Emissionen aus Großfeuerungsanlagen

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1 Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Abteilung 5 - Klima, Luft, Lärm, Strahlen Referat 51 - Luftqualität Hugo-Junkers-Ring 9, 119 Klotzsche Internet: Bearbeiter: Ute Schreiber Ute.Schreiber@smul.sachsen.de Tel.: (351) Fax: (351) Redaktionsschluss: 1/29 Emissionen aus Großfeuerungsanlagen Zeitreihen 199 bis 27 Sachsen

2 Einführung Großfeuerungsanlagen () sind die Grundlage für die Energieerzeugung (Strom, Wärme) und waren in der Vergangenheit auch die Hauptverursacher für den Ausstoß (Emission) der klassischen Luftschadstoffe Schwefeldioxid (SO 2), Stickoxide (NO x) und Staub sowie von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid (CO 2). In den letzten zwei Jahrzehnten wurden große Anstrengungen unternommen, um die Emissionen zu senken. Die nachfolgenden Übersichten zeigen die Entwicklung der Emissionen dieser Stoffe aus von 199 bis 27. Unter werden die Anlagen verstanden, die in den Berichtsjahren unter den Geltungsbereich der 13. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (13. BImSchV) in der jeweils gültigen Fassung fielen. Die zz. gültige 13. BImSchV umfasst Feuerungsanlagen einschließlich Gasturbinenanlagen mit einer Wärmeleistung ab 5 MW für den Einsatz fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe. Anlagenbestand 27 gab es in Sachsen 29 inklusive Gasturbinenanlagen mit insgesamt MW installierter Feuerungswärmeleistung. Im Vergleich dazu waren im Jahr 199 noch 84 Anlagen (ohne Gasturbinenanlagen) mit insgesamt MW Feuerungswärmeleistung in Betrieb (vgl. Abbildung 1) 8 7 FWL in MW Anzahl Großfeuerungsanlagen Feuerungswärmeleistung Anzahl FWL in 1. MW 35, 33,5 32, 29,5 27,9 27,5 26,7 19,8 13,4 16,7 16,9 15,7 15,3 15,4 15,7 15,8 15,9 16,1 Abbildung 1: Anzahl der Großfeuerungsanlagen in Sachsen und installierte Feuerungswärmeleistung 199 bis 27 (ab 24 auch Gasturbinenanlagen) Energieträgereinsatz und Stromerzeugung In Sachsen ist die Braunkohle bis heute der wichtigste Energieträger geblieben. Sie ist zz. der einzige heimische Energieträger, der ohne Subventionen ausreichend verfügbar ist. Mit den in Lippendorf und Boxberg stehen modernste Braunkohlekraftwerke in der Grundlaststromerzeugung zur Verfügung. Der gesamte Energieträgereinsatz in sächsischen betrug im Jahr TJ. Dieser bestand zu 81 % aus Braunkohle (vgl. Abbildungen 2 und 3).

3 8. 7. Energieträgereinsatz in TJ Steinkohle Braunkohle leichtes Heizöl schweres Heizöl / sonst. gasf. Brennst. Biobrennstoffe Energieträger in 1. TJ Steinkohle 22,1 17, 4,9 6,1 5,6 4, 2,8 3,5 1, Braunkohle 737,8 582,5 488,7 459,5 4,4 377, 337,1 264,3 169,3 181,5 21,3 262,2 264,4 275,4 268, 257,1 267,6 269,2 leichtes Heizöl,1 3,1 3,3 4,9 2,2 1,1 3, 6,9 8,8 2,4 3,3 1,4,2,5,4,5,3 schweres Heizöl 3,5 3,4 3, 7,3 5,1 3,8 2,1 4,3 2,2 1,4,8,7 1,5,7,6,2,5 2,8 Gase 14,8 13,3 13,9 14,9 16,9 23,3 3,4 42,4 32,6 3,1 38,3 32, 5,2 53,3 38,1 38,1 37,1 56, Biobrennstoffe,1,2,2,5,5 2, 1,9 Gesamt 778,2 616,3 513,6 491,2 432,9 41,2 373,6 317,5 212, 221,8 269,9 298,3 317,6 329,9 37,7 296,3 37,6 33,1 Abbildung 2: Entwicklung des Energieträgereinsatzes in sächsischen Großfeuerungsanlagen 199 bis 27 (Quelle: Betreiberangaben) Braunkohle leichtes Heizöl schweres Heizöl / sonst. gasf. Brennst. Biobrennstoffe, 17% 8 Abbildung 3: Anteile der einzelnen Energieträger am gesamten Energieträgereinsatz im Jahr 27 Derzeit wird in Sachsen in zwei Braunkohlerevieren, dem Lausitzer und dem Mitteldeutschen Revier, gefördert. Im Jahr 27 baute die Mitteldeutsche Braunkohlengesellschaft mbh (MIBRAG) insgesamt ca. 1,5 Mio. t im Mitteldeutschen Revier (Tagebau Vereinigtes Schleenhain und sächsischer Teil des Tagebau Profen) ab. Die Vattenfall Europe Mining AG förderte im gleichen Jahr im Lausitzer Revier (Tagebau Nochten) ca. 19,4 Mio. t (vgl. Abbildung 4). Wurden im Jahr 199 noch ca. 1,3 t Rohbraunkohle für die Erzeugung einer Megawattstunde Strom benötigt, sind es derzeit nur noch ca. zwei Drittel dieser Menge. Dies zeigt die Effizienzsteigerung des Braunkohleeinsatzes in der Grundlaststromerzeugung. 3

