer starken nationalen Politik können die Regierungen ein geeignetes Umfeld für den Ausbau der Kernenergie schaffen. Indem sie der Kernenergie den gleichen Zugang zur Klimafinanzierung gewähren wie anderen sauberen Energiequellen, können die politischen Entscheidungsträger dazu beitragen, die Kernenergiekapazitäten weltweit auszubauen. Aber es ist nicht nur die Politik, sondern auch die Nuklearindustrie, die diese Ziele durch den Bau neuer Anlagen und die Weiterentwicklung von Nukleartechnologien umsetzen muss.
Es bleiben Herausforderungen: Die Kernenergie hat seit jeher ein Kostenproblem. Hohe Vorlaufkosten und eine Reihe von Kostenüberschreitungen haben den Fortschritt gebremst. Im Jahr 2003 trug die Kernenergie etwa 16 % zur weltweiten Stromerzeugung bei. Heute ist dieser Anteil auf 10 % gesunken, laut Brendan Frank, Direktor für Politik und Strategie bei Clean Prosperity, in seinem Bericht Nuclear for a Net-Zero Canada: Pathways to scale by 2050 (Nuklearenergie für Netto-Null, Kanada: Wege zur Skalierung bis 2050).
„Wenn wir durch Elektrifizierung unserer Wirtschaft Netto-Null-Emissionen erreichen wollen, muss Kanada nur mehr Kernreaktoren bauen. Die Regierungen auf Bundes- und Provinzebene brauchen eine ehrgeizige Klimapolitik, um den Markt davon zu überzeugen, dass die wachsende Nachfrage nach Strom den wirtschaftlichen Nutzen neuer Reaktoren belegt.“
Brendan Frank
Direktor für Politik, Strategie, sauberen Wohlstand
Die Regierungen müssen auf eine Verringerung der Investitionsrisiken hinarbeiten und Nuklearprojekte fördern, damit die Industrie die Herausforderung meistern kann.
In allen für diese Technologie offenen Märkten ist eine neue Welle des Baus von Kernkraftwerken erforderlich, und SMRs werden dabei eine große Rolle spielen.
3. Innovation ist entscheidend
Innovationen in der Nuklearindustrie sind für die Erschließung ihres vollen Potenzials und das Erreichen der globalen Netto-Null-Ziele von entscheidender Bedeutung. Nach Angaben der IAE wurden im Jahr 2022 zwar 8 GW neue Kernkraftkapazitäten in Betrieb genommen, doch das Netto-Null-Szenario fordert ein noch ehrgeizigeres Tempo – mehr als die vierfache Menge an jährlicher Inbetriebnahme bis 2030. Die Förderung von Innovationen in der Kernenergie ist der Schlüssel zur Erweiterung der Palette emissionsarmer Optionen und zur Erweiterung des Weges in eine kohlenstofffreie Zukunft. Mit Kapazitäten von 10 MW bis zu 300 MW bieten SMRs Flexibilität und das Potenzial, unterschiedliche Energiebedürfnisse zu erfüllen. Da sie im Werk gebaut werden und transportabel sind, bieten sie die Möglichkeit, die Projektlaufzeiten zu verkürzen, die Baurisiken zu verringern und die Finanzierungskosten zu senken.
Eine strategische Partnerschaft zwischen ATS Industrial Automation und NuScale verdeutlicht die Innovation, die zur Unterstützung der Entwicklung von SMR-Designs erforderlich ist. Das Modular Automated Bolting Equipment (MAEB) ist das erste vollautomatische Instrumentarium seiner Art und verantwortlich für die Wartung der NuScale Power Modules®.
Die Instrumente verbesserten die Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit des Systems und verkürzten letztendlich die Zykluszeit um 40 %. Haben Sie unseren Vortrag auf der Konferenz verpasst? Hier können Sie mehr über das Projekt erfahren.
Um die Einführung von SMRs und künftigen Kernkraftwerken zu beschleunigen, sind jedoch politische und regulatorische Reformen unerlässlich, insbesondere bei der Verschlankung von Genehmigungsverfahren, die bisher eine Herausforderung darstellen. Die Lehren aus den ersten Vorzeigeprojekten und die Ausstattung der Fabriken mit fortschrittlicher Technologie für eine skalierbare Fertigung werden ebenfalls entscheidend sein, um die Kosten zu senken und die Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs zu verbessern.
