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Aktualisierung TREMOD 2024

Das Emissionsberechnungsmodell „TREMOD“ (Transport Emission Model) bildet den motorisierten Verkehr in Deutschland hinsichtlich seiner Verkehrs- und Fahrleistungen, Energieverbräuche und den zugehörigen Luftschadstoffemissionen für den Zeitraum 1960 bis 2050 ab. Es wurde vom ifeu-Institut im Auftrag des Umweltbundesamtes entwickelt und wird seit mehreren Jahren kontinuierlich fortgeschrieben. Das aktuelle Vorhaben diente der Aktualisierung und Ergänzung von TREMOD. Für das Emissionsinventar wurden die Bestands- und Fahr- und Verkehrsleistungsdaten bis zum Jahr 2023 fortgeschrieben. Für das Jahr 2024 wurden die „Vorläufigen Emissionsdaten des Vorjahres“ (VEdV 2024) nach Bundes-Klimaschutzgesetz ermittelt. Anschließend wird das Trendszenario bis zum Jahr 2050 aktualisiert. Die aktuellen Berechnungsergebnisse für die Energieverbrauchs- und Schadstoffemissionen werden exemplarisch dargestellt. Veröffentlicht in Texte | 125/2025.

Reduzierung der Schadstoffabgabe mit PCP-haltigen Impraegniermitteln behandeltem Holz

Millionen von Wohn- und Arbeitsraeumen, Schulen, landwirtschaftlichen Gebaeuden etc. sind mit pentachlorphenolhaltigen Holzschutzmitteln oder Lasuren behandelt worden; die Halbwertzeit von PCP liegt bei 7 Jahren. Durch chemische Absorption, Verdampfen (Erwaermen), Abschleifen etc. koennten Schaeden gemindert oder aufgehoben werden.

Versorgungsbereiche Gebäudewärme und überwiegende Heizungsarten 2000 (Umweltatlas)

In der Karte wird eine Auswahl bedeutender Heizkraft- und Heizwerke mit einer Wärmeleistung von je mehr als 20 MW dargestellt. Diese 34 Anlagen gehören nach der 4. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung zur sogenannten Gruppe01 (Wärmeerzeugung, Bergbau, Energie), deren Anzahl seit 1989 von 954 auf 243 (Stand 2000) zurückgegangen ist. Dieser der Rückgang ist sehr deutlich. Hierbei handelt es sich aber oft nicht um Stillegung von Anlagen, sondern um Brennstoffumstellungen, beispielsweise von Kohle oder Erdöl auf Erdgas. Durch diese Umrüstung fallen die Anlagen wegen der geringeren Schadstoffemissionen oft aus der Genehmigungspflicht und werden nicht mehr der Verursachergruppe Industrie, sondern dem Hausbrand zugeordnet. Damit sind sie dann in der Karte überwiegende Hezungsarten (Umweltatlas Berlin) als nicht genehmigungsbedürtige Anlagen berücksichtigt. Die Karte verdeutlicht die auch im Kraftwerksbereich in den letzten Jahren vorgenommenen Angleichungen beim Energieträgereinsatz zwischen "westlichen" und "östlichen" Standorten. Lediglich das Heizkraftwerk Klingenberg fällt noch durch den überwiegenden Einsatz von Braunkohle auf. Das "Rückrat" des Energieträgereinsatzes in den Berliner Kraftwerken stellen Steinkohle und Erdgas. Größter Fernwärmeversorger in Berlin ist die BEWAG, die über ein Rohrleitungssystem von mehr als 1100 km Länge verfügt und ein Versorgungsgebiet von rund 100 km² abdeckt. Daneben existieren jedoch auch etliche dezentrale Inselnetze, wie etwa das seit den 20er Jahren bestehender Versorgungsgebiet des Fernheizwerkes Neukölln. Weitere dezentrale ältere Lösungen sind die Fernwärmenetze des Märkische Viertel in Reinickendorf und für die Gropiusstadt in Neukölln (HKW Rudow). Mit dem Einsetzen der klimaschutz- und energiesparbezogenen Diskussion seit etwa Mitte der achtziger Jahre nahm auch der Ausbau der verbrauchsnahen Kraftwärmekopplung durch Blockheizkraftwerke stark zu. Es entstanden und entstehen weiterhin zahlreiche weitere Nahwärmesysteme mit eigenen Heizwerken oder Blockheizkraftwerken unterschiedlicher Betreiber.

