Die zukünftige Energieversorgung in Deutschland wird zum großen Teil auf fluktuierenden erneuerbaren Energien basieren. Dabei sind Flexibilitätsoptionen wie Biogasanlagen (BGA) unerlässlich. Ein nachhaltiger Beitrag von BGA zur Energieversorgung ist allerdings nur mit hohem Reststoffeinsatz und hohen Wärmenutzungsgraden gewährleistet. Das Ziel des Vorhabens FlexWasteHeat ist die technische und konzeptionelle Optimierung der Wärmeversorgungssysteme und deren Einsatzplanung von stromnetzdienlichen BGA unter Betrachtung eines zukünftig gesteigerten Einsatzes von Rest- und Abfallstoffen. Flexibel betriebene BGA sollen in die Lage versetzt werden, bei einer hohen erlösorientierten Fahrweise zuverlässig und hocheffizient Wärme zu liefern. Um individuelle Lösungen für den flexiblen Anlagenbestand zu entwickeln, wird zunächst der Ist-Stand des Wärmemanagements von repräsentativen Praxisbeispielen ermittelt und anhand von detaillierten Modellen in enger Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern optimiert. In die Optimierungen sollen neben den internen Prozessen, Energieströmen und Komponenten der BGA auch Schnittstellen zu übergeordneten Energiesystemen implementiert werden. Die Bewertung der Lösungskonzepte erfolgt im Hinblick auf die technische Umsetzbarkeit, die Wirtschaftlichkeit und die möglichen THG-Reduktionen. Die anschließende Umsetzung der erarbeiteten Lösungsstrategien an Praxisbeispielen ermöglicht die Gegenüberstellung der erreichten und theoretischen Optimierungsergebnisse. Auf Basis der repräsentativen Praxisanlagen und der Optimierungsmodelle lassen sich, durch eine erarbeitete Umsetzungsmethodik, konzeptspezifische Optimierungsstrategien für den allgemeinen flexiblen Anlagenbestand in Deutschland ableiten. Am Ende der Projektlaufzeit werden die Ergebnisse der Forschungsarbeit in einem Leitfaden und einem Software-Tool gebündelt.
Das Konsortium des Verbundprojekts MarrakEsH hat es sich zum Ziel gesetzt, für die Energieversorgung von Privathaushalten, kleineren Unternehmen, kritischen Infrastrukturen (z.B.Kommunikationsanlagen) und/oder mobilen Netzersatzanlagen sowie netzfernen Verbrauchern ein regeneratives, effizientes, autarkiefähiges Konzept zu erforschen und dieses als Demonstrator umzusetzen. Schlüsselelemente sind dafür ein neuartiger, modularer Multi-Port-Umrichter auf der Basis von Gallium-Nitrid-Leistungshalbleitern und dazu passenden Magnetika, die konfigurierbare Firmware für eine Mikrocontroller Unit mit Schaltfrequenzen im Megahertz-Bereich und eine innovative Wasserstofftechnik, bestehend aus einem Metallhydrid-Wasserstoff-Speicher samt dem dafür optimierten Brennstoffzellensystem. In einem Gesamtsystem, das aus mehreren Teilsystemen zur Erzeugung, Umwandlung und Speicherung von Energie besteht, ermöglicht der modulare Multi-Port-Umrichter gegenüber einem konventionellen Ansatz eine deutliche Reduktion der Wandlungsschritte elektrischer Energie und der damit einhergehenden Verluste. Durch den Einsatz des Metallhydrid-Wasserstoff-Speichers kann die Wasserstofftechnik ohne Bedenken auch in Privathaushalten oder besonders gefährdeten Umgebungen sicher verwendet werden. Das optimierte Management der elektrischen und thermischen Energieflüsse im System gewährleistet jederzeit die Verfügbarkeit der notwendigen elektrischen Energie. Zudem erlaubt die systematische Hebelung von Synergien zwischen den Teilsystemen eine effiziente, sinnvolle Nutzung der unvermeidbaren Abwärme. Der modulare Aufbau mit neuesten Bauteiltechnologien erlaubt eine einfache Skalierung und/oder Erweiterung des Systems und dient zudem der Verringerung von Wartungsaufwand, Herstellungskosten und Bauraum. GKN Hydrogen: Aufbau und Erprobung einer Anlage zur regenerativen und autarken Energieversorgung. Erforschung von Potentialen in der prozesstechnischen Optimierung zwischen dem Speicher und der Brennstoffzelle
