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Kernheizkraftwerk Báhoň

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Kernheizkraftwerk Báhoň
Standort
Land Flag of Slovakia.svg Slowakei
Landschaftsverband Bratislava
Ort Báhoň
Koordinaten 48° 17′ 54″ N, 17° 25′ 27″ OTerra globe icon light.png 48° 17′ 54″ N, 17° 25′ 27″ O
Reaktordaten
Pläne storniert 2 (2000 MW)
Zusatzfunktion Fernwärme
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Die Quellen für diese Angaben sind in der Zusatzinformation einsehbar.

Das Kernheizkraftwerk Báhoň (slowakisch Jadrová elektráreň s odberom tepla [JEOT] Báhoň) sollte nahe der slowakischen Ortschaft Báhoň entstehen für die Fernwärmeversorgung von Bratrislava. Mehrere Standorte wurden erwogen, wobei die Planungen für ein Kernheizkraftwerk bei Báhoň am weitesten gediehen haben. Anfang der 1980er wurden die Planungen erweitert mit dem möglichen Bau eines Kernheizwerks zwischen den Ortschaften Pezinok und Šenkvice als Alternative zu einem Kernheizkraftwerk Báhoň erörtert, sowie der Umbau von Bohunice V1 zu einem Kernheizkraftwerk oder reinen Kernheizwerk. Ab Mitte der 1980er wurde das Projekt praktisch nicht weiter erörtert zugunsten einer Fernwärmeleitung aus dem Kernkraftwerk Bohunice.

Geschichte

Ende der 1960er evaluierte die Tschechoslowakei den Bau von möglichen kombinierten Kernheizkraftwerken in den Ballungsgebieten des Landes. Die Stadt Bratislava war einer der in engerer Auswahl erwogenen Ballungsgebiete.[1] Die Stadt Bratislava hatte bereits einen entsprechend hohen Fernwärmebedarf, der durch Wohnungsbau noch weiter steigen sollte, woraus sich ebenfalls ein stark steigender Bedarf an Elektrizität ergab. Durch die hiesigen Kühlwasserquellen der umliegenden Gewässer war es zudem möglich eine Durchlaufkühlung zu realisieren, weshalb sich mehrere Orte in der Umgebung für solch eine Anlage eigneten. Obwohl mit der Raffinerie von Slovnaft eine Rohstoffquelle für konventionelle Heizwerke bestand, war deren Nutzung sehr klein, da vornehmlich sehr schweres Altöl beim Raffinerieprozess übrigbleibt, der sich schlecht in Heizwerkskesseln verbrennen lässt. Aufgrund des Versorgungsdefizit in der Region um Bratislava war daher der Zubau eines großen Kernheizkraftwerks generell als möglich eingestuft worden mit bis zu zwei Reaktoren, die je eine Leistung zwischen 500 und 1000 MW elektrisch aufweisen könnten. Eine entsprechende Umsetzung dieser Planungen wurde allerdings nicht vor dem Jahr 1980 bis 1985 berücksichtigt, da technische Fragen zur Klärung offenblieben. Darunter fällt das Platzieren solcher großen Kernkraftwerke in dicht besiedelten Ballungsgebieten und die Frage der Fernwärmenetzeinbindung beim Bau des konventionellen Großheizwerks, das im Stadtteil Bratislava IV entstehen sollte. Zusätzlich gab es einige ungünstige Errichtungsbedingungen, darunter auch die Frage der Versorgung des Stadtteils Petržalka, der sich am rechten Donauufer befand und die Fernwärmetrasse durch oder über den Fluss geführt werden müsste. Hierzu sollten in den kommenden Jahren lösungsorientierte Studien ausgearbeitet werden.[2]

