Marktbericht zur Stilllegung von Kernkraftwerken: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Reaktortyp (Druckwasserreaktor, Schwerwasser-Druckwasserreaktor, Siedewasserreaktor, Hochtemperatur-Gasreaktor, Flüssigmetall-Schnellbrüter, Sonstige Reaktortypen), nach Anwendung (Kommerzieller Leistungsreaktor, Prototyp-Leistungsreaktor, Forschungsreaktor), nach Kapazität (unter 100 MW, 100–1000 MW, über 1000 MW) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumstreiber des Marktes für die Stilllegung von Kernkraftwerken

Kernreaktoren erreichen die Betriebsruhe

Das Durchschnittsalter der weltweiten Reaktorflotte ist aufgrund der in den letzten Jahren stark zurückgegangenen Inbetriebnahme neuer Kernreaktoren in Industrieländern gestiegen, trotz der erhöhten Kapazität in Entwicklungsländern. Anfang der 1970er-Jahre stammten rund 80 % des erzeugten Stroms aus Kohle, Öl und Gas, die restlichen 20 % aus Wasserkraft. In wohlhabenden Ländern wurde der Großteil der in Betrieb befindlichen Kernreaktoren in den 1970er- und 1980er-Jahren gebaut, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. In den 1960er- und 1970er-Jahren erlebte der Bau von Kernreaktoren einen regelrechten Boom. In den Spitzenjahren 1974/75 wurden jährlich über 30 GW installiert, was fast 3,5 % des weltweiten Stromverbrauchs und etwa dem Doppelten des Anteils erneuerbarer Energien am Gesamtstromverbrauch entsprach.

Die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEA) schätzt, dass Ende 2020 296 Kernkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 256,3 GW ein Betriebsalter von über 30 Jahren aufweisen werden – das entspricht fast 67 %. 104 Reaktoren, also 20 % der weltweiten Kernkraftwerkskapazität, sind seit über 40 Jahren in Betrieb; nur 1 % seit über 50 Jahren. Der Bedarf an der Stilllegung dieser Reaktoren wächst aufgrund der hohen Anzahl alternder Anlagen, die sich dem Ende ihrer Betriebsdauer nähern. Dies dürfte den Markt im gesamten Prognosezeitraum maßgeblich beeinflussen.

Marktbeschränkung

Höhere Stilllegungskosten

Der Bau, die Instandhaltung und die Stilllegung eines Kernreaktors können Milliarden von Dollar kosten. Die letzte Phase im Lebenszyklus eines Kernkraftwerks, die Stilllegung, ist besonders teuer, obwohl der Betrieb des Kraftwerks größtenteils kostengünstig ist. Die Reihenfolge und der Zeitpunkt der einzelnen Programmphasen bestimmen die Gesamtkosten der Stilllegung. Aufgrund der sinkenden Radioaktivität führt das Verschieben eines Schrittes in der Regel zu geringeren Kosten, allerdings können höhere Kosten für Lagerung und Überwachung diesen Vorteil wieder zunichtemachen.

Daher rücken Pläne zur Laufzeitverlängerung in den Fokus der Betreiber von Kernkraftwerken, um die finanzielle Belastung der Stilllegung über 30 bis 60 Jahre zu verteilen. Zudem generieren die Verlängerungspläne in diesem Zeitraum Einnahmen, was die Marktforschung im Prognosezeitraum einschränkt.

Marktchance

Starker Wettbewerb durch erneuerbare Energiequellen

Weltweit boomt der Ausbau erneuerbarer Energien. Infolgedessen verzeichnen einige Regionen einen Rückgang ausländischer Direktinvestitionen und Investitionen in die Kernenergie. Bis Ende 2020 dürfte die installierte Kernkraftkapazität seit dem Jahr 2000 um fast 40 GW bzw. 2,1 GW pro Jahr auf rund 392,61 GW gestiegen sein. Im Vergleich dazu wurden seit dem Jahr 2000 mehr als 700 GW Windkraft und 700 GW Solarenergiekapazität hinzugewonnen.

Ein weiterer Faktor, der das Wachstum der Kapazitäten für erneuerbare Energien fördert, ist das Potenzial einfacher und dezentraler Technologien, sich schneller durchzusetzen als komplexe und riesige zentrale Kernkraftwerke. Die Stromerzeugung aus Kernkraft wird aufgrund des Wachstums erneuerbarer Energien zunehmend unwirtschaftlich. Dies dürfte dazu führen, dass Kernkraftwerke im gesamten Prognosezeitraum vorzeitig stillgelegt werden, was den untersuchten Markt antreiben wird.

