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Jul 12, 2023

Ein Unterseekabel zur Stromversorgung Puerto Ricos

In ganz Puerto Rico sind die Lebensqualität und die Wirtschaft prekärer, als irgendjemand anderswo in den Vereinigten Staaten tolerieren würde. Und der Grund liegt größtenteils in einem einzigen Problem: dem

In ganz Puerto Rico sind die Lebensqualität und die Wirtschaft prekärer, als irgendjemand anderswo in den Vereinigten Staaten tolerieren würde. Und der Grund dafür ist größtenteils ein einziges Problem: Das elektrische System ist schmutzig, anfällig und teuer.

Auf dem Festland stehen die Amerikaner vor einem ganz anderen Problem: der Herausforderung, nach der Inbetriebnahme zweier neuer Reaktoren in Georgia ein Folgeprojekt zu finden. Diese Reaktoren haben eine starke Lieferkette, einen Kader von Arbeitskräften mit hochspezialisierten Fähigkeiten und einen vollständigen Entwurf für eine Reihe von Anlagen nach Maß gebracht, die die Kosten senken und unsere CO2-Probleme lindern würden.

Können wir diese Probleme zusammenfassen? Ja, aber es erfordert etwas, was wir heutzutage nicht mehr oft tun: groß denken. Es ist an der Zeit, die Planer mit einigen Machbarkeitsstudien zu beauftragen und mit der Bildung eines politischen Konsenses über ernsthafte Wege zu einer CO2-freien Wirtschaft zu beginnen.

Die Vereinigten Staaten könnten die beiden Probleme mit einem einzigen Projekt lösen, einem Unterwasserkabel. Solche Kabel werden auf der ganzen Welt und in den Vereinigten Staaten immer häufiger eingesetzt, da wir versuchen, saubere Energie über größere Entfernungen zu transportieren. Viele weitere sind geplant. Sie haben sehr geringe Leitungsverluste und sind sehr zuverlässig.

Und diese Zuverlässigkeit könnte sie zu einer attraktiven Alternative zum derzeit unzuverlässigen Netz von Puerto Rico machen.

Puerto Rico hat auf drei Seiten Probleme mit seinem Elektrizitätssystem. Eine davon ist die Verteilungsseite – gewöhnliche Strommasten und Niederspannungsleitungen sowie Unterseekabel helfen da nicht weiter. Es gibt aber auch Probleme auf der Erzeugungs- und Übertragungsseite. Der größte Teil der Stromerzeugungsinfrastruktur der Insel befindet sich auf der Südseite und ist veraltet. Es wird mit Schweröl betrieben, einem der kohlenstoffreicheren Kraftstoffe. (Der Ersatz einer Megawattstunde Schweröl hilft dem Klima als der Ersatz einer Megawattstunde Erdgas.) Zwischen den alten Generatoren und dem Lastzentrum liegt eine Reihe von Bergen und Übertragungsleitungen, die für Hurrikane anfällig sind.

Ein Kabel zur Übertragung sauberer Energie in der Nähe von San Juan wäre viel robuster und effizienter. Zusätzlich zur Verlangsamung des Klimawandels durch den Bau von Reaktoren, die etwas Schmutzigeres als Erdgas verdrängen, würde ein Kabel dazu beitragen, die Infrastruktur der Insel gegen Stürme zu schützen, die wirtschaftliche Expansion an einem Ort zu ermöglichen, der neue Arbeitsplätze braucht, die Armut unter US-Bürgern durch niedrigere Lebenshaltungskosten zu verringern, und bringen Sie alle auf die Lernkurve einer neuen Technologie, die in den kommenden Jahren von entscheidender Bedeutung sein wird.

Der Bau des Kabels wäre zwar eine gewaltige Herausforderung, aber Ingenieure greifen zunehmend auf Gleichstromkabel zurück – an Land und unter Wasser –, um herauszufinden, wie saubere Energie dorthin transportiert werden kann, wo sie benötigt wird.

Von Miami nach San Juan sind es etwa 1.000 Meilen. Für ein Datenkabel ist dieser Abstand nicht groß, für ein Stromkabel jedoch schon. Derzeit prüft das Vereinigte Königreich ein Gleichstromkabel namens Icelink von Island, das geothermische Energie etwa 750 Meilen weit transportieren soll.