Entsprechende Vorplanungen für ein Kernheizkraftwerk zur Versorgung von Bratislava wurden in der ersten Hälfte der 1970er begonnen.[3][4] Während die Planungen für die Kernheizkraftwerke Holešovice und Brünn mit Reaktoren des Typs WWER-440 voranschritten, waren die Planungen für ein Kernheizkraftwerk Bratislava eher theoretisch um dessen generelle Machbarkeit zu prüfen.[5] Aufgrund des Baustopps des mit Öl befeuerten Heizwerks Bratislava IV im Jahr 1975 wurden große Probleme bei dem weiteren Ausbau des Fernwärmenetzes der Stadt Bratislava festgestellt die zeigten, dass es an Kapazitäten für die Wärmeversorgung fehlt. Der Beschluss der Tschechoslowakei vom Jahr 1975 anstatt von Öl auch die neuen verfügbaren Brennstoffe zu berücksichtigen, darunter Gas und Kernenergie, initiierte die Projektierung neuer Lösungen mit Kernenergie und Erdgas. Bis 1976 wurden die Studien vertieft und es zeigte sich, dass Bratislava der wahrscheinlich am geeignetste Standort in der Tschechoslowakei ist, der für die wirtschaftliche Nutzung eines Kernheizkraftwerks zur Verfügung steht. Dies wird insbesondere durch den hohen Elektrizitätsbedarf des Ballungszentrums erklärt. Da der Umbau des Heizkraftwerks Bratislava IV auf Gas zu einem Erzeugungsverlust von 500 MW elektrisch geführt hätte, war die nukleare Lösung mehr denn je berücksichtigt worden. Für die Planung bis zum Jahr 2000 sollte daher ein Kernheizkraftwerk vollständig in den Planungen berücksichtigt werden.[6]

Aufgrund der erwarteten Entwicklung von Bratislava wurde 1976 daher vorgeschlagen insbesondere die nördlichen Bezirke Bratislava I und den nordöstlichen Bezirk Bratislava II für ein Kernheizkraftwerk zu berücksichtigen, wobei der Wärmebedarf bis 1980 bereits rund 866 MW betragen würde, davon alleine 546 MW alleine durch die Raffinerie Slovnaft. Der Bedarf für den Westen von Bratislava wurde hingegen als zu gering angesehen, da der Ausbau der Stadt dort praktisch abgeschlossen war und kein zukunftsnaher Zuwachs am Wärmebedarf prognostiziert wurde. Ein etwaiger Zuwachs wurde erst zwischen 1985 und 1995 prognostiziert, das heißt zu der Zeit, in der die Verfügbarkeit eines Kernheizkraftwerks für Bratislava prognostiziert wurde. Für den Süden von Bratislava war im Zeitraum 1975 bis 1985 der Bau von neuen Wohnanlagen vorgesehen, der 42.000 neue Wohnquartiere schaffen sollte. Dies hätte zu einem neuen Fernwärmebedarf von weiteren 436 MW geführt. Um die Zeit bis zur Verfügbarkeit einer neuen Fernwärmequelle zu überbrücken, bedingt durch den ausgesetzten Bau des Heizwerks Bratislava IV, sollten 27 mit Erdgas befeuerte Fernwärmeheizwerke dezentral aufgebaut werden. Die größte Begrenzung ergab sich für Bratislava aufgrund der Betriebsweise der einzelnen Fernwärmenetze, die alle mit unterschiedlichen Drücken und Temperaturen arbeiteten und daher einzeln an das Kernheizkraftwerk angebunden werden müssen.[6]

