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Luftreinhaltung, Atomrechtliche Aufgaben

Zu den Aufgaben des Referats Luftreinhaltung/ Atomrechtliche Aufgaben gehören: im Bereich Luftreinhaltung > die Bearbeitung von planerischen und grundsätzlichen Fragen der Luftreinhaltung, > die Zuständigkeit für - die Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen (39. BImSchV), - die Verordnung über Emissionsgrenzwerte für Verbrennungsmotoren (28. BImSchV), - das Hamburgisches Gesetz zur Umsetzung der europäischen Schwefel-Richtlinie 2005/33/EG, > die Steuerung der Luftqualitätsüberwachung (Luftmessnetz), > die Bewertung der Luftqualität, > die Aufstellung und Fortschreibung von Luftreinhalteplänen, > die Entwicklung und Begleitung von Luftreinhaltemaßnahmen, > die Bewertung von Luftreinhaltungsaspekten im Rahmen der Bauleitplanung, > die Mitwirkung an Rechtsetzungsverfahren, > die Vertretung Hamburger Interessen in Bund-Länder-Gremien, im Bereich Atomrechtlicher Aufgaben > die Wahrnehmung atomrechtlicher Aufgaben für das Land Hamburg in der Zusammenarbeit zwischen Bund und Ländern, > die Risikovorsorge und Gefahrenabwehr beim legalen und illegalen Umgang mit Kernbrennstoffen, > die Bearbeitung von Grundsatzfragen beim Schutz der Bevölkerung vor der schädlichen Einwirkung ionisierender Strahlung, > die Optimierung der nuklearen Katastrophenschutzvorsorge für die hamburgische Bevölkerung, im Bereich Emissionskataster > das Führung des Emissionskatasters Luft und die Erteilung von Auskünften, > die Organisation und Durchführung der Datenerhebungen in Hamburg für das Emissionskataster sowie für das nationale und das europäische PRTR (Pollutant Release and Transfer Register, Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister), > die Erfüllung weiterer nationaler und europäischer Berichtspflichten, > das Verfassen von Stellungnahmen zur Bauleitplanung > die Aufbereitung und Bereitstellung der Informationen für diese Aufgaben in GIS-Systemen, sowie der Immissionsschutz vor elektromagnetischen Feldern bei Anlagen der Energie- und Kommunikationstechnik.

Modellversuch Hochwasserrückhaltebecken Bärenstein

Im Rahmen des Hochwasserschutzkonzeptes Nr. 5 (Verbesserung des Hochwasserschutzniveaus im Müglitztal) beabsichtigt der Betrieb Oberes Elbtal der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen die Errichtung eines ökologisch durchgängigen Hochwasserrückhaltebeckens (HRB). Im Osterzgebirge, ungefähr 5,0 km südlich der Ortslage Glashütte, wird dazu ein begrünter Steinschüttdamm mit Asphaltkerndichtung geplant, welcher die Biela im Hochwasserfall noch oberhalb der Mündung in die Müglitz stauen soll. Im Modellversuch sollen zwei Anlagenteile auf ihre hydraulische Leistungs- und Funktionsfähigkeit getestet werden, der Gewässerdurchlass sowie die Hochwasserentlastungsanlage (HWE). Zur Durchleitung der Biela dient ein (b x h) 4,0 x 4,5 m, mit natürlichem Sohlsubstrat versehener Durchlass, der im Hochwasserfall verschlossen werden kann. Während eines Hochwasserereignisses wird stattdessen das Wasser über eine Bypassleitung mit integrierter Gegenstromtoskammer in Dammmitte abgeführt und über ein Wehr wieder in den Gewässerdurchlass eingeleitet. Der Abfluss der Bypassleitung wird über zwei parallel angeordnete Betriebsschützen geregelt. Im Modellversuch (Teilmodell 1) wird die im Damminneren angeordnete Gegenstromtoskammer im Maßstab 1:12 nachgebildet, untersucht und optimiert. Das Teilmodell 2 ist eine im Maßstab 1:20 verkleinerte Nachbildung der geplanten HWE, einer einseitig angeströmten Hangseitenentlastung, bestehend aus dem Einlaufbauwerk, der Sammel-, Übergangs- und Schussrinne, dem räumlichen Tosbecken sowie dem Unterwasserbereich.

