Die Fernwärme - Verband Fernwärme Schweiz

P A U L S C H E R R E R I N S T I T U T
Renaissance der nuklearen Fernwärme
Konstantin Foskolos
Deputy Head NES-PSI, Villigen
• Erfolgsmodell REFUNA
• Aktualisierung Transwal, Fola, Warheno sinnvoll?
• Ökologische Aspekte
• Ökonomischer Ansatz

Renaissance der nuklearen Fernwärme?
Konstantin Foskolos, Paul Scherrer Institut
Fernwärme aus Kernkraftwerken war Anfang bis Mitte der 80er Jahre buchstäblich ein heisses Thema in der
Schweiz und auch international. Allerdings liegen ihre Anfänge viel weiter zurück: In Schweden fing man an
über die Nutzung von Kernenergie für Heizzwecke Mitte der 50er Jahre, nach der Genferkonferenz zu diskutieren;
daraus entstand das Ågesta Heizkraftwerk südlich von Stockholm. Mit 12 MW (elektrisch) und 68
MW (thermisch) war dieses zwischen l963 und l974 in Betrieb. In der Sowjetunion hat man für die Fernheizung
der sibirischen Städte Gorky und Voronezh grosse Heizreaktoren, die AST-500 entworfen und mit deren
Realisierung begonnen; als das System zusammenbrach, waren diese Anlagen zu 83% bzw. 31% fertig
gestellt. Anfang der 80er Jahre nahm auch die VR China die Entwicklung von Heizreaktoren in Angriff; mit
Europäischer Hilfe (zahlreiche chinesische Wissenschaftler weilten seinerzeit auch im ehemaligen EIR in
Würenlingen) wurde auf dem Campus der Quinhua Universität in Beijing der Heizreaktor NHR-5 gebaut
und 1989 in Betrieb genommen.
In der Schweiz fasste man nach bundesrätlicher Empfehlung von Willy Ritschard im Jahr 1979 die Nutzung
der Abwärme aller Kernkraftwerke ins Auge. Wenig später wurden auch Projektstudien für die Entwicklung
kleiner Heizreaktoren für die sog. nukleare Nahwärme initiiert; beteiligt waren neben den ehemaligen EIR
und SIN auch die grossen Industriefirmen (Sulzer, BBC) und Ingenieurbüros (Motor Colombus, Elektrowatt).
Das Ende dieser Projekte kam mit dem Kollaps der Erdölpreise 1986 und dem zeitgleichen Tschernobyl-Unfall.
Von allen Fernwärmeprojekten in der Schweiz, welche die Abwärme von Kernkraftwerken nutzen sollten,
wurde einzig Refuna realisiert. Im heutigen Ausbaustadium umfasst das von den KKW Beznau I und II gespeiste
Netz 31 km Hauptleitungen und 99 km Verteilleitungen. Mit einer Anschlussleistung von knapp 77
MW versorgt es 2360 Kunden mit etwa 135 GWh Wärme pro Jahr. Nach anfänglichen finanziellen Schwierigkeiten
und einer radikalen Sanierung im Jahr 2001 arbeitet heute Refuna wirtschaftlich und bietet den
Kunden zuverlässig Wärme zu einem gegenüber Erdöl und Gas (noch ohne CO2-Taxen!) konkurrenzfähigem
Preis. Würde diese Wärmemenge mit Erdöl produziert, entstünden jährlich zusätzliche 44'000 Tonnen CO2.
Zurückgestellt wurden dagegen die Projekte Transwaal (ebenso von Beznau gespeist, geplante Anschlussleistung
750 MW), FOLA (gespeist vom KKW Gösgen, geplante Anschlussleistung 140 MW) und Warheno
(gespeist u.a. vom KKW Leibstadt, geplante Anschlussleistung 795 MW). Läge man für diese nicht realisierte
Netze die gleiche effektive jährliche Betriebszeit wie für Refuna zugrunde, so ergäben sich jährliche
Wärmemengen von insgesamt knapp 3000 GWh oder 10'000 TJ bei geringfügiger Reduktion der Stromproduktion
der KKW. Die Nutzung dieser Wärmemenge würde wiederum eine CO2-Reduktion von knapp
1'000'000 Tonnen/Jahr gegenüber Erdöl bedeuten.
Der Endenergieverbrauch an fossilen Energieträgern in der Schweiz betrug 2005 617'000 TJ. Mit den 10'000
TJ Fernwärme aus Kernkraftwerken könnten etwa 1.7% der fossilen Energieträger substituiert werden. Grob
würde damit auch der jährliche CO2-Ausstoss der Schweiz um etwa den gleichen Prozentsatz reduziert.
Es wird empfohlen, die zurückgestellten Projekte hinsichtlich Realisierung nochmals kritisch zu überprüfen.
Jährlich werden in den Schweizer Kernkraftwerken etwa 25'000 GWh Strom erzeugt. Bei einem Wirkungsgrad
von 33% wird etwa die doppelte Energiemenge, etwa 50'000 GWh oder 180'000 TJ als Abwärme in den
Flüssen oder in die Luft abgegeben. Die zwei grössten Kernkraftwerke werden noch etwa 35 bis 40 Jahre in
Betrieb sein, so dass längerfristig etwa 120'000 TJ an Abwärme verfügbar sein werden. Die aktuellen Prognosen
deuten darauf hin, dass die Preise für fossile Energieträger noch markant steigen werden. Die Konkurrenzfähigkeit
mit der Fernwärme aus Kernkraftwerken, welche heute einen kostendeckenden Plafond erreicht
hat, scheint also gegeben zu sein.
Ein Wiederbeleben der Fernwärmeprojekte mit Nutzung der KKW-Abwärme schafft keine erhöhte Abhängigkeit
von der Kernenergie. Weil davon ausgegangen werden kann, dass die bestehenden Anlagen mit
thermischen (nuklearen oder fossilen) Kraftwerken der gleichen Leistungsklasse ersetzt werden, wird auch
über die Lebensdauer der heutigen KKW hinaus genügend Abwärme, voraussichtlich an den gleichen Standorten,
vorhanden sein. Zugleich wird ein signifikanter Beitrag an die CO2-Reduktion geleistet (> 1.5%) und
die thermische Belastung der Flüsse bzw. der Atmosphäre markant (um ~5.5%) reduziert.