Die Windenergie liefert bereits heute einen bedeutenden Beitrag zum Strommix in Deutschland und wird eine der tragenden Säulen des Energiesystems sein. Damit die Energiewende gelingen kann, sind bei allen erneuerbaren Energien weitere Reduktionen der Stromgestehungskosten (LCoE) notwendig. In den vergangenen Jahren haben technologische Entwicklungen in der Anlagenauslegung, der Regelung und der Vorhersage der Windressource bereits zu signifikanten Reduktionen der LCoE geführt. Dabei spielt der Trend zu immer größeren Windenergieanlagen und Windparks, insbesondere auf See, eine wichtige Rolle. Hieraus ergeben sich enorme Herausforderungen für die zukünftigen Entwicklungen im Bereich der Anlagenauslegung, der Betriebsführung und der Netzeinspeisung. Numerische Strömungssimulationen und insbesondere die skalenübergreifende Modellierung und die gekoppelte Betrachtung multiphysikalischer Prozesse sind hier besonders relevant. In diesem Vorhaben werden skalenübergreifende Ansätze im Bereich mesoskaliger und mikroskaliger Simulation für die Standortbewertung, die Berechnung der Windressource und die Anlagenauslegung untersucht und erweitert. Dabei werden einerseits meteorologische, aeroelastische, ozeanografische und Wellenmodelle in einer Simulationsumgebung miteinander gekoppelt und anderseits werden die Modelle durch Machine Learning Methoden ergänzt, um sehr detaillierte und damit rechenaufwändige Simulationen zu beschleunigen und ihre Präzision zu verbessern. Die gekoppelten Methoden werden im Vorhaben zur Entwicklung neuartiger adaptiver Windparkregler eingesetzt und für die verbesserte Beschreibung der Dynamik von Lasten erprobt. Darüber hinaus werden neue Simulationsansätze höherer Ordnung für die Windenergieanwendung erforscht, die eine weitere Rechenzeitoptimierung versprechen. Das Teilvorhaben 'Anwendungsnahe Entwicklungen' verfolgt das Ziel verschiedene neue Ansätze auf ihre Eignung in der Windenergie und insbesondere auch für die Windenergieindustrie zu testen.
Im Rahmen des Forschungsprojekts VARele wird ein virtuelles Energiesystem auf Basis von Virtual Reality (VR) entwickelt, in dem elementare Anlagen und Handlungsabläufe innerhalb des Verteilungsnetzes auf Hoch- und Mittelspannungsebene abgebildet und interaktiv erlebbar gemacht werden. Der Fokus liegt dabei auf einer detaillierten Abbildung von Umspannanlagen, intelligenten Ortsnetzstationen in Smart-Grid-Systemen und Übertragungssystemen, wie z.B. Hochspannungs- und Mittelspannungs-Freileitungs- und Kabelsystemen. Durch einen modularen Aufbau der VR-Szenarien werden Erweiterungen, wie z.B. eine Integration von Power-to-X-Technologien oder dezentralen Erzeugungsanlagen ermöglicht, die in zukünftigen Energiesystemen eine zentrale Rolle spielen werden. Mithilfe des virtuellen Energiesystems sollen relevante kooperative Lernsituationen geschaffen werden, die im Aus- und Weiterbildungsbereich dazu beitragen, Fach- und Führungskräfte der Energiewirtschaft optimal und effizient zu schulen.
<p> <p>Seit dem Atomausstieg wird Kernenergie in Deutschland weiter als Beitrag zu Klimaschutz und Versorgungssicherheit diskutiert. Das Umweltbundesamt ordnet ein, welche Rolle sie im künftigen Energiesystem spielen kann und warum für schnellen und kosteneffizienten Klimaschutz vor allem erneuerbare Energien entscheidend sind.</p> </p><p>Seit dem Atomausstieg wird Kernenergie in Deutschland weiter als Beitrag zu Klimaschutz und Versorgungssicherheit diskutiert. Das Umweltbundesamt ordnet ein, welche Rolle sie im künftigen Energiesystem spielen kann und warum für schnellen und kosteneffizienten Klimaschutz vor allem erneuerbare Energien entscheidend sind.</p><p> Ausgangslage: Kernenergie in der deutschen Klimadebatte <p>Deutschland hat die Stromerzeugung aus Kernenergie beendet. Die letzten drei deutschen Atomkraftwerke Emsland, Isar 2 und Neckarwestheim 2 gingen am 15. April 2023 vom Netz. Gleichzeitig wird Kernenergie in Deutschland und international weiter als möglicher Beitrag zu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> und Versorgungssicherheit diskutiert. Die Debatte dreht sich vor allem darum, ob Kernenergie klimapolitisch sinnvoll wäre, ob neue Kernkraftwerke eine Option für die Zeit nach 2030 sein könnten und ob neue Reaktorkonzepte zur Treibhausgasneutralität beitragen können.</p> <p>Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> bewertet diese Fragen nicht allein anhand der CO₂-Emissionen im Kraftwerksbetrieb. Um Kernenergie klimapolitisch zu bewerten, zählen auch die gesamte Realisierungszeit von Planung bis Inbetriebnahme, Kosten, Energiesystemverträglichkeit, Umweltwirkungen, Sicherheitsrisiken, Brennstoffversorgung und die Entsorgung radioaktiver Abfälle.