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Beurteilung und kritische Wuerdigung der 'Untersuchung der Ersatz- und Standortmoeglichkeiten einer thermischen Abfallnutzung fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen' des Bueros Dr. Born-Dr. Ermel GmbH

Das Oeko-Institut ueberpruefte im Auftrag der Kreistagsfraktion der GRUENEN in Viersen ein Gutachten ueber die 'Einsatz- und Standortmoeglichkeiten einer Muellverbrennungsanlage fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen'. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Ueberpruefung waren: Der Anteil an Hausmuell, der einer endgueltigen Beteiligung zugefuehrt werden muss, ist wesentlich geringer, als in dem Gutachten angenommen wird. Die konventionelle Rostfeuerung wurde durch methodisch fehlerhafte Wertung zu vorteilhaft dargestellt. Die Emissionen der vorgeschlagenen Anlage wurden aufgrund nicht korrekten Vergleichs mit Kohlekraftwerken bagatellisiert. Es wird vorgeschlagen, ein neues mengen- und schadstoffbezogenes Gutachten zu verlangen

(Öko) Logisch Fördern - Ein Zukunftspaket für Umwelt und eine Kurzstudie von Ecofys im Auftrag von Greenpeace

Mit der gezielten Förderung von Klimaschutzmaßnahmen könnte die Bundesregierung ab 2011 rund 115.000 zusätzliche Arbeitsplätze schaffen und jährlich die CO2-Emissionen von sechs Kohlekraftwerken einsparen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie von 'Ecofys' im Auftrag von Greenpeace.

Innovationsraum: BioBall - PYROCEM - Innovative Nutzung unterschiedlicher Biomassen zur Herstellung von pyrolysierter Pflanzenkohle als Additiv für zement-gebundene Baumaterialien

Verarbeitung von Phosphorgips zu kritischen Rohstoffen, Teilvorhaben 2 Anwendung von PG im Bereich Trockenmörtel

