Lehren aus dem kürzlich eingestellten NuScale-UAMPS-Projekt
Die Kernenergie ist eine wichtige potenzielle Option für ein dekarbonisiertes globales Energiesystem, und wir sehen Nachrichten wie die jüngste Absage des Carbon Free Power Project (CFPP) von NuScale nicht gerne. Diese Absage vom8. November ist ein großer, wenn auch vorübergehender Rückschlag für das junge Unternehmen, das kleine modulare Reaktoren (SMR) entwickelt. Sie ist jedoch nicht unbedingt repräsentativ für die Aussichten auf dem breiteren Markt für SMR und fortgeschrittene Reaktoren in den Vereinigten Staaten oder auf der ganzen Welt. Es handelte sich um ein Demonstrationsprojekt, das von Anfang an mit der kommerziellen Durchführbarkeit zu kämpfen hatte. Die Einstellung des Projekts ist keine Verurteilung eines lebenswichtigen Sektors für saubere Energie, sondern bietet vielmehr die Möglichkeit, aus den Hürden, mit denen der globale Nuklearsektor konfrontiert ist, Erkenntnisse zu gewinnen und einen nachhaltigeren Weg in die Zukunft einzuschlagen.
Die Herausforderungen eines neuartigen Projekts
First-of-a-kind-Projekte (FOAK) sind unabhängig von der Technologie mit inhärenten Risiken und Kosten verbunden, aber im Fall des CFPP gingen die FOAK-Risiken weit über die Technologie selbst hinaus. Das Projekt wurde 2015 gestartet, lange bevor NuScale seinen Antrag auf Zertifizierung des Standarddesigns bei der Nuclear Regulatory Commission (NRC) einreichte. Der Zeitpunkt des Projekts spiegelte den Bedarf von NuScale an einem Kunden wider, um das Vertrauen der Investoren zu gewinnen und es dem Unternehmen zu ermöglichen, in Richtung Lizenzierung und Kommerzialisierung voranzukommen. Die Versorgungsunternehmen bekundeten zwar ihr Interesse an der NuScale-Technologie, zögerten jedoch, sich auf den ersten SMR in den Vereinigten Staaten einzulassen, für den noch nicht einmal das Genehmigungsverfahren eingeleitet worden war.
Die Auswahl von Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS) als ersten Kunden verschärfte die Herausforderungen für NuScale noch weiter. UAMPS, ein Zusammenschluss von Gemeinden in der Nähe eines verfügbaren Standorts bei den Idaho National Labs, hatte keine Erfahrung mit der Kerntechnik, konnte keine Kostenrisiken für seine Kunden übernehmen und agierte in einem Markt mit billigem Erdgas und zunehmendem Windaufkommen. Das Projekt war daher von Anfang an nicht für einen kommerziellen Erfolg positioniert. Die Abonnementzahlen erreichten nicht das Niveau, das für die Unterstützung des ursprünglich geplanten 12er-Packs von Reaktoren für das VOYAGR-Design von NuScale erforderlich war.
Daher reduzierte NuScale die Projektgröße auf ein 6er-Pack, um die Kosten auszugleichen, und versuchte, die steigenden Grenzkosten durch eine Aufstockung von 50 MWe auf 77 MWe pro Reaktor auszugleichen. Dieser Ausgleich war jedoch für diese spezielle Konstruktion nicht ausreichend.
Die komplizierte Konstruktion des VOYAGR ist zwar innovativ, erfordert aber dennoch erhebliche Bauarbeiten vor Ort. Vor allem der Bau eines großen Beckens, in dem die Reaktoren untergetaucht sind, verursacht unabhängig von der Anzahl der Module hohe Fixkosten. Dieser Mangel an Modularität machte das Konzept teurer und weniger anpassungsfähig als andere SMR-Alternativen, was zu seinen kommerziellen Herausforderungen beitrug. Das VOYAGR-Konzept ist außerdem ein relativ großes und komplexes Kernkraftwerk, das mit 77-MWe-Modulen bis zu 924 MWe erzeugen kann. Andere SMR-Entwickler verfolgen modularere und kleinere Konzepte, die für wettbewerbsfähige Strommärkte besser geeignet sein könnten.
