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Emissionsminderung bei Großfeuerungsanlagen

<p> <p>Großfeuerungsanlagen haben aufgrund der großen Brennstoffmengen eine erhebliche Umweltrelevanz. Seit den 1980er Jahren ist es in Deutschland gelungen, die durch sie hervorgerufene Umweltbelastung - insbesondere ihre Emissionen an Staub, Schwefel- und Stickstoffoxiden und Schwermetallen - erheblich zu senken.</p> </p><p>Großfeuerungsanlagen haben aufgrund der großen Brennstoffmengen eine erhebliche Umweltrelevanz. Seit den 1980er Jahren ist es in Deutschland gelungen, die durch sie hervorgerufene Umweltbelastung - insbesondere ihre Emissionen an Staub, Schwefel- und Stickstoffoxiden und Schwermetallen - erheblich zu senken.</p><p> Technische Maßnahmen erfolgreich <p>In den letzten Jahrzehnten wurden große Anstrengungen unternommen, um die in großen industriellen Anlagen zur Energieumwandlung wie Kraftwerken, Heizkraftwerken und Heizwerken entstehenden Mengen an luftverunreinigenden Stoffen zu senken oder zu vermeiden. Der Vollzug der Verordnung über Großfeuerungsanlagen&nbsp;<a href="http://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_13_2021/">(13. BImSchV)</a> aus dem Jahre 1983 hat in den 1980er Jahren in den alten und in den 1990er Jahren in den neuen Bundesländern zu einer erheblichen Verbesserung der Umweltsituation beigetragen. Die Betreiber von Altanlagen konnten durch umfangreiche Nachrüstungsmaßnahmen die Emissionen von Schwefeloxiden (SOx) und Stickstoffoxiden (NOx) sowie von Staub einschließlich der an ihm anhaftenden Schwermetalle mindern. Neue Anlagen werden von Anfang an mit hochwirksamen Einrichtungen zur Begrenzung dieser Emissionen ausgestattet.</p> </p><p> Entwicklung der Emissionen von Luftschadstoffen <p>Betreiber von Großfeuerungsanlagen - das sind Feuerungsanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von 50 Megawatt oder mehr - müssen seit 2004 zusätzlich zu den jährlichen Emissionsfrachten von SOx, NOx und Staub auch die Brennstoffeinsätze berichten. Darauf aufbauend übermittelt Deutschland im Rahmen EU-rechtlicher Vorgaben alle drei Jahre eine Zusammenfassung dieser Daten an die EU-Kommission. Der Geltungsbereich der Verordnung wurde 2004 auf Gasturbinenanlagen und 2013 auf Verbrennungsmotoranlagen mit jeweils 50 Megawatt Feuerungswärmeleistung oder mehr ausgedehnt. Erstmals zum Berichtsjahr 2016 verpflichtet die&nbsp;<a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_17_2013/BJNR104400013.html">17. BImSchV</a> auch die abfallmitverbrennenden Großfeuerungsanlagen zur Berichterstattung an den Bund. So hat sich der Kreis der berichtspflichtigen Anlagen stufenweise vergrößert.&nbsp;</p> <p>Die Abbildungen „Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Schwefeloxiden aus Großfeuerungsanlagen“ und „Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Stickstoffoxiden aus Großfeuerungsanlagen“ zeigen die Wirksamkeit der in den 1980er und 1990er Jahren ergriffenen Maßnahmen zur Emissionsminderung. Den Abbildungen liegen Datenerhebungen zugrunde, die ab dem Jahr 1992 regelmäßig jährlich erhoben werden. Zu diesem Zeitpunkt war in Westdeutschland die Nachrüstung von bestehenden Großfeuerungsanlagen mit Einrichtungen zur Minderung der SO2- und NOx-Emissionen bereits weitgehend abgeschlossen.&nbsp;</p> <p>Deutschlandweit sanken die Emissionen von Schwefeldioxid zwischen 1992 und 2022 nochmals um 96,3 %, von rund 2,5 Millionen Tonnen (Mio. t) auf rund 0,1 Mio. t, die Stickstoffoxid-Emissionen nahmen im gleichen Zeitraum um 63,7 %, von rund 0,45 Mio. t auf rund 0,16 Mio. t ab.&nbsp;Der Anstieg der NOx-<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/frachten">Frachten</a> zum Jahr 2004 ist auf die ab diesem Zeitpunkt wirksame Einbeziehung von Gasturbinenanlagen in die Berichterstattungspflicht zurückzuführen.&nbsp;</p> <p>Die Einbeziehung der Emissionen von Verbrennungsmotoranlagen ab dem Jahr 2013 wirkt sich wegen der bundesweit sehr geringen Anzahl solcher Anlagen im Geltungsbereich der Verordnung kaum auf die Emissionsentwicklung der Großfeuerungsanlagen aus.</p> <p>Der Anstieg der SO2 und der NOx-Frachten zum Jahr 2016 ist darauf zurückzuführen, dass abfallmitverbrennende Großfeuerungsanlagen erstmals für das Jahr 2016 zur Berichterstattung ihrer Emissionen verpflichtet sind; zum Teil haben diese Anlagen in den Jahren davor auf freiwilliger Basis ihre Emissionen berichtet.&nbsp;</p> <p>Der in den Jahren 2017 - 2019 erkennbare, beachtliche Rückgang der Emissionen gegenüber 2016 wurde durch zwei Faktoren begünstigt: Zum einen ging in den Kraftwerken der Einsatz von Stein- und Braunkohle bis zum Jahr 2019 merklich zurück, dagegen stieg der Einsatz von Erdgas an. Zum anderen mussten zahlreiche Großfeuerungsanlagen ab 1.1.2016 strengeren emissionsbegrenzenden Anforderungen der 13. und 17. BImSchV entsprechen.&nbsp;</p> <p>Während der Corona-Pandemie, im Jahr 2020, ging die Stromproduktion und damit auch der Einsatz an Stein- und Braunkohlen zurück. Infolgedessen sanken die NOX und SO2-Emissionen noch einmal deutlich. Der Emissionsanstieg im Jahr 2021 hat verschiedene Gründe. Witterungsbedingt ging die Windstromeinspeisung deutlich zurück. Zugleich stieg der Stromverbrauch im Zuge der wirtschaftlichen Erholung wieder an. Infolgedessen erhöhte sich der Einsatz von Stein- und Braunkohlen in Kraftwerken. Aufgrund der Gaskrise wurde auch im Jahr 2022 mehr Stein- und Braunkohle aber auch mehr Heizöl genutzt, während der Erdgaseinsatz deutlich zurückging. Die dennoch erfolgte Emissionsminderung ist durch die strengeren Grenzwerte der 13. BImSchV aus dem Jahre 2021 zu erklären. Im Jahr 2023 ging der Kohleeinsatz wieder deutlich zurück, was zu einem entsprechenden Emissionsrückgang führte.&nbsp;</p> <p>Aktuelle Angaben zu den jährlichen Emissionsfrachten - auch von anderen Schadstoffen - von Standorten mit einer oder mehreren Großfeuerungsanlagen finden sich auf der Webseite<a href="https://www.thru.de/daten/emissionen-kompakt/liste-schadstoffe/thru-form-id/430/thru-emis-brname/Verbrennungsanlagen%2520%253E%252050%2520MW/thru-emis-brid/1/thru-emis-tid/3/thru-emis-year/2017/"> Thru.de</a>,&nbsp;die Informationen zu Schadstofffreisetzungen und der Entsorgung von Abfällen sowie zu Emissionen aus diffusen Quellen zusammenführt.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Entw-Emissionsfrachten-SO2_2026-03-17.png"> </a> <strong> Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Schwefeloxiden aus Großfeuerungsanlagen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Entw-Emissionsfrachten-SO2_2026-03-17.png">Bild herunterladen</a> (91,02 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Entw-Emissionsfrachten-SO2_2026-03-17.pdf">Diagramm als PDF</a> (38,41 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Entw-Emissionsfrachten-SO2_2026-03-17.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (32,31 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Entw-Emissionsfrachten-NOx_2026-03-17.png"> </a> <strong> Entwicklung der jährlichen Emissionsfrachten von Stickstoffoxiden aus Großfeuerungsanlagen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Entw-Emissionsfrachten-NOx_2026-03-17.png">Bild herunterladen</a> (106,66 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Entw-Emissionsfrachten-NOx_2026-03-17.pdf">Diagramm als PDF</a> (38,43 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Entw-Emissionsfrachten-NOx_2026-03-17.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (29,72 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Flugstaubeintrag und seine Wirkung auf die Bodenbildung im waldfreien Karst der Nördlichen Kalkalpen