Langfristige Entwicklung der Luftqualität

Durch eine Vielzahl von Maßnahmen ist die Berliner Luft in den letzten drei Jahrzehnten deutlich besser geworden und die Konzentration von Luftschadstoffen langsam aber über den langen Zeitraum doch deutlich zurückgegangen. Dadurch konnten die Immissionsgrenzwerte für Partikel-PM 10 (Feinstaub) in Berlin schon seit einigen Jahren flächendeckend eingehalten werden und auch die flächendeckende Einhaltung des Grenzwertes für das Jahresmittel von Stickstoffdioxid von 40 µg/m³ wird 2020 voraussichtlich erreicht werden. Die folgenden Abbildungen zeigen den langjährigen Verlauf der mittleren Luftbelastung einzelner Schadstoffe in den drei Belastungsregimen Verkehr (Hauptverkehrsstraßen), innerstädtischer Hintergrund und Stadtrand. Für die Luftschadstoffe Stickstoffdioxid, Partikel PM 10 und Ozon werden die langzeitlichen Entwicklungen auf Basis eines Differenzenmodels analog zum Jahresbericht 2019 ermittelt. Die Methodik ist im Jahresbericht 2019 genauer erklärt. Die Langzeittrends der weiteren Luftschadstoffe werden durch arithmetische Mittelwertbildung bestimmt. Stickstoffdioxid Schwebstaub / Partikel PM 10 Partikel PM 2,5 Ozon Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Schwefeldioxid Benzol Kohlenmonoxid Stickstoffdioxid gehört zu den Luftschadstoffen, die überwiegend vom Straßenverkehr verursacht werden. Die nebenstehende Grafik zeigt die langjährige Entwicklung der NO 2 -Belastung der automatischen Messstellen am Stadtrand, im innerstädtischen Hintergrund und an Hauptverkehrsstraßen sowie der acht beurteilungsrelevanten Passivsammlerstandorte (Passivsammler = PS) (weiter Informationen finden sich im Jahresbericht 2019. Bis Mitte der neunziger Jahre konnte durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Ottomotoren ein Rückgang der NO 2 -Belastung erreicht werden. Durch eine zunehmende Anzahl an Dieselfahrzeugen wurde dieser Trend jedoch weitestgehend aufgehoben, so dass bis 2014 nur eine sehr langsame Abnahme der NO 2 -Belastung verzeichnet wurde. Auffällig sind die erhöhten Jahresmittelwerte von 2006. Vor allem für die Straßenmessstellen zeigen diese hohen Jahresmittelwerte eindrucksvoll den Einfluss von meteorologischen Bedingungen auf die Konzentration von Luftschadstoffen, denn das Jahr 2006 war geprägt durch eine hohe Anzahl windschwacher Hochdruckwetterlagen und ungünstigen meteorologischen Ausbreitungsbedingungen. In den Jahren zwischen 2008 und 2015 blieben die NO 2 -Jahresmittelwerte auf einem annähernd gleichbleibenden Niveau, da Emissionsminderungen nicht in dem gesetzlich vorgeschriebenen Maß erfolgten. Besonders Diesel-Pkw der Schadstoffklasse Euro 5 stießen durch Software-Manipulation im realen Betrieb sehr viel mehr NOx aus, als von den Herstellern angegeben wurde bzw. als sich auf dem Prüfstand ergab. Auffällig ist, dass seit 2016 die NO 2 -Belastung an Straßenmessstellen stark sank, am Stadtrand und im innerstädtischen Hintergrund aber keine bzw. nur eine sehr geringe Veränderung zu beobachten war. Dies unterstreicht nochmals den starken Einfluss der Verkehrsemissionen auf die an den verkehrsnahen Stationen gemessenen Immissionen. Von 2013 bis 2019 ergab sich für die sechs automatischen Straßenmessstellen ein Rückgang um 24 %, wobei mit einem absoluten Rückgang von 5 µg/m³ die Belastung von 2018 auf 2019 am stärksten gesunken ist. Ähnlich verhält es sich mit den Messergebnissen der Passivsammler, für welche von 2018 auf 2019 ebenfalls ein absoluter Rückgang von etwa 5 µg/m³ ermittelt wurde. Erzielt wurden diese bemerkenswert rückläufige Entwicklung der NO 2 -Belastung durch zielgerichtete und wirkungsvolle Maßnahmen der Berliner Luftreinhaltung (Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz, 2019). Dabei lag und liegt der Fokus darauf, den motorisierten Verkehr in der Berliner Innenstadt zu verringern und die Stärkung des Umweltverbundes aus öffentlichem Personennahverkehr (ÖPNV), Rad- und Fußverkehr voranzutreiben. Neben Maßnahmen wie der Modernisierung der BVG-Busflotte – 2030 soll diese zu 100 % aus elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bestehen –, Tempo-30-Anordnungen und Durchfahrverboten für Diesel-Pkw bis einschließlich Euro 5/V hat aber auch die generelle Erneuerung der Kfz-Flotten, mit einem steigenden Anteil von Euro VI und 6d-TEMP Fahrzeugen, einen Anteil an dieser positiven Entwicklung. Deshalb lässt sich dieser Trend auch unabhängig von einzelnen Maßnahmen der Berliner Luftreinhaltung in ganz Deutschland beobachten. Modellergebnissen zu Folge sind etwa ein bis zwei µg/m³ des NO 2 -Rückgangs 2019 in Deutschland auf Softwareupdates und die Flottenerneuerung zurückzuführen (Umweltbundesamt, Luftqualität 2018, 2019). Einen Überblick über die verkehrsbedingte Luftbelastung im Straßenraum 2015 und 2020 finden Sie im Umweltatlas unter Verkehrsbedingte Luftbelastung im Straßenraum . Ende der 1990er Jahre wurde mit der