Durch den Bau eines Flugzeit-Massenseparators wird es moeglich sein, kleine Teilchen der Masse nach zu trennen und nachzuweisen. Damit kann der Gehalt von sehr kleinen Pb-Clustern in Autoabgasen bestimmt werden. Es sollen ausserdem die Bedingungen fuer die Clusterbildung studiert werden und Methoden entwickelt werden, um die Clustergroesse zu variieren. So ist denkbar, dass man durch eine Zunahme der Teilchengroesse mit anschliessendem Filter die schaedliche Wirkung von Fabrikabgasen wesentlich reduziert.
<p>Im Umweltbundesamt werden für die verschiedenen Verkehrsmittel umweltrelevante Daten erfasst. Hierbei wird auf offizielle Statistiken und Sekundärliteratur zurückgegriffen. Auf Grundlage der erfassten Daten werden die Emissionen von Lärm, Luftschadstoffen und klimarelevanten Gasen berechnet. Hierzu werden UBA-eigene Modelle und Computerprogramme genutzt.</p><p>Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA)</p><p>Das Umweltbundesamt veröffentlicht in regelmäßigen Abständen das Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA). Diese umfangreiche Datenbank zu den Emissionen von Luftschadstoffen des Straßenverkehrs stellt Emissionsfaktoren von Kraftfahrzeugen für die wichtigsten Luftschadstoffe und den Kraftstoffverbrauch zusammen. Die Daten sind nach zahlreichen technischen und verkehrlichen Parametern wie Fahrzeugart (Pkw, Lkw, Bus etc.), Abgasreinigung (geregelter, ungeregelter Katalysator etc.), Antriebsart (Otto-, Diesel-, Elektromotor etc.) sowie Verkehrssituationen (Stadtverkehr, Landstraße, Autobahn etc.) gegliedert. Zudem können die unterschiedlichen Anteile von Güter- und Personenverkehr an den Schadstoffemissionen nachvollzogen werden.</p><p>Die aktuelle Version 5.1 des Handbuchs für Emissionsfaktoren (HBEFA) und weitergehende Informationen erhalten sie unter <a href="https://www.hbefa.net/d/index.html">www.hbefa.net</a> oder bei INFRAS, Sennweg 2, CH-3012 Bern, Telefon +41 31 370 1919, Telefax +41 31 370 1910, E-Mail hbefa [at] infras [dot] ch.</p><p>TREMOD</p><p>Zur Ermittlung und Aufbereitung von Informationen aus dem Verkehrsbereich hat das Umweltbundesamt das Computerprogramm TREMOD (Transport <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Emission#alphabar">Emission</a> Model) entwickeln lassen. Mit Hilfe dieses Modells sind aktuelle Aussagen sowie Trend- und Szenarienberechnungen für den Zeitraum von 1960 bis 2050 möglich. TREMOD wird vom Umweltbundesamt, den Bundesministerien, dem Verband der Deutschen Automobilindustrie (VDA) sowie der Deutschen Bahn AG zur Berechnung der Luftschadstoff- und Klimagasemissionen des motorisierten Verkehrs in Deutschland genutzt. Die Basisdaten finden auch Eingang in die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen">deutsche Emissionsberichterstattung</a>.</p><p>In TREMOD werden alle in Deutschland betriebenen Personenverkehrsarten (Pkw, motorisierte Zweiräder, Busse, Bahnen, Flugzeuge) und Güterverkehrsarten (Lkw, leichte Nutzfahrzeuge, Bahnen, Schiffe) erfasst. Die Basisdaten reichen von Fahr-, Verkehrsleistungen und Auslastungsgraden bis zu den spezifischen Energieverbräuchen und den Emissionsfaktoren. Die Berechnung der im Straßenverkehr freigesetzten Schadstoffmengen basiert auf den Emissionsfaktoren aus dem Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA). Als Emissionen werden Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffe (differenziert nach Methan und Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen), Benzol, Kohlenmonoxid, Partikel, Ammoniak, Distickstoffoxid, Kohlendioxid und Schwefeldioxid erfasst. Bilanziert werden die direkten Emissionen einschließlich der Verdunstungsemissionen und diejenigen Emissionen, die in der dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a> vorgelagerten Prozesskette entstehen.