Die Untersuchungsgebiete liegen in den alpinen bis nivalen Höhenstufen der Nördlichen Kalkalpen. Dort existieren auf verkarsteten Kalken (CaCO3-Gehalte größer 96 Prozent) unterschiedliche Entwicklungsstufen der humusreichen Rendzina (A-C-bzw. O-C Profile) sowie verbraunte und braune Bodentypen (A-B-C-Profile). Alle Böden, besonders die braunen Varianten, weisen allochthone Glimmer, Silikate und Schwerminerale auf. So wird der Einfluß von Flugstäuben auf die Solumbildung evident. Aus diesem Sachverhalt resultieren als Forschungsschwerpunkte die rezente Flugstaubdynamik und die dadurch beeinflußte Bodengenese auf Kalkstein. Im Rahmen des geplanten Projekts ergeben sich folgende Kernfragen: 1. Wie sind die Flugstäube durch die beeinflußten Böden in den einzelnen Höhenstufen verbreitet? Welche Geofaktoren steuern die räumliche Verteilung? 2. Wieviel Flugstaub wird rezent (Größenordnung, (mm/a) eingetragen? Welche Hauptliefergebiete gibt es? Wie korrelieren Staubmenge und Solummächtigkeit? 3. Wie verändern die Stäube die Böden? Welchen Anteil haben autochthone Terrae fuscae, allochthone Braunerden und Mischformen? Welche Divergenzen und Konvergenzen der Bodenbildung gibt es in den einzelnen Untersuchungsgebieten? Gibt es Anhaltspunkte für mögliche Bildungszeiträume eine Alterseinstufung der Böden?