Messung von PM 10 , also von besonders gesundheitsschädlichen Teilchen kleiner als 10 Mikrometer (µm), begonnen. Sie ersetzte die Gesamtstaubmessung, bei der auch grobe Teilchen > 10 µm erfasst wurden. Deshalb sind beide Reihen nicht direkt miteinander vergleichbar. Seit den 1980er Jahren ist die Gesamtstaub-Belastung in Berlin deutlich gesunken. Auch die PM 10 -Belastung zeigt über den dargestellten Zeitraum eine deutliche Abnahme um rund 30 % im innerstädtischen Hintergrund und am Stadtrand sowie eine Abnahme um etwa 40% an Straßenmessstellen. Seit 2004 wird in Berlin der für das Jahresmittel gültige Immissionsgrenzwert von 40 µg/m³ (siehe auch Grenz- und Zielwerte) durchgängig und an allen Stationen eingehalten. Auch die Anzahl der Überschreitungen des Tagesmittels von 50 µg/m³ ist im dargestellten Zeitraum rückläufig. Im Jahr 2015 wurden letztmals mehr als die zulässigen 35 Überschreitungen des Tagesmittels von 50 µg/m³ beobachtet (Station MC174, 36 Überschreitungen). Die PM 10 -Belastung in Berlin und ihre langjährige Entwicklung wird maßgeblich durch emissionsmindernde Maßnahmen und meteorologische Bedingungen geprägt. Die jährlichen Schwankungen der PM 10 -Jahresmittelwerte von bis zu 20 % und insbesondere die Variabilität der Anzahl der Überschreitungen des Tagesmittels von 50 µg/m³ von bis zu einem Faktor zwei spiegeln die Abhängigkeit der PM 10 -Belastung von den Witterungsbedingungen wider. Besonders der Ferntransport von Partikeln bei südlichen bis östlichen Anströmungen, vermehrtes Heizen bei tiefen Temperaturen und die Häufigkeit von austauscharmen, in der Regel durch Hochdruck geprägten Wetterlagen, beeinflussen die PM 10 -Belastung stark. Ein großer Teil der Überschreitungstage des Tagesgrenzwerts wird auf Ferntransport aus östlichen und südöstlichen Richtungen zurückgeführt. In Jahren mit vergleichsweise geringer PM 10 -Belastung, beispielsweise 2007, 2008, 2012, 2013 und 2017, herrschten stets günstige meteorologische Bedingungen. Auch im Jahr 2019 trugen die Witterungsbedingungen maßgeblich zu einer geringen PM 10 -Belastung bei. So führten einerseits hohe Temperaturen der Wintermonate im Jahr 2019 zu einem geringen Heizbedarf, was niedrige lokale Partikelemissionen mit sich bringt. Weiterhin ist das geringe Auftreten von Ost- und Südwinden in den 2019er Wintermonaten ein Indiz für wenig Hochdruckeinfluss und den damit zusammenhängenden geringen Ferntransport von vorbelasteten Luftmassen aus Süd-Osteuropa. Der langjährige Rückgang der PM 10 -Belastung ist hingegen auf emissionsmindernde Maßnahmen zurückzuführen. Eine sehr wichtige Maßnahme zur Minderung der PM 10 -Belastung war die Einführung der Umweltzone in zwei Stufen zum 01.01.2008 und 01.01.2010. Nach einer Untersuchung zur Wirkung der Stufe 2 der Umweltzone von 2011 ( Wirkungsanalyse; 2. Stufe Umweltzone ), verhinderte die Einführung der Umweltzone eine um etwa 7 % höhere PM 10 -Belastung und 10 Überschreitungstage mit Tagesmitteln über 50 µg/m³. Zur vereinfachten Ermittlung des lokalen Verkehrsbeitrages kann die Differenz der PM 10 -Konzentration an Straßen und im innerstädtischen Hintergrund hergezogen werden. Die Annäherung der roten Linie an die gelbe Linie verdeutlicht, dass der lokale Verkehrsbeitrag durch den Straßenverkehr im dargestellten Zeitraum deutlich abgenommen hat. Der mit dieser Methode ermittelte Verkehrsbeitrag konnte seit Ende der 1990er Jahre um etwa 70 % reduziert werden. Weitere wichtige Maßnahmen zur Verringerung der PM 10 -Belastung waren die Einführung wirksamer Rauchgasreinigungssysteme bei Kohlekraftwerken und bei der Abfallverbrennung zur Minderung von Staub, Schwefeldioxid und Stickoxiden, der Ersatz von Kohleheizungen durch Fernwärme und Gasheizungen sowie die Einführung von Partikelfiltern für Dieselfahrzeuge und Baumaschinen auf Baustellen der Öffentlichen Hand. Als Partikel PM 2,5 werden kleinere Partikel des Feinstaubs bezeichnet, deren aerodynamischer Durchmesser kleiner als 2,5 µm ist. Sie können nachhaltig die Lunge schädigen, da sie tief in die Atemwege eindringen und länger dort verweilen. Außerdem führen hohe PM 2,5 Belastungen zu Herz- und Kreislauferkrankungen. Der im Feinstaub enthaltene Ruß gilt als stark krebserregend. Zum Schutz der menschlichen Gesundheit wurde ein PM 2,5 -Grenzwert von 25 µg/m³ im Jahresmittel festgelegt. Er muss ab 2015 an allen Luftgütemessstellen eingehalten werden. Zusätzlich gibt es einen deutschlandweiten Indikator für die durchschnittliche PM 2,5 -Exposition der städtischen Wohnbevölkerung (AEI, Average Exposure Indicator). Er wird vom Umweltbundesamt im Durchschnitt über jeweils 3 Kalenderjahre als Mittel über 36 ausgewählte Messstationen in Deutschland bestimmt, die sich ausschließlich in Wohngebieten größerer Städte befinden. Drei dieser Hintergrundmessstellen gehören zum Berliner Luftgütemessnetz. Der AEI-Zielwert von 16,4 µg/m³ für das Jahr 2020 ergibt sich aus der Minderung um 15 % des AEI-Wertes von 2010. In Berlin wird PM 2,5 seit 2004 an der Hauptverkehrsstraße Frankfurter Allee (MC174) und im innerstädtischen Hintergrund an der Station in Neukölln (MC042) gemessen. 