Fortschritte in der SMR-Industrie
Trotz dieser Herausforderungen und der Tatsache, dass das Projekt nicht wie ursprünglich geplant fortgesetzt werden konnte, spielte die CFPP-Initiative eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung der NuScale-Technologie und führte zu Erfolgen, die sich auf die gesamte fortgeschrittene Reaktor- und SMR-Branche auswirken. Obwohl es kostspielig und zeitaufwändig war, konnte NuScale im Laufe der ersten Zertifizierung eines SMR-Konzepts Beschränkungen für Notfallplanungszonen (EPZ) und eine Verringerung der Personal- und Sicherheitsanforderungen im Kontrollraum erreichen. NuScale trug letztlich die Kosten für diese Errungenschaften für die gesamte Branche.
Aus dem Genehmigungsverfahren haben sowohl die Entwickler als auch die NRC viele Lehren gezogen, z. B. in Bezug auf die Auslegungsreife, die Notwendigkeit einer risikoorientierten Entscheidungsfindung, die Reform des Beratenden Ausschusses für Reaktorsicherheitsmaßnahmen (ACRS) und andere Themen. Schließlich konnte sich NuScale Projekte sichern, die besser für den Erfolg positioniert sind, wie die mit Nuclearelectrica in Rumänien (ein erfahrenes Nuklearunternehmen, das gut positioniert ist, um SMRs in einem Markt zu entwickeln, der westliche Nukleartechnologie benötigt, um Energiesicherheit und Dekarbonisierung zu gewährleisten) und Standard Power, einem Entwickler von Rechenzentren, dessen Finanzmodell rund um die Uhr kohlenstofffreie Energie in großem Maßstab erfordert.
Vor diesem Hintergrund sollte die Beendigung des CFPP ein Signal für Regierungen, Industrievertreter und den gesamten Nuklearsektor sein, die FOAK-Einführungsstrategie für SMRs zu überdenken. Der traditionelle Ansatz, einen Entwurf zu genehmigen und dann mit dem Bau fortzufahren, ist für den heutigen dynamischen Markt zu langsam und teuer.
Gelernte Lektionen
Die Aussichten für CFPP hätten beispielsweise anders aussehen können, wenn die Regierungen Reaktorstandorte zur Verfügung gestellt hätten, an denen Unternehmen - im Rahmen eines erheblich gestrafften Verfahrens - Prototyp-/Demonstrationsreaktoren für Tests und den Betrieb im Hinblick auf die behördliche Genehmigung aufstellen könnten, wobei die Kosten ab einem bestimmten Schwellenwert entweder von der Regierung übernommen oder dem Projektentwickler und -eigentümer durch eine Versicherung gedeckt würden.1 Auf diese Weise hätten sie den Versuch vermeiden können, einen Demonstrationsreaktor in ein kommerzielles Modell zu zwingen. Natürlich bedeutet dies nicht, dass man einem Reaktoranbieter einen Blankoscheck ausstellt; die Anbieter müssen mit zielgerichteten Zahlungen (z. B. bei vollständiger Fertigstellung der Konstruktion oder Erreichen erfolgreicher behördlicher Meilensteine) incentiviert werden.
Um die Entwicklung der FOAK-SMR-Einführung voranzutreiben, sind mehrere weitere Änderungen unerlässlich. Dazu gehört, dass FOAK-Projekte als Demonstrationsprojekte und nicht als vollwertige kommerzielle Unternehmungen behandelt werden, was bedeutet, dass realistische Erwartungen gesetzt werden müssen, insbesondere für Projekte in einem sehr frühen Stadium wie CFPP.
Derzeit gibt es weltweit mehr als 50 Kernkraftwerke. Es ist einfach unrealistisch zu glauben, dass alle erfolgreich sein werden oder dass jedes Projekt, das von einem Entwickler in Angriff genommen wird (insbesondere bevor die Schaufeln im Boden stecken), vorankommt. Misserfolge sind in einer Gesellschaft der freien Marktwirtschaft zu erwarten und haben sich im Bereich der Klimatechnik bemerkbar gemacht.2 Das bedeutet nicht, dass die Vereinigten Staaten ihre ehrgeizigen Pläne für die Einführung von Solarenergie, Offshore-Windkraft oder Elektrofahrzeugen aufgeben werden. Es bedeutet lediglich, dass sich der Markt anpassen wird und dass es neben einigen Verlusten auch Gewinner geben wird.
