DOW auf dem Weg zur Herstellung von Chemikalien mithilfe kleiner modularer Reaktoren

Als Dow und X-energy eine Vereinbarung zur Entwicklung eines fortschrittlichen Kernreaktors an einem der Dow-Standorte an der Golfküste unterzeichneten, war das eine große Sache – eine Technologie, die die beiden an andere Industriekunden lizenzieren werden.

Dow wird mit X-energy zusammenarbeiten, um den sogenannten gasgekühlten Hochtemperaturreaktor Xe-100 zur Herstellung chemischer Verbindungen zu bauen. Die Reaktoren der Generation IV sind vor allem für die Stromerzeugung bekannt. Sie können aber auch von der Industrie genutzt werden. Da sie bei 800 Grad Celsius betrieben werden, können sie Chemikalien verarbeiten, Meerwasser entsalzen und sauberen Wasserstoff für Strom und Transport produzieren. Sie können sogar stillgelegte Kohlekraftwerke ersetzen und so die wirtschaftliche Gesundheit in zerstörten Regionen des Landes wiederherstellen.

„Der Einsatz der Nukleartechnologie der vierten Generation von „Die Zusammenarbeit mit X-energy und dem DOE wird als führendes Beispiel dafür dienen, wie der Industriesektor sicher, effektiv und kostengünstig dekarbonisieren kann.“

Die Unternehmen entschieden sich für einen Union Carbide-Standort in Calhoun County, Texas, und gehen davon aus, dass das Projekt im Jahr 2030 in Betrieb gehen wird. Dow übernimmt außerdem eine Minderheitsbeteiligung an X-Energy. Jeder modulare Reaktor kann 80 Megawatt erzeugen. Sie können jedoch zu einer Leistung von 320 Megawatt gestapelt werden und liefern sauberen, zuverlässigen und sicheren Grundlaststrom zur Unterstützung von Elektrizitätssystemen oder industriellen Anwendungen.

Die bestehenden US-Kernreaktoren gehören zur zweiten Generation, obwohl die Southern Company über Reaktoren der dritten Generation verfügt, die von Westinghouse entwickelt wurden. Die kleinen modularen Reaktoren gehören zur vierten Generation und produzieren mehr Strom zu geringeren Kosten. Die dritte und vierte Generation schalten sich im Notfall automatisch ab.

Reaktoren der richtigen Größe haben eine Leistung von 50 MW bis 300 MW. Die Module können aber zu einer 1-Gigawatt-Anlage kombiniert werden.

Derzeit stammen 99 % der weltweiten Wasserstoffproduktion aus fossilen Brennstoffen. Das nennt man grauen Wasserstoff. Ziel ist es, zu grünem Wasserstoff zu gelangen, bei dem Sonnenkollektoren oder Windkraftanlagen mithilfe eines Elektrolyseurs Strom erzeugen. Aber auch Wärme und Strom aus der Kernenergie können das Wassermolekül spalten, um Wasserstoff zu erzeugen – der Öl raffiniert, Stahl produziert und Chemikalien herstellt.

Die HTGR-Technologie von X-energy kann durch ihre Hochtemperatur-Wärme- und Dampfproduktion breite industrielle Anwendungen unterstützen. Das US-Energieministerium hat X-energy ausgewählt, um bis zum Ende des Jahrzehnts bis zu 1,2 Milliarden US-Dollar für die Entwicklung, Lizenzierung, den Bau und die Demonstration eines fortschrittlichen betriebsbereiten Reaktors und einer Anlage zur Brennstoffherstellung zu erhalten.

„Vom Anfang bis zum Ende der Lieferkette kann unsere Technologie Unternehmen in den meisten Wirtschaftszweigen sowohl mit Strom als auch mit Wärme versorgen und so dazu beitragen, ihren CO2-Fußabdruck zu verringern. Wir freuen uns, mit Dow zusammenzuarbeiten, um ein erfolgreiches Projekt zu liefern und zu veranschaulichen.“ „Wir bieten umfassende, hochflexible Anwendungen der proprietären Kernenergietechnologie von X-energy“, sagte J. Clay Sell, CEO von X-energy.