</p> <p>Auch relevant ist, wann Techniken verfügbar sind. Denn für den Klimaschutz zählen vor allem die nächsten Jahre. Deutschland muss die Emissionen schnell senken und bis 2045 treibhausgasneutral werden. </p> </p><p> Was kann Kernenergie für den Klimaschutz leisten? <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_01_thg_emissionen.jpg"> </a> <strong> Kernenergie ist treibhausgasarm, aber nicht automatisch beste Klimaschutzoption. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Kernenergie verursacht bei der Stromerzeugung nahezu keine direkten CO₂-Emissionen. Eine vollständige Klimabilanz betrachtet jedoch den gesamten Lebenszyklus: Uranabbau, Aufbereitung, Konversion, Anreicherung, Brennelementfertigung, Bau und Betrieb des Kraftwerks, Zwischenlagerung, Rückbau sowie Entsorgung beziehungsweise Endlagerung radioaktiver Abfälle.</p> <p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/climate-environmental-impact-of-nuclear-power">UBA-Forschungsbericht „Climate and environmental impact of nuclear power“</a> untersucht die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- und Umweltwirkungen der Kernenergie über den gesamten Lebenszyklus.Die zentralen Ergebnisse sind in einer <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/11850/publikationen/2026-06/32_2026_Climate_Short_Version.pdf">Kurzfassung</a> zusammengefasst. Demnach liegen die Treibhausgasemissionen von Kernenergie für das Basisjahr 2020 durchschnittlich bei 5 bis 15 Gramm CO₂-Äquivalenten je Kilowattstunde Strom. Einzelne Werte liegen niedriger, andere erreichen bis zu 21 Gramm CO₂-Äquivalenten je Kilowattstunde. Für 2030 erwarten die Forschenden im Bericht mit 4,8 bis 14,2 Gramm CO₂-Äquivalenten je Kilowattstunde eine ähnliche Größenordnung.</p> <p>Damit verursacht Kernenergie deutlich weniger Treibhausgase als jede fossile Stromerzeugung. Daraus folgt aber nicht automatisch, dass sie die beste Klimaschutzoption ist. Entscheidend ist, welche Technologien Emissionen schnell, verlässlich und zu vertretbaren Kosten senken ohne langfristige Lasten auf kommende Generationen zu verlagern.</p> <p>Nationale und auch globale Klimaszenarien zeigen ein klares Bild: Der Ausbau erneuerbarer Energien trägt die Transformation. Zu diesem Ergebnis kam bereits die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klimaschutz-ist-auch-ohne-kernenergie-moeglich">UBA-Analyse „Klimaschutz ist auch ohne Kernenergie möglich“</a>. Sie wertet internationale Klimaszenarien aus und zeigt: Nicht der Zubau von Kernenergie entscheidet darüber, ob Klimaziele erreicht werden, sondern der ausreichende Ausbau erneuerbarer Energien. Auch Szenarien mit hoher Kernenergieerzeugung verfehlen Klimaziele, wenn der Anteil erneuerbarer Energien zu niedrig bleibt. In den untersuchten globalen Szenarien zur Treibhausgasneutralität erreichen erneuerbare Energien im Jahr 2050 Anteile von 70 bis 100 Prozent an der Stromerzeugung. Kernenergie bleibt mit 0 bis 9 Prozent deutlich kleiner.</p> <p>Auch die heutige Entwicklung spricht gegen eine breite Renaissance der Kernenergie: Mitte 2024 betrieben lediglich 32 von rund 200 Ländern weltweit Kernkraftwerke. Die weltweit installierte Kernkraftwerksleistung lag seit rund 25 Jahren weitgehend konstant bei etwa 370 Gigawatt. Der Anteil der Kernenergie an der globalen Stromerzeugung ist seit seinem Höchststand von 17 Prozent im Jahr 1990 gesunken und lag 2024 bei rund 9 Prozent. Erneuerbare Energien lieferten im selben Jahr rund ein Drittel des weltweiten Stroms.</p> </p><p> Warum neue Kernkraftwerke zu spät kämen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_02_realisierungszeit.jpg"> </a> <strong> Neue Kernkraftwerke kommen für Klimaschutz bis 2045 meist zu spät. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> braucht Maßnahmen, die schnell wirken. Bei neuen Stromerzeugungsanlagen sind dafür nicht nur die reinen Bauzeiten relevant, sondern der gesamte Zeitraum von Planung, Genehmigung, Finanzierung, Bau und Inbetriebnahme. Als Bauzeit gilt der Zeitraum vom Beginn der physischen Bauarbeiten bis zur kommerziellen Inbetriebnahme. Planungs- und Genehmigungsphasen sind darin noch nicht enthalten und können gerade bei Kernkraftwerken mehrere zusätzliche Jahre beanspruchen.