Von den in Nordamerika bereits in Betrieb befindlichen Unterwasserstromkabeln ist das neueste ein 85 km langes Kabel von Pittsburg, Kalifornien, nach San Francisco. Es wurde 2010 eröffnet und ermöglichte die Schließung des Fossilienwerks Potrero in San Francisco. Die Champlain-Hudson Power Express-Strecke wird 339 Meilen (548 km) lang sein und 1,2 Gigawatt transportieren, von einem Hydro-Quebec-Umspannwerk in der Nähe der New York State Line nach Astoria, Queens. Es verläuft größtenteils unter Wasser und verläuft unter dem Lake Champlain und dem Hudson River, ein Teil liegt jedoch oberirdisch.

Weltweit wurden noch längere Kabel verlegt. Im Juni 2021 wurde die North Sea Link, ein 1,4-Gigawatt-Kabel, eröffnet, um Strom zwischen dem Norden Englands und Südnorwegen zu transportieren. Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme war es mit 447 Meilen (720 Kilometer) das längste der Welt. Der Plan sieht vor, dass überschüssiger Strom aus Offshore-Windenergie an windigen Tagen nach Osten nach Norwegen fließt und Wasserkraft aus Norwegen nach Westen fließt, wenn der Wind nicht weht. Und der Viking Link, eine weitere 1,4-Gigawatt-Leitung, die von Lincolnshire in England nach Jütland in Dänemark führt, begann 2020 mit dem Bau und soll noch in diesem Jahr fertiggestellt werden. Es sind 475 Meilen (765 Kilometer).

Längere Kabel sind geplant, insbesondere der EuroAfrica Interconnector, der Ägypten, Zypern und Griechenland in einer 1.396 Kilometer langen Kette verbinden würde

Das Kabel mag technisch machbar sein, aber wie sieht es mit der Energie aus, um es zu füllen? Auf der Festlandseite gibt es ein glückliches Zusammentreffen der Umstände. Bei dem Reaktormodell handelt es sich um den Westinghouse AP1000. Georgia Power wird in den nächsten Monaten ein Doppelkraftwerk in der Nähe von Augusta fertigstellen. Der Preis war ungefähr doppelt so hoch wie erwartet. Das ist eine Falle bei neuartigen Projekten, und die Möglichkeit, den Preis zu senken, besteht darin, die Erkenntnisse aus dem ersten Paar zu nutzen.

Georgia Power hat ein noch umfassenderes Geschenk für die Welt: einen kompletten Satz an Konstruktionszeichnungen und einen Kader von Arbeitern mit den Fähigkeiten zum Bauen. Diese Arbeiter haben bei Vogtle 4, der zweiten neuen Einheit, bessere Arbeit geleistet als bei Vogtle 3. Es ist an der Zeit, sie für ein Folgeprojekt freizugeben.

Und es kommt vor, dass ein solches Projekt bereits lizenziert ist; Florida Power & Light (FPL) beantragte während eines Erdgaspreisanstiegs zu Beginn dieses Jahrhunderts eine Lizenz bei der Nuclear Regulatory Commission und sitzt seitdem darauf. Es handelt sich um eine kombinierte Bau-/Betriebserlaubnis. Die behördliche Genehmigung ist einfach, wenn das Unternehmen die Anlage wie geplant baut, und nach der Vogtle-Erfahrung hat ein zweiter Bauunternehmer eine viel klarere Vorstellung davon, wie genau die Arbeit auszuführen ist.

Das neue Werk wäre keine perfekte Kopie der aktuellen Vogtle-Designs, um ein antiquiertes Wortspiel zu verwenden. Beispielsweise wäre das Wasserableitungssystem anders: Vogtle verwendet Kühltürme, aber in Südflorida würde das von der Anlage erwärmte Wasser in durchlässiges Gestein unter der Oberfläche eingespritzt. Aber die mühsame Arbeit des detaillierten Designs ist erledigt. Und es wurden mit erheblichem Aufwand viele Erkenntnisse gewonnen.

FPL hat eine etwas widersprüchliche Sicht auf die Kernenergie. Die Muttergesellschaft NextEra ist größtenteils in unregulierten Märkten im ganzen Land tätig, um Windkraftanlagen zu bauen, und betont, dass das Unternehmen auf erneuerbare Energien vertrauen kann. NextEra ist aus dem wichtigsten Handelsverband der Atomindustrie ausgetreten und führt umfangreiche Werbekampagnen durch, um sein grünes Image zu stärken, indem es Wind- und Solarenergie und nicht Atomkraft in den Vordergrund stellt.

