Kernenergiemarkt Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktgröße und Trends im Bereich Kernenergie

Der globale Markt für Kernenergie wurde 2023 auf 34,43 Milliarden USD geschätzt. Er soll von 35,49 Milliarden USD im Jahr 2024 auf 45,31 Milliarden USD im Jahr 2032 anwachsen und im Prognosezeitraum (2024–32) eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 3,10 % aufweisen. Kernenergie ist eine stabile und zuverlässige Quelle für Grundlaststrom, verringert die Abhängigkeit von volatilen Märkten für fossile Brennstoffe und verbessert die Energiesicherheit für Länder mit Kernenergiekapazität.

Darüber hinaus bieten viele Regierungen Anreize, Subventionen und rechtliche Rahmenbedingungen, um die Entwicklung und Nutzung der Kernenergie zu unterstützen. Zu diesen Maßnahmen können Kreditbürgschaften, Steueranreize und langfristige Stromabnahmeverträge gehören, die Investitionen in Kernenergieprojekte fördern können.

Kernenergie kann Strom mit geringeren Kohlenstoffemissionen als fossile Brennstoffe erzeugen. Kernenergie ist eine der zuverlässigsten Methoden zur Stromerzeugung mit geringen Kohlenstoffemissionen. Darüber hinaus bietet sie langfristige Sicherheit hinsichtlich der Stromkosten. Die Annahme von Kernkraftwerksbauprojekten ab 2020 ist der Hauptgrund dafür, dass die globale Kernenergiebranche im Prognosezeitraum voraussichtlich erheblich wachsen wird. Zu den wichtigsten Faktoren, die den Kernenergiemarkt antreiben, gehören die Tatsache, dass die Nachfrage nach Energie größer ist als das Angebot, sowie das zunehmende Bewusstsein für die Vorteile sauberer Energie und die Erschöpfung fossiler Ressourcen.

Wachstumsfaktoren für den Kernenergiemarkt

Wachsender Bedarf an sauberer Energie

Der Anstieg der CO2-Emissionen hat der Welt geschadet, und deshalb haben Länder weltweit begonnen, Maßnahmen zur Reduzierung ihres CO2-Fußabdrucks zu ergreifen. Das Pariser Abkommen im Rahmen des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen wurde 2016 unterzeichnet, um die CO2-Emissionen zu senken. Der Pakt umfasst Finanzierung, Anpassung und Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Die globalen Treibhausgasemissionen müssen erheblich reduziert werden, um die gefährlichen Auswirkungen des Klimawandels zu verringern. Die Nachfrage nach Kernkraftwerken dürfte den Anstieg der CO2-Emissionen verringern, da die Stromerzeugung durch fossile Kraftwerke einen erheblichen Teil der Netto-CO2-Emissionen ausmacht.

Hemmende Faktoren für den Kernenergiemarkt

Intensive Konkurrenz durch erneuerbare Energiequellen

Weltweit explodiert das Wachstum erneuerbarer Energien. Infolgedessen gibt es an vielen Standorten weniger ausländische Direktinvestitionen und Investitionen in die Kernkraftindustrie. Bis Ende 2020 war die gesamte installierte Kernkraftkapazität seit 2000 um fast 40 GW oder 2,1 GW/Jahr auf etwa 392,61 GW gestiegen. Im Vergleich zur Kernkraft sind seit 2000 mehr als 700 GW Windkraft und 700 GW Solarkraftkapazität hinzugekommen.

Im Vergleich zu komplexen und riesigen zentralisierten Kernkraftwerken können einfache und dezentrale Technologien schneller umgesetzt werden, was ein weiterer Faktor ist, der zur Entwicklung der Kapazität für erneuerbare Energien beiträgt. Obwohl China mit großem Abstand zu den Weltmarktführern im Bereich der Kernenergie gehört, wurden 2020 nur etwa 2,01 GW zusätzliche Kernkraftwerkskapazität ans Netz angeschlossen. Im gleichen Zeitraum gingen rund 136 GW neue Kapazität für erneuerbare Energien ans Netz.