</p> <p>Schon die reine Bauzeit von Kernkraftwerken ist lang. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/climate-environmental-impact-of-nuclear-power">UBA-Forschungsbericht</a> weist eine durchschnittliche Bauzeit von knapp 100 Monaten aus, also rund acht Jahren. Die Bandbreite reicht von weniger als 50 Monaten bis fast 200 Monaten. Einzelne aktuelle Projekte zeigen, wie stark sich Zeitpläne verschieben können: Olkiluoto 3 in Finnland sollte ursprünglich 2009 in Betrieb gehen. Der kommerzielle Betrieb begann 2023. Flamanville 3 in Frankreich war ursprünglich für 2012 vorgesehen. Der Reaktor wurde Ende 2024 erstmals ans Netz angeschlossen und danach schrittweise in Betrieb genommen. Vogtle 3 und 4 in den USA sollten 2016 beziehungsweise 2017 starten. Der kommerzielle Betrieb begann 2023 beziehungsweise 2024. </p> <p>Diese langen Gesamtzeiträume erhöhen das Risiko für Kostensteigerungen und Verzögerungen. Gleichzeitig verändert sich das Energiesystem schnell. Eine Entscheidung für ein neues Kernkraftwerk würde heute getroffen, das Kraftwerk würde aber erst in einem künftigen Stromsystem liefern, das bereits deutlich stärker von erneuerbaren Energien geprägt ist.</p> <p>Wind- und Solarenergie lassen sich schneller ausbauen. Große Photovoltaik- und Onshore-Windprojekte können in der Regel in weniger als fünf Jahren Strom liefern. Für den Zeitraum bis 2030 und 2045 sind solche kürzeren Realisierungszeiten entscheidend für den Klimaschutz und die Zielerreichungen.</p> <p>Hinzu kommt die rechtliche Ausgangslage in Deutschland: Die Berechtigungen zum Leistungsbetrieb der deutschen Kernkraftwerke sind erloschen. Die <a href="https://www.bundestag.de/resource/blob/1022328/327fce22754424f1b6b9af0159c39505/WD-3-090-24-pdf.pdf">Wissenschaftlichen Dienste des Bundestages ordnen ein</a>, dass der Weiterbetrieb bestehender Anlagen und die Genehmigung neuer Kernkraftwerke nach geltender Rechtslage ausgeschlossen sind und Änderungen des Atomgesetzes erfordern würden. In einer weiteren Ausarbeitung zu den zuletzt betriebenen Anlagen Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2 weisen die <a href="https://www.bundestag.de/resource/blob/926434/WD-8-077-22-pdf.pdf">Wissenschaftlichen Dienste</a> darauf hin, dass die 2019 fällige periodische Sicherheitsüberprüfung wegen des gesetzlich vorgesehenen Betriebsendes nicht mehr vorgelegt wurde. Bei einer Laufzeitverlängerung wäre diese Überprüfung nach geltendem Recht unmittelbar nachzuholen gewesen.</p> </p><p> Warum neue Kernkraftwerke teuer sind <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_03_kosten.jpg"> </a> <strong> Neue Kernkraftwerke verursachen hohe Investitions- und Finanzierungskosten. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Neue Kernkraftwerke gehören zu den kapitalintensivsten Formen der Stromerzeugung. Sie erfordern hohe Anfangsinvestitionen, lange Finanzierungszeiträume und umfangreiche Sicherheits- und Genehmigungsverfahren. Auch Nachbetrieb, Rückbau und Entsorgung verursachen Kosten.</p> <p>Hinzu kommt ein Kostenparadox: Während viele Energietechnologien durch Serienfertigung, größere Stückzahlen und technische Lernprozesse mit der Zeit günstiger werden, zeigt sich bei der Kernenergie häufig eine umgekehrte Lernkurve. Erfahrung führt hier nicht automatisch zu sinkenden Kosten. Im Gegenteil: Die Kosten können steigen, weil Anlagen technisch komplexer werden, Sicherheits- und Schutzanforderungen zunehmen und lange Bauzeiten die Finanzierung verteuern. </p> <p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/climate-environmental-impact-of-nuclear-power">UBA-Forschungsbericht</a> vergleicht Stromgestehungskosten neuer Kernkraftwerke mit erneuerbaren Energien. Für neue Kernkraftwerke in Europa lagen die Kosten im Basisjahr 2020 bei 15,0 bis 19,2 Cent je Kilowattstunde. Zum Vergleich: Die globalen gewichteten Durchschnittswerte lagen bei 3,6 Cent je Kilowattstunde für Onshore-Windenergie, 7,8 Cent für Offshore-Windenergie und 5,3 Cent für Photovoltaik.</p> <p>Für 2030 vergrößert sich der Unterschied in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/projektion">Projektion</a> noch einmal: Konventionelle neue Kernkraftwerke erreichen dann 26,1 bis 36,2 Cent je Kilowattstunde. Für Onshore-Windenergie liegt die Bandbreite bei 2,0 bis 6,2 Cent, für Offshore-Windenergie bei 3,7 bis 11,8 Cent und für Photovoltaik bei 2,6 bis 10,8 Cent je Kilowattstunde.