2008 kamen noch die innerstädtischen Hintergrund-Stationen in Mitte (MC171) und in Wedding (MC010) hinzu. Alle drei städtischen Hintergrund-Stationen werden vom UBA zur Ermittlung des AEI herangezogen. Die nebenstehende Grafik zeigt die zeitliche Entwicklung von PM 2,5 . Der Grenzwert von 25 µg/m³, der seit 2015 einzuhalten ist, wird bereits seit 2007 unterschritten. Der bundesweite AEI-Zielwert für 2020 wurde bereits seit 2016 unterschritten. Es kann daher angenommen werden, dass 2020 das bundesweite Minderungsziel von 15 % erreicht wird. Tendenziell ist, wie die PM 10 -Belastung, auch die PM 2,5 -Belastung rückläufig. Dies zeigt die Wirkung der Umweltzone, die gezielt den Ausstoß der sehr feinen Dieselrußpartikel reduziert hat. Dadurch hat sich die Belastung an Straßen der niedrigeren Belastung im städtischen Hintergrund angenähert. Die erhöhte PM 2,5 -Belastung in 2006, 2010 und 2014 wird aufgrund schlechter Ausbreitungsbedingungen vor allem auf den Schadstoffausstoß aus Heizungen mit Holzfeuerung und einen hohen Beitrag aus Gebieten außerhalb Berlins zurückgeführt. In einem Projekt zur Holzfeuerung wurden gerade in den Herbst-und Wintermonaten bei Inversionswetterlagen erhöhte Beiträge dieser Partikel zur PM 2,5 -Belastung festgestellt. Dieser dreiatomige Sauerstoff ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und wird nur selten direkt emittiert. Die Bildung von bodennahem Ozon geschieht über chemische Reaktionen sogenannter Vorläuferstoffe unter dem Einfluss von UV-Strahlung. Der wichtigste Vorläuferstoff für die Bildung von Ozon ist NO 2 . Aber auch flüchtige organische Verbindungen (VOC, volatile organic compounds) sind für die Ozonbildung von Bedeutung, da diese mit NO zum Ozonvorläuferstoff NO 2 reagieren können. Abgebaut wird Ozon wiederum durch NO. Die Bildung von bodennahem Ozon ist damit eine reversible photochemische Reaktion und stark von der Jahreszeit abhängig. Da zur Bildung UV-Strahlung benötigt wird und bei höheren Temperaturen mehr VOCs von der Vegetation freigesetzt werden, die als Vorläuferstoff fungieren, sind die Ozon-Konzentrationen im Sommer und besonders während sonnigen Schönwetterperioden am höchsten. Im nebenstehenden Diagramm sind für die O 3 -Belastung im innerstädtischen Hintergrund und am Stadtrand unterschiedliche langjährige Entwicklungen zu erkennen. Im innerstädtischen Hintergrund stieg die Belastung seit Ende der 80er Jahre nahezu stetig an; eine Regressionsanalyse ergibt eine Zunahme von etwa 0,4 µg/m³ pro Jahr. Am Stadtrand kam es dagegen zu Beginn der 90er Jahre zu einer Abnahme und seitdem zu einer sehr geringen Zunahme von etwa 0,1 µg/m³ pro Jahr. Diesen langzeitlichen Entwicklungen sind Schwankungen infolge der Witterungssituation des jeweiligen Sommers (Temperaturen, Bewölkung) überlagert, so dass Sprünge in den Jahresmittelwerten von bis zu 7 µg/m³ von einem auf das nächste Jahr nicht unüblich sind. Auf Grund der meteorologischen Bedingungen im Jahr 2018 und 2019 mit hohen Temperaturen und einer sehr hohen Sonneneinstrahlung war die mittlere Ozonbelastung im Vergleich zu den Vorjahren 2016 und 2017 erhöht. Kurzzeitige O 3 -Belastungsspitzen sind gesundheitlich besonders relevant, da erhöhte Ozon-Konzentrationen zu Reizerscheinungen der Augen und Schleimhäute sowie Lungenschäden führen können. Deshalb wurden zum Zweck des Gesundheitsschutzes die Informationsschwelle von 180 µg/m³ und die Alarmschwelle von 240 µg/m³ festgelegt. Diese Belastungsspitzen sind jedoch im Gegensatz zur mittleren O 3 -Belastung seit Jahren rückläufig. Bemerkenswerterweise, war dies auch in den Jahren 2018 und 2019 der Fall (siehe Jahresbericht 2018 und Jahresbericht 2019 ), obwohl die Witterungsbedingungen sehr günstig für die Bildung von Ozon waren. Grund dafür können die besonders in den Sommermonaten niedrigen NO 2 Konzentrationen sein, so dass hohe Ozon-Spitzenkonzentrationen durch ein Fehlen von Vorläuferstoffen verhindert wurden. Zusätzlich kann auch die extreme Trockenheit in den Sommermonaten in 2018 und 2019 ein Grund für diese Beobachtung sein. Es wird vermutet, dass die Emission von VOC durch die Vegetation auf Grund der Trockenheit und Dürrestress geringer war als üblich, so dass auch aus diesem Grund die Spitzenbelastung von Ozon nicht auffällig hoch war. Deutschlandweit wurde im Gegensatz zur Abnahme der Ozon-Spitzenkonzentrationen durch Minderungsmaßnahmen – Ozonvorläuferstoffe (Autoverkehr, Kraftwerke, Industriebetriebe, gewerblicher und privater Gebrauch von Farben, Lacken und Lösemitteln) konnten seit 1990 fast halbiert werden – eine schwache Zunahme der Jahresmittelwerte an städtischen Stationen beobachtet. Im ländlichen Hintergrund wurden bis Ende der 1990er Jahre eine deutschlandweite Zunahme und eine darauffolgende Stagnation der Ozon-Jahresmittelwerte registriert (siehe Luftqualität 2019 – Vorläufige Auswertung vom Umweltbundesamt). Da auch die Berliner Stadtrandstationen im Fall von Ozon maßgeblich von städtischen Emissionen beeinflusst sind, hier besonders die im Lee der Stadt liegenden Stationen MC027 und MC085 , passt der in Berlin im Mittel über alle Stationen festgestellte Anstieg, zum deutschlandweiten Trend. