Diplomarbeit, 2010
128 Seiten, Note: 2,3
1 Deutschlands Glauben an Yhprums Gesetz
2 Grundsätzliche Aspekte der atomaren Energie-gewinnung
2.1 Die Kernenergie in der deutschen Energielandschaft
2.1.1 Der Beitrag der Kernenergie zum deutschen Energiemix
2.1.2 Der Anteil der Kernenergie an der Grundlaststromversorgung
2.1.3 Der Anteil der Kernenergie am Primärenergieverbrauch
2.1.4 Die wirtschaftliche Bedeutung des Energiesektors
2.1.5 Uran – Abhängigkeit endlicher Rohstoffe
2.2 Technische Grundlagen der Kernenergienutzung
2.2.1 Die Gewinnung von Energie durch Kernspaltung
2.2.2 Reaktorentypen
2.2.3 Kernkraftwerke in Deutschland
2.3 Politischer Rahmen für die Nutzung der Kernenergie
2.3.1 Das deutsche Atomgesetz
2.3.2 Energiepolitik
2.3.3 Zukunft der Kernenergienutzung – Politische Strategien der deutschen Parteien
2.3.4 Die zukünftige Strategie der Bundesregierung
2.3.5 Versorgungssicherheit in der BRD
2.3.6 Sicherheitsstandards und staatliche Aufsicht
3 Kernenergieausstieg – ökonomische Reaktionen und ökologische Effekte
3.1 Ökonomischer Effekte eines Kernenergieausstiegs
3.1.1 Stromerzeugungskosten und Strompreisbildung
3.1.2 Wirkungen auf den Strompreis im Falle eines Verzichts auf die Kernenergie
3.1.3 Arbeitssektor Atomwirtschaft
3.1.4 Beschäftigungswirkungen im Falle eines Verzichts auf die Kernenergie
3.1.5 Abschätzung der gesamtwirtschaftlichen Kosten eines deutschen Atomausstiegs
3.1.6 Abschätzung und Deckung einer möglicherweise entstehenden Energielücke
3.1.7 Fazit der ökonomischen Betrachtungen
3.2 Ökologische Effekte eines Kernenergieausstiegs
3.2.1 Das Leitbild der Nachhaltigkeit
3.2.2 Übertragung des Leitbilds der Nachhaltigkeit auf den Energiesektor
3.2.3 Klimaschutzziele der BRD
3.2.4 CO2-freie Stromerzeugung durch Kernkraftwerke?
3.2.5 Auswirkungen des Kernenergieausstiegs auf die deutsche CO2-Bilanz
3.2.6 Externe Effekte und externe Kosten
3.2.7 Das Problem der Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Abfälle
3.2.8 Fazit der ökologischen Betrachtungen
4 Erneuerbare Energien als Substitutionsalternative der Kernenergie
4.1 Möglichkeiten der Stromgewinnung durch Erneuerbare Energien
4.1.1 Stromgewinnung durch Sonnenkraft
4.1.2 Stromgewinnung durch Windkraft
4.1.3 Stromgewinnung durch Wasserkraft
4.1.4 Stromgewinnung durch Biomasse
4.2 Ist die Substitution der Kernenergie durch Erneuerbare Energien möglich?
4.3 Kosten der Substitution der Kernenergie durch Erneuerbare Energien
4.4 Belastungen und Entlastungen der Umwelt
5 Der Blick auf die Zukunft
Diese Arbeit befasst sich mit der Analyse des deutschen Kernenergieausstiegs. Das primäre Ziel ist es, die ökonomischen und ökologischen Auswirkungen dieses Ausstiegs zu untersuchen und zu bewerten, ob die durch Kernenergie gedeckten Strommengen substanziell durch Erneuerbare Energien substituiert werden können.
2.2.1 Die Gewinnung von Energie durch Kernspaltung
Die Kernspaltung von schweren Kernen ist neben der Kernfusion, der Verschmelzung leichter Kerne, eine der Möglichkeiten zur Gewinnung von Energie, die von den Chemikern O. Hahn, F. Straßmann und L. Meitner 1938 gefunden wurde. Die Bestandteile von natürlichem Uran sind zum einen das Isotop 238 (99,29 %) und zum anderen das Isotop 235 (0,71 %), dabei hat das Isotop 238 eine Bindungsenergie von 4,8 MeV und das Isotop 235 eine Bindungsenergie von 6,5 MeV je Nukleon. Von Bedeutung ist zunächst das Isotop 235. Der Uran-235-Atomkern wird nun mit thermischen Neutronen bestrahlt, wobei Kerntrümmer mittleren Atomgewichts entstehen. Dabei entstehen Spaltprodukte, deren Kerne sich im Moment der Entstehung abstoßen, da sie positiv geladen sind. Atomkerne mit hohen Ordnungszahlen sind relativ instabil, daher ist eine Spaltung durch langsame, energiearme Neutronen möglich.