</p> <p>Auch die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Vermeidungskosten fallen bei Kernenergie höher aus als bei erneuerbaren Energien: Treibhausgase durch Kernenergie zu vermeiden, kostete in Europa im Jahr 2020 zwischen 102 und 158 Euro je Tonne CO₂-Äquivalent. Für 2030 steigen die Kosten in der Projektion auf 196 bis 527 Euro je Tonne CO₂-Äquivalent. Erneuerbare Energien schneiden deutlich günstiger ab und vermeiden Emissionen häufig zu negativen oder niedrigeren Kosten.</p> </p><p> Warum Kernenergie im künftigen Stromsystem nur begrenzt hilft <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_04_stromsystem.jpg"> </a> <strong> Kernkraftwerke passen nur begrenzt zu einem flexiblen Stromsystem. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Das deutsche Stromsystem richtet sich zunehmend auf Wind- und Solarenergie aus, auch um unabhängiger von Brennstofflieferungen zu werden. Diese Anlagen erzeugen Strom abhängig von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wetter">Wetter</a> und Tageszeit. Deshalb braucht das Stromsystem flexible Lösungen: Netze, Speicher, Lastmanagement, europäische Strommärkte und steuerbare Kraftwerke. Der Bedarf an klassischen Grundlastkraftwerken sinkt.</p> <p>Kernkraftwerke können technisch in begrenztem Umfang lastfolgend betrieben werden. Das heißt: Sie können ihre Leistung anpassen. Dieser Betrieb senkt jedoch die Auslastung und verschlechtert die Wirtschaftlichkeit. Gerade Kernkraftwerke sind wegen ihrer hohen Fix- und Kapitalkosten auf viele Volllaststunden angewiesen.</p> <p>Auch ergänzende Nutzungen, also über Strombereitstellung hinaus, ändern die Bewertung kaum. Kernenergie kann theoretisch Wärme, Wasserstoff oder Entsalzungsenergie bereitstellen. Diese Anwendungen bleiben aber begrenzt, standortabhängig oder wirtschaftlich unsicher. Für Deutschland ersetzen sie nicht den Bedarf an erneuerbaren Energien, Netzen, Speichern und Flexibilität.</p> <p>Für ein robustes Stromsystem zählt neben der installierten Leistung auch die tatsächliche Verfügbarkeit der Anlagen. Das Beispiel Frankreich zeigt: Hohe Kernenergieanteile können das Stromsystem verwundbar machen, wenn viele Reaktoren gleichzeitig nicht oder nur eingeschränkt Strom produzieren. 2022 trafen mehrere Faktoren zusammen: technische Probleme an Reaktoren, Wartungen sowie Hitze und Trockenheit. Niedrige Wasserstände und hohe Gewässertemperaturen können die Kühlung einschränken und Leistungsminderungen erforderlich machen. Nach Angaben des <a href="https://www.destatis.de/DE/Presse/Pressemitteilungen/2023/03/PD23_090_43312.html">Statistischen Bundesamtes (Destatis)</a> war 2022 das erste Jahr seit Beginn der Statistik 1990, in dem Deutschland mehr Strom nach Frankreich exportierte als von dort importierte. Destatis führt diese Entwicklung vor allem auf technische Probleme in französischen Kernkraftwerken zurück. </p> <p>Mit häufiger auftretenden Hitze- und Dürreperioden im Zuge des Klimawandels können solche Einschränkungen an Bedeutung gewinnen. Nach Einschätzung der <a href="https://www.grs.de/de/aktuelles/nah-am-wasser-gebaut-haben-zunehmende-trockenheit-und-hitzeperioden-einfluss-auf">Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH</a> sind längere Hitzeperioden in der Regel kein ernstes sicherheitstechnisches Problem, können aber zu Leistungseinbußen führen. Denn bei hohen Wassertemperaturen und niedrigen Flusspegeln müssen Umweltauflagen eingehalten werden, damit Flüsse durch Kühlwassereinleitungen nicht zusätzlich zu stark erwärmt und Ökosysteme geschützt werden.</p> </p><p> Welche Umwelt- und Gesundheitsaspekte bei Kernenergie relevant sind <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_05_umwelt_gesundheit.jpg"> </a> <strong> Uranabbau, Abfälle, Endlagerung und Gesundheitsschutz müssen mitbewertet werden. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Kernenergie verursacht Umweltwirkungen entlang der gesamten Prozesskette. Der Uranabbau greift in Böden, Landschaften und Wasserhaushalte ein. Je nach Abbauverfahren können Rückstände, chemische Belastungen und radiologische Belastungen entstehen. Diese Umweltwirkungen treten häufig nicht dort auf, wo der Strom genutzt wird, sondern in den Abbauregionen.