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) gelten unter den organischen Verbindungen als krebserregend. Als Leitkomponente für diese Verbindungen wird Benzo(a)pyren verwendet. Mitte der 1990er Jahre wurden an der Messstelle Nansenstraße in Neukölln bereits orientierende Messungen von Benzo(a)pyren B(a)P durchgeführt. Nachdem die 4. Tochterrichtlinie zur europäischen Rahmenrichtlinie 96/62/EG in Kraft trat, wurden die Messungen ab 2006 in erweitertem Umfang an vier Messstandorten (Hauptverkehrsstraßen, städtisches Wohngebiet und städtischer Hintergrund) aufgenommen, um die ab 2013 geforderte Einhaltung des Zielwerts für Benzo(a)pyren B(a)P von 1 ng/m³ zu überwachen. Der Zielwert gilt bis zu einer Konzentration von 1,49 ng/m³ als eingehalten. Einen Überblick über die langfristige Entwicklung der Leitkomponente B(a)P gibt die nebenstehende Abbildung. Für das städtische Wohngebiet hat die Belastung seit den 90er Jahren um den Faktor 5 abgenommen. Im Jahr 2010 wird der Zielwert von 1 ng/m³ sowohl an der Station im innerstädtischen Wohngebiet Neukölln als auch in der Hauptverkehrsstraße, Schildhornstraße, erreicht. Dies wird auf den sehr kalten Winter und auf den gestiegenen Verbrauch an Kohle und Holz bei nicht genehmigungsbedürftigen Feuerungsanlagen (Kohleheizungen, Holzöfen und Kamine) der privaten Haushalte zurückgeführt. Im Bereich des Wohngebiets (MC042) und an den Straßenschluchten Frankfurter Allee (MC174) und Schildhornstraße (MC117) sind solche Öfen noch häufiger vertreten. Seit 2012 liegen die PAK-Konzentrationen aller Stationen eng beieinander und deutlich unter dem Zielwert. Sie bewegen sich um den unteren Schwellenwert von 0,4 ng/m³. Die Luftbelastung durch die meisten direkt emittierten Schadstoffe ist in den letzten 20 Jahren stark gesunken. Beim Schwefeldioxid, das hauptsächlich aus Kraftwerken, Industrie und Kohleöfen stammte, ist dieser Rückgang am deutlichsten. Die Emissionen sind durch die Sanierung oder Stilllegung von Industrieanlagen und die Installation von Rauchgasentschwefelungsanlagen in Kraftwerken Ende der 80er Jahre in West-Berlin und nach 1990 auch in den neuen Bundesländern und osteuropäischen Nachbarländern stark gesunken. Auch der fast vollständige Ersatz von Kohleheizungen durch Gasheizungen oder Fernwärme und der Einsatz von schwefelarmen Kraftstoff haben zur Verbesserung der Luftqualität beigetragen. Seit 2004 hat sich die Schwefeldioxidimmission im gesamten Stadtgebiet, sowohl in der Innenstadt als auch in den Außenbezirken auf Jahresmittelwerte zwischen 1-4 µg/m³ eingependelt. Damit ist die Konzentration von Schwefeldioxid im Vergleich zu 1989 um 96 % zurückgegangen. Benzol gehört zu den krebserregenden Stoffen und kann Leukämie (Blutkrebs) verursachen. Benzol wird vorwiegend von Pkw mit Ottomotor emittiert. Durch den Einsatz des geregelten Katalysators, verbesserter Motortechnik, besserer Kraftstoffe und den Einsatz von Gaspendelsystemen an Tankstellen sowie in Tanklagern konnte die Emission dieses Schadstoffes in den letzten Jahren deutlich verringert werden. Entsprechend hat auch die Immissionsbelastung durch Benzol in den vergangenen Jahren in Berlin stark abgenommen. Die Benzolwerte im Jahr 2010 waren an den Hauptverkehrsstraßen nur ein Fünftel und im innerstädtischen Hintergrund nur noch ein Drittel so hoch wie 1993. Der ab 2010 einzuhaltende Grenzwert von 5 µg/m³ wird bereits seit dem Jahr 2000 unterschritten. In den letzten fünf Jahren lag auch die straßennahe Benzolkonzentration im Jahresmittel unter 1,5 µg/m³. Die nebenstehende Abbildung zeigt die langjährige Entwicklung der Kohlenmonoxid (CO) Konzentration als Jahresmittel an den Hauptverkehrsstraßen, im innerstädtischen Hintergrund und am Stadtrand. In den letzten drei Jahrzehnten nahm die Kohlenmonoxid-Belastung an den Hauptverkehrsstraßen und im innerstädtischen Hintergrund um jeweils ca. 80 % ab. Dadurch wurde auch der seit 2005 einzuhaltende Kohlenmonoxid-Grenzwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit von 10 mg/m³ als höchster 8-Stunden-Mittelwert eines Tages an allen Messstationen nie überschritten. Der starke Rückgang der Kohlenmonoxid-Belastung wird auf die Einführung des geregelten Katalysators und effizienterer Motoren zurückgeführt. Auch der fast vollständige Ersatz von Kohleheizungen durch Gasheizungen oder Fernwärme hat dazu beigetragen. Seit 2007 werden die Messungen von CO nur noch an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee durchgeführt.