Nach Angaben der Canadian Nuclear Association (CNA) liefert die Kernenergie in Ontario mit einer installierten Kernkraftkapazität von etwa 13,6 Gigawatt (GW) etwa 60 % des Stroms der Provinz. Diese Kapazität stammt hauptsächlich aus drei großen Kernkraftwerken: Bruce, Darlington und Pickering. Ontario prüft derzeit das Potenzial, weitere 6 GW an Kernenergie bereitzustellen, davon 1,2 GW aus dem Darlington BWRX-300 SMR und 4,8 GW aus der potenziellen Erweiterung von Block C von Bruce Power. Diese Bemühungen zeigen, dass Ontario in die Dekarbonisierung der Energieversorgungskette der Provinz investiert.
Jüngste Erfolge wie die durch technologische Fortschritte ermöglichte und im Zeitplan vorausliegende Modernisierung des Reaktorblocks 3 von Bruce Power und die Modernisierung des Kraftwerks Darlington von OPG, die weiterhin innerhalb des Zeit- und Kostenrahmens liegt, zeigen erfreulicherweise, dass die zeitlichen und finanziellen Herausforderungen der Kernenergie überwunden werden können. Mit kontinuierlichen Innovationen und Investitionen ist Kernkraft gut positioniert, um eine zentrale Rolle bei der Umstellung auf saubere Energie zu spielen.
4. Die Arbeitskräfte sind das Herzstück für den zukünftigen Erfolg von Kernenergie
Mit der wachsenden Nachfrage nach Kernenergie steigt auch der Bedarf an qualifizierten Fachkräften. Es geht jedoch nicht nur um die Besetzung von Stellen, sondern auch darum, eine vielfältige Belegschaft zu gewinnen, die eine neue Perspektive und einen innovativen Ansatz einbringt – beides unerlässlich für die Weiterentwicklung der Atomindustrie. Der Nuklearsektor setzt sich für Vielfalt, Gleichberechtigung und Integration ein, denn es ist bekannt, dass unterschiedliche Meinungen und Erfahrungen zu besseren Ergebnissen für Unternehmen und die Gemeinschaften führen.
Die von der CAN in Auftrag gegebene neue Studie „Benefits of nuclear energy for Canadians“ (Vorteile der Kernenergie für die Kanadier) berichtet, dass die Zahl der Beschäftigten in der kanadischen Nuklearindustrie in den letzten fünf Jahren um 17 % gestiegen ist und damit einen wichtigen Beitrag zur Wirtschaft geleistet hat. Mit der erwarteten Welle neuer SMR- und Großreaktorprojekte wird sich das Beschäftigungswachstum im gesamten Nuklearsektor noch weiter beschleunigen.
Eine der größten Herausforderungen für die Branche ist jedoch die Überalterung der Belegschaft, von der ein erheblicher Teil in den nächsten zehn Jahren in den Ruhestand gehen wird. Dieser Trend in Verbindung mit der Tatsache, dass es immer schwieriger wird, qualifizierte Arbeitskräfte zu finden, zeigt die dringende Notwendigkeit, eine Pipeline junger Talente aufzubauen, um die Zukunft der Kernenergie zu sichern.
Wenn die Reaktoren der nächsten Generation ans Netz gehen, wird der Nuklearsektor nach Angaben des Energieministeriums bis 2035 Hunderttausende von zusätzlichen Arbeitskräften benötigen. Arbeitsplätze in der Nuklearindustrie bieten finanzielle Sicherheit und die Chance, in einer innovativen Branche tätig zu sein, die einige der größten Herausforderungen der Welt angeht – Klimawandel, Energieunabhängigkeit und globale Energienachfrage.
Es ist jetzt an der Zeit, diese Arbeitskräfte zu gewinnen und frühzeitig junge Menschen einzubinden. Es gab noch nie einen spannenderen Zeitpunkt, um in der Nuklearindustrie einzusteigen und eine Zukunft sauberer, nachhaltiger Energie zu gestalten.
5. Die Kernindustrie braucht eine zuverlässige Brennstoffversorgung
Mit steigender Nachfrage nach Kernenergie wird die Sicherung einer zuverlässigen und unabhängigen Brennstoffversorgung immer wichtiger. Angesichts der Vielzahl von Brennstoffkreisläufen und -typen, die in kleinen modularen Reaktoren (SMR) verwendet werden, steht die Branche nicht nur vor Herausforderungen bei der Innovation von Reaktortechnologien, sondern auch bei der Verfeinerung von Fertigungsverfahren, der Gewährleistung der Sicherheit der Brennstoffversorgung und dem Management von Lösungen für abgebrannte Brennelemente. Zudem bedeutet die steigende Nachfrage nach Kernenergie einen erheblich höheren Bedarf an Uran, was die Brennstoffversorgung zu einem wichtigen Thema macht.