</p> <p>Kernkraftwerke benötigen außerdem Kühlung. An Flussstandorten können Niedrigwasser und hohe Wassertemperaturen den Betrieb einschränken. An Küstenstandorten können Meeresspiegelanstieg, Sturmfluten oder biologische Verstopfungen von Kühlwassereinläufen Risiken erhöhen. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> verschärft diese Probleme: Hitze, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/duerre">Dürre</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a>, Hochwasser und Meeresspiegelanstieg können die Stromerzeugung aus Kernkraftwerken beeinträchtigen.</p> <p>Bei der Kernenergienutzung entstehen radioaktive Abfälle. Hochradioaktive Abfälle müssen über sehr lange Zeiträume sicher vom Menschen und von der Umwelt abgeschirmt werden. Nach Angaben des <a href="https://www.base.bund.de/shareddocs/ip6/base/de/20221220_Begru-Dosisabschaetzung.html">Bundesamtes für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) </a>sollen radioaktive Stoffe in einem Endlager für hochradioaktive Abfälle für eine Million Jahre sicher eingeschlossen bleiben. Deutschland sucht dafür einen Standort für ein Endlager in tiefen geologischen Formationen. Die Suche ist komplex und wird voraussichtlich noch Jahrzehnte dauern.</p> <p>Auch schwere Unfälle müssen in die Bewertung einfließen. Solche Ereignisse sind selten, können aber sehr große und langfristige Folgen haben. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/climate-environmental-impact-of-nuclear-power">UBA-Forschungsbericht</a> betrachtet Unfallfolgen ergänzend zur Lebenszyklusanalyse. Demnach können nach schweren Unfällen Hunderttausende Menschen von Evakuierung oder Umsiedlung betroffen sein. Radioaktive Kontamination kann Flächenverluste deutlich erhöhen und große Mengen schwachradioaktiver Abfälle verursachen.</p> <p>Gesundheitliche Aspekte betreffen vor allem den Schutz vor ionisierender Strahlung, etwa beim Uranbergbau, beim Umgang mit radioaktiven Stoffen, bei Unfällen und bei der Entsorgung. Beim heutigen Uranbergbau hängen mögliche Expositionen stark von Lagerstätte, Abbauverfahren und Strahlenschutzstandards ab. Relevant sind insbesondere Radon und seine Zerfallsprodukte, radioaktive Stäube sowie Rückstände aus der Erzaufbereitung. Diese Expositionen müssen überwacht und begrenzt werden. Für Strahlenschutz und radiologische Gesundheitsfragen ist in Deutschland insbesondere das <a href="https://www.bfs.de/DE/home/home_node.html">Bundesamt für Strahlenschutz (BfS)</a> zuständig. Die vom <a href="https://www.bfs.de/DE/bfs/wissenschaft-forschung/wirkung-risiken-ion/abgeschlossen/kikk-studie.html">Bundesamt für Strahlenschutz beauftragte KiKK-Studie</a> zeigte ein erhöhtes Leukämierisiko bei Kindern unter fünf Jahren in der näheren Umgebung von Kernkraftwerken. Die Ursache konnte nicht geklärt werden, die Strahlenexposition aus dem Normalbetrieb gilt nach heutigem Wissen nicht als plausible Erklärung.</p> </p><p> Welche Abhängigkeiten mit Kernenergie verbunden sind <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_06_lieferketten.jpg"> </a> <strong> Kernenergie kann neue Abhängigkeiten in internationalen Lieferketten schaffen. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Deutschland nutzt Kernenergie nicht mehr zur Stromerzeugung. Eine erneute Nutzung würde Deutschland wieder in internationale Lieferketten einbinden. Diese reichen von Uranförderung, Konversion, Anreicherung und Brennelementfertigung bis zu spezialisierten Komponenten, Dienstleistungen und Know-how.</p> <p>Diese Lieferketten sind nur begrenzt europäisch abgesichert. Nach Angaben der <a href="https://www.europarl.europa.eu/cmsdata/297623/ESA%20Annual%20Report%202024.pdf">Euratom Supply Agency</a> deckt die EU ihre gesamte Nachfrage nach Frischuran ausschließlich durch Importe aus Drittstaaten. 15,6 Prozent der Uranlieferungen an EU-Versorger, 22,4 Prozent der Konversionsdienstleistungen und 23,55 Prozent der Anreicherungsleistungen stammen aus Russland. Die Nutzung von Kernenergie würde zwangsläufig zu einer neuen Abhängigkeit Deutschlands in der Energieversorgung führen.