4 Mio. t 14 Braunkohleförderung in Sachsen 1. TJ Förderung in Mio. t Revier Mitteldeutschland seit 2 nur noch Vereinigtes Schleenhain und Profen (sächs. Teil) 5,4 3,2 24,2 17,3 11,9 8, 6,4 5,8 6,4 5,8 8,7 11,7 13,7 12,7 13,7 12,9 14,6 1,5 Revier Lausitz seit 2 nur noch Nochten 74,5 45,8 32,3 31,6 31,8 31, 24,3 22,1 9,5 1,5 14,7 15,5 16,4 16,9 17,7 19, 18,9 19,4 Sachsen gesamt 124,9 76, 56,5 48,9 43,7 39, 3,6 27,9 15,9 16,2 23,4 27,1 3,1 29,5 31,4 31,9 33,5 29,9 Abbildung 4: Entwicklung der Braunkohle-Fördermengen in Sachsen 199 bis 27 (Quelle: Statistisches Landesamt des Freistaates Sachsen) Die Bruttostromerzeugung betrug in Sachsen im Jahr GWh. Der Eigenverbrauch der Kraftwerke lag bei 2.64 GWh und der Pumpstromverbrauch bei GWh. Seit 199 hat Sachsen mit Ausnahme der Jahre 1998 und 1999 jedes Jahr Strom exportiert. 27 betrug der Stromaustauschsaldo GWh. Der Endenergieverbrauch in Sachsen lag damit im Jahr 27 bei GWh Strom (vgl. Abbildung 5). Stromerzeugung in Sachsen in GWh Nettostromerzeugung (=Bruttostromerzeugung - Eigenverbrauch) Pumpstromverbrauch Stromaustauschsaldo Endenergieverbrauch einschließlich Netzverluste Strom in 1. GWH Bruttostromerzeugung 41,1 35, 33,8 34,7 33,8 35,8 33, 29,9 18,9 17,9 27,8 34,3 34,8 37,1 36,8 35,8 37,1 37, Eigenverbrauch 5,6 4,4 4,2 3,3 2,9 3,1 3, 2,9 2,1 1,7 2,2 2,4 2,6 2,2 2,4 2,5 2,6 2,6 Nettostromerzeugung 35,5 3,6 29,6 31,4 3,9 32,7 3, 27, 16,8 16,2 25,5 31,9 32,2 34,8 34,4 33,3 34,4 34,4 Pumpstromverbrauch,9 1,1 1,3 1,3 1,4 1,4 1,3 1,2,9 1,,9,9,9 1,5 1,8 1,9 1,9 1,2 Stromaustauschsaldo -1,9-12,8-13,9-13,4-12,1-13,3-9,9-7,5 2,6 3,3-4,2-11,2-11,9-13,6-12,3-1,6-11,2-12,3 Endenergieverbrauch 23,7 16,6 14,4 16,7 17,4 17,9 18,8 18,3 18,5 18,5 2,4 19,8 19,4 19,7 2,3 2,8 21,3 2,9 Abbildung 5: Stromerzeugung in Sachsen 199 bis 27 (Quelle: Statistisches Landesamt des Freistaates Sachsen) 4