Kompetenznetzwerk (K-NET): Verbrennungsmotoren der Zukunft

Als innermotorische Maßnahme zur Reduktion der Partikel- und Stickoxidemission von Dieselmotoren befinden sich mehrere alternative Dieselbrennverfahren in Entwicklung. Dabei sollen im Brennraum Zonen mit kraftstoffreichem Gemisch und hohen Temperaturen vermieden werden. Dies wird durch Homogenisierung der Zylinderladung und hohe Abgas u.s.w.

Bestimmung von Schadstoffgehalten und der Schadstoffverteilung von Ersatzbrennstoffen im Technikumsmassstab

Im Fachgebiet Abfalltechnik steht eine Technikumsverbrennungsanlage (TVA), die Speziell für die Energie-, Massen- und Schadstoffbilanzierung von Verbrennungsversuchen entwickelt und in den letzten Jahren mehrfach modifiziert wurde. Die Energie- und Massenbilanzierung wird seit Jahren erfolgreich genutzt. Im Rahmen dieses Projektes konnte als erstes die Qualität der Schadstoffbilanzierung mit Hilfe der in dieser Untersuchung durchgeführten Verbrennungsversuche am Beispiel Chlor gezeigt werden. Dazu wurden Verbrennungsversuche an der TVA durchgeführt, bei denen Holz/PVC-Mischungen und Holz/NaCl-Mischungen, die bis zu 6 Ma-Prozent Chlor enthielten, eingesetzt wurden. Um die Widerfindungsraten von Chlor bei den Verbrennungsversuchen in der TVA zu bestimmen und um zusätzlich Aussagen über den Transfer des Chlors in die verschiedenen Fraktionen machen zu können, wurden die Chloranteile in den einzelnen Fraktionen Rauchgas, Asche und Flugstaub ermittelt. Die HCI-Konzentrationen im Rauchgas wurden mit dem OPSIS-Messsystem analytisch bestimmt. Die Staub- und Aschegehalte wurden ermittelt und der Flugstaub und die Asche auf ihre Chlorgehalte untersucht. In den drei Fraktionen Rauchgas, Asche und Flugstaub konnten 95,1 bis 101,7 Prozent des eingesetzten Chlors wieder gefunden werden. Es wurden bei den Holz/PVC-Mischungen 82 bis 85 Prozent des Chlors im Rauchgas, 11 bis 14 Prozent in der Asche und etwa 1,4 Prozent im Flugstaub ermittelt. Bei anschließenden Vergleichen zeigten diese Transferkoeffizienten eine gute Übereinstimmung mit hochgerechneten Transferkoeffizienten aus Laboruntersuchungen von Schirmer (2005). Damit wurde gezeigt, dass die Veränderungen und Umbauten an der TVA in den letzten Jahren zu einer Verbesserung der Schadstoffbilanzierung geführt haben und diese dadurch erfolgreich durchgeführt werden kann. Damit ist die TVA für weitere Schadstoffermittlungen von unbekannten Ersatzbrennstoffen gut geeignet. Neben der Ermittlung von Ersatzbrennstoffen wurde die TVA in jüngster Zeit auch für die Bestimmung der Chlorfreisetzung ins Rauchgas eingesetzt: die kontinuierliche Erfassung der Schadstoffkonzentrationen im Rauchgas mit dem Messsystem OPSIS ermöglicht die zeitliche Schadstofffreisetzung ins Rauchgas zu bewerten, da aufgrund der semikontinuierlichen Brennstoffzugabe charakteristische Konzentrationsverläufe gewonnen werden.