</p> <p>Bei einem Neubau von Kernkraftwerken kämen weitere Abhängigkeiten hinzu. Weltweit setzen nur wenige Anbieter große Kernkraftwerksprojekte im Ausland um. Auch Betrieb, Wartung, Ersatzteile, Rückbau und Abfallbehandlung erfordern spezialisiertes Know-how und geeignete Anbieterstrukturen. Kernenergie kann daher neue Import-, Technologie- und Lieferkettenabhängigkeiten schaffen. Bei russisch konstruierten Reaktoren erhöhen spezifische Brennstoffdesigns und begrenzte Ausweichmöglichkeiten die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verwundbarkeit">Verwundbarkeit</a>. Diese Abhängigkeiten müssen in die Bewertung der Versorgungssicherheit einfließen.</p> </p><p> Was für neue Reaktorkonzepte und SMR gilt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_07_smr.jpg"> </a> <strong> Bei SMR ist eine kostensenkende Serienfertigung bisher nicht absehbar. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Kleine modulare Reaktoren, häufig SMR für „Small Modular Reactors“ genannt, sollen kleiner, serienfertigbar und flexibler sein als heutige große Kernkraftwerke. Ein zentrales Versprechen lautet: Viele baugleiche Reaktormodule könnten industriell vorgefertigt werden und dadurch günstiger werden.</p> <p>Diese Logik setzt jedoch sehr große Stückzahlen voraus. Kleine Reaktoren verlieren zunächst Größenvorteile großer Kraftwerke: Pro Kilowatt Leistung fallen viele Bauteile, Sicherheits- und Genehmigungsanforderungen sowie Betriebsstrukturen weiterhin an. Kostenvorteile durch Serienfertigung entstehen deshalb erst, wenn sehr viele nahezu baugleiche Module gebaut werden. Das <a href="https://www.base.bund.de/de/nukleare-sicherheit/kerntechnik/small-modular-reactors/small-modular-reactors_inhalt.html#a450414">BASE verweist auf ein Gutachten des Öko-Instituts</a>, nach dem im Mittel etwa 3.000 SMR produziert werden müssten, bevor sich der Einstieg in eine SMR-Produktion rechnerisch lohnen würde.</p> <p>Bislang ist nicht belegt, dass solche Stückzahlen erreicht werden oder dass SMR die zentralen Herausforderungen der Kernenergie lösen: hohe Kosten, lange Entwicklungs- und Genehmigungszeiten, Entsorgung radioaktiver Abfälle, Sicherheitsanforderungen und Proliferationsrisiken.</p> <p>Auf Basis realer Projektdaten erwartet der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/climate-environmental-impact-of-nuclear-power">UBA-Forschungsbericht</a> für SMR im Jahr 2030 Stromgestehungskosten von 19,3 bis 43,9 Cent je Kilowattstunde. Damit liegen sie deutlich über den Kosten von Windenergie und Photovoltaik. Viele Konzepte befinden sich zudem noch in Entwicklung oder Erprobung. Für die deutschen Klimaziele bis 2045 sind SMR daher keine belastbare Option.</p> <p>Auch neuartige Reaktorkonzepte verfolgen das Ziel, sicherer, effizienter oder abfallärmer zu werden. Viele dieser Konzepte sind jedoch noch nicht kommerziell verfügbar. Sie können deshalb keinen kurzfristigen Beitrag zur Emissionsminderung leisten.</p> </p><p> Einordnung des Umweltbundesamtes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/kernenergie_08_klimaschutzoption_uebersicht_0.png"> </a> <strong> Sieben Kriterien zeigen: Kernenergie ist für Deutschland keine geeignete Klimaschutzoption. </strong> Quelle: Susanne Kambor / UBA </p><p> <p>Das Umweltbundesamt befasst sich mit Kernenergie vor allem im Rahmen seiner Arbeiten zu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> hin zu einem nachhaltigen Energiesystem und hinsichtlich der Umweltwirkungen. Aus Sicht des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> ist Kernenergie keine geeignete Grundlage für eine umweltverträgliche, sichere und nachhaltige Energieversorgung in Deutschland.</p> <p>Die Bewertung geht daher über die Treibhausgasemissionen hinaus: Entscheidend sind auch Realisierungszeiten, Kosten, die Eignung für ein erneuerbares Stromsystem, Umwelt- und Gesundheitsaspekte sowie Abhängigkeiten in nuklearen Lieferketten und sicherheitspolitisch relevante Technologien des Brennstoffkreislaufs.</p> <p>Für die aktuelle klimapolitische Bewertung ist deshalb wichtig: Kernenergie verursacht zwar vergleichsweise geringe Treibhausgasemissionen. Sie ist für den Klimaschutz aber nicht erforderlich, wenn erneuerbare Energien konsequent ausgebaut werden. Internationale Szenarien zeigen, dass erneuerbare Energien den zentralen Beitrag zur Treibhausgasneutralität leisten, während Kernenergie eine begrenzte Rolle behält.