</p><p>Darüber hinausgehende Informationen zu den Emissionen aus Infrastruktur- und Fahrzeugbereitstellung im Sinne einer Lebenswegbetrachtung sind in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/umweltfreundlich-mobil">UBA-Broschüre "Umweltfreundlich mobil!"</a> beschrieben.</p><p>Das Rechenmodell wurde im Auftrag des Umweltbundesamtes vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (Ifeu gGmbH) entwickelt und wird regelmäßig aktualisiert. Aktuellere Daten aus den amtlichen Statistiken oder z. B. aktuellere Emissionsfaktoren aus einer neueren HBEFA-Version werden in den Szenarien und auch in den Daten der zurückliegenden Jahre im Rahmen der Aktualisierung berücksichtigt. Auch veränderte methodische Abgrenzungen bei den einzelnen Verkehrsmitteln können Ursache für eine Überarbeitung der Basisdaten sein.</p><p>Treibhausgas-Emissionen im Straßenverkehr – quartalsbezogene Indikatoren</p><p>Das Umweltbundesamt ist gemäß Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) dazu verpflichtet, die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen">Treibhausgas-Emissionsdaten</a> des Vorjahres zu erfassen und zu veröffentlichen. Allerdings erfolgt die Bestimmung der vorläufigen Emissionsdaten erst nach Abschluss des Kalenderjahres. Einige Indikatoren, die Hinweise auf das Emissionsgeschehen geben, sind für den Verkehr aber bereits unterjährig verfügbar. Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/verkehr-entwicklung-von-quartalsbezogenen">UBA-Kurzpapier zu quartalsbezogenen Indikatoren im Verkehr</a> fasst eine Auswahl von Indikatoren quartalsweise zusammen und wird in regelmäßigen Abständen aktualisiert.</p><p>Verkehrsmittelvergleich im Personenverkehr und im Güterverkehr</p><p>Die Daten in den nachfolgenden Tabellen zu den durchschnittlichen Emissionen für verschiedene Verkehrsmittel im Personen- und Güterverkehr werden jährlich aktualisiert. Bei der Betrachtung der Daten unterschiedlicher Bezugsjahre ist daher zu berücksichtigen, dass eine Vergleichbarkeit – methodisch und rechnerisch – nicht immer gegeben ist, da den Daten unterschiedliche Versionen des Rechenmodells zugrunde liegen können oder besondere Ereignisse, wie z. B. die Corona-Pandemie, die Werte beeinflussen.</p><p>Für den Personenverkehr findet eine Betrachtung des Alltagsnah- und -fernverkehrs statt. Daher beschränkt sich die Tabelle auf Verkehrsmittel des Linien- und Individualverkehrs mit denen Wege täglich und kurzfristig gewählt werden können.</p><p>Informationen zu Emissionen im Reiseverkehr sowie Tipps zum nachhaltigen Reisen finden Sie auf der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/urlaubsreisen">UBA-Themenseite "Urlaub und Umweltschutz"</a> sowie in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/klimawirksame-emissionen-des-deutschen">UBA-Studie "Klimawirksame Emissionen des deutschen Reiseverkehrs"</a>.</p><p>Über die Tabelleninhalte hinausgehende Informationen, beispielsweise zu den Emissionen aus Infrastruktur- und Fahrzeugbereitstellung, erläutert die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/umweltfreundlich-mobil">UBA-Broschüre "Umweltfreundlich mobil!"</a>.</p><p>Emissionen im Personenverkehr – Tabelle</p><p>Bezugsjahr 2024</p><p>Treibhausgas-Emissionen im Personenverkehr – Grafik</p><p>Bezugsjahr 2024</p><p>Emissionen im Güterverkehr – Tabelle</p><p>Bezugsjahr 2024</p>
In einer Forschungskooperation mit dem Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme der Universität Duisburg-Essen wird eine Software (BinEm) entwickelt, die mithilfe der Messung von Luftschadstoffen auf Binnenschiffen unter realen Betriebsbedingungen kalibriert und validiert werden soll.