Polyzyklische Aromaten in Luftstaeuben und Emissionen; Profile, das Problem der Herkunftsbestimmung und die Rolle der Analytik

Ziel der Studie war, die vorgeschlagenen Moeglichkeiten zur Bestimmung der Quellen polyzyklischer Aromaten zu ueberpruefen. Diskutiert werden: die Mengenverhaeltnisse von Benzo(a)pyren zu Benzo(ghi)perylen und zu Coronen, das Vorkommen einzelner Verbindungen, die Profile schwefelhaltiger Di- und Polyzyklen, die vollstaendigen Profile, die Intensitaeten homologer Polyzyklenserien. Das Ergebnis ist, dass keine dieser Ueberlegungen zur Herkunftsbestimmung polyzyklischer Aromaten nuetzlich ist. Es wird erwogen, ob manche Vorschlaege einfach durch die unzureichende Analytik veranlasst wurden. In diesem Zusammenhang werden wichtige Analysenverfahren und damit erhaltene Ergebnisse diskutiert. Fuer Zimmeroefen mit Leistungen bis zu 9 kW wird folgende Abschaetzung gegeben: Die gesamten Polyzyklenemissionen von Gasofen, Oelofen und Kohleofen verhalten sich naeherungsweise wie 0,001:1:100. Bei solchen Verhaeltnissen wird schon die Unterscheidung zwischen den Beitraegen von Feuerungen schwierig, da bei einem geringen Anteil von Kohleheizungen deren Emissionen ueberwiegen. Mit der Hochaufloesungs-Niedervolt-Massenspektrometrie wurden bisher in verschiedenartigen Umweltproben stets sehr viele Verbindungstypen nachgewiesen. Diese Vielfalt und damit die analytische Problematik werden durch neuartige graphische Profile veranschaulicht. Wegen der Schwierigkeiten der exakten Strukturbestimmung von Polyzyklen in Umweltproben wird erneut die Frage gestellt, ob es sinnvoll ist, am Grundsatz der Analyse einzelner Verbindungen festzuhalten.

Grenzueberschreitende Emissionen. Grenzueberschreitende Emissionen, insbesondere SO2, beschraenken die nationale Energie- und Umweltpolitik

Der Grossteil der Imissionen ist das Ergebnis auslaendischer Emissionen. Daraus ziehen viele den Schluss, dass Massnahmen vor Ort wirtschaftlicher sind (vgl deutsche Subventionierung bei der Entschwefelung tschechischer Kraftwerke). Dies provoziert jedoch strategische Reaktionen, was die Effizienz dieses Vorschlages stark mildert (Uebernahme des Datensatzes aus der Datenbank FORIS des Informationszentrum Sozialwissenschaften, Bonn)

Einfluss verlustarmer Fuellungsregelungen auf den Verbrennungsablauf von Ottomotoren

Die verlustarme Fuellungsregelung zur Leistungssteuerung von Ottomotoren ist insbesondere im Teillastbereich eine sehr wirksame Massnahme zur Verminderung des Kraftstoffverbrauches. Da die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzten Ottomotoren ueberwiegend im Teillastbereich arbeiten, ist bei Anwendung der o.g. Regelungsart eine erhebliche Kraftstoffersparnis zu erwarten. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Auswirkungen von Fuellungsregelungen durch fruehes variables Einlassende mittels verschiedener Steuerungsvorrichtungen auf den ottomotorischen Verbrennungsprozess und das daraus resultierende Verhalten im Hinblick auf Wirkungsgrad und Schadstoffemission experimentell und durch begleitende Rechnung anhand mathematischer Modelle zu untersuchen.