Entwicklung von neuartigen schadstoffminimierten kleinen industriellen Holz- und Holzabfallfeuerungsanlagen

In der holzverarbeitenden Industrie und in der Forstwirtschaft fallen grosse Mengen an Holzabfaellen an, deren Verbrennung oftmals sehr hohe Emissionen an Rauch, bestehend aus unverbrannten Stoffen, Partikeln und Stickstoffoxiden, verursacht. In diesem Projekt sollen erstmals bei Holz- und Holzabfall-Feuerungen mit Hilfe der numerischen Verbrennungssimulation die guenstigste Feuerraumgestaltung hinsichtlich optimaler Verbrennung und minimaler Schadstoffemission gefunden werden. Fuer die verbleibenden Partikelrestemissionen soll die Abscheidetechnologie an Holzfeuerungsabgase angepasst und optimiert werden. Dadurch kann die in Baden-Wuerttemberg ansaessige holzverarbeitende Industrie die anfallenden Holzreste umweltfreundlich und energiegewinnend verwerten und zukuenftige Entsorgungskosten (TA Siedlungsabfall) einsparen.

Erste Phase des Projektes: Entwicklung eines integrierten Steuerungs- und Betriebsverfahrens für die Teilsysteme Kanalnetz und Kläranlage zur deutlichen Reduzierung der Gewässerbelastung

Die itwh GmbH wurde mit der Entwicklung eines integrierten Steuerungs- und Betriebsverfahrens für die Teilsysteme Kanalnetz und Kläranlage zur Emissionsverringerung von Gewässern betraut. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Regelungskonzepten, mit denen der Kläranlagenzufluss bei Regenereignissen als Stellgröße flexibel an die verfügbaren Kläranlagenkapazitäten angepasst werden kann. Somit könnten vorhandene Abwassersysteme gesamthaft effizienter genutzt und die Emissionen aus dem Kanalnetz in die Gewässer verringert werden. Um die in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU, 2000) vorgegebene Zielsetzung der guten ökologischen Gewässerqualität erreichen zu können, ist als Beitrag der Siedlungswasserwirtschaft eine Betriebsoptimierung des gesamten Abwassersystems nötig. Die itwh GmbH führt in dem geplanten Forschungsprojekt in dieser ersten Phase Untersuchungen zur Identifikation der Mess- und Regelungsgrößen durch, mit denen der bei Regenwetter stark schwankende Zufluss aus dem Einzugsgebiet an die hydraulische Kapazität und an die verfügbare Reinigungsleistung angepasst werden kann. Die Messgrößen müssen eine zuverlässige Vorhersage des Verhaltens der Kläranlage in Abhängigkeit des Zuflusses ermöglichen. Zum Einsatz kommt ein beim itwh entwickeltes Fuzzylogic-basiertes Regelungstool, das die wesentlichen Messdaten der Kläranlage über verbal formulierte Regeln als Störgrößen einbezieht. Weitergehende Modellansätze liefern darüber hinaus Prognose-Störgrößen, um durch den Zeitgewinn die Sicherheit der Regelung zu optimieren. Die Auswertung vorliegender Messdaten führt zu Erkenntnissen hinsichtlich kritischer Prozesse bei Mischwasser und werden genutzt, um Konzepte zur Regelung des Mischwasserzuflusses zu entwerfen. Dabei kommen empirische und halbdeterministische Ansätze zum Einsatz. Aufgrund der hohen Komplexität geeigneter deterministischer Modelle wird die hydraulische Kapazität der Nachklärung nur durch empirisch ermittelte Steuerfunktionen (Regression oder Fuzzyregeln) beschrieben. Die itwh GmbH untersucht die Umsetzbarkeit und den ökologische Nutzen einer Steuerung des Zuflusses zur Kläranlage am Beispiel der simulativen integrierten Lastfallstudie Chemnitz. Dazu wird ein gekoppeltes Modell von Kanalnetz (Hystem-Extran-Güte, itwh) und Kläranlage (ifak) erstellt. Die Modellkopplung und Steuerung wurde durch das Programm itwh-Control realisiert. Mit dem Gesamtmodell werden die Emissionen in das Gewässer von Kanalnetz und Kläranlage für fünf Regenereignisse unterschiedlicher Intensität und Dauer ermittelt. Durch die Erhöhung des zulässigen Zuflusses wird eine Reduzierung der emittierten Gesamtfracht ermittelt, ohne dass es zu einer Überschreitung der zulässigen Ablaufgrenzwerte kam. Bei schwachen, lang anhaltenden Ereignissen wird die Emission um bis zu 23% reduziert und leistet einen deutlichen Beitrag zur Umweltentlastung. (Text gekürzt)

