Markt für Kernkraftwerksausrüstung Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für Kernkraftwerksausrüstung wird im Prognosezeitraum (2023–2031) voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 2,5 % wachsen. In den letzten Jahren gab es einen Anstieg der Weltbevölkerung, einen höheren Lebensstandard und verbesserte regionale Fertigungskapazitäten, was den Energiebedarf erhöht. Dieser steigende Energiebedarf kann durch Kernenergie gedeckt werden, und die steigende Nachfrage nach Kernenergie wird voraussichtlich den globalen Markt für Kernkraftwerksausrüstung ankurbeln. Darüber hinaus hat die zunehmende globale Erwärmung auch die Nachfrage nach sauberen Energiequellen wie Kernenergie erhöht und damit das Marktwachstum angekurbelt.

Unter Kernkraftwerksausrüstung versteht man die verschiedenen Komponenten und Systeme, die in einem Kernkraftwerk zur Stromerzeugung durch Kernreaktionen verwendet werden. Diese Kraftwerke wandeln die enorme Energiemenge, die entsteht, wenn ein Atomkern in kleinere Stücke zerbricht – ein Vorgang, der als Kernspaltung bezeichnet wird – in nutzbare Elektrizität um. Die grundlegende Ausrüstung eines Kernkraftwerks besteht aus dem Reaktor, in dem die Brennstäbe und Steuersysteme untergebracht sind. Der Reaktor, die zentrale Komponente eines Kraftwerks, ist der Ort der Kernspaltungsreaktionen.

Der Kern besteht aus Brennstäben, die spaltbares Material enthalten, darunter Uran-235 oder Plutonium-239. Die kontrollierten Spaltungsreaktionen erzeugen Wärme. Steuerstäbe bestehen aus Materialien, die Neutronen absorbieren können. Dadurch regulieren sie die Geschwindigkeit der Spaltungsreaktionen im Reaktorkern. Durch Manipulation der Steuerstabpositionen können die Bediener die Leistungsabgabe des Reaktors regulieren. Zu den weiteren wichtigen Geräten gehören ein Kühlmittelsystem, ein Dampfgenerator, eine Turbine und ein Generator, ein Kühlsystem, ein Sicherheitsbehälter, ein Kontrollraum, ein Brennstoffhandhabungssystem sowie die Lagerung und Entsorgung von Abfällen.

Marktdynamik

Markttreiber

Erhöhter Energiebedarf

Prognosen zufolge wird die Weltbevölkerung im Jahr 2030 voraussichtlich um mehr als 8,5 Milliarden und im Jahr 2050 um 9,7 Milliarden anwachsen. Angesichts des derzeitigen exponentiellen Wachstums der Weltbevölkerung wird prognostiziert, dass der Globus doppelt so viel Energie benötigen wird wie derzeit produziert. Darüber hinaus werden die zunehmenden regionalen Fertigungsaktivitäten und der verbesserte Lebensstandard den Energieverbrauch erhöhen.

Laut EIA wird die weltweite Stromerzeugungskapazität bis zum Jahr 2050 voraussichtlich um 50 bis 100 % wachsen. Die Stromerzeugung soll im gleichen Zeitraum um 30 bis 76 % zunehmen. Prognosen zufolge können erneuerbare Energiequellen und Kernenergie bis zum Jahr 2050 bis zu 66 % der gesamten weltweiten Stromversorgung liefern. Der steigende globale Energiebedarf treibt also die Kernenergieindustrie an und beflügelt den globalen Markt für Kernkraftwerksausrüstung.

Globale Erwärmung

Seit 1880 beträgt der durchschnittliche jährliche Anstieg der kombinierten Land- und Meerestemperatur 0,14 Grad Fahrenheit (0,08 Grad Celsius), so der jährliche Klimabericht 2021 der NOAA. Konkret hat sich die durchschnittliche Anstiegsrate seit 1981 mehr als verdoppelt und liegt bei 0,32 °F (0,18 °C) pro Jahrzehnt. Der Anteil an Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen, der in den nächsten Jahrzehnten freigesetzt wird, wird direkt mit der zukünftigen globalen Erwärmung korrelieren.