Aufgabenstellung und Ziel
Die Schifffahrt soll nach Vorgaben der EU bis zum Jahr 2050 klimaneutral werden. Zur zwischenzeitlichen Reduktion der Treibhausgas- und Schadstoffemissionen werden verschiedene Technologien (z. B. Abgasreinigung) eingesetzt. Um den Einfluss von neuen Technologien auf die Schiffsemissionen abschätzen zu können, sind realistische Angaben zu den emittierten Schadstoffen durch die Binnenschifffahrt notwendig. Die bisher veröffentlichten Emissionsdaten, die der Binnenschifffahrt zugerechnet werden, basieren auf Modellen mit vielen Annahmen, die die Betriebsparameter im realen Einsatz sehr vereinfacht abschätzen. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens der BAW und der Universität DuisburgEssen ein Verfahren zur Berechnung der Binnenschiffsemissionen entwickelt.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Mit der im Rahmen der Forschungskooperation mit dem Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) entwickelten Software können Emissionen der Binnenschifffahrt für beliebige Regionen und Schiffsflotten modelliert werden. Damit steht der BAW eine Methode zur Verfügung, die es ermöglicht, den Anteil der Binnenschifffahrt an den Luftschadstoffen abzubilden und den Erfolg von Emissionsminderungsmaßnahmen zu bewerten. Auf Basis dieser Ergebnisse können Entscheidungsträger im BMDV und in der GDWS erfolgversprechende Maßnahmen zur Minderung von Binnenschiffsemissionen gezielt ableiten, geltende Vorschriften anpassen oder neue erlassen.
Untersuchungsmethoden
Das entwickelte Verfahren besteht aus mehreren Modulen. Zunächst wird der Schiffswiderstand in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit über Grund und der Strömung berechnet (Noß und Kossmann 2021). In dem aktuellen Verfahren wird nun auch der zusätzliche Widerstand bei Kurvendrift berücksichtigt. Hierfür greift das Programm auf einen äquivalenten Geradeauswiderstand zurück und addiert in Abhängigkeit des Driftwinkels einen in einer Datenbank hinterlegten Beiwert für den zusätzlichen Widerstand durch Schräganströmung. Anschließend werden der Gütegrad der Propulsion und die Propellerdrehleistung ermittelt. Mithilfe charakteristischer Propellerfreifahrtdiagramme und Motorenkennfelder sowie leistungsbezogener Faktoren werden final der Kraftstoffverbrauch und die Schiffsemissionen berechnet (Noß und Kossmann 2022). Die Spannweite an Schiffs- und Motorenparametern ist sehr groß. Basierend auf Simulations- und Modellversuchsergebnissen charakteristischer Schiffe (Noß und Kossmann 2021, 2022; Kossmann und Wierczoch 2022) wurden einzelne Widerstandsbeiwerte und der Gütegrad der Propulsion in Abhängigkeit von Schiffsgeschwindigkeit und Wassertiefenverhältnis zu Abladetiefenverhältnis berechnet. Der für die Propulsion verwendete Propeller ähnelt in seiner Geometrie einem charakteristischen Binnenschiffs-Düsen-Propeller. In Abhängigkeit von der berechneten Propulsions- bzw. Bremsleistung, der Schiffsgröße und der Anzahl der Propeller wählt das Verfahren einen passenden Motor in einer Datenbank aus. Diese beinhaltet für schnelllaufende Dieselmotoren mit Leistungen zwischen 400 und 1200 kW Daten zur Motorleistung, Drehzahl und zum spezifischen Kraftstoffverbrauch. Der gewählte Ansatz ist für den Großteil der Flotte sowie Betriebspunkte während einer typischen Streckenfahrt anwendbar. Situationen wie Ausweichmanöver, Ausweichmanöver, Schleusenfahrten oder An- und Ablegemanöver lassen sich mit diesem Ansatz jedoch nicht abbilden.
Zielsetzung:
Ziele des Vorhabens sind die zukunftsgerichtete Reduktion von Abluftemissionen an Textilausrüstungsanlagen sowie die Steigerung der Materialgesundheit der verwendeten Werkstoffe und produzierten Güter.
Ausgangspunkt stellt das begrenzte Anwendungsspektrum aktueller Abluftreinigungskonzepte dar, weshalb - insbesondere vor dem Hintergrund der zukünftigen Klassifizierung, Einstufung und Gefährdungsbeurteilung bestimmter Stoffgruppen/Abluftinhaltsstoffe - nicht gewährleistet werden kann, dass in Zukunft eine anforderungsgerechte Abreinigung dieser Stoffe erfolgt. Somit sind die zukünftige Entwicklung und Produktion von Textilprodukten mit einem bestimmten Performance-Level infrage gestellt. Erschwerend kommt hinzu, dass die Abluftreinigungstechnologien nach dem Stand der Technik, z. B. bei Schaumbeschichtungen, z. T. sehr kurze Betriebszeiten (1 h) aufweisen, da die Reinigungsleistung durch Versottung und Sättigung der Reinigungseinheiten schnell abnimmt, womit es einer aufwendigen und zeitintensiven Reinigung der Aggregate bedarf, um die Textilproduktion fortführen zu können.