Primärenergieverbrauch

<p>Der Primärenergieverbrauch ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig. Bis auf Erdgas ist der Einsatz aller konventionellen Primärenergieträger seither zurückgegangen. Dagegen hat die Nutzung erneuerbarer Energien zugenommen. Ihr Anteil ist kontinuierlich angestiegen, besonders seit dem Jahr 2000.</p><p>Definition und Einflussfaktoren</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergieverbrauch#alphabar">Primärenergieverbrauch</a>⁠ (PEV) bezeichnet den Energiegehalt aller im Inland eingesetzten Energieträger. Der Begriff umfasst sogenannte Primärenergieträger, wie zum Beispiel Braun- und Steinkohle, Mineralöl oder Erdgas, die entweder direkt genutzt oder in sogenannte Sekundärenergieträger wie zum Beispiel Kohlebriketts, Benzin und Diesel, Strom oder Fernwärme umgewandelt werden. Berechnet wird er als Summe aller im Inland gewonnenen Energieträger zuzüglich des Saldos der importierten und exportierten Mengen sowie der Lagerbestandsveränderungen abzüglich der auf Hochsee gebunkerten Vorräte.</p><p>Statistisch wird der Primärenergieverbrauch über das Wirkungsgradprinzip ermittelt. Dabei werden die Einsatzmengen der in Feuerungsanlagen verbrannten Energieträger mit ihrem Heizwert multipliziert. Für Strom aus Wind, Wasserkraft oder Photovoltaik wird dabei ein Wirkungsgrad von 100 %, für die Geothermie von 10 % und für die Kernenergie von 33 % angenommen. Im Ergebnis wird durch diese internationale Festlegung für die erneuerbaren Energien ein erheblich niedrigerer PEV errechnet als für fossil-nukleare Brennstoffe. Dies hat in Zeiten der Energiewende methodenbedingte Verzerrungen bei der Trendbetrachtung zur Folge: Der Primärenergieverbrauch sinkt bei fortschreitender Substitution von fossil-nuklearen Brennstoffen durch erneuerbare Energien, selbst wenn die gleiche Menge an Strom zur Nutzung bereitgestellt wird. Dieser rein statistische Effekt überzeichnet den tatsächlichen Verbrauchsrückgang, wie die Entwicklung des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-erneuerbare-energien">Bruttoendenergieverbrauchs</a> zeigt.</p><p>Der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Primärenergieverbrauch steigt dagegen unterproportional (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch“). Es wird – rechnerisch bedingt – ein langsamerer Anstieg des Erneuerbaren-Anteils am PEV wahrgenommen. Dies kann einen geringeren Ausbaueffekt suggerieren. Diese Effekte werden umso größer, je mehr Stromproduktion aus beispielsweise Kohlekraftwerken durch erneuerbare Energien und/oder Stromimporte (ebenfalls mit Wirkungsgrad von 100 % bewertet) ersetzt werden, weil immer weniger Umwandlungsverluste in die Primärenergiebilanzierung einfließen.</p><p>Der Primärenergieverbrauch wird in erheblichem Maße durch die wirtschaftliche Konjunktur und Struktur, Preise für Rohstoffe und technische Entwicklungen beeinflusst. Auch die Witterungsverhältnisse und damit verbunden der Bedarf an Raumwärme spielen eine wichtige Rolle.</p><p>Entwicklung und Ziele</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergieverbrauch#alphabar">Primärenergieverbrauch</a>⁠ in Deutschland ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch“). Das ergibt sich zum einen aus methodischen Gründen beim Umstieg auf erneuerbare Energien (siehe Abschnitt „Primärenergieverbrauch erklärt“). Zum anderen konnten aber auch Effizienzsteigerungen beobachtet werden, zum Beispiel durch bessere Ausnutzung der in Energieträgern gespeicherten Energie (Brennstoffnutzungsgrad) in <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/kraftwerke-konventionelle-erneuerbare">Kraftwerken</a>, Motoren oder Heizkesseln.</p><p>Im Energieeffizienzgesetz 2023 (EnEfG) hat der Gesetzgeber festgelegt, dass der Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2030 um 39,3 % unter dem Wert des Jahres 2008 liegen soll. In den „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/szenarien-fuer-die-klimaschutz-energiepolitik/integrierte-energie-treibhausgasprojektionen">Treibhausgas-Projektionen 2025</a>“ wurde auf der Basis von Szenarioanalysen untersucht, ob Deutschland seine Klimaziele im Jahr 2030 erreichen kann. Wichtig ist dabei auch die Frage nach der zu erwartenden Entwicklung des Primärenergieverbrauchs. Das Ergebnis der Untersuchung: Wenn alle von der Regierungskoalition geplanten Maßnahmen umgesetzt werden, ist im Jahr 2030 mit einem PEV von etwa 9.800 Petajoule (PJ) zu rechnen (Mit-Maßnahmen-⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Szenario#alphabar">Szenario</a>⁠). Das wäre gegenüber dem Jahr 2008 ein Rückgang von lediglich etwa 32 %. Weitere Maßnahmen zur Senkung des PEV sind also erforderlich, um die Ziele des EnEfG zu erreichen.</p><p>Primärenergieverbrauch nach Energieträgern</p><p>Seit 1990 hat sich der Energieträgermix stark verändert. Der Verbrauch von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergie#alphabar">Primärenergie</a>⁠ auf Basis von Braunkohle lag im Jahr 2023 um 72 %, der von Steinkohle um etwa 63 % unter dem des Jahres 1990. Der Energieverbrauch auf Basis von Erdgas stieg an: Noch im Jahr 2021 lag das Plus gegenüber dem Jahr 1990 bei 44 %. In der Folge des Krieges in der Ukraine und den daraus erwachsenden Versorgungsengpässen und der wirtschaftlichen Rezession sank der Gasverbrauch in den Jahren 2022 und 2023 gegenüber dem Jahr 2021 jedoch deutlich. Im Jahr 2023 lag der Energieverbrauch für Erdgas 14 % über dem des Jahres 1990. Der Einsatz erneuerbarer Energieträger hat sich seit 1990 mehr als verzehnfacht (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch nach Energieträgern“).</p>