5 Emissionen aus sächsischen im Jahr 27 Mit der zur Umsetzung der Richtlinie 21/8/EG (vom 23. Oktober 21) zur Begrenzung von Schadstoffemissionen von Großfeuerungsanlagen in die Luft erforderlichen Anpassung der 13. BImSchV im Jahre 24 hatten die Anlagenbetreiber erstmals für das Berichtsjahr 24 und danach jährlich für jede einzelne Anlage eine Aufstellung der Emissionen an SO 2, NO x und Gesamtstaub vorzulegen. Darüber hinaus ist auch der Gesamtenergieeinsatz anzugeben. In Tabelle 1 sind die Berichtsdaten der Betreiber für Gesamtstaub, NO x und SO 2 für das Jahr 27 aufgelistet. Aus den Angaben zum Energieverbrauch wurde durch das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) zusätzlich der CO 2-Ausstoß errechnet. Tabelle 1: Emissionen aus sächsischen Großfeuerungsanlagen im Jahr 27 (Quelle: Betreiberangaben; CO 2-Emissionen vom LfULG berechnet) Lfd. Ort Name eingesetzte FWL SO 2 NO x Staub CO 2 Nr. Brennstoffe [MW] [t] [t] [t] [t] 1 Bautzen Heizkraftwerk Bautzen-Teichnitz (ESAG) Braunkohlenstaub Lausitz, Böhlen Dow Olefinverbund GmbH (Dampferzeuger + Pyrolyseöfen) 3 Böhlen Dow Olefinverbund GmbH (Pyrolysedampferzeuger) 4 Böhlen Kraftwerk Lippendorf Block R und S (Vattenfall Europe Generation AG/ EnBW Energie Baden-Württemberg AG ) 5 Boxberg/O.L. Kraftwerk Boxberg, Werk IIII (Vattenfall Europe Generation AG ) schweres Heizöl,, sonstige gasförmige Brennstoffe < schweres Heizöl, , sonstige gasförmige Brennstoffe Rohbraunkohle Mitteldeutschland, leichtes Heizöl (< ), Biobrennstoff --> Klärschlamm, Tiermehl (< ) Rohbraunkohle Lausitz, leichtes Heizöl (<< ), Biobrennstoff -->Klärschlamm (< ) Rohbraunkohle Lausitz, leichtes Heizöl (<< ) Rohbraunkohle, < Boxberg/O.L. Kraftwerk Boxberg, Werk IV (Vattenfall Europe Generation AG ) 7 Chemnitz Heizkraftwerk Nord II (Stadtwerke Chemnitz GmbH) 8 Chemnitz Heizwerk Altchemnitz (Stadtwerke Chemnitz GmbH) 9 Delitzsch Biokraftwerk Delitzsch Biobrennstoff (Altholz A1, A2) 87 < ) 1 Dresden Heizkraftwerk Nossener Brücke 1.14 < (DREWAG) 11 Dresden Heizkraftwerk Dresden-Nord (DREWAG) 12 Dresden Heizkraftwerk Dresden-Reick 294 <1 4 < (DREWAG) 13 Eilenburg Stora Enso Sachsen GmbH (Kraftanlage) 14 Elsterberg EP Elsterberg GmbH & Co. KG schweres Heizöl, < (Feuerungsanlage) 15 Freiberg Freiberger GmbH < (Heizkraftwerk) 16 Kriebstein Papierfabrik Kübler & Niethammer AG (Kraftwerk) 17 Leipzig Heizwerk Nord-Ost 119 <1 <1 <1 25 (Stadtwerke Leipzig GmbH) 18 Leipzig Heizwerk Kulkwitz (Stadtwerke Leipzig GmbH) 19 Markranstädt Heizwerk Nord 276 <1 <1 <1 191 (Stadtwerke Leipzig GmbH) 2 Meissen Heizkraftwerk Steinweg (ehem. Kabelwerk) < Nünchritz Wacker Chemie AG < (Feuerungsanlage) 22 Olbernhau verdichterstation Olbernhau 18 7 < (Gasturbinenanlage) 23 Plauen Wärmeversorgung Plauen GmbH 12 <1 15 < (Heizwerk) 24 Sayda ONTRAS - VNG Gastransport GmbH 61 <1 7 < (-Verdichterstation) 25 Spreetal Sustec Schwarze Pumpe GmbH (GuD), sonstige gasförmörmige Brennstoffe 26 Weißenborn/ Papierfabrik Felix Schoeller GmbH Erzgeb. (Industriekraftwerk) 27 Zwickau Heizwerk Eckersbach 78 <1 7 < (STEAG) 28 Zwickau Heizwerk Süd 117 <1 11 < (STEAG) 29 Zwickau VW Sachsen GmbH (Gasheizwerk) Gesamt ) Emissionsfaktor CO 2 für Holz = 5