Bisherige Abluftreinigungskonzepte beruhen im Wesentlichen auf einer starren Kombination aus Abluftkondensation, -wäsche und elektrostatischer Partikelabscheidung, ggf. auch Adsorption oder thermischer Verbrennung. Diese Konzepte stellen keinen hinreichend engen (Echtzeit-)Bezug zu eingesetzter Textilanlagentechnik und deren Prozessparametern her. Die Konfiguration der Abluftreinigung basiert auf vorgegebenen Einstellungssets, welche auf zuvor prognostizierten Emissionspotentialen der zur Anwendung kommenden Rezepturen beruhen. Das der Prognose zugrundeliegende Emissionsfaktorenkonzept berücksichtigt jedoch nicht konsequent alle Aspekte, die für eine situationsgerechte Bewertung des Emissionspotentials und eine darauf ausgerichtete Steuerung/Regelung sowie bedarfsgerechte Anpassung und Optimierung der Abluftreinigung erforderlich wären.
Zielstellungen im Vorhaben sind,
- Emissionen in die Umwelt durch Rezeptur- und Prozessmodifikationen zu verringern/zu vermeiden,
- prozessbedingte Chemikalien- und Energieverbräuche zu reduzieren,
- auf (potentiell) gefährliche Substanzen zu verzichten und
- produktionsbedingte Abluftemissionen durch eine an die jeweilige Emissionssituation optimal anpassbare Abluftreinigung weiter zu reduzieren. Dabei helfen Modularisierung und Flexibilisierung, bestehende technische Möglichkeiten besser auszuschöpfen und Grenzen einzelner Technologien zu überwinden.
Ziel des Verbundvorhabens PARNES ist die Entwicklung eines Verfahren zur Nutzung von Füllstoffen der Reifenherstellung als Adsorbentien in einem neuen Verfahren der Abluftreinigung. Damit wäre eine produktionsintegrierte Nutzung der beladenen Materialien unter Einsparung von Erdgas und Strom der bisher notwendigen thermischen Abluftreinigung möglich. Aufgaben des CUTEC sind die experimentelle Entwicklung der Adsorption, besonders der Maximierung der Adsorptionskapazität der Materialien durch Optimierung verfahrenstechnischer Bedingungen, die messtechnische Begleitung der Versuche an der im Projekt durch Mixing Group in Freudenberg aufzubauenden Pilotanlage sowie die Mitarbeit bei der abschließenden ökonomischen und ökologischen Bewertung der konzeptionellen Modellanlage. Geplant ist, im AP 1 eine vorhandene Laboranlage in Kooperation mit ENVIROTEC auf Bewegtbett umzubauen, verschiedene Adsorbentien von Mixing Group zu testen, Verfahrensparameter zu variieren, Zusammenhänge zur Erzielung einer maximalen Beladung zu ermitteln und Bedürfnisse an das Adsorbens an Mixing Group zu übermitteln. Außerdem sollen Proben an Mixing Group für die Desorptionsversuche geliefert werden. Im AP 3 sollen dann die Ergebnisse der Parameterstudien der Laboranlage im Technikumsmaßstab verifiziert und optimiert werden. Dazu wird ein vorhandener Flugstromadsorber an einen Heißgaserzeuger (RTO oder TNV) und eine Lösemittelstation angeschlossen. Die Ergebnisse werden in Kooperation mit ENVIROTEC ausgewertet. Sie sollen für die Konzeption der Freudenberger Pilotanlage genutzt werden. In AP 5 werden die Versuche an selbiger messtechnisch begleitet. Zu nutzen ist nun die Ausstattung zu Emissionsmessungen in industriellen Abgasen und das langjährige Know how. In AP 6 werden dann Rechnungen zur CO2-Bilanzierung und die Unterstützung der ökonomischen Betrachtungen mit der dynamischen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen durchgeführt.