Nukleare Energie und Sicherheit
Renaissance der nuklearen Fernwärme?
Einleitend
Energiepolitik
Konstantin Foskolos
Biel - Bienne
18. Januar 2007
Nukleare Energie und Sicherheit
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/1
• Nuklear ist hier nur die Wärmequelle; der Bezüger spürt nichts
davon.
• Die nachfolgenden Gedanken würden genauso für ungenutzte
Abwärme aus konventionellen Kraftwerken gelten.
• Es geht nicht um Werbung für Kernenergie, sondern um die
primäre Bestrebung jedes Ingenieurs – Effizienzsteigerung und
Reduktion der Energieverluste.
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/2

Geschichte
Nukleare Energie und Sicherheit
International
• 1 nukleares Heizkraftwerk in Schweden (Ågesta 1963-74)
und 1 Heizwerk in China (Tsinghua seit 1989).
• Nicht zu Ende geführte Projekte in der Sowjetunion (Gorky und
Voronesz)
In der Schweiz
• Ab KKW Beznau REFUNA in Betrieb seit 1984
• Ab KKW Gösgen Prozessdampf für KANI seit 1980, Fernwärme für
Gebiete von Schönenwerd und Niedergösgen seit 1996.
• Nicht realisiert: TRANSWAAL, FOLA, WARHENO sowie kleine
Heizreaktoren (Kollaps der Erdölpreise, Tschernobyl)
REFUNA
Nukleare Energie und Sicherheit
1985 Heute
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/3
• 31 km Hauptleitungen, 101 km
Verteilleitungen
• Anschlussleistung 76 MW
• 2404 Kunden
• 142 GWh verkaufte Wärme pro Jahr
Vermeiden von ca. 46'000 t CO 2
• Anfängliche finanzielle Schwierigkeiten
durch Sanierung 2001 überwunden
• Konkurrenzfähig gegenüber Gas und
Erdöl, sogar ohne CO 2-Taxen
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/4