6 Anteile der Boxberg und Lippendorf Die beiden Kraftwerke Boxberg und Lippendorf sind die größten Emittenten von SO 2 (zusammen 95 %), NO x (81 %), Staub (87 %) und CO 2 (86%) unter den. In den Kraftwerksblöcken dieser Betreiber wurden % der Energieträger, hauptsächlich Braunkohle, eingesetzt (vgl. Tabelle 2). Das Kraftwerk Lippendorf befindet sich in Böhlen im Kreis Leipzig. Im Jahr 2 wurde das seinerzeit weltweit modernste Braunkohlekraftwerk offiziell in Betrieb genommen. Mit einem Nettowirkungsgrad von etwa 43% ist das Kraftwerk Lippendorf derzeit weltweit führend in der Braunkohleverstromung. Die Fernwärmeauskopplung erhöht den Ausnutzungsgrad des Energieträgers Rohbraunkohle nochmals auf etwa 46%. Seit 24 werden Klärschlämme mit verbrannt. Durch diese Brennstoffzugabe verringert sich der Nettowirkungsrad um ca.,5 % auf 42,5 %. Das Kraftwerk Boxberg befindet sich im Kreis Görlitz in der Nähe der Gemeinde Boxberg. Das Kraftwerk ging bereits in den 197er Jahren in Betrieb bis 1995 wurden die beiden Blöcke von Werk III mit modernster Umwelttechnik nachgerüstet und für einen unbefristeten Weiterbetrieb ertüchtigt. Seit 2 ersetzt das Werk IV die zurückgebauten Anlagen der Werke I und II. Im Werk III können Klärschlamm und Tiermehl mit verbrannt werden. Der Nettowirkungsgrad liegt bei 36 % (Werk III) bzw. 42 % (Werk IV). Tabelle 2: Anteile der Kraftwerke Boxberg und Lippendorf an Feuerungswärmeleistung, Brennstoffeinsatz und Emissionen 27 Gesamt Feuerungswärmeleistung in MW Brennstoffeinsatz in TJ KW Boxberg (Werk III und IV) KW Lippendorf (Block R und S) übrige Anlagen % 3 37% Braunkohle % 42% 4% Heizöl % 4% 92% gasförmige Brennstoffe Biobrennstoffe Emissionen 27 in t 1 23% 67% SO % 5% NO x % 37% 18% Staub % 3% 13% CO % 36% 14% 6

7 Entwicklung der Emissionen aus von 199 bis 27 Die Emissionen der Luftschadstoffe und Treibhausgase konnten durch die Stilllegung alter, den Neubau moderner Anlagen und die Nachrüstung mit hochwirksamen Entstaubungs-, Entschwefelungs- und Entstickungsanlagen seit 199 deutlich reduziert werden. Primäres Ziel der sächsischen Staatsregierung ist es, zum Schutz des Klimas vor allem den CO 2- Ausstoß in den nächsten Jahren weiter zu senken. Die speziellen Rahmenbedingungen in Sachsen, insbesondere die Bedeutung der Stromerzeugung aus Braunkohle und der damit verbundene hohe Anteil des Stromexportes müssen dabei jedoch berücksichtigt werden. Der CO 2-Ausstoß liegt bei der Braunkohleverstromung durch den Brennstoff bedingt höher als beispielsweise bei Gas oder Öl. Eine Minderung der klimawirksamen CO 2-Emissionen kann durch einen besonders sparsamen Brennstoffeinsatz und Kraft-Wärme-Kopplung erreicht werden. Mit dem sinkenden Brennstoffeinsatz in gingen die CO 2-Emissionen seit 199 bis 1999 stark zurück (um 78 %). Durch die Inbetriebnahme der neuen Kraftwerksanlagen in Boxberg und Lippendorf im Jahr 2 stiegen der Energieträgereinsatz und damit die CO 2-Emissionen wieder an und verharren seit 22 auf etwa gleichem Niveau (27: ca. 32,7 Mio. t; vgl. Abbildung 6). sind nach wie vor die Hauptverursacher der CO 2-Emission (63 %; vgl. Abbildung 7). CO 2 -Emissionen in t Abbildung 6: Entwicklung der CO 2-Emissionen aus in Sachsen 199 bis : Gesamtemission CO 2 = t 27: Gesamtemission CO 2 = t 6%,3% 15% 16%,6% 12% 77% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Deponien/ Altablagerungen, Abwasserbehandlung, Kompostierung Landwirtschaft 7% 63% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Deponien/ Altablagerungen, Abwasserbehandlung, Kompostierung Landwirtschaft Abbildung 7: Anteil der an den CO 2-Gesamtemissionen 199 und 27 7

