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Einsatz von phototrophen Biofilmen im Agrarsektor zur Verbesserung des Pflanzenwachstums

Im Jahr 2018 wurden in Deutschland rund 866 Millionen Tonnen Treibhausgase produziert, wobei weltweit 10-12 % der anthropogenen Treibhausemissionen der Landwirtschaft zuzuordnen sind. Während der Austausch an CO2 durch die gleichzeitige CO2 Fixierung in organische Masse fast ausgeglichen ist, beträgt der Anteil der Landwirtschaft bei Methan 50 % und Lachgas sogar 60 % aller Emissionen. Dies ist vor allem auf den Einsatz mineralischer und organischer Düngemittel zurückzuführen. Ohne ein aktives Gegensteuern wird eine Steigerung der Lachgasemissionen um 30-65 % bis 2030 in der Agrarwirtschaft erwartet. Um das gesetzte klimapolitische Ziel einer weitgehenden Treibhausgas-Neutralität bis 2050 zu erreichen, stellt ein klimaschonender Anbau von nachwachsenden Rohstoffen in der Landwirtschaft eine wichtige Strategie dar. Ein zentraler Teilaspekt dieser Strategie könnte die Ansiedlung der gegenüber biotischen und abiotischen Bedingungen toleranten terrestrischen Cyanobakterien sein, die in der Lage sind Luftstickstoff zu fixieren und in - für andere Organismen verwertbaren - Stickstoff umzuwandeln und an die Umgebung abzugeben. Zusätzlich dazu wachsen terrestrische Cyanobakterien eingebettet in einer Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen was zu einer wünschenswerten Bodenstabilisierung und damit zum Schutz vor Bodenerosion sowie zur Förderung der Wasserspeicherung im Boden beitragen könnte. Hierzu sollen stickstofffixierende Cyanobakterien, die aus der kühlgemäßigten Klimazone isoliert wurden, eingesetzt werden. Geeignete Stämme müssen die Stickstofffixierung räumlich durch die Ausbildung von Heterozysten vom Photosyntheseapparat getrennt haben und den bioverfügbaren Stickstoff an die Umgebung abgeben. Co-Kultivierungen von Cyanobakterien mit Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand) sowie Triticum aestivum (Weizen) sollen zeigen, ob eine künstlich induzierte Symbiose möglich ist. Neben der Agrarpflanze Weizen wurde A. thaliana ausgewählt, da es sich hierbei um eine schnellwachsende und gut charakterisierte Modellpflanze handelt und sie zur selben Familie wie die Nutzpflanzen Kohl, Brokkoli und Meerrettich zählt. Zur Ausbringung der Biofilme in die Agrarwirtschaft sollen diese auf einem biologisch abbaubaren Trägermaterial immobilisiert werden. Hierfür soll ein Aerosolreaktor konzipiert und charakterisiert sowie ein Animpf- und Ernteverfahren etabliert werden. Zusätzlich dazu soll der Wasserrückhalt der Biofilme durch Variation der Prozessparameter optimiert werden. Abschließend soll die Co-Kultivierung von immobilisierten Cyanobakterien auf dem Trägermaterial und Pflanzen in Pflanzsubstraten in Abhängigkeit der Temperatur untersucht werden. Hier soll die Frage beantwortet werden, ob ein periodisches Ausbringen der Cyanobakterien notwendig ist, oder ob eine dauerhafte Implementierung von Biofilmen im Boden möglich ist.

Klimaschutz: Entwicklung eines halbleiterbasierten Mikrowellenverfahrens zur Devulkanisation von schwefelvernetzenden Elastomeren, Teilprojekt 2: Weiterentwicklung der Mikrowellenofentechnik

Kernenergie

<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.&nbsp;</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&nbsp;<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.&nbsp;</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.&nbsp;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.&nbsp;</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.&nbsp;</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&nbsp;<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>&nbsp;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&nbsp;<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>

Techno-ökonomische Analyse von CO₂-Entnahmetechnologien und Bewertung der CO₂-Speicherkapazitäten und -Projekte in Europa