Transwaal
Birr
FOLA
Olten
Baden
Oberrohrdorf
Nukleare Energie und Sicherheit
Dietikon
Urdorf
Nukleare Energie und Sicherheit
Aarau
• ~60 km Hauptleitungen
• Anschlussleistung
485 MW (bis 750 MW…)
• Davon 270 MW Grundlast
aus KKW Beznau
• Projektierte Preise (1986)
6.5 – 8.4 Rp/kWh
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/5
• 20 km Hauptleitungen
(Ostast)
• Anschlussleistung
175 MW (Ostast)
• Davon 150 MW Grundlast
aus KKW Gösgen
• Projektierte Preise (1986)
6.5 – 8.2 Rp/kWh
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/6

WARHENO
Basel
Rheinfelden
Ökologische Aspekte
Nukleare Energie und Sicherheit
Nukleare Energie und Sicherheit
• ~100 km Hauptleitungen
• Anschlussleistung
792 MW
• Davon 396 MW Grundlast
aus KKW Leibstadt
• Projektierte Preise (1986)
7.5 – 10.5 Rp/kWh
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/7
• Gesamte Anschlussleistung bis ca. 1700 MW
mindestens 3000 GWh/Jahr bei geringfügiger Reduktion der
Stromproduktion der KKW (~5-6 %)
• 1'000'000 t CO 2 weniger gegenüber Erdöl
• Substitution von mindestens 10'000 TJ aus insgesamt 617'000 TJ
fossilen Energieverbrauchs in der Schweiz
mindestens 1.7% weniger fossile Energieträger
• Etwa gleich weniger CO 2 - Ausstoss
• Reduktion der thermischen Belastung der Atmosphäre und der
Flüsse durch KKW-Abwärme um ca. 5.5%
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/8

Ökonomische Aspekte
Nukleare Energie und Sicherheit
• Fernwärme aus KKW hat heute einen kostendeckenden Plafond
erreicht (s. REFUNA)
• Aktuelle Prognosen lassen eine markante Steigerung der Preise für
fossile Energieträger erwarten; eine CO 2 -Taxe wird die Preise noch
weiter erhöhen - Konkurrenzfähigkeit scheint gegeben zu sein
• Keine zusätzliche Abhängigkeit von Kernenergie: die KKW werden
noch 15 bis 40 Jahre in Betrieb sein – ihre sowieso entstehende
Abwärme wird sinnvoll genutzt
• Auch wenn danach die KKW durch Gas-KW an den gleichen
Standorten (Stromleitungen!) ersetzt werden, werden auch diese
genug Abwärme produzieren, um die FW-Netze zu speisen
Schlussfolgerungen
Nukleare Energie und Sicherheit
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/9
• Die „nuklearen“ Fernwärmeprojekte der 80er Jahre wurden
wegen fehlender Konkurrenzfähigkeit gegenüber Erdöl
schubladisiert – nicht wegen technischer oder ökologischer
Sinnlosigkeit…
• Die ökonomischen Randbedingungen sind heute anders und
werden sich voraussichtlich noch weiter zugunsten der
Fernwärme aus KKW entwickeln.
• Es wird empfohlen, die zurückgestellten Projekte technisch zu
aktualisieren und nochmals kritisch zu überprüfen –
wahrscheinlich wird es sich lohnen!
Fachtagung Fernwärme/FK40/18.01.07/10