Verwertung tonhaltiger Schlämme aus der Kieswäsche und silikatreicher Stäube als alkalisch aktivierte Bindemittel zur Herstellung neuartiger Geopolymere für ökologisch optimierte Zementrezepturen

Zielsetzung: Das Projekt befasst sich mit der nachhaltigen Verwertung von tonhaltigen Schlämmen und silikatreichen Stäuben, die als Reststoffe insbesondere bei der Kies-, Sand- oder Quarzitgewinnung in der Region anfallen. Bislang fehlten für diese Materialien großflächig umsetzbare Nutzungskonzepte, sodass sie meist deponiert oder nur sehr eingeschränkt verwertet wurden. Ziel dieser Projektphase war es, die Verwertungsmöglichkeiten von Kieswaschschlämmen und silikatischen Stäuben zu identifizieren, die sich in einem industriellen Maßstab umsetzen lassen. Damit soll eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in der Region etabliert werden, die zur Umweltentlastung beiträgt, innovative Produkte hervorbringt und zusätzliche Arbeitsplätze schafft. Dabei wurden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in Betracht gezogen. Im Fokus standen insbesondere die Entwicklung von Geopolymeren aus kaolinitischem Kieswaschschlamm und silikatreichen Stäuben, die als Zementersatz in der Bauindustrie, als Ersatz für Keramik, im 3D-Druck sowie als elektrisch leitfähige Materialien für Wärmeelemente und Wärmespeicher eingesetzt werden können. Auch Anwendungen außerhalb der Geopolymerforschung wurden untersucht, darunter die Nutzung von kalziniertem Kieswaschschlamm als Portlandzementersatz, die Verwendung in der Keramikproduktion, im Lehmbau, in der Landwirtschaft oder als Bohrspülung. Damit wurde ein breites Spektrum an Verwertungsoptionen systematisch erfasst. Fazit: Das Projekt zeigt eindrucksvoll, dass tonhaltige Schlämme und silikatreiche Stäube nicht als Abfall, sondern als wertvolle Rohstoffe betrachtet werden können. Durch umfassende Analysen und innovative Laborarbeiten konnten unterschiedliche Geopolymerrezepturen entwickelt werden, die sowohl technisch als auch ästhetisch überzeugen. Besonders die Einsatzmöglichkeiten als Zementersatz und in der Innenarchitektur erweisen sich als zukunftsträchtig. Gleichwohl bestehen für eine großflächige Umsetzung noch Hemmnisse, insbesondere fehlende Infrastruktur, Zertifizierungshürden und ökonomische Faktoren. Dennoch konnten durch gezielte Öffentlichkeitsarbeit wichtige Kontakte zu Industriepartnern geknüpft werden, sodass die Grundlage für eine weiterführende Zusammenarbeit gelegt ist. Insgesamt leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Etablierung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, indem es praxisnahe und innovative Lösungen für Reststoffe aufzeigt.

Ausbreitung von luftgetragenen Schadstoffen von der Produktionsstaette

Die Abluft von Tierhaltungen kann fuer die Umwelt durch Geruchs- und Keimausbreitungen zu Belaestigungen fuehren. Auch das Ausbringen von Pflanzenschutz- und Duengemitteln stellt ein Emissionsproblem dar. Letztlich gehoert zu diesem Themenkreis die Staubentstehung auf fahrenden Arbeitsmaschinen. Fuer diese Ausbreitungsvorgaenge wird ein mathematisches Transportmodell entwickelt, das a) den statistischen Charakter der Teilchengroessenverteilung beruecksichtigt, b) Slip-, Haft- und Stossbedingungen erfasst und c) meteorologische Einfluesse miteinbezieht. Anhand von Untersuchungen in einem Staubfeld unter definierten und jederzeit reproduzierbaren Randbedingungen ist das obige Modell messtechnisch abzustuetzen.