Segmentanalyse

Der globale Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken ist nach Reaktortyp, Anwendung und Kapazität segmentiert.

Basierend auf dem Reaktortyp

Der globale Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken ist unterteilt in Druckwasserreaktoren, Druckwasserreaktoren mit schwerem Wasser, Siedewasserreaktoren, Hochtemperatur-Gasreaktoren, Flüssigmetall-Schnellbrüter und andere Reaktortypen.

Das Segment der Druckwasserreaktoren (PWR) trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,2 % wachsen. Ein kommerzieller PWR verfügt typischerweise über einen Reaktorkern im Inneren des Reaktordruckbehälters, der die Wärme erzeugt. Kernbrennstoff, Moderator, Steuerstäbe und ein Kühlmittel, das durch unter hohem Druck stehendes Flüssigwasser gekühlt und moderiert wird, befinden sich im Reaktorkern, auch Reaktordruckbehälter (RDB) genannt. Ein Druckhalter, Steuerleitungen, Reaktorkühlmittelpumpen, Dampferzeuger, Reaktorkühlmittelgeneratoren und weitere Komponenten bilden einen PWR. Der PWR ist der weltweit am häufigsten eingesetzte Kernreaktor, da er gegenüber anderen Reaktortypen einige Vorteile bietet. Leichtwasser, das kostengünstiger als andere Kühlmittel wie Schwerwasser ist, wird in PWR-Reaktoren sowohl als Kühlmittel als auch als Moderator verwendet, was den Betrieb von PWR-Reaktoren kostengünstig macht. Weniger spaltbares Material im Reaktorkern verringert die Wahrscheinlichkeit weiterer Spaltungsreaktionen, wodurch die Temperatur im Reaktor auf dem richtigen Niveau gehalten wird und die Wahrscheinlichkeit ungünstiger Bedingungen sinkt, was ihn sicherer und besser handhabbar macht.

Ein CANDU-Reaktor (Canada Deuterium Uranium) ist eine andere Bezeichnung für einen Druckwasserreaktor (PHWR). Seit den 1950er Jahren entwickelt Kanada Reaktoren dieses Typs. Die überwiegende Mehrheit der heute in Betrieb befindlichen 11 % PHWR-Reaktoren befindet sich in Kanada. PHWRs verbrennen häufig natürlich vorkommendes Uranoxid. Daher benötigen sie das effizientere Schwerwasser als Kühlmittel. Durch den Einsatz von Schwerwasser kann der Reaktor ohne Brennstoffanreicherung betrieben werden, und die Neutronenökonomie wird verbessert. Dies ermöglicht die Nutzung alternativer Brennstoffkreisläufe. Im Gegensatz zu Druckwasserreaktoren (PWR) verwendet die PHWR-Architektur dünnwandige Druckrohre. Dadurch können die Druckgrenzen in vielen Druckrohren mit kleinem Durchmesser verteilt werden. Im Vergleich zu PWR-Konstruktionen ist daher die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Bruchs einer Druckbarriere geringer. PHWR-Anlagen gelten als sicherer als PWR-Anlagen.

Basierend auf der Anwendung

Der globale Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken ist in kommerzielle Kernkraftwerke, Prototypenkernkraftwerke und Forschungskernkraftwerke unterteilt. Das Segment der kommerziellen Kernkraftwerke hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 12,90 % wachsen. Im Oktober 2021 waren in 32 Ländern 441 kommerzielle Kernkraftwerke in Betrieb. Die Vereinigten Staaten produzierten mehr Kernstrom als jedes andere Land und verfügten über die größte Kernstromerzeugungskapazität. Den größten Anteil hatte Frankreich, das auch die zweithöchste Kernstromerzeugungskapazität aufwies. Kommerzielle Kernkraftwerke werden aus verschiedenen Gründen stillgelegt, darunter wirtschaftliche, politische und gesellschaftliche. Die Hauptfaktoren, die die Wettbewerbsfähigkeit der Kernenergie verringerten, waren ihre begrenzte Betriebsdauer und der Preisverfall alternativer Energiequellen wie Solar- und Windenergie.

Darüber hinaus hat der Ausbau erneuerbarer Energietechnologien und deren zunehmende Wirtschaftlichkeit eine rasante Entwicklung erfahren. Weltweit bauen Staaten enorme Infrastrukturen für erneuerbare Energien auf, wodurch der Bedarf an Kernreaktoren gesunken ist. Zudem wurden Kernreaktoren abgeschaltet, da erneuerbare Energien die Stromerzeugung aus Kernkraft übernommen haben. Daher hat die globale Branche für den Rückbau von Kernreaktoren erheblich vom Boom der erneuerbaren Energien profitiert.