Die Analyse aus dem Forschungsvorhaben „Treibhausgasneutralität in der EU und in Deutschland“ betrachtet CO2- Entnahmetechnologien sowie ihrer Umsetzung in Deutschland und der EU. Dabei wurden die Methoden der Speicherung von CO2 aus biogenen Quellen (BECCS) oder direkt aus der Luft (DACCS), Pflanzenkohle und beschleunigte Verwitterung angeschaut. Die Analyse stellt die verschiedenen Vor- und Nachteile dar. Im Ergebnis werden gleichfalls die großen Unsicherheiten bei der CO2-Speicherung in geologischen Formationen hinsichtlich der Speicherpotenziale, der Dauerhaftigkeit und der Sicherheit deutlich.

Indikator: Globale Lufttemperatur

<p> Die wichtigsten Fakten <ul> <li>2025 war weltweit das drittwärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen 1850.</li> <li>Die letzten zehn Jahre waren die weltweit wärmsten Jahre seit 1850.</li> <li>Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/internationale-eu-klimapolitik/uebereinkommen-von-paris">Übereinkommen von Paris</a> legt fest, dass der globale Temperaturanstieg auf deutlich unter 2&nbsp;°C, möglichst sogar auf 1,5&nbsp;°C, gegenüber vorindustrieller Zeit begrenzt werden soll. Aufgrund der historischen Datenverfügbarkeit wird zu diesem Zweck von der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wmo">WMO</a> die Vergleichsperiode 1850 bis 1900 verwendet.</li> </ul> </p><p> Welche Bedeutung hat der Indikator? <p>Der Klimawandel zeigt sich einerseits im steigenden Mittel der globalen Lufttemperatur. Doch auch die Meere erwärmen sich und versauern zunehmend, Wetterschwankungen verstärken sich und Schäden und Häufigkeit von Extremereignissen wie Starkniederschlägen, Hitze- oder Trockenperioden nehmen zu. Auch in Deutschland werden die Jahre wärmer und heißer, und zwar stärker als im globalen Mittel. In der Folge nimmt die Zahl der „Heißen Tage" zu (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/38155">„Heiße Tage“</a>). Auch führen die gestiegenen Durchschnittstemperaturen dazu, dass sich die Dauer der einzelnen Jahreszeiten verändert. Die schädlichen Auswirkungen dieser Verschiebungen auf Tiere und Pflanzen sind komplex und bisher erst teilweise bekannt.</p> <p>Das absolute globale Temperaturmittel eines Jahres allein ist klimatologisch wenig aussagekräftig. Mehr Informationen gewinnen wir aus der Abweichung des globalen Mittels eines Jahres vom Mittelwert in einem zurückliegenden, längeren Zeitraum. Daraus wird ersichtlich, ob ein Jahr wärmer oder kühler war als im klimatologischen Mittel. Üblich ist ein Vergleich mit der Periode 1850 bis 1900, die auch von der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wmo">WMO</a> verwendet wird.</p> <p>Die <a href="https://www.bmuv.de/themen/klimaanpassung/die-deutsche-anpassungsstrategie-an-den-klimawandel">„Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel“</a> sieht ein Klimafolgen-<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> vor. In einem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/monitoring-zur-das">Monitoringbericht</a>, der alle vier Jahre aktualisiert wird, werden <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/66170">Klimafolgen und Anpassung</a> in unterschiedlichen Handlungsfeldern veröffentlicht.</p> </p><p> Wie ist die Entwicklung zu bewerten? <p>Um eine gefährliche Störung des Klimasystems zu verhindern, soll der Temperaturanstieg auf deutlich unter 2 °C, möglichst sogar auf 1,5 °C gegenüber dem vorindustriellen Niveau, begrenzt werden. Darauf hat sich die Weltgemeinschaft mit dem Übereinkommen von Paris auf dem Pariser Klimagipfel 2015 geeinigt <a href="https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement">(UNFCCC 2015)</a>. Um dieses Ziel einzuhalten, muss der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen sehr schnell und deutlich sinken (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/14674">„Emission von Treibhausgasen“</a>), um spätestens im Jahr 2050 globale <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Neutralität zu erreichen.</p> <p>2025 lag das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur nach Berechnungen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wmo">WMO</a> rund 1,41 °C über dem Mittelwert von 1850 bis 1900. Damit war 2025 das drittwärmste Jahr. Die letzten zehn Jahre waren die weltweit wärmsten Jahre seit 1850.</p> </p><p> Wie wird der Indikator berechnet? <p>Die Temperatur-Daten des Hadley Centres gehören zu den international anerkannten Temperatur-Datensätzen. Wie bei anderen verfügbaren Datensätzen auch, bilden die Messdaten der meteorologischen Stationen die Grundlage zur Berechnung des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur. Mittels Rechenvorschriften und Interpolation wird mit dem HadCRUT5-Modell das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur aus den weltweiten Messwerten bestimmt <a href="https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadcrut5/HadCRUT5_accepted.pdf">(Morice et al. 2021)</a>. Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wmo">WMO</a> verwendet neben den hier gezeigten HadCRUT5-Daten auch noch Zeitreihen anderer Institute, und zwar von ECMWF, Berkeley Earth, NASA, NOAA und JMA.</p> <p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel </strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/10991"><strong>„Trends der Lufttemperatur“</strong></a><strong>.</strong></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Entwurf des Landesgesetzes zur Förderung des Klimaschutzes