Und nach der Erfahrung von Georgia Power mit Vogtle könnte man es NextEra verzeihen, dass es eine gewisse Zurückhaltung gegenüber dem Sprung zeigt. Aber es gibt gute Gründe dafür, dass die Bundesregierung mit den Zahlen rechnen muss. Die Betonung liegt auf den Gründen im Plural, denn es handelt sich um ein Projekt, das aus nationaler Perspektive sinnvoller ist als aus lokaler Unternehmensperspektive.

Wenn wir beispielsweise Puerto Rico mit sauberem Strom versorgen, kommen wir unseren nationalen Klimazielen näher. Die Bereitstellung zuverlässiger und preisgünstiger Elektrizität wird das Geschäftsumfeld auf der Insel verbessern, das Beschäftigungswachstum ankurbeln, die Steuereinnahmen erhöhen und allgemein den Lebensstandard dort erhöhen. Wenn das Projekt weitere karibische Inseln einbezieht, könnte es eine Form der Auslandshilfe für bedürftige Nachbarn sein, deren Bindungen an die Vereinigten Staaten gestärkt würden. Und es wäre ein wichtiger Schritt, um den AP1000 zu einem begehrenswerten Produkt und einem nützlichen Werkzeug für die Dekarbonisierung zu machen.

Hier könnte sich die FPL – oder vielleicht der Kongress und die Regierung Joe Biden – an der Batterieindustrie orientieren. Energieanalysten verfügen über eine Methode, um den Wert von Batterien zu messen: Sie prüfen, ob die Vorteile ihrer verschiedenen Funktionen „gestapelt“ werden können. Das heißt, das Treffen der richtigen Entscheidungen hängt davon ab, alle verschiedenen Funktionen zu berücksichtigen, die Batterien erfüllen können: Erhöhung der Zuverlässigkeit, Reduzierung der Notwendigkeit einer Übertragungsmodernisierung, Anpassung von Angebot an Nachfrage, Stabilisierung des Netzes usw. Es könnte an der Zeit sein, diese Struktur anzuwenden zu einem Atomprojekt.

Die neuen Reaktoren würden ungefähr die Menge an Produktion ins Netz bringen, die Puerto Rico verbraucht, aber sie wären nicht direkt an das Unterseekabel angeschlossen, genauso wenig wie jedes Kraftwerk heute eine einzelne Fabrik oder eine einzelne Stadt versorgt. Das Kabel würde im Wesentlichen das Festlandnetz der USA bis nach Puerto Rico erweitern und so die Zuverlässigkeit einer vielfältigen Versorgung gewährleisten. (Auf diese Weise lässt man das Licht einige Wochen lang an, einmal alle 18 Monate, wenn man den Reaktor zum Auftanken und zur Wartung abschaltet, oder durchschnittlich alle ein bis zwei Jahre, wenn eine Störung zu einer Abschaltung des Reaktors führt.) Ein Am Ende der Insel würde das Kabel an einem Umspannwerk landen, möglicherweise einem, das bereits existiert. Es wären neue Geräte erforderlich, um den Gleichstrom wieder in Wechselstrom umzuwandeln, wie er im puertoricanischen Stromnetz vorhanden ist. Dabei handelt es sich jedoch um eine gut entwickelte Technologie. Und im Allgemeinen sind Umspannwerke viel einfacher zu platzieren als Kraftwerke oder Stromleitungen.

Wenn das Kabel aus technischen Gründen unterwegs irgendwo an Land kommen muss, gibt es viele Möglichkeiten. Alle Inseln in der Karibik verbrennen Heizöl, das teuer und umweltschädlich ist. Aus guten technischen Gründen bevorzugen sie ein Kabel als zumindest teilweisen Ersatz für Heizöl. Solar- und Windenergie können bei Plänen zum Ausstieg aus dem Heizöl eine Rolle spielen, obwohl beide sehr anfällig für Hurrikane sind und Intermittenten ein besonderes Problem in Umgebungen darstellen, in denen die Netze unterbrochen sind und entfernte Gebiete, in denen der Wind weht oder Bedarf weht, nicht erschlossen werden können ist niedriger, so dass überschüssige Leistung verfügbar ist.

Das Nuclear Alternative Project, bestehend aus einer Gruppe puerto-ricanischer Ingenieure in den Vereinigten Staaten, hat an einem oder zwei kleinen modularen Reaktoren für die Insel gearbeitet. (Puerto Ricos Last ist zu gering, um einen Reaktor von der Größe des AP1000 zu beherbergen, obwohl sein jährlicher Energieverbrauch mit 18 Millionen Megawattstunden fast so viel ist, wie ein AP1000-Kraftwerk mit zwei Blöcken produzieren würde.)