Eine geringe Anregung durch ein thermisches Neutron reicht aus um das Gleichgewicht der positiv geladenen Neutronen zu stören. Wie in Abbildung 3 verdeutlicht kommt der Kern zunächst in Schwingung und zerreißt schließlich. Hierbei entstehen in der Regel zwei Teilkerne ungleichen Ausmaßes und einige Neutronen. Bei dieser Kernspaltung entsteht eine Gesamtenergie von ca. 200 MeV, wovon ca. 194 MeV genutzt werden können. Was das bedeutet verdeutlicht folgender Vergleich: Bei der Spaltung eines Kilogramms des Uranisotops 235 werden 22 Mio. kWh bzw. 19 Mrd. kcal freigesetzt. Dieselbe Energiemenge würde bei der Verbrennung von 2714 t Steinkohle zu 7000 kcal/kg freigesetzt werden. Die Energieausbeute ist somit bezogen auf 1 kg Brennstoff bei der Kernspaltung des Uranisotops 235 2,7 millionenmal größer als bei der Steinkohleverbrennung. Als Faustformel lässt sich sagen, dass die Kernspaltung von einem Gramm Uran 235 ca. 24000 kWh Energie freisetzt.
1 Deutschlands Glauben an Yhprums Gesetz: Einleitung in die Thematik des Atomausstiegs und Darstellung der Motivation sowie der Zielsetzung dieser Arbeit.
2 Grundsätzliche Aspekte der atomaren Energie-gewinnung: Überblick über den Energiemix, die technischen Grundlagen der Kernspaltung und den politischen Rahmen der deutschen Energiepolitik.
3 Kernenergieausstieg – ökonomische Reaktionen und ökologische Effekte: Detaillierte Analyse der Auswirkungen des Ausstiegs auf Strompreise, Beschäftigung, Gesamtkosten und ökologische Faktoren inklusive der Endlagerproblematik.
4 Erneuerbare Energien als Substitutionsalternative der Kernenergie: Bewertung der verschiedenen Erneuerbaren Energien als Ersatz für Kernkraftwerke sowie deren Potenzial und Kosten.
5 Der Blick auf die Zukunft: Abschließende Reflexion über die Herausforderungen bei der Umsetzung eines nachhaltigen Energiesystems in Deutschland.
Kernenergie, Atomausstiegsbeschluss, Energiewende, Erneuerbare Energien, Strompreise, Versorgungssicherheit, Klimaschutz, CO2-Vermeidung, Endlagerung, Kernspaltung, Energiemix, Atomgesetz, Beschäftigungseffekte, Nachhaltigkeit.
Die Arbeit befasst sich mit der ökonomischen und ökologischen Analyse des in Deutschland beschlossenen Kernenergieausstiegs.
Die zentralen Themen umfassen den aktuellen Energiemix, die technischen und politischen Grundlagen der Kernkraft, die Folgen des Ausstiegs für Wirtschaft und Umwelt sowie das Potenzial Erneuerbarer Energien als Ersatz.
Das primäre Ziel ist es, die Auswirkungen eines Atomausstiegs zu bewerten und zu untersuchen, inwieweit Erneuerbare Energien die durch Kernkraft wegfallenden Energiemengen substituieren können.
Die Arbeit stützt sich auf eine Literaturanalyse sowie eine modellbasierte Betrachtung, unter anderem durch Heranziehung von Input-Output-Analysen zur Beschäftigungswirkung.
Der Hauptteil analysiert ökonomische Effekte (Strompreis, Arbeitsmarkt, Kosten) und ökologische Auswirkungen (CO2-Bilanz, Endlagerung) des Atomausstiegs sowie die Potenziale und Kosten Erneuerbarer Energien.
Kernenergie, Energiewende, Erneuerbare Energien, Atomausstieg, Versorgungssicherheit und Klimaschutz.
Die Endlagerung stellt ein politisch und technisch ungelöstes Problem dar, das aufgrund der extrem langen Halbwertszeiten radioaktiver Abfälle auch nach der Stilllegung der Kraftwerke fortbesteht.
Das Konzept der Nachhaltigkeit bildet die theoretische Grundlage, um die drei Säulen – ökonomische Effizienz, ökologische Verträglichkeit und soziale Gerechtigkeit – im Rahmen des Umbaus des Energiesystems abzuwägen.
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