Verfahren zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Aerosolen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomassen und Abfaellen

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung von Verfahrenskonzepten zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Feinstpartikeln und Schadgasen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomasse und Abfaellen. Das Vorhaben umfasst sowohl die Vermeidung der Aerosolbildung beim Verbrennungsprozess als auch die Verminderung von Schadstoffemissionen bei der Abgasreinigung. Im ersten Teil werden die Bildungs- und Umwandlungsmechanismen von Feinstpartikeln in Laborversuchen zur Verbrennung und Gasreinigung untersucht. Auf der Basis der experimentellen Daten werden bereits vorhandene Rechenmodelle weiterentwickelt. Diese Ergebnisse dienen zur Definition des optimalen Verfahrenskonzeptes, dessen wesentliche Schritte (Verbrennungsprozess und Aerosolabscheidung) im zweiten Teil des Vorhabens im Pilotmassstab an einer Holzfeuerungsanlage und einer Abfallverbrennungsanlage getestet werden. Unter Beruecksichtigung der Ergebnisse der anwendungsnahen Verfahrenstests werden die Rechenmodelle optimiert und die experimentellen Ergebnisse nachgerechnet. Die validierten Rechenmodelle dienen nach Abschluss des Vorhabens Anlagenbaufirmen zur Auslegung und zur Konstruktion der optimalen Verfahren zur Vermeidung und Verminderung von Aerosolen bei der energetischen Nutzung von Biomasse und Abfall.

Gutachten zur moeglichen Auswirkung der Anlage zur Munitionsentsorgung der Munitions-Entsorgungs-Betriebsgesellschaft mbH Vogelsang (EVB) im Landkreis Torgau - Stellungnahme zum anlagenbezogenen Gewaesserschutz

Die EBV betreibt in Vogelgesang eine Anlage zur Entsorgung von Munition. Sie beabsichtigte, diese Anlage zu modernisieren und zu erweitern und stellte dazu einen Antrag auf wesentliche Aenderung gemaess Paragraph 15 BlmSchG. Das IWS sollte bewerten, ob sich die moeglichen Auswirkungen der geaenderten Anlage mit der Lage in einem Trinkwasserschutzgebiet vereinbaren liessen, oder ob ggfs zusaetzliche Schutzvorkehrungen ueber die Planungen hinaus getroffen werden muessten. Durch das IWS waren folgende Aufgabenschwerpunkte abzudecken: 1) Zu beruecksichtigende Betriebszustaende insbesondere Unter-/Uebernormalbetrieb, Leckagen und Stoerfaelle. 2) Beurteilung moeglicher Schadstoffemissionen. 3) Vorschlaege von Beschraenkungen, Teilverboten und Schutzvorkehrungen.

Monitoring, Betriebsoptimierung und Know-how-Transfer im Pfaff-Quartier Kaiserslautern, Teilvorhaben: Transfer zu Fachplanern

Das Pfaff-Quartier ist ein 20 ha großes ehemaliges Fabrikgelände, das die Stadt Kaiserslautern zu einem klimaneutralen Mischquartier mit Gewerbe und wohnen entwickelt möchte. Die Quartiersentwicklung wird von 2017 bis 2024 fachlich unterstützt im 7. Energieforschungsprogramm durch das Leuchtturm-Vorhaben EnStadt:Pfaff, in dem Energie-, Mobilitäts- und Digitalisierungskonzepte erarbeitet und die Erstellung des Bebauungsplan begleitet wurde. Zwei Bestandsgebäude wurden energetisch saniert, eine Energiezentrale gebaut und die zentrale Quartiersachse mit der Versorgungsinfrastruktur in Betrieb genommen. Im Rahmen des Vorhabens werden verschiedene innovative Technologien zur Umsetzung klimaneutraler Quartiere demonstriert. Werkzeuge und Leitfäden in den Bereichen Energie, Bauen und Mobilität wurden entwickelt. Auch die sozialwissenschaftlichen Rahmenbedingungen für eine erfolgreiche Quartiersentwicklung wurden untersucht und ein Reallabor-Zentrum aufgebaut, um allen Interessierten die Ergebnisse zu vermitteln. Im Anschlussvorhaben EnStadt:Pfaff 2 wird das Quartier im aktuellen Ausbaustand gemonitort, um die Wirksamkeit der Konzepte zu überprüfen und zu belegen. Ausgewählte Technologien werden untersucht und optimiert, wie der Betrieb des Niedertemperatur-Wärmenetzes mit Einspeisung von Abwärme einer Kältemaschine, die bidirektionale E-Mobil-Ladeinfrastruktur zur Stützung des Stromnetzes, die Kundenanlage zur Erhöhung der Eigenstromnutzung sowie und die Nutzerfreundlichkeit digitaler Services. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Transfer der Erkenntnisse an lokale, regionale und überregionale Zielgruppen. Hierzu werden Veranstaltungen durchgeführt und gemeinsam mit den Teilnehmenden die Lösungsansätze diskutiert. Fachveröffentlichungen adressieren Planende und Umsetzende mit dem Ziel, durch den Know-how-Transfer die Transformation von Quartieren hin zur Klimaneutralität effizienter und zielgerichteter zu gestalten und zu beschleunigen.