Dasselbe ist auf hochentwickelte kernenergie zu erwarten. Neben der Festlegung von Erwartungen sind die richtigen Anreize und Unterstützung für FOAK-Demonstrationen erforderlich (z. B. Versicherung gegen Kostenüberschreitungen usw.) sowie die Erkenntnis, dass investitionsgebundene Versorgungsunternehmen möglicherweise nicht die idealen Kunden für die FOAK-Kerntechnik sind. Industrien - wie Datenzentren, künstliche Intelligenz und Schwerindustrie - und öffentliche Versorgungsunternehmen mit strategischen Zielen und einer starken Nachfrage nach kohlenstofffreier, zuverlässiger Energie sind möglicherweise besser geeignet, solche Technologie- und Einsatzrisiken einzugehen.3
Die Regierungen sollten sich auch darauf konzentrieren, Anreize für große Auftragsbücher4 zu schaffen und branchenübergreifende Partnerschaften zu fördern, um die Skalierung des Nuklearmarktes zu unterstützen, und sich dabei von erfolgreichen Modellen wie dem Regional Clean Hydrogen Hubs-Programm des US-Energieministeriums für den Wasserstoffmarkt inspirieren lassen. Die Neugestaltung von Geschäftsmodellen im Nuklearbereich, die Betonung der Fertigstellung von Konstruktionen, die Förderung modularer und weniger komplexer SMR-Konstruktionen und die Straffung des Regulierungsprozesses im Nuklearbereich sind wesentliche Schritte auf dem Weg zu einer erfolgreicheren und nachhaltigeren Zukunft für die Technologien von hochentwickelte kernenergie .
Während all diese Schritte notwendig sind, um die Erfolgschancen der Kernenergie zu verbessern, muss abschließend noch eine Anmerkung zu den Kostenvergleichen zwischen den Technologien gemacht werden. Während die von VOYAGR prognostizierten "Stromgestehungskosten" (LCOE) im Laufe der Zeit auf 89 $/MWH stiegen, ist man sich heute weitgehend darüber im Klaren, dass die LCOE nicht die richtige Bewertung einer Stromeinheit sind, da sie ihren Wert für das System nicht berücksichtigen. Dieser Wert muss vor allem Technologieeigenschaften berücksichtigen, die über die nivellierten Kosten hinausgehen, wie z. B. die Dispatchability auf einer 24/7/365-Basis und die Auswirkungen auf das Gesamtsystem (z. B. vermiedene Übertragungen, Reservebeiträge usw.). Studien zur Dekarbonisierung des Energiesystems zeigen weiterhin mit überwältigender Mehrheit , dass saubere, einsatzfähige Ressourcen wie die Kernenergie die Gesamtkosten der Dekarbonisierung senken. Das soll nicht heißen, dass FOAK-Preise wie die von VOYAGR wünschenswert sind, aber selbst diese hohen Kosten müssen unter Berücksichtigung des Netzwertes relativiert werden.
Vor diesem Hintergrund kann NuScale zwar als neues Opfer einer schwierigen Energielandschaft betrachtet werden, doch die aus dem CFPP-Abschluss gezogenen Lehren unterstreichen die umfassenderen Herausforderungen innerhalb des traditionellen nuklearen Ökosystems. Dies regt zu einer kritischen Reflexion darüber an, wie neuartige Konzepte innerhalb dieses Rahmens gedeihen können. Die CFPP-Erfahrung zeigt nicht etwa einen Fehler im SMR-Konzept auf, sondern bietet vielmehr die Möglichkeit, Strategien neu zu gestalten, Partnerschaften neu zu definieren und die Entwicklung der hochentwickelte kernenergie Technologien in einer sich verändernden Energielandschaft neu zu beleben.
1 Dieses Modell ähnelt den Empfehlungen 5 und 6 hier.
2 Dazu gehören Pleiten wie die von Solyndra und in jüngerer Zeit die Insolvenz vieler Solarentwickler, die Stornierung einer 200 Millionen Dollar teuren Offshore-Windblattfabrik durch Siemens Gamesa und der kürzliche Konkurs des EV-Technologieherstellers Proterra.
3 Dies ist keine Ablehnung des Modells der investorengeführten Versorgungsunternehmen für SMR. Wie die NEI-Umfrage zeigt, wollen die US-Versorgungsunternehmen 300 SMRs einsetzen. Sie sind jedoch nicht gut positioniert, um die Vorreiter zu sein.
4 Pathways to Commercial Liftoff: hochentwickelte kernenergie, Abschnitt 3.a: Verpflichtetes Auftragsbuch, Seite 26: https://liftoff.energy.gov/wp-content/uploads/2023/05/20230320-Liftoff-Advanced-Nuclear-vPUB-0329-Update.pdf