Forschungsreaktoren bestehen aus einer Vielzahl kommerzieller und ziviler Kernreaktoren, die häufig nicht zur Stromerzeugung genutzt werden. In diesen Reaktoren werden Radioisotope für die Medizin, Materialprüfungen sowie Forschung und Entwicklung durchgeführt. Die Hauptfunktionen von Forschungsreaktoren umfassen die Bereitstellung einer Neutronenquelle für Forschungszwecke und einige weitere Anwendungen. Die meisten dieser Reaktoren befinden sich in Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen von Universitäten weltweit. Die Stilllegung ist ein wesentlicher Bestandteil des Lebenszyklus eines Reaktors und birgt ein immenses Gefahrenpotenzial, da diese Reaktoren kleiner dimensioniert sind und sich in der Nähe von besiedelten Gebieten befinden.

Darüber hinaus benötigen Forschungsreaktoren im Vergleich zu anderen Reaktortypen spezielle Stilllegungsdienstleistungen, da sie typischerweise für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden, darunter kernphysikalische Forschung, Isotopenproduktion, medizinische Behandlungen sowie landwirtschaftliche und industrielle Anwendungen. Ein typischer Leistungsreaktor kann bis zu 3000 MW Leistung erzeugen, während Forschungsreaktoren bis zu 100 MW erreichen. Kurz gesagt, die Kapazitäten dieser Reaktoren sind deutlich geringer als die von Reaktoren, die für den Schiffsantrieb verwendet werden.

Basierend auf der Kapazität

Der globale Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken ist in die Segmente unter 100 MW und über 1000 MW unterteilt. Das Segment zwischen 100 und 1000 MW trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,6 % wachsen. Für einen 1000-MW-Druckwasserreaktor werden jährlich etwa 27 Tonnen Uran benötigt – rund 18 Millionen Brennstoffpellets, die in über 50.000 Brennstäben untergebracht sind. Kohlekraftwerke benötigen enorme Mengen an Kohle. Erschreckend: Ein Kohlekraftwerk mit einer Leistung von 1000 MW verbraucht 9000 Tonnen Kohle pro Tag – das entspricht einer kompletten Zugladung (90 Waggons mit je 100 Tonnen Kohle!). Moderne Kernreaktoren kosten schätzungsweise 5366 US-Dollar pro Kilowatt Leistung. Das bedeutet, dass ein großer 1-Gigawatt-Reaktor ohne Finanzierungskosten rund 5,4 Milliarden US-Dollar kosten würde. Im Vergleich dazu kostet ein neuer Windpark nur 1980 US-Dollar pro Kilowatt.

Die Kosten für die Kernkraft- und Dampfkomponenten werden voraussichtlich bei etwa 4 US-Dollar pro Watt liegen. Bei einer Auslastung von 90 % würde unser 100-MW-Kernkraftwerk rund 788.000 MWh Energie erzeugen, genug für etwa 99.000 Haushalte. Zum Vergleich: Ein 100-MW-Windpark mit einer Auslastung von 30 % würde die gleiche Strommenge erzeugen, die etwa 35.000 Haushalte im Nordosten und 18.000 Haushalte im Süden der USA verbrauchen.

Regionalanalyse

Europa dominiert den Weltmarkt

Der globale Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken ist in vier Regionen unterteilt: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und Lateinamerika, Naher Osten und Afrika (LAMEA). Europa trägt am meisten zum Umsatz bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,09 % wachsen. Steigende staatliche Förderprogramme, Umweltbedenken, die zur Stilllegung von Kernkraftwerken in Frankreich, Litauen, Großbritannien und Deutschland geführt haben, die wachsende Nachfrage in Deutschland, Öffentlichkeitsarbeit, strenge staatliche Vorschriften für den Rückbauprozess sowie die zunehmende Anzahl von Kernkraftwerken in Südkorea und Japan tragen alle zum wachsenden Anteil der Region am globalen Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken bei. Aufgrund der strengen staatlichen Vorschriften, die die Stilllegung von Kernkraftwerken begünstigen, hat die Region ein bemerkenswertes Marktwachstum verzeichnet.