Auf Basis dieser Entwicklung wurden vier Mikrostandorte ausgewählt für den Bau eines Kernheizkraftwerks nahe Bratislava. Dies sind die Standorte Bratislava-Süd, die Gemeinde Báhoň im Nordosten, Kostolná im Osten und im Westen von Bratislava. Die Anlage sollte vornehmlich die Wärmeversorgung der Raffinerie Slovnaft, des Zentrums von Bratislava und des östlichen Bereichs der Stadt sicherstellen mit je einer separaten Fernwärmezuleitung aus dem Kernheizkraftwerk mit einer Vorlauftemperatur von 185 °C und einer Rücklauftemperatur von 65 °C. Der Standort Bratislava-Süd war nahe der Raffinerie-Slovnaft gelegen, sodass eine direkte Verbindung errichtet werden konnte. Die Versorgung der anderen Stadtteile sollte durch eine Einbindung in das Fernwärmenetz Bratislava-Süd erfolgen, das allerdings mit niedrigeren Temperaturen arbeitete als die anderen Netze. Dadurch hätte sich die nachfolgende Erhitzung an den Koppelstellen durch konventionelle Erhitzer ergeben. Der Strandort Báhoň lag mit 35 Kilometer Entfernung zur Raffinerie am fernsten. Die Lage begünstigte allerdings die direkte Anbindung an den östlichen und südlichen Teil der Stadt Bratislava, wobei für Slovnaft allerdings eine separate Dampfleitung hätte errichtet werden müssen. Der westliche Teil von Bratislava hätte allerdings nicht bei diesem Standort nicht angebunden werden können, da es keine mögliche Route für eine direkte Fernwärmeleitung zum Kernheizkraftwerk Báhoň gab. Die einzige Möglichkeit wäre die Anbindung durch eine Fernwärmeleitung, die südlich der Stadt verläuft, diese allerdings mit einer Gesamtlänge von 70 Kilometer die technischen Grenzen erreichte. Die gleiche Lösung wäre ebenfalls für den Standort Kostolná angewendet worden, während dieser Standort aber mit 28 Kilometer Entfernung zur Raffinerie Slovnaft eine bessere Lage aufwies. Der Bau im Westen von Bratislava war als schlechteste Option ausgeschlossen worden, da die Leitungslängen sehr groß gewesen wären und nur eine Anbindung der Raffinerie Slovnaft und den westlichen Fernwärmenetz erlaubt hätte.[6]

Als vorteilhafteste Lage sah man von Erzeugerseite gesehen den Standort im Süden von Bratislava, da die Verluste am geringsten wären. Die Lösungen mit den Standorten Báhoň und Kostolná limitieren die Wärmeauskopplung auf rund 75 % des Wertes (1861,8 MW Fernwärmeleistung), der am Standort Bratislava-Süd erreicht wird. Ähnliche Probleme hatten die beiden Standorte auch aufgrund der Limitierung der vorhandenen Kühlwasserquellen, was den Bau einer solchen Anlage erst sehr spät nach den 1990ern ermöglichen würde, wenn entsprechende Kühlwasserreservoirs angelegt wurden.[6]

Ab März 1976 wurde zunächst der Bau von zwei WWER-440 mit Containment untersucht. Die technische Lösung sollte denen der Kernheizkraftwerke für Prag und Brünn ähneln.[6] Der Bau sollte zwischen 1977 und 1978 analog zur Erweiterung des Kernkraftwerks Bohunice um zwei weitere WWER-440 beginnen.[7][8] Ab Mai 1976 wurde das Projekt geändert und die Installation von zwei WWER-1000 berücksichtigt. Auf Basis der Reaktortypen wurde eine weitere Standortbewertung vorgenommen, in der sich der Standort Bratislava-Süd als eher problematisch herausstellte aufgrund der Stadtnahen Lage und der Nähe zu dem Trinkwasserschutzgebiet Žitný ostrov. Der Standort Báhoň wurde hinsichtlich seiner fernen Lage vom Ballungsgebiet aus Strahlenschutzsicht als am besten bewertet. Die Lage in den Ausläufern der kleinen Karpaten ähnelt den geologischen Verhältnissen des Kernkraftwerks Bohunice. Kostolná ist etwas näher am Ballungszentrum gelegen und hat als Kühlwasserquelle die kleine Donau in der Nähe. Die Lage ist allerdings ähnlich wie Bratislava-Süd nahe des Trinkwasserschutzgebiets Žitný ostrov. Der Standort Bratislava-West sollte sich 10 Kilometer nördlich des Zusammenflusses der March in die Donau am linken Ufer der March stehen. Die Lage wurde allerdings als Nachteilhaft bewertet, aufgrund der großen Entfernungen zu den Wärmezentren, zumal die Lage des Standortes nahe des Ballungsraums Bratislava ist. Ein weiteres negatives Kriterium war die nahe Lage von 4 bis 5 Kilometer zur Staatsgrenze zu Österreich.[6]