</p> <p>Auch Kosten und Zeit sprechen gegen einen Wiedereinstieg. Neue Kernkraftwerke sind deutlich teurer als Windenergie und Photovoltaik und benötigen lange Planungs-, Genehmigungs-, Bau- und Inbetriebnahmezeiten. Damit kommen sie für die kurzfristig notwendigen Emissionsminderungen zu spät.</p> <p>Hinzu kommen Umwelt- und Sicherheitsfragen: Uranabbau, Kühlwasserbedarf, radioaktive Abfälle, Endlagerung, mögliche Unfallfolgen und die Frage, ob Technologien des nuklearen Brennstoffkreislaufs auch für militärische Zwecke genutzt werden könnten. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> verschärft zudem einzelne Risiken für Kernkraftwerke, etwa durch Hitze, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/duerre">Dürre</a>, Hochwasser und Meeresspiegelanstieg.</p> <p>Aus Sicht des Umweltbundesamtes liegt der tragfähige Pfad für Klimaschutz und Versorgungssicherheit daher im schnellen Ausbau erneuerbarer Energien, in Energieeffizienz, leistungsfähigen Netzen, Speichern, Lastmanagement und flexiblen steuerbaren Kapazitäten. Diese Bausteine sind schneller verfügbar, senken Emissionen kosteneffizient und ergänzen sich in einem treibhausgasneutralen Energiesystem.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Bislang gibt es kaum Beispiele, die die von der Bevölkerung betriebene urbane Energiewende hin zu Positive Energy Districts (PEDs) untersuchen. Obwohl verschiedene urbane Energiesimulationstools zur Verfügung stehen, die bei der Planung und Verwaltung von PEDs helfen, ist für Kommunen die Anpassungsfähigkeit hin zu PEDs immer noch ein großes Problem. Dies behindert letztlich den Fortschritt bei der Realisierung von PEDs und erweist sich als großer Engpass bei der Erreichung des ehrgeizigen EU-Ziels, bis 2025 100 PEDs zu errichten. Um diese Lücke zu schließen, wird das Projekt DigiTwins4PEDs innovative Forschungsmethoden und Umsetzungsstrategien anwenden. Diese werden durch einen partizipativen Prozess unterstützt, der die wichtigsten Interessengruppen und Bürger:innen in den Phasen des Co-Designs, der Co-Creation und des Co-Learnings einbezieht, welche innerhalb des Projekts entwickelt, bewertet und iterativ angepasst werden. Im Rahmen von Reallaboren mit verschiedenen Fallstudien werden die Bürger:innen während des gesamten Projekts kontinuierlich einbezogen. So können bürgergetriebene Maßnahmen in Zukunft leichter berücksichtigt und umgesetzt werden, um eine aktive Beteiligung der Verbraucher:innen für ein flexibles Energiemanagement und eine Interaktion zwischen PEDs und dem regionalen Energiesystem zu ermöglichen. Um diesen Prozess der Bürgerbeteiligung zu unterstützen, werden neue Werkzeuge und Methoden unter Verwendung von Urban Digital Twins entwickelt und angepasst, die es den Bürger:innen ermöglichen, die Energie-wende in ihren Gemeinden voranzutreiben und besser informiert Entscheidungen zu treffen. Die HFT mit ihrer langjährigen Erfahrung mit digitalen Zwillingen in Städten, der Entwicklung von städtischen Datenmodellen und städtischen Energiesimulationen ist der Projektkoordinator. Die HFT arbeitet auch eng mit der Stabsstelle Klimaschutz der Landeshauptstadt Stuttgart für die Betreuung der deutschen Fallstudie in Stuttgart zusammen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 3848 |
| Kommune | 8 |
| Land | 144 |
| Weitere | 32 |
| Wirtschaft | 3 |
| Wissenschaft | 1016 |
| Zivilgesellschaft | 142 |
| Type | Count |
|---|---|
| Agrarwirtschaft | 1 |
| Ereignis | 3 |
| Förderprogramm | 3743 |
| Mitmachportal | 1 |
| Taxon | 5 |
| Text | 157 |
| Umweltprüfung | 32 |
| unbekannt | 16 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 190 |
| Offen | 3755 |
| Unbekannt | 7 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 3828 |
| Englisch | 632 |
| Resource type | Count |
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| Archiv | 15 |
| Bild | 38 |
| Datei | 4 |
| Dokument | 112 |
| Keine | 2381 |
| Multimedia | 1 |
| Webseite | 1500 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1738 |
| Lebewesen und Lebensräume | 2464 |
| Luft | 1827 |
| Mensch und Umwelt | 3952 |
| Wasser | 1039 |
| Weitere | 3952 |