Darüber hinaus strebt Europa eine Diversifizierung seines Energiemixes an, indem der Anteil der Kernenergie an der gesamten Stromerzeugung bis 2025 von 75 % auf 50 % gesenkt wird. Grund dafür ist die starke Abhängigkeit der Region von Kernenergie. Diese Faktoren deuten darauf hin, dass die Branche für den Rückbau von Kernkraftwerken in den kommenden Jahren ein signifikantes Wachstum verzeichnen wird. Der Übergang der Region zu sauberer Energie hat zur Stilllegung vieler Kernreaktoren geführt, wodurch Europa den größten Markt für den Rückbau von Kernkraftwerken darstellt. Deutschland, Frankreich und Großbritannien sind die wichtigsten Länder in diesem Bereich.

Im asiatisch-pazifischen Raum wird der Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken im Prognosezeitraum voraussichtlich am schnellsten wachsen. Zahlreiche vollbetriebene Kernkraftwerke in Südkorea und Japan, die einen hohen Bedarf an Stilllegungsverfahren mit sich bringen, sowie die zunehmende Nutzung der Kernenergie, die laufenden Stilllegungsaktivitäten und staatliche Initiativen zur Reduzierung der Kernenergie tragen alle zum Wachstum des regionalen Marktes bei. Der asiatisch-pazifische Raum hat sich in letzter Zeit zu einem starken Wettbewerber auf dem globalen Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken entwickelt. Stilllegungsprozesse sind in dieser Region aufgrund der vielen modernen Kernkraftwerke besonders notwendig. Auch die Zunahme von Unfällen und der politische Druck, Kernreaktoren vor ihrer Fertigstellung abzuschalten, tragen zum Wachstum der Branche bei. Die jüngsten Stilllegungsprojekte im asiatisch-pazifischen Raum konzentrieren sich auf Südkorea und Japan. China und Indien könnten der Branche für den Rückbau von Kernkraftwerken Perspektiven bieten, da Kernreaktoren und Kernkraftwerke bald das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen werden.

Nordamerika zählt zu den Regionen mit der weltweit größten Anzahl an in Betrieb befindlichen Kernreaktoren. Da der Großteil der Nachfrage aus den USA, Kanada und Mexiko kommt, wird ein deutliches Wachstum im Bereich der Kernreaktor-Stilllegung erwartet. Mit über 31 % der weltweiten Kernenergieproduktion im Jahr 2020 gehören die USA zu den führenden Kernenergieproduzenten. Im Jahr 2020 erzeugten die US-Kernreaktoren 790 Terawattstunden Strom, ein leichter Rückgang von 2,3 % gegenüber 2019. Im Rahmen ihres Programms zur Erneuerung der Betriebsgenehmigungen (SLR) prüft die US-Atomaufsichtsbehörde (NRC) Anträge auf Verlängerung der Betriebsgenehmigungen über 60 bis 80 Jahre hinaus. Einige Anlagenbetreiber haben jedoch kürzlich beschlossen, ihre Kernkraftwerke bereits nach 45 bis 50 Jahren stillzulegen. Darüber hinaus verfolgt die USA einen neuen Ansatz namens beschleunigte Stilllegung, der es ermöglicht, Kernkraftwerke nach der Abschaltung früher aus der Aufsicht der Regulierungsbehörden zu entlassen. Der größte Teil des Geländes des Kernkraftwerks, mit Ausnahme der Bereiche, die zur Trockenlagerung abgebrannter Brennelemente genutzt werden, steht dann ohne Einschränkungen zur Verfügung.

Die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) gehörten zu den ersten Ländern im Nahen Osten, die ein Atomkraftprogramm starteten. Die Emirates Nuclear Energy Corporation (ENEC) wurde 2009 gegründet. Im Dezember desselben Jahres schlossen sie und die Korea Electric Power Corporation (KEPCO) einen Vertrag über 20 Milliarden US-Dollar zum Bau von vier APR-1400-Megawatt-Reaktoren (MW) in Barakah, Abu Dhabi. Die Gesamtleistung der vier Einheiten wird voraussichtlich 5,6 GW betragen. Saudi-Arabien plant seit Jahren den Bau von zwei großen Kernkraftwerken und Mini-Entsalzungsanlagen. Zu diesem Zweck holte das Land Informationen von fünf Anbietern in China, Russland, Frankreich, Südkorea und den USA ein. Das geplante Kernkraftwerk verzögert sich jedoch aufgrund der enormen Investitionskosten immer wieder. Saudi-Arabien wird im Prognosezeitraum keine Kernkraftkapazität für den kommerziellen Betrieb haben, wodurch das Land kein Markt für die Stilllegung von Kernkraftwerken ist.