Darüber hinaus werden durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Abholzung von Wäldern jährlich etwa 11 Milliarden Tonnen Kohlenstoff freigesetzt. Jedes Jahr steigt der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre, da natürliche Prozesse nicht so viel Kohlenstoff entfernen können. Die zunehmenden Sorgen hinsichtlich der globalen Erwärmung und der Bedarf an kohlenstoffarmen oder kohlenstoffneutralen Energiequellen haben daher zu einer erneuten Erforschung der Kernenergie geführt. Dies liegt vor allem daran, dass bei der Stromerzeugung keine Treibhausgasemissionen entstehen. Dies wiederum fördert das globale Marktwachstum.

Marktbeschränkung

Hohe Anschaffungskosten

Der Bau von Kernkraftwerken erfordert hohe Anfangsinvestitionen. Es sind erhebliche finanzielle Investitionen erforderlich, um die Infrastruktur zu errichten, Land zu erwerben und Sicherheitsmaßnahmen umzusetzen. Die erforderlichen Kapitalausgaben sind im Vergleich zu Wind- und Solarenergieerzeugungstechnologien extrem hoch.

Die Erzeugung einer Kilowattstunde Kohlestrom kostet 1,88 Cent. Im Gegensatz dazu sind die Bau- und Betriebskosten eines fossil befeuerten Kraftwerks geringer als die eines Kernkraftwerks. Die Baukosten für Kernkraftwerke in Europa und den USA liegen zwischen 5.500 und 8.000 USD pro Kilowattstunde oder etwa 6 bis 9 Milliarden USD pro 1.100-MW-Kraftwerk. Solarkraftwerke kosten jedoch etwa 2.000 USD pro Kilowatt. Daher wird davon ausgegangen, dass die hohen Kosten das Marktwachstum bremsen.

Marktchancen

Steigende Investitionen

In den letzten Jahren haben öffentliche und private Akteure ihre Investitionen in den Einsatz neuer Kernenergiesysteme aufgrund mehrerer Vorteile der Kernenergie erhöht. So vergab das US-Energieministerium (DOE) Anfang dieses Jahres drei Verträge im Wert von jeweils etwa 5 Millionen US-Dollar an drei Unternehmen im Austausch für Designvorschläge für den Einsatz eines Kernspaltungs-Oberflächenenergiesystems auf dem Mond. Die NASA geht davon aus, eine solche Technologie bis zum Ende des laufenden Jahrzehnts auf dem Mond einzusetzen.

Darüber hinaus wurden in den DOE-Verträgen Mittel für die Entwicklung vorläufiger Designkonzepte für ein 40-Kilowatt-Kernspaltungskraftwerk bereitgestellt, das auf dem Mond betrieben werden soll. Das System sollte der rauen Umgebung des Mondes mindestens ein Jahrzehnt standhalten. Die Vertragsunternehmen sind Lockheed Martin, Westinghouse und IX; sie werden bei der Designentwicklung zusammenarbeiten. Folglich ergeben sich aus diesen Faktoren Marktwachstumsmöglichkeiten.

Regionale Analyse

Regional unterteilt sich der globale Markt für Kernkraftwerksausrüstung in Nordamerika, Europa, den asiatisch-pazifischen Raum, Lateinamerika sowie den Nahen Osten und Afrika.

Der Marktanteil der asiatisch-pazifischen Region an Kernkraftwerksausrüstung dürfte im Prognosezeitraum deutlich steigen. Die rasante Industrialisierung und Urbanisierung treiben den Energiebedarf in die Höhe, und es bestehen erhebliche Möglichkeiten, die langfristige Abhängigkeit von kohlenstoffbasierten Energietechnologien zu vermeiden. Die Region Asien-Pazifik beherbergt mehr als 50 % der Weltbevölkerung und hat sich zu einer bedeutenden Wirtschaftseinheit entwickelt. Prognosen zufolge wird der Energiebedarf in bestimmten Gebieten dieser Region bis 2040 deutlich auf 80 % steigen. Darüber hinaus räumt die indische Regierung dem Ausbau ihrer Kernkraftkapazitäten Priorität ein, um ihr umfangreiches Infrastrukturbauprogramm in den kommenden Jahren zu unterstützen. Laut offiziellen Prognosen soll bis Ende 2031 eine Kapazität von rund 22,5 GW erreicht werden. Darüber hinaus hat sich die indische Regierung zum Ziel gesetzt, den Beitrag der Kernenergie zur gesamten Stromerzeugung bis zum Jahr 2050 auf 25 % zu erhöhen, was einer Steigerung von 2,5 % gegenüber dem bestehenden Anteil entspricht. Folglich wurde die Projektpipeline im Hinblick auf diese Ziele verstärkt, und es wird erwartet, dass die Branche in der Region ein Wachstum verzeichnen wird.