Ermittlung eines generischen Quellterms für die Modellierung der Staubfreisetzung aus NORM mit ARTM unter Berücksichtigung meteorologischer Parameter und relevanter Stoffeigenschaften

Biomasseheizsystem mit Sorptionswärmepumpe zur Brennwertnutzung, Teilprojekt: Apparatetechnische Entwicklung und Regelung der Sorptionswärmepumpe

Biomasseheizsystem mit Sorptionswärmepumpe zur Brennwertnutzung, Teilprojekt: Wärmetechnische Entwicklung Sorptionswärmepumpe und Systemintegration

Alterierung von Wüstenaerosol in belasteten Umgebungen und ihr Einfluss auf die optischen Eigenschaften

Die Strahlungsabsorption des atmosphärischen Aerosols ist einer seiner Haupteffekte im Einfluss auf die solar-terrestrische Energiebilanz und damit auf das Klima. Die Absorption wird im Wesentlichen durch drei Komponenten verursacht: Ruß, Mineralstaub und absorbierende Organika. Allerdings sind die relativen Beiträge dieser Stoffe aus anthropogenen und natürlichen Quellen nicht gut bekannt. Der vorliegende Antrag zielt daher auf eine Quantifizierung Ruß-, Staub- und organischen Anteils, basierend auf der Analyse der chemischen Zusammensetzung und Struktur viele einzelner Partikel mittels Elektronenmikroskopie. Das östliche Mittelmeer wurde als Fokusregion ausgewählt, da hier im Frühjahr eine komplexe Mischung von Aerosol aus der Biomassenverbrennung, anthropogenen Emissionen, marinem Aerosol und afrikanischem sowie asiatischem Wüstenstaub entsteht. Die vorgeschlagenen Arbeiten werden in Verbindung mit einer von dritter Seite finanzierten großen Flug- und Bodenmesskampagne durchgeführt. Hierbei ergibt sich die einmalige Gelegenheit, Messungen aus der Fokusregion in Verbindung mit einer Vielzahl anderer atmosphärischer Messungen sowie Aerosol- und Wolkenmessungen zu erhalten. Hauptziele des Projektes sind: A) Charakterisierung der Aerosolzusammensetzung: Aerosoltypen werden an Hand chemischer Merkmale identifiziert und quantifiziert. Größenverteilungen der chemischen Zusammensetzung werden erstellt für Partikel kleiner 2.5 mym aus der relativen Zusammensetzung und externen Größenverteilungsmessungen, für größere Partikel direkt aus spezialisierten Sammelverfahren. B) Aufteilung in volatile / nichtvolatile Komponenten: entsprechende Komponenten werden auf Einzelpartikelbasis identifiziert und quantifiziert. Typen nichtvolatiler Komponenten werden unterschieden. C) Aufteilung nach Staub- / Ruß-Absorption für Einzelpartikel: Der absorbierende Anteil im atmosphärisch alterierten Aerosol wird an Hand chemischer und morphologischer Kriterien identifiziert. Durch Bildanalyse wird der jeweilige Volumenbeitrag bestimmt. Die Konzentration absorbierender Anteile wird dann zur Bestimmung der relativen Beiträge von Staub und Ruß genutzt. Rußmikrosktruktur und chemische Zusammensetzung werden genutzt, um Haupt-Rußquellen zu identifizieren. D) Ermittlung des Einflusses der Staubquelle auf die Staubabsorption: Die Absorption, modelliert durch die Staubzusammensetzung, wird im Hinblick auf die jeweilige Quelle untersucht; basierend auf einer Jahreszeitreihe können so systematische Zusammenhänge aufgedeckt werden. Insgesamt wird das vorgeschlagene Projekt neue und detailreiche Einsichten in die Beiträge zur Absorption und den Mineralstaub-Beitrag zum Strahlungsantrieb in einer belasteten und gemischten Umgebung liefern, möglicher Zusammenhänge zwischen Staubquelle und Absorption aufdecken und Information über die Haupt-Rußquellen liefern.

Beeinflussung der Teilchengroesse bei oxydischem Rauch

Entwicklung und Erprobung filternder und filterfreier Gasentnahmevorrichtungen fuer Gasemissionsmessungen bei staubhaltigen Abgasen

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