Der Klimawandel gehört zu den größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Das Landesklimaschutzgesetz vom 19. August 2014 (GVBl. S. 188), zuletzt geändert durch § 48 des Gesetzes vom 6. Oktober 2015 (GVBl. S. 283), BS 2129-3, trat am 23. August 2014 in Kraft. Das Gesetz bedarf aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen auf internationaler, europäischer sowie Bundesebene einer umfassenden Novellierung. Hierbei handelt es sich insbesondere um das am 12. Dezember 2015 geschlossene und von der Bundesrepublik Deutschland sowie der Europäischen Union ratifizierte „Übereinkommen von Paris“ sowie das zur Umsetzung dieses Übereinkommens mehrfach novellierte Bundesklimaschutzgesetz. Darüber hinaus werden die entsprechenden Ziele des Zukunftsvertrags Rheinland-Pfalz 2021-2026 umgesetzt. Der Entwurf normiert insbesondere ambitionierte Klimaschutz- und Sektorziele bis hin zur Treibhausgasneutralität 2040, das Ziel bis 2030 100 Prozent des Bruttostromverbrauchs in Rheinland-Pfalz bilanziell mit Strom aus erneuerbaren Energien zu decken sowie das Ziel der treibhausgasneutralen Landesverwaltung bis 2030.

Entwurf des Landesklimaschutzgesetzes

Der Klimawandel gehört zu den größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Das Landesklimaschutzgesetz vom 19.August 2014 (GVBl. S. 188), zuletzt geändert durch §48 des Gesetzes vom 6.Oktober 2015 (GVBl. S. 283), BS 2129-3, trat am 23.August 2014 in Kraft. Das Gesetz bedarf aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen auf internationaler, europäischer sowie Bundesebene einer umfassenden Novellierung. Hierbei handelt es sich insbesondere um das am 12.Dezember 2015 geschlossene und von der Bundesrepublik Deutschland sowie der Europäischen Union ratifizierte „Übereinkommen von Paris“ sowie das zur Umsetzung dieses Übereinkommens mehrfach novellierte Bundesklimaschutzgesetz. Darüber hinaus werden die entsprechenden Ziele des Zukunftsvertrags Rheinland-Pfalz 2021- 2026 umgesetzt. Der Entwurf normiert insbesondere ambitionierte Klimaschutz- und Sektorziele bis hin zur Treibhausgasneutralität 2040, das Ziel bis 2030 100Prozent des Bruttostromverbrauchs in Rheinland-Pfalz bilanziell mit Strom aus erneuerbaren Energien zu decken sowie das Ziel der treibhausgasneutralen Landesverwaltung bis 2030.