Darüber hinaus ergreifen die Regierung und wichtige Akteure Initiativen, um neue Fortschritte in der Atomindustrie zu erzielen. So wird derzeit in Japan an der Weiterentwicklung „fortgeschrittener Leichtwasserreaktoren“ gearbeitet, die als Prototyp für die nächste Generation von Atomreaktoren gelten. Mitsubishi Heavy Industries Ltd. arbeitet derzeit in Zusammenarbeit mit vier namhaften Energieversorgern, nämlich Hokkaido Electric Power Co., Shikoku Electric Power Co., Kansai Electric Power Co. und Kyushu Electric Power Co., an der Entwicklung eines fortschrittlichen Leichtwasserreaktors namens SRZ-1200. Das Projekt konzentriert sich auf den Einsatz von Druckwasserreaktoren (PWR). Diese Technologie wurde schrittweise wiederbelebt. Solche Fortschritte werden voraussichtlich das Wachstum des Marktes im asiatisch-pazifischen Raum ankurbeln.

In Nordamerika wird ein vielversprechendes Marktwachstum erwartet. Die zunehmenden Investitionen der Region in Kernkraftwerke und die Bemühungen, die Nukleartechnologie voranzutreiben, sind die Haupttreiber dieses Wachstums. So wurde beispielsweise 2018 von Natural Resources Canada (NRCan) ein Plan zur Weiterentwicklung der Nukleartechnologie, die SMR-Roadmap, veröffentlicht. Sie basiert auf kleinen modularen Reaktoren (SMRs). New Brunswick und Saskatchewan haben im Dezember 2019 eine Kooperationsvereinbarung mit Ontario getroffen, um die Weiterentwicklung und Umsetzung von SMRs zu fördern. Ziel ist es, Herausforderungen im Zusammenhang mit Klimawandel, regionalem Energiebedarf, Wirtschaftswachstum und Möglichkeiten für Forschung und Innovation anzugehen. Als Reaktion auf die 53 Empfehlungen der SMR-Roadmap veröffentlichte NRCan im Dezember 2020 seinen SMR-Aktionsplan. Der Plan skizziert die notwendigen Schritte für die nationale und internationale Entwicklung, Demonstration und Einführung von SMRs. Laut der Strategie werden die ersten Anlagen voraussichtlich in der zweiten Hälfte der 2020er Jahre in Betrieb genommen. Die kanadische Regierung hat im Februar 2023 das Programm „Enabling Small Modular Reactors“ ins Leben gerufen. Sie hat 29,6 Millionen kanadische Dollar (ca. 22 Millionen US-Dollar) bereitgestellt, um die Weiterentwicklung und Umsetzung von SMRs zu unterstützen.

Darüber hinaus ist die Entwicklung neuer Kernkraftwerke und Reaktoren gestiegen, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und Netto-Null-Emissionsziele zu erreichen. So hat Bulgarien im Oktober 2023 als Alternative zu fossilen Brennstoffen mit dem Bau von zwei weiteren Reaktoren in seinem einzigen Kernkraftwerk begonnen, um die Kernenergieerzeugung des Landes zu steigern. Die beiden neu errichteten Reaktoren mit einer Gesamtleistung von 2.300 Megawatt werden laut einer Erklärung der Regierung von Westinghouse entwickelte Technologie einsetzen. Ebenso wird US EnergySolutions im Juni 2023 seine Kapazitäten erweitern, um die Verlängerung der Lebensdauer von US-amerikanischen Kernkraftwerken und den Bau neuer Anlagen im Einklang mit dem Ziel der Energiebranche zu ermöglichen, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. EnergySolutions behauptet, dass es seine bereits vorhandene Infrastruktur für Kerndienstleistungen nutzt und ein kompetentes und bewährtes Führungsteam aufgebaut hat, um ein erweitertes Leistungsspektrum bereitzustellen. Solche Faktoren treiben die regionale Marktexpansion voran.

