Biomasse und Feinstäube

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1 Biomasse und Feinstäube gehen Klima- und Umweltschutz immer Hand in Hand? Tanja Schuck Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW Fachtagung Feinstaub 23. Oktober 2014, Neu-Etzweiler

2 PM 10 Belastung durch Holzverbrennung Der Einsatz von Holz als Energieträger zum Heizen nimmt zu Entwicklung der Biomassenutzung* zur Wärmebereitstellung in Deutschland in den Jahren 1997 bis 2012 [GWh] * Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Klär- und Deponiegas, biogener Anteil des Abfalls; 1 GWh = 1 Mio. kwh; Quelle: BMU - E I 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Hintergrundbild: BMU / Brigitte Hiss; Stand: Februar 2013; Angaben vorläufig

3 3 Gesamtemissionen 2013: ca. 951 Mio. t CO 2 -Äquivalent (Umweltbundesamt)

4 Warum Heizen mit Holz? Der Einsatz von Holz als nicht-fossilem bzw. erneuerbarem Energieträger verbessert die Treibhausgasbilanz (CO 2 -neutrale Verbrennung) Vergleichsweise günstiger Brennstoff Wohlfühlaspekte Staatliche Förderung (z.b. für emissionsarme Pelletheizungen mit hohem Wirkungsgrad)

5 Und wieso nicht? Kaminöfen haben häufig schlechtere Wirkungsgrade Teure Installation z.b. für Pelletheizungen Emissionen von Ruß sind sowohl klima- als auch gesundheitsschädlich. Emissionen von Kohlenmonoxid, Stickoxiden und einiger Kohlenwasserstoffe sind gesundheitsschädlich Überschreitungen der PM 10 -Grenzwerte durch Holzverbrennung In vielen ländlichen Gebieten sind relevante Beiträge durch Biomasseverbrennung nachgewiesen, z. B. in den Alpen und im Harz Holzverbrennung als PM 10 -Quelle ist auch in Städten von Bedeutung, z. B. Berlin, Wien, Lissabon,

6 Feinstaub-Quellen Was sind Feinstaubquellen? natürliche Quellen, z.b.: Seesalz Sand anthropogene Quellen, z.b.: Verkehr Industrie Hausbrand Kraftwerke Steinbrüche Feinstaub aus Holzverbrennung ist Bestandteil des lokalen und regionalen Hintergrunds aber auch der lokalen Zusatzbelastung 1 lokale Zusatzbelastung (Verkehr, Industrie) 2 städtischer Hintergrund 3 regionaler Hintergrund Industrie Verkehr regionaler Hintergrund (einschl. Ferntransport) 6

7 Feinstaubbelastung in NRW Jahresgang Konzentration PM 10 Monatsmittelwerte alle diskontinuierlichen (Filter-)Messungen in NRW 7

8 Feinstaubbelastung in NRW Jahresgang Überschreitungstage PM 10 Überschreitungstage alle diskontinuierlichen (Filter-)Messungen in NRW 8

9 Levoglucosan als Holzverbrennungstracer Levoglucosan (und andere Zucker) entsteht bei der Verbrennung von Cellulose Levoglucosan in PM 10 ist ein guter Tracer für Feinstaub aus der Holzverbrennung wie viel Levoglucosan entsteht, hängt von den Bedingungen bei der Verbrennung (= Ofentyp) und von der Holzart ab es gibt regionale Unterschiede die Methode basiert auf der Analyse regulärer PM 10 - Filterproben des Messnetzes es ist keine separate Probenahme nötig

10 Konversionsfaktor PM 10,gesamt = PM 10,Holz + PM 10,andere Quellen PM 10,Holz = Levoglucosan F F - Werte hängen z.b. vom Ofentyp und von der Holzart ab geringer für automatische Pelletöfen höher bei handbestückten Öfen Für NRW abgeschätzt über Vergleich Tag-Abend-Messungen: F = 13

11 Die Standorte BIEL BORG DUM2 WALS GELS DMD2 SOES STYR DUBR MHHS KRES BUCH VWEL DDCS VMGR EZEW GRGG GBFD JACK VKTU ELSB NIZI VACW EIFE WAST Seit Herbst 2011 Messungen des Einflusses der Holzverbrennung an Stationen des Landesmessnetzes NRW Stationstypen: Wald (1) ländlicher Hintergrund (2) städtischer Hintergrund (5) Industrie (7) Verkehrsstandorte (5) Tagebau (6)