Wasserstoffstudie mit Roadmap RLP & Treibhausgassektorenstudie "Treibhausgasneutrales Rheinland-Pfalz 2035_2040"

Zur Überprüfung der Realisierbarkeit der Umsetzung des Klimaschutzziels, bis spätestens zum Jahr 2040 bilanziell landesweit Treibhausgasneutralität (THG-Neutralität) in Rheinland-Pfalz zu erreichen, wurden vom MKUEM RLP zwei unabhängige Studien in Auftrag gegeben. Dabei wurden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Bei der Wasserstoffstudie wurde ein wesentlicher Schwerpunkt auf die Betrachtung unter der Annahme des Aufbaus einer klimaneutralen Wasserstoffwirtschaft gesetzt und insbesondere Wasserstoffbedarfe für Rheinland-Pfalz unter kostenoptimaler Sicht ermittelt. Bei der Treibhausgassektorenstudie lag der Schwerpunkt der Betrachtung auf der Treibhausgasreduzierung durch einen konsequenten Einsatz erneuerbarer Energien sowie durch Energieeffizienz und Energieeinsparung in den verschiedenen Sektoren. Die Kernbotschaft beider Studien lautet: Treibhausgasneutralität in Rheinland-Pfalz bis 2040 ist möglich.

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Klimaschutz im Verkehr: Nationale Ziele im Kontext europäischer Vorgaben und Roadmap für das Erreichen der Treibhausgasneutralität unter Berücksichtigung der Schiene und des ÖPNV

Das Vorhaben soll Richtlinien eines klimapolitisch effektiven, effizienten und politisch umsetzbaren Policy-Mixes im Verkehr erarbeiten. Diese Richtlinien müssen künftige EU-Instrumente, deren nationale Umsetzung sowie die Weiterentwicklung nationaler Instrumente vereinen. Internationaler Luft- und Seeverkehr sind dabei nicht Teil des Vorhabens. Es müssen plausible und robuste Emissionsreduktionspfade im Verkehr entwickelt und die dazu notwendigen Entscheidungen zur Einhaltung der politisch vereinbarten Klimaschutzziele dargelegt werden. Für das Erreichen der Klimaschutzziele nach 2030, insbesondere das Erreichen der Treibhausgasneutralität bis 2045, müssen zudem in besonderer Weise die notwendigen institutionellen und instrumentellen Weichenstellungen rechtzeitig bekannt sein. Dabei sind vor allem sogenannte 'No-Regret-Optionen' und mögliche unbeabsichtigte Pfadabhängigkeiten in den kommenden Jahren relevant. Auf Grundlage der genannten Ziele und Herausforderungen setzt dieses Vorhaben drei Schwerpunkte: - Wechselwirkungen zwischen europäischen Klimaschutzvorgaben und nationalen Klimaschutzzielen - Modellierung von Emissionsminderungspfaden für den Verkehrssektor zur Treibhausgasneutralität - Klimaschutzwirkungen durch die Verlagerung von Verkehr auf die Schiene und den ÖPNV

Entwicklung von nachhaltigen globalen Klimaschutzszenarien

In der Klimaökonomie gibt es Bemühungen, Mängel des konventionellen Integrated Assessment Modelling (IAM) sowohl durch die Verfeinerung bestehender Modelle als auch durch ganz neue Ansätze zu überwinden. Beides zielt unter anderem darauf ab, auch besonders nachhaltige Klimaschutzpfade aufzuzeigen. Das UBA ist bestrebt, seine breite und tiefe umweltwissenschaftliche Expertise in diese fachspezifischen Diskussionen und Entwicklungen direkt mit einzubringen. Durch das avisierte Leuchtturm-Projekt soll aber auch die Expertise des UBAs durch den Ausbau der hausinternen Analyse- und Modellierungskompetenz für globale Klimaszenarien erweitert werden, um auch selbstständig oder in Kooperation mit Partnerschaftsinstitutionen eigene globale Klimaschutzszenarien entwickeln zu können, die wirtschaftlich, ökologisch und sozial nachhaltig sind. Die RESCUE2-Ergebnisse für die deutsche und die europäische Klimapolitik sind dabei der Ausgangspunkt der Überlegungen und stellen ein sehr gutes Beispiel für den Nutzen eigener Klimaschutzszenarien dar.

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