Aus den Analysen ergab sich ein Vorzug für die Standorte Bratislava-Süd, Báhoň und Kostolná. Als Hauptlösung erörterte man den Bau von zwei Reaktoren des Typs WWER-1000.[6][9] Der Bau der Anlage war im Bauprogramm zwischen 1984 und 1987 berücksichtigt worden.[10] Ab Anfang der 1980er wurden die Planungen zusammen mit Ungarn durchgeführt über die Möglichkeit der erweiterten Wärmeauskopplung aus dem Kernheizkraftwerk am Standort Bratislava-Süd, um grenzüberschreitend auch die ungarische Stadt Győr mit Fernwärme zu versorgen.[11]

Planung von Alternativen

Anfang der 1980er konzentrierte man sich insbesondere aufgrund der kurzen verbleibenden Projektstandzeit von angesetzten 25 Jahren des Kernkraftwerks Bohunice und dessen beiden WWER-440 in der Anlage V1. Langfristig sah man deshalb einen Betrieb nur bis zum Jahr 2004 bis 2010 vor, insbesondere vor dem Hintergrund der schnellen Versprödung der Reaktordruckbehälter, die eine führende Komponenten für die Projektstandzeit ist. Dies eröffnete allerdings Möglichkeiten der Nachnutzung der Reaktoren für die Möglichkeit der Fernwärmeversorgung von Bratislava diese mit reduzierter Leistung und damit reduzierter Neutronenbelastung des Reaktordruckbehälters als Kernheizwerk zu betreiben ohne Elektrizitätserzeugung, oder aber die Blöcke durch neue Reaktoren des Typs WWER-1000 in Bohunice oder einen anderen Standort zu ersetzen. Als primäre Variante wurde vorgesehen, die Blöcke als Kernheizkraftwerk weiterzubetreiben. Der begrenzende Faktor sind hier die Dampferzeuger des Blocks, deren Standzeit auf 30 Jahre projektiert wurde, allerdings mit einer großen Marge für den Bruch von Dampferzeugerröhren von knapp 20 %. Dies ermöglicht auch beim langsamen Versagen durch Verschließen der Dampferzeugerrohre den weiteren Betrieb, oder aber den Tausch der Dampferzeuger innerhalb von 19 Monaten, was rund Kosten in Höhe von 50 Millionen Kronen erfordern würde. Die Reaktoren hätten entsprechende Modifikationen am Reaktorschutzsytem bedürft und der Ersatz der äußersten Reihe von Brennelementen durch Dummy-Elemente mit einem Ausglühen des Reaktordruckbehälters. Bei geringerer Versprödung oder Lösung des Problems wurde auch erwogen die Anlagen umzubauen mit vier 50 MW starken Gegendruckturbinen und der Modernisierung der bestehenden Turbinen bei Weiterbetrieb der Reaktoren mit den Projektparametern.[12]

Als zweite Variante wurde erwogen der Umbau von Bohunice V1 in ein reines Kernheizwerk mit einer limitierten thermischen Reaktorleistung von 550 MW, was in etwa 35 bis 40 % der thermischen Leistung des Basisprojekts des Typs WWER-440 entspricht. Hierdurch hätte man den Brennstoffzyklus von 12 auf 24 Monate verlängert bei gleichen Wechselanteil und reduzierter Anreicherung auf 2,4 bis 1,6 %. Durch die reduzierten Druck- und Temperaturparameter wären im Primärkreis nur 190°C im Eintritt des Reaktorkerns und 210 °C beim Austritt bei 60 Bar erreicht worden. Die Dampferzeuger wären dann als reine Wärmetauscher betrieben worden mit 90 °C Eintrittstemperatur und 160 °C Austrittstemperatur bei einem Druck von 10 Bar. Das Fernwärmenetz sollte durch einen direkten Wärmetauscher an den Kreis angebunden werden und bei 150 °C bei einem Druck von 15 Bar im Vorlauf und 70 °C im Rücklauf betrieben werden. Hier stellten sich allerdings mehrere Aufgaben, die gelöst werden müssten. Dies betrifft insbesondere die Auslegung des Reaktorkerns und die Frage, ob die Dampferzeuger langfristig bei solchen Parametern betrieben werden könnten, oder durch geeignete Wärmetauscher ersetzt werden müssen.[12]