Die geopolitische Instabilität, insbesondere durch den Russland-Ukraine-Konflikt, hat das Interesse an der Kernenergie als Mittel für mehr Energiesicherheit verstärkt. Allerdings hat dies auch den globalen Markt für Kernbrennstoffe erschüttert. Versorgungsunternehmen, Lieferanten und Regierungen in Nordamerika und Europa bemühen sich aktiv um eine Diversifizierung ihrer Kernbrennstoffquellen, um Risiken zu mindern und die Energiesouveränität zu stärken. Der kürzlich veröffentlichte Nuclear Fuel Report: Global Scenarios for Demand and Supply Availability 2023–2040 (Bericht zu Nuklearbrennstoff: Globale Szenarien für die Nachfrage- und Angebotsverfügbarkeit 2023–2040) unterstreicht die Notwendigkeit umfangreicher Forschung, innovativer Technologien und rechtzeitiger Investitionen, um Uranressourcen in veredelten Brennstoff umzuwandeln.
Derzeit ist der Kreislauf von Kernbrennstoffen stark globalisiert. Häufig wird Uran in einem Land abgebaut, in einem anderen raffiniert, in einem dritten angereichert und in einem vierten hergestellt, bevor es schließlich in einem Reaktor an einem anderen Ort verwendet wird. Diese komplexe Lieferkette ist zwar effektiv, macht die Branche aber auch anfällig für geopolitische Verwerfungen. Nach Angaben der kanadischen Anwaltskanzlei Fasken werden etwa 85 % des Urans von nur zehn großen Produzenten abgebaut, wobei mehr als 40 % aus Kasachstan und etwa 13 % aus Kanada bezogen werden. Kanadas Uranveredelungskapazität, die in der Blind River Anlage von Cameco in Ontario angesiedelt ist, spielt in dieser globalen Kette eine Schlüsselrolle.
In der Vergangenheit hat Kanada die Energieversorgung mit seinen CANDU-Reaktoren gesichert, die natürliches Uran verwenden. Für die Einführung neuer nuklearer Konzepte wird jedoch angereichertes Uran oder anderer Brennstoff wie niedrig angereichertes Uran (LEU) und hochangereichertes Uran (HALEU) benötigt, was Kanada derzeit nicht zur Verfügung steht. Beispielsweise wird das im ersten SMR-Projekt von Ontario Power Generation benötigte Uran in Kanada abgebaut und umgewandelt, in den USA und Frankreich angereichert und in den USA weiterverarbeitet werden, bevor es zur Verwendung nach Kanada zurückgebracht wird.
Um potenziellen Engpässen bei der Brennstoffversorgung zuvorzukommen und die Abhängigkeit von ausländischen Akteuren zu verringern, muss Kanada der Innovation bei der Urananreicherung und der Infrastruktur für die Uranproduktion Priorität einräumen. Die Stärkung dieser Fähigkeiten wird dazu beitragen, Energieunsicherheiten zu vermeiden und eine widerstandsfähigere und unabhängigere Zukunft der Kernenergie zu gewährleisten.
Insgesamt bot die Konferenz wertvolle Einblicke in den aktuellen Stand der Nuklearindustrie und in das, was die Zukunft bringen könnte. Es ist klar, dass der Bedarf an Kernenergie noch nie so groß war wie heute und dass Innovation, Zusammenarbeit und ein starkes Engagement für die Kernenergie erforderlich sind, um die vor uns liegenden Herausforderungen zu meistern und Chancen zu nutzen. Unsere wichtigsten Erkenntnisse und die anregenden Gespräche auf dieser Veranstaltung werden hoffentlich zu einer Renaissance der Kernenergie beitragen. Jetzt ist es an der Zeit, zu handeln und die Kernindustrie voranzubringen.
Sprechen Sie mit einem Mitglied unseres Nuklearteams, um mehr darüber zu erfahren, wie unsere automatisierten Lösungen Ihnen bei der Bewältigung Ihrer Modernisierungsaufgaben helfen können.
Holly Ritchie
Marketingleiterin Nuklearbereich
ATS Industrial Automation
Holly Ritchie ist die Marketingleiterin für den Nuklearbereich bei ATS Industrial Automation. Sie verfügt über mehr als 20 Jahre Marketingerfahrung in verschiedenen Branchen, darunter Arbeitsschutz und Automatisierungstechnik. Sie hat einen Honours Degree in Kommunikation und Soziologie sowie einen Postgraduiertenabschluss in Öffentlichkeitsarbeit.
