Kernenergie stammt aus der Energie, die im Kern (Kern) eines Atoms gespeichert ist. Diese Energie wird durch Spaltung (Aufspaltung von Atomen) oder Fusion (Verschmelzung von Atomen zu einem größeren Atom) freigesetzt. Die freigesetzte Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden.
Fossile Brennstoffe – zu denen hauptsächlich Kohle, Öl und Erdgas gehören – decken den Großteil des Energiebedarfs weltweit. Die Stromerzeugung ist eine der vorherrschenden Nutzungen fossiler Brennstoffe. Aber diese Ressource ist begrenzt.
Strom erzeugen
Durch die Spaltung eines Uranatoms kann Kernenergie freigesetzt werden. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Bei der Spaltung des Kerns wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Bei der Spaltung werden auch einige Neutronen freigesetzt. Diese Neutronen könnten andere Kerne spalten und mehr Wärme und Neutronen freisetzen. Diese Kettenreaktion nennt man Kernspaltung.
Fossile Brennstoffe wurden aus den organischen Überresten prähistorischer Pflanzen und Tiere gebildet. Diese Millionen Jahre alten Überreste wurden durch Hitze und Druck in der Erdkruste in kohlenstoffhaltige Brennstoffe umgewandelt.
Sowohl Kernkraftwerke als auch fossile Kraftwerke produzieren Strom auf die gleiche Weise. Die in diesen Anlagen erzeugte Wärme wird zur Dampferzeugung genutzt. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die einen Generator antreibt, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
Emissionen: Atomkraft vs. Kohlekraft
Kernenergie ist sauberer bei der Stromerzeugung. Kernspaltung liefert Energie, ohne Treibhausgase wie Kohlendioxid freizusetzen. Atomkraftwerke erzeugen jedoch radioaktiven Abfall, ein kritischer Faktor beim Vergleich der Umweltverschmutzung durch fossile Brennstoffe und Kernenergie.
Bedenken Sie jedoch bei einem Vergleich zwischen Atomkraft und Kohlekraft, dass bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird. Tatsächlich stammen 90 Prozent der CO2-Emissionen aus der Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten von Kohlekraftwerken. Sie emittieren Schadstoffe wie Schwefeldioxid, giftige Metalle, Arsen, Cadmium und Quecksilber.
Effizienz und Zuverlässigkeit
Ein Pellet Kernbrennstoff wiegt ungefähr 6 Gramm. Dieses einzelne Pellet liefert jedoch die Energiemenge, die der von einer Tonne Kohle erzeugten Energie entspricht, 120 Gallonen Öl oder 17.000 Kubikfuß Erdgas, was Kernbrennstoffe viel effizienter macht als fossile Kraftstoffe.
Zudem arbeiten Kernkraftwerke zuverlässiger als andere Stromerzeugungsanlagen. Im Jahr 2017 waren die Kernkraftwerke zu 92 % der Zeit voll ausgelastet. Betrachten Sie zum Vergleich die Betriebszeiten anderer Energieerzeugungsquellen: Kohlekraftwerke (54%), Erdgasanlagen (55%), Windgeneratoren (37%) und Solaranlagen (27%).
Verfügbarkeit von Ressourcen
Uran ist eine der am häufigsten vorkommenden Energiequellen der Erde. Uran kann wiederaufbereitet und wiederverwendet werden, einer der Vorteile der Kernenergie gegenüber fossilen Brennstoffen. Fossile Brennstoffe hingegen sind nicht erneuerbar. Die Energiereserven sind aufgrund der Abhängigkeit der Menschen von fossilen Brennstoffen stark zurückgegangen.
Kosten: Kernenergie vs. fossile Brennstoffe
Die Kosten sind wichtig, wenn man die Vor- und Nachteile der Kernenergie gegenüber fossilen Brennstoffen betrachtet. Während die Betriebskosten von Kernkraftwerken die Kosten anderer Strom erzeugender Stromquellen übersteigen, sind die Gesamtkosten geringer als bei den meisten anderen. Die durchschnittlichen Gesamtkosten der Stromerzeugung umfassen Betrieb, Wartung und Brennstoffe. Die Kosten werden in Mühlen pro Kilowattstunde angegeben, wobei eine Mühle 0,001 US-Dollar oder ein Zehntel US-Cent entspricht.
Die für 2017 ausgewiesenen durchschnittlichen Gesamtkosten in Mühlen pro Kilowattstunde betragen in der Reihenfolge steigender Kosten 10,29 für Wasserkraft (einschließlich konventioneller Wasserkraft und Pumpspeicher). Wasserkraftwerke), 24,38 für Kernkraft, 31,76 für Gasturbinen und kleine Anlagen (definiert als Gasturbinen-, Verbrennungs-, Photovoltaik- oder Solar- und Windkraftanlagen) und 35,41 für fossilen Dampf Pflanzen.
Zukunft der Energieerzeugung
Fossile Brennstoffquellen gehen allmählich zurück, was zu einer möglichen globalen Energieknappheit führt. Kernkraftwerke liefern bereits in dreißig Staaten Energie. Mit zwei genehmigten neuen Anlagen und etwa 18 Anträgen auf den Bau neuer Anlagen, die von den USA geprüft werden. Nuclear Regulatory Commission im Jahr 2018 könnten Kernkraftwerke diesen Energiebedarf in den Vereinigten Staaten decken.