12 Jahresgang der PM 10 -Belastung in NRW , Monatsproben an 19 Stationen

13 Stationsbeispiel: Bielefeld wenig Levoglucosan im Sommer 13

14 14 Stationsbeispiel: Bielefeld städtischer Hintergrund

15 Die Standorte im Tagebaugebiet Erkelenz Eggerather Weg 2014 Jackerath Grevenbroich-Gustorf Grevenbroich-Josef-Lützkirchen-Strasse 2012 Elsdorf-Berrendorf 2013 Niederzier Elsdorf - x - Erkelenz - - x Grevenbroich x - - Grevenbroich-Gustorf x x x Jackerath - x x Niederzier x x x

16 PM 10 und Levoglucosan an ausgewählten Stationen

17 Stationsgruppen: Konzentrationsmittelwerte 2014: Januar August Levoglucosan-Messungen finden an manchen Stationen nur im Winterhalbjahr statt Mittelwerte sind nicht repräsentativ für das Kalenderjahr!

18 Stationsgruppen: Konzentrationsmittelwerte - Winter Levoglucosan-Messungen decken das Winterhalbjahr vollständig ab. Ein Vergleich mit EU-Grenzwerten ist nicht zulässig diese sind auf ein Kalenderjahr bezogen.

19 Stationsgruppen 2012/2013: Mittelwerte Januar - Dezember 2014: Mittelwert Januar - August

20 Stationsbeispiel Niederzier Winter 2012/2013 Der Tagesgrenzwert von 50 µg/m³ darf höchstens 35 mal im Kalenderjahr überschritten werden.

21 Stationsgruppen: Überschreitungstage 2014: Januar August

22 Ergebnisse der Messungen In NRW stammen im Jahresmittel ca. 7-8 % (1,5 2,0 µg/m³) der Feinstaubbelastung aus der Holzverbrennung, v.a. in den Monaten Oktober - April. Der Beitrag von Holzfeuerungen zur PM 10 -Belastung konzentriert sich gerade auf die Tage und Episoden im Winterhalbjahr, an denen der Luftaustausch herabgesetzt ist, und die PM 10 -Konzentrationen ohnehin schon erhöht sind. Bei solchen Wetterlagen (Inversion) kann der Beitrag lokal an einzelnen Tagen und Standorten bis zu 40% bzw. 30µg/m³ betragen. Dann wird häufig auch der Tagesgrenzwert von 50 µg/m³ überschritten. An diesen Überschreitungstagen beträgt der Beitrag der Holzverbrennung im Mittel ca. 7 µg/m³

23 Emissionen Emissionen (Kohlenmonoxid) Holzauflage H. Creutznacher, LUBW Zeit Sauerstoffmangel gute Verbrennung Die Höhe der Emissionen hängt von Art und Qualität des Brennstoffs und von der Betriebsweise ab. Pelletheizungen und Heizkessel werden automatisiert betrieben, und haben gleichmäßigere, geringere Emissionen. Die Emissionen handbestückter Kaminöfen schwanken stark. 23

24 Novelle der Kleinfeuerungsverordnung (1. BImSchV) regelt Emissionsgrenzwerte und Mindestwirkungsgrade Stufe 1 seit 22. März 2010, Stufe 2 ab für bestehende Öfen gelten Übergangsfristen (bis max ) Ausnahmen: Stufe 2: Ofentyp PM [g/m³] CO [g/m³] Wirkungsgrad neue Anlagen ab Herde, Backöfen, Badeöfen, historische Öfen (vor 1950) offene Kamine Grundöfen wenn keine andere Heizmöglichkeit besteht regelt auch die Überwachung durch die Schornsteinfeger neu regelt auch Kaminhöhen Holzöfen 0,04 1, % Pelletöfen 0,02-0,03 0, % in lokalen Festbrennstoffverordnungen können andere Regelungen festgelegt sein, z.b. Fristen und Ausnahmeregelungen 24

25 Zusammenfassung Levoglucosan ist ein Indikator für Feinstaub aus der Verbrennung von Holz bzw. Biomasse Das LANUV misst Levoglucosan an über 20 Standorten in NRW, auch in der Tagebauregion Levoglucosan und PM 10 haben sehr ähnliche zeitliche Verläufe an Stationen in verschiedenen Regionen in NRW Levoglucosan in PM 10 ist während der Heizperiode erhöht Das heißt, dass die Holzverbrennung einen deutlich messbaren Beitrag zur Feinstaubbelastung liefert Während länger anhaltender Inversionswetterlagen können landesweit besonders hohe Zusatzbeiträge auftreten dann sollte auf den Einsatz von Kaminöfen verzichtet werden

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