Energiebedingte Emissionen von Klimagasen und Luftschadstoffen

<p>Als energiebedingte Emissionen bezeichnet man die Freisetzung von Treibhausgasen und Luftschadstoffen, die bei der Umwandlung von Energieträgern etwa in Strom und Wärme entstehen. Sie machten im Jahr 2022 etwa 85 % der deutschen Treibhausgas-Emissionen aus. Die Emissionen sind seit 1990 leicht rückläufig. Hauptverursacher der energiebedingten Treibhausgas-Emissionen ist die Energiewirtschaft.</p><p>"Energiebedingte Emissionen"</p><p>Überall, wo fossile Energieträger wie Kohle, Erdgas oder Mineralöl in elektrische oder thermische Energie (Strom- und Wärmeproduktion) umgewandelt werden, werden sogenannte „energiebedingte Emissionen“ freigesetzt. Bei diesen handelt es sich sowohl um Treibhausgase – hauptsächlich Kohlendioxid (CO2) – als auch um sogenannte klassische Luftschadstoffe. Das Verbrennen von fester, flüssiger oder gasförmiger ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>⁠ wird gemäß internationalen Bilanzierungsvorgaben als CO2-neutral bewertet. Andere dabei freigesetzte klassische Luftschadstoffe, wie zum Beispiel Stickoxide, werden jedoch bilanziert. Im Verkehrsbereich entstehen energiebedingte Emissionen durch Abgase aus Verbrennungsmotoren. Darüber hinaus entstehen energiebedingt auch sogenannte diffuse Emissionen, zum Beispiel durch die Freisetzung von Grubengas aus stillgelegten Bergwerken.</p><p>Entwicklung der energiebedingten Treibhausgas-Emissionen</p><p>Die energiebedingten Emissionen machten im Jahr 2022 etwa 85 % der deutschen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen aus. Hauptverursacher war mit 39 % der energiebedingten Treibhausgas-Emissionen die Energiewirtschaft, also vor allem die öffentliche Strom- und Wärmeerzeugung in Kraftwerken sowie Raffinerien (siehe Abb. „Energiebedingte Treibhausgas-Emissionen“). Die von der Energiewirtschaft ausgestoßene Menge an Treibhausgasen ist seit 1990 in der Tendenz rückläufig. Teilweise gibt es vorübergehend besonders starke Einbrüche, wie etwa im Jahr der Wirtschaftskrise 2009 oder im von der Corona-Pandemie geprägten Jahr 2020.</p><p>Der Anteil des Sektors Verkehr lag 2021 bei 23,3 % (darunter allein der Straßenverkehr 22,5 %), Industrie bei 18 %, private Haushalte bei 13 % und der Gewerbe-, Handels- und Dienstleistungssektor bei 4 %.</p><p>Die energiebedingten Treibhausgas-Emissionen bestehen zu 98 % aus Kohlendioxid (CO2). Methan (CH4) und Lachgas (N2O) machen den Rest aus (CO2-Äquivalente). Methan wird zum Großteil aus sogenannten diffusen Quellen freigesetzt, vor allem bei der Kohleförderung als Grubengas. Energiebedingte Lachgas-Emissionen entstehen durch Verbrennungsprozesse. Die diffusen Emissionen sanken seit 1990. Hauptquelle der diffusen Emissionen war der Ausstoß von Methan aus Kohlegruben. Die Förderung von Kohle ging seit 1990 deutlich zurück, Grubengas wurde verstärkt aufgefangen und energetisch genutzt.</p><p>&nbsp;</p><p>Energiebedingte Kohlendioxid-Emissionen durch Stromerzeugung</p><p>Die Emissionen von Kohlendioxid (CO2) aus der deutschen Stromerzeugung gingen seit dem Jahr 1990 im langjährigen Trend zurück (siehe Abb. „Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommixes“ im nächsten Abschnitt). Die Gründe hierfür liegen vor allem in der Stilllegung emissionsintensiver Braunkohlenkraftwerke in den 1990er Jahren und dem Rückgang der Stromerzeugung aus Braun- und Steinkohle in den vergangenen Jahren. Der Anteil des erzeugten Stroms aus emissionsärmeren Kraftwerken etwa auf Basis erneuerbarer Energieträger oder Erdgas ist in den letzten Jahrzehnten deutlich gestiegen. Auch der Austausch der Kraftwerkstechnik in alten, weniger effizienten Kohlekraftwerken durch effizientere Technik mit einem höheren Wirkungsgrad trug zum Rückgang der CO2-Emissionen bei (siehe Abb. „Kohlendioxid-Emissionen der fossilen Stromerzeugung“).</p><p>Der starke Ausbau der erneuerbaren Energien schlug sich zunächst nur eingeschränkt im Trend der CO2-Emissionen nieder, da die Erzeugung von Strom aus fossilen Energiequellen nicht im gleichen Maße zurückging, wie der Ausbau erfolgte. Seit dem Beschluss des Ausstiegs aus der Kernenergie im Jahr 2011 spielte Kernenergie eine immer geringere Rolle. Auch Steinkohle-Kraftwerke hatten als Mittellast-Kraftwerke und aufgrund relativ hoher Brennstoffkosten einen sinkenden Marktanteil. Gleichzeitig stieg die Stromerzeugung aus Erdgas deutlich an. Vor allem Braunkohle-Kraftwerke konnten verhältnismäßig preiswert Strom produzieren. Gleichzeitig wurde immer mehr erneuerbarer Strom erzeugt. &nbsp;Dies führte zu einem bedeutenden Anstieg des Stromhandelssaldos. Durch den Rückgang an Kraftwerkskapazität auf Basis von Kohlen seit dem Jahr 2018 sanken die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttostromerzeugung#alphabar">Bruttostromerzeugung</a>⁠ und damit auch die Kohlendioxid-Emissionen der Stromerzeugung jedoch deutlich (Ausführlicher zur Struktur der Stromerzeugung siehe Artikel „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/erneuerbare-konventionelle-stromerzeugung">Erneuerbare und konventionelle Stromerzeugung</a>“).</p><p>Im Jahr 2020 gingen die CO2-Emissionen der Stromerzeugung besonders stark zurück durch die Auswirkungen der Corona-Pandemie. In den Jahren 2021 und 2022 stiegen die Emissionen wieder an und lagen zuletzt wieder auf dem niedrigen Niveau des Jahres 2019.</p><p>Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommixes</p><p>Die spezifischen Emissionen (Emissionsfaktoren) des Strommixes geben an, wie viel Treibhausgase und insbesondere CO2 insgesamt pro Kilowattstunde Strom, die in Deutschland verbraucht wird, ausgestoßen werden. (siehe Abb. „Spezifische ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen des deutschen Strommixes“). Der Emissionsfaktor für die Summe der Treibhausgasemissionen wird mit Vorketten ausgewiesen, der für CO2-Emissionen ohne. Das Umweltbundesamt veröffentlicht die entsprechenden Daten und die Methodik der Berechnung in der jährlich aktualisierten Publikation „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/entwicklung-der-spezifischen-treibhausgas-9">Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2022</a>“.</p><p>Starker Rückgang weiterer „klassischer“ energiebedingter Luftschadstoffe</p><p>Neben Treibhausgasen werden energiebedingt auch weitere Luftschadstoffe emittiert. Zu ihnen gehören Stickoxide (NOx), Schwefeldioxid (SO2), Flüchtige Organische Verbindungen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NMVOC#alphabar">NMVOC</a>⁠), Ammoniak (NH3) und Staub bzw. Feinstaub (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>⁠).</p><p>Während die energiebedingten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen seit 1990 nur leicht zurückgingen, wurden die „klassischen“ Luftschadstoffe – bis auf Ammoniak (NH3) – stark vermindert (siehe Tab. „Energiebedingte Luftschadstoff-Emissionen“). Den größten Rückgang verzeichnet Schwefeldioxid (etwa 95 %).</p><p>In der jüngsten Entwicklung hat sich der abnehmende Trend bei Luftschadstoffen deutlich abgeschwächt.</p><p>Auswirkungen energiebedingter Emissionen</p><p>Energiebedingte Emissionen beeinträchtigen die Umwelt in vielfältiger Weise. An erster Stelle ist die globale Erwärmung zu nennen. Werden fossile Brennstoffe gewonnen und verbrannt, so führt dies zu einer starken Freisetzung der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4), die wiederum hauptverantwortlich für den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a>⁠ sind. Weitere erhebliche Umweltbelastungen werden durch die „klassischen Luftschadstoffe“ verursacht. Die Folgen sind Luftverschmutzung durch Feinstaub (PM10, PM2,5), Staub und Kohlenmonoxid (CO), ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>⁠, unter anderem durch Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxide (NOx) und Ammoniak (NH3). Außerdem entsteht durch Vorläufersubstanzen wie flüchtige organische Verbindungen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=VOC#alphabar">VOC</a>⁠) und Stickstoffoxide gesundheitsschädliches bodennahes Ozon (O3).</p>