Ein solcher Prozess ist emissionsfrei und dringend notwendig. Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde verursachte elektrische Energie 25 % der weltweiten Treibhausgasemissionen, während Industriebetriebe 24 % ausmachten. Im Jahr 2020 machte der Transport insgesamt 27 % aus. Die Internationale Atomenergiebehörde sagt, dass sich die Nutzung der Kernenergie bis 2050 verdoppeln muss, um die globalen Klimaziele zu erreichen.

Einem Bericht im Power-Magazin zufolge hat sich Dow für ein 4.700 Hektar großes Werk pro Stunde nordöstlich von Corpus Christi entschieden, weil dort jährlich mehr als 4 Millionen Pfund Material hergestellt werden, das für Lebensmittelverpackungen, Draht- und Kabelinstallationen und die Pharmaindustrie verwendet wird. Das Projekt wird im Vergleich zu Gasturbinen jährlich 440.000 Tonnen CO2 einsparen.

„Dow rechnet damit, diese Turbinen Anfang des nächsten Jahrzehnts außer Betrieb zu nehmen“, sagte Kreshka Young, Business Director of Energy & Climate bei Dow für Nordamerika, gegenüber POWER und fügte hinzu, dass Dow „Optionen für den Verkauf des überschüssigen produzierten Stroms prüfen wird“.

„Jeder Standort verfügt über ein einzigartiges Strom- und Dampfbedarfsprofil. Daher gibt es keinen einheitlichen Ansatz für die Versorgung der Dow-Standorte“, fügte Young hinzu. „Stattdessen ist ein breites Portfolio an Optionen erforderlich, darunter konventionelle Strom- und Dampftechnologien, CO2-Abscheidung und -Sequestrierung, sauberer Wasserstoff und erneuerbare Energien zusätzlich zur Kernenergie, um Dows Weg zur Null zu optimieren.“

Die Standortwahl folgt einer Ankündigung der Westingtonhouse Electric Company, einen kleinen modularen Reaktor zu entwerfen – 300-MW-äquivalente Module, die über eine passive Sicherheitsfunktion verfügen. Der Entwurf soll im Jahr 2027 fertig sein, teilte CNBC mit, dass der Bau etwa 1 Milliarde US-Dollar kosten wird.

Unterdessen haben TerraPower und GE Hitachi Nuclear Energy im September 2020 das Natrium-Projekt gestartet – einen kleinen modularen Reaktor, den sie bis 2030 kommerzialisieren wollen. Sie testen die Technologie derzeit zusammen mit PacifiCorp von Berkshire Hathaway. Die Natriumreaktoren sind angeblich in der Lage, Wind- und Solarenergie zu sichern. Mit anderen Worten, es wäre ein sauberer Backup-Generator.

Natürlich gibt es einige Hindernisse auf dem Weg. Der einzige Lieferant des benötigten Treibstoffs – HALEU – ist das russische Staatsunternehmen TENEX – was unter den heutigen Umständen unerwünscht ist. Aber staatliche Anreize könnten die inländische Produktion des Kraftstoffs ankurbeln und eine dauerhafte Wertschöpfungskette schaffen. Ansonsten bieten es auch Australien, Kanada und Kasachstan an.

Gleichzeitig ist es schwierig, die Kosten für den Bau dieser fortschrittlichen Kernreaktoren zu beziffern. Mehr Gewissheit wird es geben, wenn die Entwickler mit der Planung von Anlagen und Modellierungsaufwendungen beginnen.

„Elektrizität ist die niedrig hängende Frucht“, sagte Patrick White, Projektmanager der Nuclear Innovation Alliance, in einem Gespräch mit diesem Autor. „Wir haben die Kernenergie noch nicht in große Chemieanlagen integriert. Es kann sein, dass es einige Probleme gibt und Probleme gelöst werden müssen. Aber am Ende des Jahrzehnts werden wir die ersten Reaktoren für industrielle Anwendungen sehen. Das Ziel ist die Dekarbonisierung.“

Unternehmen werden sich nach dem Bau des vierten und fünften Reaktors in Scharen anmelden, schlussfolgert er – genau das ist das Ziel von Dow und X-Energy.