Die Verlegung eines Kabels nach Puerto Rico würde nicht die gesamte Stromerzeugung auf den Inseln ersetzen; einige würden zur Sicherung benötigt. Aber es würde die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Stürmen erheblich verbessern.

Eine karibische Unternehmensgruppe schätzte 2014 die Kosten einer solchen Linie auf 5 Milliarden US-Dollar, lieferte jedoch keine Grundlage für die Schätzung. Im Jahr 2022 sagte ein Unternehmen namens Alternative Transmission, es könne die Leitung für 5,5 bis 6 Milliarden US-Dollar bauen. Es nannte den Plan „Project Equity“ und sagte, er würde 2,1 Gigawatt von bis zu zwei Punkten an der Ostküste des Festlandes an zwei Punkte in Puerto Rico liefern. (Zufälligerweise handelt es sich bei 2,1 Gigawatt um die Leistung von zwei AP1000-Reaktoren, obwohl das Unternehmen angab, irgendwann nach erneuerbarer Energie zu suchen; Atomkraft erwähnte es nicht.) Der Präsident des Unternehmens, Adam Rousselle, sagte, das Projekt würde übertragen werden. aus dem Zorn des Hurrikans.“

Die Idee, in Florida eine neue Generation zur Stromversorgung eines Offshore-Gebiets zu nutzen, ist schwierig, da Planer, die oft Spezialisten auf einem begrenzten Gebiet sind, über mehr als einen Faktor gleichzeitig nachdenken müssen. Versorgungsunternehmen im Besitz von Investoren, die traditionell Reaktorbauer sind, tätigen keine Investitionen aus Gründen der wirtschaftlichen Entwicklung oder der Innenpolitik. Und sie werden nur dann in Resilienz investieren, wenn sie dafür entlohnt werden.

Ein staatliches Stromnetz mag zwar Investitionen tätigen, um die wirtschaftliche Entwicklung und einen höheren Lebensstandard anzukurbeln, aber der langjährige staatliche Energieversorger von Puerto Rico, bekannt als Prepa, war dieser Aufgabe nie gewachsen, und seit 2021 ist es das Übertragungs- und Verteilungssystem wurde von einem privaten Betreiber betrieben.

Tatsächlich denkt der Betreiber Luma, der das System vor fast zwei Jahren übernommen hat, bereits in großen Dimensionen. Sie hat von der Federal Emergency Management Agency mehr als 8 Milliarden US-Dollar gefordert. Aber es besitzt nicht die alten, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Generatoren, und der nächste Schritt könnte darin bestehen, diese zu ersetzen oder zu modernisieren.

Warum jetzt groß denken? Denn wir stehen wahrscheinlich an der Schwelle zu einer Ära großer Veränderungen: Große Landflächen werden dem steigenden Meeresspiegel überlassen, große, durch das Klima bedingte Migrationen und vielleicht sogar große Anstrengungen, das Klima auf eine Art und Weise zu manipulieren, die zu ungewissen Ergebnissen führt, wie etwa die Einführung von reflektierendem Material in die Stratosphäre, um etwas Sonnenenergie zurück in den Weltraum zu schicken. Es ist besser, jetzt mit einigen großen Initiativen einzusteigen, deren Folgen relativ kalkulierbar sind.

Aber um das zu erreichen, muss man in einem größeren Maßstab denken, etwa im Maßstab der Trans-Alaska-Pipeline, des Panamakanals oder der transkontinentalen Eisenbahn. Die Energiewende erfordert umfassenderes Denken und die Nutzung neuer Technologien wie Langstrecken-Hochspannungs-Gleichstrom-Unterseekabel und modernerer Kernreaktoren, um die anstehenden Probleme zu bewältigen. Und hier ist ein Ausgangspunkt.

*Am 24. April wurde dieser Artikel aktualisiert, um einen Tippfehler zu korrigieren, der die Reaktoren bei Vogtle als 4 und 5 statt als 3 und 4 identifizierte.

Matthew L. Wald ist ein unabhängiger Energieanalyst und Autor. Er war achtunddreißig Jahre lang Reporter bei der New York Times, wo er über Klima, Energie und andere Themen berichtete. Außerdem war er sechs Jahre lang als Politikanalyst und Kommunikationsberater am Nuclear Energy Institute tätig.