Thermodynamische Kreisprozeßoptimierung

In den vergangenen Jahren wurde am Institut ein neuer Hochtemperaturkreisprozeß für Kraftwerksanlagen konzipiert, bei denen eine CO2-Rückhaltung auf einfache Art realisierbar ist (Graz Cycle). Derzeit wird an Kreisprozessen mit innerer Verbrennung im Sinne der Gasturbinenprozesse gearbeitet, wobei jedoch zur Verbrennung nicht Luft, sondern Sauerstoff benützt wird. Durch die Proßzessfürhung und die Verbrennung mit reinem Sauerstoff kann ein thermisches Kraftwerk geschaffen werden kann, das keinerlei Abgase in die Umgebung emittiert. Der vorgeschlagene Kreisprozeß läßt sich mit geringen Änderungen durch Feuerung von Methan bei Oxidation durch Sauerstoff und Kühlung mittels Wasserdampf in Brennkammer und Gasturbinenschaufeln durchführen. Es ergeben sich dabei durchaus günstige Verhältnisse für die Gestaltung dieser beiden Komponenten und es wird möglich, am Ende der Expansion nach dem Kondensator das nichtkondensierbare CO2 durch Rekompression aus der Anlage auszuscheiden und zur Speicherung bzw. Wiederverwendung darzubieten. Die Anlagenkonzeption hat den Vorteil, dass größtenteils auf existierende Komponenten zurückgegriffen werden kann und keine Sonderentwicklungen z.B.: für die CO2 Abweichung notwendig werden.

Simulation des Regelverhaltens von Fernwaermenetzen 'SR'

Das Forschungsvorhaben ist Teil eines Verbundprojektes mit dem Titel 'Bessere Ausnutzung von Fernwaermeanlagen', das vom BMBF und sieben deutschen Fernwaermebetreibern finanziert wird. Ziel des Verbundprojektes ist es, Methoden und Software zu entwickeln, um den laufenden Betrieb einer Fernwaermeanlage so zu steuern, dass die wirtschaftlich guenstigste Loesung hinsichtlich Waermeerzeugung und Verteilung erreicht wird. Die fuer die Betriebsoptimierung erforderlichen Regeleingriffe der Steuertechnik und Leittechnik fuehren zu hydraulisch und thermisch instationaeren Zustaenden in der Anlage. Beispiele fuer optimierte Fahrvorschlaege sind: - gleitende Netzfahrzweisen, - Lastumlagerung zwischen Erzeugeranlagen, Nutzung industrieller Abwaerme, - Netzspeicherung, Netztrennung. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das instationaere Regelverhalten von Fernwaermenetzen zu analysieren. Das Regelverhalten eines Fernwaermenetzes ist die Reaktion des Netzes und seiner regelbaren Komponenten auf planmaessige Betriebsaenderungen und Stoerfaelle. Die hierfuer erforderliche Modelltechnik, einschliesslich der numerischen Methoden, wird im Rahmen des Projektes weiterentwickelt und in Software umgesetzt.

Optimierung der Rauchgasreinigung industrieller Feuerungsanlagen

Luftchemische Untersuchungen im Ballungsraum Hamburg haben Konzentrationen an einzelnen Schadstoffkomponenten erbracht, aus denen auf einige Emittenden geschlossen werden kann. Das Grosstadtaerosol mit seinem typischen Gehalt an Schwermetallen war bisher das Ziel unserer noch laufenden Untersuchungen. Durch gezielte Versuche an industriellen Grossfeuerungsanlagen sollten einzelne Parameter so veraendert werden, dass der Schadstoffausstoss reduziert wird.

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