Marktchancen für Kernenergie

Anlagen mit Laufzeitverlängerungen und positiven Richtlinien

Immer mehr Kernkraftwerke werden in verschiedenen Ländern langfristigen Betriebs- und Alterungsmanagementprogrammen unterzogen. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer des Reaktors über das ursprünglich vorgesehene Maß hinaus zu verlängern, d. h. einen kontinuierlichen, sicheren und nachhaltigen Betrieb zu gewährleisten, der in zahlreichen Ländern durch günstige Richtlinien unterstützt wird. In den Mitgliedsstaaten der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung ist die Verlängerung der Lebensdauer von Kernkraftwerken gängige Praxis (OECD). Die meisten Betreiber bereiten technische Weiterentwicklungen, Sicherheitsverbesserungen, Brennstoffleistung, Eigenschaftsänderungen, Betankungspläne und Vorlaufzeiten vor, wenn sie eine verlängerte Betriebsgenehmigung beantragen.

Die meisten Kernkraftwerke sollten ursprünglich nur 25 bis 40 Jahre lang betrieben werden können, doch dank technischer Analysen ist eine weitere Betriebsdauer möglich. Mehr als 85 Reaktoren in den USA haben von der NRC (Nuclear Regulatory Commission, United States) eine Lizenzverlängerung erhalten, wodurch ihre Betriebsdauer bis Ende 2016 von 40 auf 60 Jahre verlängert wurde. Die Energiepolitik in Frankreich wurde geändert, um eine Verlängerung der Betriebsdauer bestehender Reaktoren über 40 Jahre hinaus zu ermöglichen und die erwartete Reduzierung der Kernenergie in einem Teil des Strommix zu verlängern.

Regionale Analyse des Kernenergiemarktes

Nordamerika: Dominante Region mit 3,00 % Wachstumsrate (CAGR)

Nordamerika ist der größte Beitragszahler und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 3,00 % wachsen. In Nordamerika liegt der Schwerpunkt auf der Kernenergie. Während die USA und Kanada das Potenzial kompakter modularer Reaktoren kennen lernen, konzentrieren sie sich auf die Verlängerung der Lebensdauer von Kernkraftwerken. Im November 2021 betrieben die Vereinigten Staaten die weltweit größte Flotte von Kernkraftwerken mit 93 Einheiten in fast 30 Staaten und einer Gesamtkapazität von 95,5 GW. Mit über 31 % der weltweit im Jahr 2020 erzeugten Kernenergie sind die Vereinigten Staaten einer der größten Kernenergieproduzenten der Welt. Im Jahr 2020 erzeugten die Kernreaktoren des Landes 790 TWh Strom, ein winziger Rückgang von 2,3 % gegenüber der im Jahr 2019 erzeugten Menge.

In Europa machte die Kernenergie im Jahr 2020 über 22 % des Energiemix aus und war damit einer der wichtigsten Energieträger. In den kommenden Jahren beabsichtigen jedoch die Regierungen einiger großer Länder, wie etwa Deutschland, Frankreich, Spanien und anderer, einige ihrer Kernkraftwerke stillzulegen. Kernkraftwerke sind in der Regel 30 bis 40 Jahre lang in Betrieb. Viele der europäischen Reaktoren nähern sich diesem Alter und werden Verbesserungen und Lebensdauerverlängerungen benötigen, da die meisten in den 1960er und 1970er Jahren errichtet wurden. Es wird erwartet, dass der europäische Kernenergiemarkt einen leichten Rückgang beim Ausbau der Kapazitäten erleben wird. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Branche durch Probleme wie Wasserknappheit und Investitionen im Bereich erneuerbarer Energien eingeschränkt wird.

China wird bis 2021 das weltweit umfangreichste Programm zum Bau neuer Kernenergieanlagen haben. Die robuste Projektpipeline dürfte die Aussichten für den chinesischen Kernenergiemarkt verbessern, der zuvor mit regulatorischen Herausforderungen konfrontiert war, da die Regierung nach der Katastrophe von Fukushima in Japan im Jahr 2011 beschlossen hatte, die Genehmigung von Kernreaktoren auszusetzen, bis eine erneute Prüfung der Pläne abgeschlossen war. China entwickelt Kernkraftwerke unter Verwendung modernster Technologie und strenger Standards. Es kontrolliert jede Phase des Lebenszyklus eines Kernkraftwerks genau, von der Planung über den Bau und den Betrieb bis hin zur Stilllegung. Im Dezember 2021 waren in China 52 Kernkraftreaktoren mit einer Gesamtkapazität von 49,77 GWe in Betrieb.