8 Um den Anforderungen zur Begrenzung der NO x-emissionen zu genügen werden in der Regel feuerungstechnische Maßnahmen eingesetzt. Der jährliche Ausstoß von NO x ging von 199 bis 27 um 75% auf t zurück (vgl. Abbildung 8). Waren die im Jahr 199 noch größter Emittent (57 %) von NO x, so liegen sie gegenwärtig mit 32 % hinter dem (vgl. Abbildung 9). NO x -Emissionen in t Abbildung 8: Entwicklung der NO x-emissionen aus in Sachsen 199 bis : Gesamtemission NO x = t 27: Gesamtemission NO x = t 3% 32% 9% 3% 57% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Landwirtschaftlicher 5% 7% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Landwirtschaftlicher Abbildung 9: Anteil der an den NO x-gesamtemissionen 199 und 27 8

9 In Kohlekraftwerken werden die Abgase in der Regel mit Hilfe von nass arbeitenden Kalk-/ Kalksteinwaschverfahren entschwefelt. Hohe Schwefelabscheidegrade, die Erzeugung von verwertbaren Endprodukten (Gips), langjährige Betriebserfahrungen und hohe Verfügbarkeit machen dieses Verfahren nicht nur aus Umweltgesichtspunkten, sondern auch wirtschaftlich attraktiv. Im Jahr 27 wurden t SO 2 emittiert. Dies entspricht ca. 2% der SO 2-Emissionen von 199 (vgl. Abbildung 1). Auch innerhalb der anderen Emittentengruppen gingen die SO 2-Emissionen stark zurück. Die bleiben trotz der erheblichen Reduktion größter Emittent und tragen weiterhin mit ca. 8 % zur SO 2-Gesamtemission bei (vgl. Abbildung 11). SO 2 -Emissionen in t Abbildung1: Entwicklung der SO 2-Emissionen aus in Sachsen 199 bis : Gesamtemission SO 2 = t 27: Gesamtemission SO 2 = t 5% 5%, 7% 13%,5%,2% 89% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Landwirtschaftlicher 8% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Landwirtschaftlicher Abbildung 11: Anteil der an den SO 2-Gesamtemissionen 199 und 27 9

10 Zur Verminderung der Staub-Emissionen werden in Kohlekraftwerken meist eingesetzt. Elektrofilter Die Staub-Emissionen aus gingen seit 199 um 99,8 % auf 41 t im Jahr 27 zurück (vgl. Abbildung 12). Verursachten die 199 noch 71 % der Staub-Emissionen, liegt ihr Anteil 27 nur noch bei 4 % und ist damit sogar geringfügig niedriger als der Anteil der. Die größten Staub-Emittenten in Sachsen sind derzeit der (ausschließlich PM1), die Landwirtschaft und die restlichen Industrieanlagen (vgl. Abbildung 13). 2. Staub-Emissionen in t Abbildung 12: Entwicklung der Staub-Emissionen aus in Sachsen 199 bis : Gesamtemission Staub = t 27: Gesamtemission Staub = t 4% 2% 2% 2 34% 4% % 5% Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Landwirtschaft Emissionserklärungspflichtige Anlagen (ohne und Landwirtschaft) Landwirtschaft Abbildung 13: Anteil der an den Staub-Gesamtemissionen 199 und 27 1

11 Die Tabelle 3 gibt noch einmal einen abschließenden Überblick über die Entwicklung der Emissionen von Kohlendioxid (CO 2), Stickoxiden (NO x), Schwefeldioxid (SO 2) und Staub 199 bis 27. Tabelle 3: Jahr Emissionen aus sächsischen Großfeuerungsanlagen 199 bis 27 und Veränderung im Vergleich zum Basisjahr 199 Emissionen in 1. t und Veränderung im Vergleich zum Basisjahr 199 CO 2 NO x SO 2 Staub % % % % 64-27% % 63-7% % 69-22% % 37-82% % 64-27% % % 57-35% % 11-95% % 49-44% % 7-97% % 44-5% % 2-99% % 21-76% % 1, -99,5% % 19-78% 14-89%,7-99,7% % 19-78% 31-97%,4-99,8% % 21-76% 22-98%,9-99,6% % 21-76% 24-98%,8-99,6% % 27-98%,8-99,6% % 26-98%,9-99,6% % 22-76% 23-98%,8-99,6% % 25-98%,5-99,8% % 26-98%,4-99,8% 11