Neben dem Umbau wurde auch die Installation von ein oder zwei Reaktoren des Typs AST-500 in Bohunice erörtert. Das generelle Problem von Bohunice war allerdings die ferne Lage zu den Fernwärmenetzen, die die Anlage versorgen könnte, abseits der für Bohunice V2 erörterten lokalen Möglichkeiten. Da Bohuncie als möglicher Standort für den Bau von zwei WWER-1000 erörtert wurde, war der Bau von zwei Kernheizwerken des Typs AST-500 am Standort eher ausgeschlossen, weshalb man für die Fernwärmeversorgung von Bratislava eher die Positionierung solcher Anlagen auf einem Gelände zwischen den Ortschaften Pezinok und Šenkvice favorisierte. Da allerdings die beiden WWER-1000 erst bis zum Jahr 2010 zur Verfügung stehen würden, damit 5 bis 6 Jahre nach der Projektlebensdauer der beiden Blöcke von Bohunice V1, würde eine Versorgungslücke entstehen, die gedeckt werden muss. Die alternative war daher der Bau von zwei WWER-1000 am Standort Báhoň, der die nötige Nähe zu Bratislava hätte, allerdings zu spät einsatzbereit wäre, da man den Standort neu genehmigen müsste und außerdem den weiteren Ausbau von Bohunice um Jahre verschoben hätte. Daher sah man prioritär vor die beiden Einheiten als Bohunice V3 zu errichten.[12]

Auf Basis einer Bilanzierungsrechnung der Fernwärmeversorgung unter Berücksichtigung der Bauzeiten wurde daher prioritär der Umbau von Bohunice V1 zu einem Kernheizkraftwerk mit Gegendruckturbinen erwogen, was eine Zeit von 5 bis 6 Jahren erfordert hätte und bis 2000 zur Verfügung stehen würde. Durch Ausglühen der Reaktoren erhoffte man sich 15 Jahre Betriebszeit für die Reaktoren, um bis 2015 eine langfristige Anlage für die Fernwärmeversorgung von Bratislava errichtet zu haben. Da allerdings die Frage der Versprödung und deren Behebung zu diesem Zeitpunkt noch nicht gelöst war, erforderte die Lösung noch Entwicklungsarbeit und konnte nur unter der Voraussetzung umgesetzt werden, dass es einen Lösungsansatz gibt. Als sekundär beste Alternative wurde der Bau von zwei AST-500 zwischen Pezinok und Šenkvice erwogen, die eine Bauzeit von 8 Jahren erfordert hätten.[12] Ab Mitte der 1980er wurde Prioritär erwogen die beiden AST-500 bis zum Jahr 2000 errichten, nach dem Bau des möglichen Kernheizwerks Nošovice für den Ballungsraum Ostrava-Karvina mit AST-300. Entsprechende Standortuntersuchungen für das Kernheizwerk Pezinok-Šenkvice wurden bis zu diesem Zeitpunkt gestartet.[13] Die Studien für den Bau einer 56 Kilometer langen Fernwärmeleitung aus Bohunice nach Bratislava wurden für das Jahr 2000 berücksichtigt, Augenmerk wurde allerdings auf eine separate Wärmequelle für das Ballungsgebiet auf Basis der Kernenergie berücksichtigt, das ab 2010 verfügbar sein sollte.[14][15] Langfristig sag man Anfang der 1990er den Ausbau des Kernkraftwerks Bohunice und die Fernwärmeversorgung aus dieser Anlage für Bratislava vor, sodass bis 2020 zwei weitere 1000 MW errichtet werden sollte, sowie zwei weitere 1000 MW-Blöcke für das Jahr 2030.[16]

Die Planungen für ein Kernheizkraftwerk in Báhoň oder einem Kernheizwerk zwischen Pezinok und Šenkvice wurden damit nicht weitergeführt. Allerdings wurden die Planungen für eine Fernwärmeleitung aus dem Kernkraftwerk Bohunice nach Bratislava ebenfalls nie umgesetzt.