Es wird erwartet, dass Europa in stetigem Tempo expandiert. Der Klimawandel hat zu einem Anstieg der Durchschnittstemperatur in Europa um 2,3 °C (2022) gegenüber dem vorindustriellen Niveau geführt. Europa ist der Kontinent mit der schnellsten Erderwärmung. Da die Verbrennung fossiler Brennstoffe diese Temperatur durch CO2-Emissionen noch weiter erhöhen kann, wird zunehmend Wert auf die Nutzung alternativer Technologien zur Stromerzeugung wie der Kernenergie gelegt. Im Februar 2023 haben sich elf europäische Länder verpflichtet, die Zusammenarbeit entlang der gesamten nuklearen Lieferkette zu verbessern und gemeinsame Industrieinitiativen in den Bereichen neue Erzeugungskapazitäten und aufkommende Technologien wie kleine Reaktoren zu fördern. Die Unterzeichner unterzeichneten in Stockholm eine Erklärung mit dem Ziel, „gemeinsam ihren Wunsch zu bekräftigen, die europäische Zusammenarbeit im Bereich der Kernenergie zu stärken“, heißt es in einer Erklärung. Solche Maßnahmen dürften das Wachstum des europäischen Marktes ankurbeln.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Kernkraftwerksausrüstung ist nach Gerätetyp und Reaktortyp segmentiert.

Basierend auf dem Gerätetyp ist der globale Markt für Kernkraftwerksausrüstung in Inselausrüstung und Zusatzausrüstung unterteilt.

Im Zusammenhang mit einem Kernkraftwerk bezieht sich der Begriff „Inselausrüstung“ im Allgemeinen auf die kritischen Systeme und Komponenten, die für die Gewährleistung des sicheren und zuverlässigen Betriebs des Kernreaktors unverzichtbar sind. Ein Kernkraftwerk ist üblicherweise in verschiedene Funktionszonen unterteilt, wobei eine dieser Zonen manchmal als „Kerninsel“ oder „Reaktorinsel“ bezeichnet wird. Die Kerninsel umfasst den Hauptstandort des Reaktorkerns sowie viele wesentliche Systeme und Geräte, die für den Kernspaltungsprozess erforderlich sind.

Zu den wichtigsten Komponenten der Kernkraftwerksausrüstung gehören Reaktorkern, Kühlsysteme, Steuerungssysteme, Instrumentierungs- und Überwachungssysteme, Dampferzeuger und Turbinen. Die Konstruktion dieser Systeme ist sorgfältig darauf ausgelegt, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Kernkraftwerken durch Redundanzmaßnahmen zu gewährleisten.

Basierend auf dem Reaktortyp ist der globale Markt für Kernkraftwerksausrüstung in Druckwasserreaktoren (PWR), Druckschwerwasserreaktoren (PHWR), Siedewasserreaktoren (BWR) und fortschrittliche Reaktoren segmentiert.

Der Druckwasserreaktor (DWR) dominiert den Weltmarkt. Ein Druckwasserreaktor (DWR) ist ein Kernreaktor, der mit Wasser als Neutronenmoderator und Kühlmittel betrieben wird. Dies ist eine der am weitesten verbreiteten Bauarten von Kernkraftwerken. Das Primärkühlmittel (Wasser) wird in einem DWR unter hohem Druck zum Reaktorkern transportiert, der durch die bei der Atomspaltung freigesetzte Energie erhitzt wird. Anschließend wird das erhitzte Wasser unter hohem Druck zu einem Dampferzeuger geleitet, der die thermische Energie in Dampf für das Wasser mit niedrigerem Druck in einem Sekundärsystem umwandelt. Anschließend werden Turbinen durch Dampf angetrieben, um einen elektrischen Generator anzutreiben.

Darüber hinaus haben die Sicherheitsfunktionen von Druckwasserreaktoren zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in Kernkraftwerken auf der ganzen Welt geführt. In das Design sind mehrere Barrieren integriert, um das Entweichen radioaktiver Substanzen zu verhindern, während der Hochdruckbetrieb die Wärmeübertragung und die Effizienz der Stromerzeugung verbessert.

Jüngste Entwicklungen

• Mai 2023 – Dominion Energy und Westinghouse Electric Company haben einen Vertrag über die Konstruktion, Produktion und Lieferung von Ersatzdampferzeugern für das Kernkraftwerk Surry in Virginia abgeschlossen , wie das Unternehmen heute bekannt gab.
• Mai 2023 – Westinghouse Electric Company stellte den AP300™ Small Modular Reactor (SMR) vor, seine neueste Nukleartechnologie, einen 300-MWe-Einkreis-Druckwasserreaktor. Der AP300 SMR basiert auf dem fortschrittlichen, bewährten AP1000®-Reaktor und ist der einzige SMR, der auf einer tatsächlich in Betrieb befindlichen, einzigartigen Anlage basiert.