Als die Regierungen Brasiliens und Argentiniens in den 1960er Jahren mit dem Schwerpunkt auf der Erzeugung von Atomstrom gegründet wurden, wurden in Südamerika erstmals Kernenergieprojekte beobachtet. Der Atomkraftmarkt in der Region wird voraussichtlich wachsen, da beide Länder in den kommenden Jahren zusätzliche Leistungsreaktoren bauen wollen. In Brasilien wird aufgrund der steigenden Dekarbonisierungsambitionen und des steigenden Energiebedarfs mit einem bescheidenen Anstieg der Atomkraft gerechnet. Brasilien verfügt über zwei Kernreaktoren, die im August 2021 etwa 3 % des Stroms des Landes erzeugen. 1982 wurde der erste Atomkraftreaktor für kommerzielle Zwecke in Betrieb genommen. Eletrobrás und Westinghouse haben im Februar 2020 ihre Kräfte gebündelt, um die Betriebsdauer von Angra 1, dem ersten Kernkraftwerk, von 40 auf 60 Jahre zu verlängern.

Segmentanalyse des Kernenergiemarktes

Nach Anwendung

Das Energiesegment leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 2,90 % wachsen. Kernenergie ist die Energie, die von den Protonen und Neutronen abgegeben wird, aus denen der Atomkern besteht. Atomkerne können sich in mehrere Teile teilen, um eine Kernspaltung zu erzeugen, oder verschmelzen, um eine Kernfusion zu erzeugen (wenn Kerne verschmelzen). Die Kernfusionstechnologie befindet sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase (F&E), während die Kernspaltung derzeit zur Stromerzeugung eingesetzt wird. In den nächsten Jahren wird erwartet, dass sich die Urbanisierung der Welt zusammen mit dem Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum beschleunigen wird.

Im Verteidigungssektor eignen sich Kernenergieanwendungen am besten für den Antrieb von U-Booten und für Schiffe der Marineflotte, die über längere Zeiträume ohne Auftanken auf See bleiben. Das Army Nuclear Power Program (ANPP) wurde 1954 von der Atomic Energy Commission und dem United States Army Corps of Engineers ins Leben gerufen, um kleine Druckwasser- und Siedewasser-Kernkraftreaktoren zu entwickeln, die Strom erzeugen und den Weltraum an abgelegenen oder allgemein unzugänglichen Orten heizen sollen. Die USS Nautilus, das erste atomgetriebene U-Boot, wurde 1955 zu Wasser gelassen. In den 1960er Jahren ebnete die Nautilus den Weg für den Bau von U-Booten mit einem einzigen Druckwasserreaktor und eines Flugzeugträgers mit acht Westinghouse-Reaktoreinheiten, der USS Enterprise.

Nach Reaktortyp

Das Segment Druckwasserreaktoren (PWR) leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 3,05 % wachsen. Der weltweit am häufigsten verwendete Kernreaktortyp ist der Druckwasserreaktor (PWR). In einem PWR wird Wasser unter hohem Druck in den Kernreaktor geleitet und durch die vom Kernreaktor freigesetzte Energie erhitzt. Durch die Atomspaltung wird Wärme freigesetzt, die dann zur Dampferzeugung genutzt wird. Die zentrale Turbineneinheit treibt den Turbinengenerator an, um mithilfe des Dampfes, der durch den Wärmeaustausch zwischen dem Wasserkühlmittel und dem Wassermoderator entsteht, Strom zu erzeugen. Der Dampf wird im Dampferzeuger gesammelt und an die zentrale Turbineneinheit weitergeleitet.

Ein CANDU-Reaktor (Canada Deuterium Uranium) ist eine andere Bezeichnung für einen unter Druck stehenden Schwerwasserreaktor (PHWR). Diese Art von Reaktor wird seit den 1950er Jahren in Kanada entwickelt. Die IAEA schätzt, dass im Dezember 2020 48 PHWR-Reaktoren mit einer Gesamtnettokapazität von 23,9 GW in Betrieb sein werden, die meisten davon in Kanada. PHWRs verbrennen typischerweise natürlich vorkommendes, nicht angereichertes Uranoxid als Brennstoff, was effektiveres Schwerwasser als Kühlmittel erfordert. Da der Reaktor ohne Brennstoffanreicherungsanlagen laufen kann und die Neutronenökonomie verbessert wird, ermöglicht Schwerwasser dem Reaktor die Nutzung alternativer Brennstoffkreisläufe. Im Gegensatz zu PWR-Kernanlagen erfordern PHWR-Designs dünnwandige Druckrohre. Dies ermöglicht die Ausbreitung von Druckgrenzen und vernachlässigbare Druckrohre mit kleinem Durchmesser.