Fernwärmenetz

Das Fernwärmesystem der Stadt Bratislava basiert weitestgehend auf den technischen Lösungen, die für das Fernwärmesystem der Stadt Brünn angewendet wurden. Errichtet wurde das System in Bratislava ab den 1920ern, dessen weiterer Ausbau durch den zweiten Weltkrieg unterbrochen wurde. Bis 1956 wurde unter Leitung von Energoprojekt Brünn der weitere Ausbau des Fernwärmenetz für die Stadtteile Bratslava I bis III vorangetrieben, sowie der Bau eines weiteren Heizwerks für Bratislava IV, das ab 1964 und 1965 auch Wärme für die neu gebaute Raffinerie Slovnaft im südlichen Stadtteil Vlčie hrdlo liefern sollte.[6]

Einzelnachweise

  1. Beranek, J.: Metropolitan siting of nuclear heating plants, 1969. Seite 151. Abgerufen am 05.07.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  2. Stransky, F., u.a.: 'Moznosti uplatneni jadernych teplaren v CSSR, Czechoslovak conference on nuclear power; Piestany, Czechoslovakia; 1. Dezember 1970. Seite 9. Abgerufen am 19.04.2022. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  3. International Atomic Energy Agency, u.a.: Environmental Effects of Cooling Systems at Nuclear Power Plants: Proceedings of a Symposium on the Physical and Biological Effects on the Environment of Cooling Systems and Thermal Discharges at Nuclear Power Stations, Band 378, The Agency, 1975. ISBN 9789200200755. Seite 733.
  4. United States. Federal Energy Administration: Project Independence: New York, New York, Aug. 19-22, 1974, U.S. Government Printing Office, 1974. Seite 181.
  5. U.S. Atomic Energy Commission, u.a.: Nuclear Science Abstracts, Oak Ridge Directed Operations, Technical Information Division, 1973. Seite 1584.
  6. a b c d e f g h Československá komise pro atomovou energii: VYUŽITI TEPLA Z JADERNÝCH ENERGETICKÝCH ZDROJŮ, 1976. Seite 35 bis 44, 82. Abgerufen am 06.02.2020. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  7. David Lascelles: Comecon to 1980, Financial Times, 1976. ISBN 9780900671623. Seite 87.
  8. Genshiryoku nenkan, 1977. Seite 532.
  9. Kadlec, J. u.a.: Problemy a stav jaderneho teplarenstvi, Juni 1981. Seite 32. Abgerufen am 05.07.2020. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  10. United States Department of Energy, u.a.: Energy Abstracts for Policy Analysis, Technical Information Center, U.S. Department of Energy, 1979. Seite 140.
  11. North Atlantic Treaty Organization. Economics Directorate: CAEM, Énergie, 1980-1990, Oriental Research Partners, 1981. ISBN 9780892503414. Seite 56.
  12. a b c d Kovacz, Z., u.a.: Metody hodnotenia rizika jadrovych elektrarni, 1985. Seite 99 bis 104. Abgerufen am 06.02.2020. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  13. Council for Mutual Economic Assistance. Secretariat: Nuclear Power Engineering in the CMEA Member Countries, Ausgabe 88, Izdatelʹskiĭ otdel Upravlenii͡a︡ delami Sekretariata SĖV, 1985. Seite 29.
  14. Ceskoslovenska Vedeckotechnicka Spolecnost: VII. mezinarodni konference centralizovaneho zasobovani teplem, 1988. Seite 494. Abgerufen am 06.02.2020. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  15. Ceskoslovenska Vedeckotechnicka Spolecnost: Vyuziti energii z jaderne elektrarny Temelin, 1989. Seite 141. Abgerufen am 06.02.2020. (Archivierte Version bei Internet Archive)
  16. Vlach, J.: Vyuziti tepla z jadernych zdroju. II, 1990. Seite 55. Abgerufen am 06.02.2020. (Archivierte Version bei Internet Archive)

Siehe auch