Optimierung von Waermetauschersystemen fuer Abgasreinigungsanlagen

Der Waermeuebergang und Druckverlust in Regeneratoren werden experimentell und theoretisch untersucht. Hierbei sind profilierte Bleche (glatt und emailliert) als Speichermaterial eingesetzt. Insbesondere wird der Einfluss von Verschmutzung und von Erosion auf den Waermeuebergang und Druckverlust untersucht. Hierzu werden u.a. Versuche in einem Grosskraftwerk in Suedafrika durchgefuehrt, da dort durch die stark aschehaltige Kohle besonders grosse Erosion auftritt. Diese Werte werden mit Ergebnissen verglichen, die bei Windkanalversuchen ermittelt wurden. Ziel der Untersuchungen ist die Bereitstellung von Berechnungsunterlagen fuer eine Optimierung derartiger Anlage hinsichtlich einer vorzugebenden Zielgroesse.

Regionaler zellularer Verbund von Versorgungseinheiten mit Netzregelaufgaben

Für einen stabilen Netzbetrieb muss das Angebot an elektrischer Leistung stets dem Verbrauch entsprechen. Dazu halten die Übertragungsnetzbetreiber Regelleistung zur Primär- und Sekundärregelung sowie Minutenreserve vor. Mit der Zunahme der Leistungseinheiten mit volatiler Netzeinspeisung aus erneuerbaren Energien, wie Windkraft und Photovoltaik, erhöht sich permanent der Bedarf an Regelleistung. Gleichzeitig wird die eingespeiste Leistung aus konventionellen Großkraftwerken und damit die zur Verfügung stehende Regelleistung abnehmen. Aktuelle Studien zeigen zudem, dass in der Primärregelung künftig signifikant kürzere Reaktionszeiten und höhere Leistungsänderungsgeschwindigkeiten erforderlich sind. Die so entstehende Bedarfslücke kann künftig durch regionale zellulare Verbünde von Versorgungseinheiten abgedeckt werden. Sie sind gekennzeichnet durch eigene dezentrale Versorger-, Verbraucher- und Speicherkapazitäten , insbesondere Industriebetriebe mit eigenen Heizkraftwerken auf Basis von Gas, Biomasse oder Kohle mit Priorität der Wärmeversorgung, Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen sowie elektrische Batteriesysteme und thermische Speicher. Sie stellen nach außen einen Verbund mit positiver und negativer Regelreserve dar. Der Netzbetreiber kann die einzelnen Verbünde gestuft einsetzen und abrufen. Hierdurch entstehen zusätzliche Redundanzen, welche die Gesamtsystemstabilität erhöhen. Ziel des Vorhabens ist es zunächst, Lösungsansätze zu entwickeln, so dass regionale zellulare Verbünde von Versorgungseinheiten auch hochdynamische Netzregelaufgaben erfüllen können. Das komplexe Zusammenwirken von Energiebereitstellungs-, Nutzungs- und Speichereinheiten unterschiedlicher Energieformen stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. Die Übernahme von Netzregelaufgaben muss ohne Abstriche bei Prozess- und Versorgungsstabilität, Betriebszuverlässigkeit und Anlagenlebensdauer erfolgen. Nur durch die Integration geeigneter Speicher, einer intelligenten Nutzung systeminhärenter Speicherkapazitäten sowie einer übergeordneten Steuerung und Überwachung des komplexen dezentralen Systems können die Anforderungen erfüllt werden. Als Entwicklungsplattform und Demonstrator soll das Technikum des Zentrum für Energietechnik (ZET) der TUD dienen. Es repräsentiert einen derartigen Verbund dezentraler Erzeuger- und Verbrauchereinheiten von Elektroenergie und Wärme mit Kopplung zum Strom- und Wärmenetz des lokalen Energieversorgers im Universitätscampus.

Hochaufgelöste Satellitenbilder von XCO2 und XCH4, Teilprojekt 1: Observationen

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