Eine andere Art von Kernreaktor zur Stromerzeugung ist der Siedewasserreaktor. Nach dem Druckwasserreaktor hat er weltweit den zweitgrößten Marktanteil. Er ist vergleichbar mit dem Druckwasserreaktor, der Dampf mit Leichtwasser erzeugt. Die Diskrepanz ergibt sich aus der Funktionsweise eines Dampferzeugers. In einem Siedewasserreaktor erhitzt der Kernreaktor das Wasser direkt und erzeugt Dampf. Ein Wasser-Dampf-Abscheider filtert den Dampf, bevor er an die Turbinen geleitet wird, wo er zur Stromerzeugung genutzt wird. Neuer Dampf wird in den Kondensator geleitet, der zu Wasser kondensiert, ähnlich wie beim Druckwasserreaktor. Mithilfe mehrerer Pumpen wird das regenerierte Wasser aus dem Kondensator gepumpt, erhitzt und dann zurück in den Kernreaktor gepumpt. Ein Dieselgenerator vor Ort betreibt elektrische Pumpen im Falle eines Stromnetzausfalls.

Der Reaktor, der Uran als Brennstoff, Graphit als Moderator und Heliumgas als Kühlmittel verwendet, wird als gasgekühlter Hochtemperaturreaktor bezeichnet. Der Reaktor erzeugt Energie und hat eine maximale Wärmeleistung von 950 °C. Sie sind eine modernere Variante der gasgekühlten Reaktoren einer früheren Generation, die vor allem im Vereinigten Königreich weit verbreitet kommerziell eingesetzt wurden. Mit 14 der 15 in Betrieb befindlichen GCR-Reaktoren und rund 7725 MW Nettokapazität war das Vereinigte Königreich im Dezember 2020 der größte Markt für GCRs. Der Großteil der Kernenergie des Landes wird von sieben AGR-Stationen oder fortschrittlichen gasgekühlten Reaktoren erzeugt, die Teil der zweiten Generation britischer gasgekühlter Reaktoren von EDF Energy sind und Kohlendioxid als Kohlendioxidkühlmittel und Graphit als Neutronenmoderator verwenden.

Als Kühlmittel werden in Flüssigmetall-Schnellen Brütern (LMFBR) verschiedene flüssige Metalle verwendet, darunter Natrium, Natrium-Kalium-Legierungen, Quecksilber, Blei, Blei-Wismut und Zinn. Durch die Verwendung dieser Kühlmittel können Uranressourcen zur effizienteren Stromerzeugung genutzt werden. LMFBR verwendet Uran-238, das nicht spaltbar ist, aber im Gegensatz zu jedem anderen konventionellen Kernkraftwerk 99,3 % natürliches Uran enthält. Durch Neutronenabsorption kann aus Uran-238 Plutonium-239 erzeugt werden. Eines seiner Unterscheidungsmerkmale ist, dass LMFBR bei der Energieerzeugung mehr spaltbares Material erzeugt, als es verbraucht. Die fünf Hauptteile des Reaktors sind der Reaktorkern, der Wärmetauscher , der Dampferzeuger, die Dampfturbine und der Kondensator. Die Mischung aus Plutonium und Uranoxid, aus der der Reaktorkern besteht, gibt Wärme und Strahlung ab. Die erzeugte Wärme wird von der Natriumflüssigkeit aufgenommen und dann zum Aufwärmen des zweiten Natriumkreislaufs verwendet, bevor das Wasser erhitzt wird. Der Generator wird durch den entstehenden Dampf eingeschaltet.

Jüngste Entwicklungen

• Juni 2024 – Die staatlichen Atomunternehmen Energoatom aus der Ukraine und der Energieriese EDF aus Frankreich haben vereinbart, bei Nuklearprojekten zusammenzuarbeiten . Die Erforschung der Technologie für kleine modulare Reaktoren von Nuward und des europäischen Druckreaktors im Gigawatt-Maßstab von EDF sowie der „Erfahrungsaustausch im Betrieb von Kernkraftwerken, der Aufrechterhaltung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz von Reaktoren“ sind Gegenstand der Vereinbarung.
• Juni 2024 – Laut der New York Times ist der Mitbegründer von Microsoft begeistert von TerraPower, einem Atomkraft-Startup, das einen neuartigen Reaktortyp entwickelt, der kompakter ist und möglicherweise schneller zusammengebaut werden kann als herkömmliche Atomkraftwerke.