Auftauende industrielle Hinterlassenschaften in der Arktis - eine Bedrohung für Permafrost-Ökosysteme, Vorhaben: Auswirkungen von Kontaminationen auf mikrobiell getriebene Prozesse in Böden

Forschergruppe (FOR) 2401: Optimierungsbasierte Multiskalenregelung motorischer Niedertemperatur-Brennverfahren, Teilprojekt: Stabilisierung des GCAI-Brennverfahrens durch die Nutzung innerzyklischer Korrelationen

GCAI stellt einen vielversprechenden Ansatz zur gleichzeitigen Minimierung von Verbrauch und Emissionsausstoß in Verbrennungsmotoren dar. Die aus der Verbrennungseinleitung über die Reaktionskinetik resultierende Zyklenkopplung führt jedoch zu zwei maßgeblichen ungelösten Herausforderungen, an deren Lösung aktuell stark geforscht wird: Die starke Abhängigkeit der Verbrennungsstabilität von den Randbedingungen sowie die Einschränkung des Kennfeldbereiches. Die Entwicklung innovativer zylinderdruckgeführter Regelungen wird hier als Lösungsansatz angesehen. In TP3 wird die Hypothese verfolgt, dass durch die Kombination von zwei neuartigen Ansätzen die Verbrennungsstabilität maßgeblich verbessert werden kann und somit die bestehenden Herausforderungen adressiert werden können. Durch den Regeleingriff innerhalb eines Verbrennungszyklus wird in Zusammenarbeit mit TP1 eine In-Zyklus-Regelung realisiert. Weiterhin wird in Zusammenarbeit mit TP5 der Einfluss von direkt eingespritztem Wasser als innerzyklische Stellgröße für GCAI untersucht und bewertet. Eine der Kernaufgaben ist die Erstellung eines echtzeitfähigen Verbrennungsmodells für GCAI, welches sowohl die Korrelationen zwischen einzelnen Größen innerhalb eines Zyklus als auch die Effekte von zugesetztem Wasser berücksichtigt. Bestehende Modelle, welche auf stationären Messungen basieren, sollen zur Abbildung der hochdynamischen Effekte innerhalb eines Zyklus und der Wassereinspritzung erweitert werden. Um die benötigte Datenbasis zu schaffen, werden transiente Untersuchungen durch das gezielte Einprägen von Ausreißerzyklen mittels zyklusindividueller Variation der Stellgrößen durchgeführt. Hierfür steht ein Forschungsmotor mit einem vollvariablen Ventiltrieb und einer frei programmierbaren Motorsteuerung zu Verfügung. Die in TP5 untersuchten Grundlagen bezüglich der Zugabe von Wasser und CO2 werden mit den transienten Motorversuchen abgeglichen und zur Erstellung des physikalisch-chemischen Anteils eines Grey-Box-Modells genutzt. Diese Zusammenhänge werden thermodynamisch analysiert, durch den Vergleich mit 1D Ladungswechsel und 3D CFD-Simulationen plausibilisiert und in echtzeitfähige Modelle überführt. Durch die Implementierung des Reglers in der Echtzeithardware können die Potentiale der Stabilisierung von GCAI durch In-Zyklus Eingriffe realisiert werden. In Zusammenarbeit mit TP1 wird der Multiskalenregler entwickelt, welcher mit TP2 auf die Restriktionen der Echtzeitplattform optimiert wird. Dabei ist eine bedarfsgerechte Aufteilung auf die Ressourcen Mikrocontroller und FPGA nötig. Es erfolgt eine funktionale Absicherung durch MiL-Tests und eine Co-Simulation des Reglers mit den zuvor entwickelten Modellen basierend auf einer 1D-Ladungswechselsimulation. Die Verifikation der Echtzeitfunktionalität wird mit einem HiL-Prüfstandsaufbau umgesetzt. Abschließend erfolgt die Überprüfung des Reglers durch Messungen am Motorprüfstand im transienten Betrieb sowie am Kennfeldrand.

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