KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Die EU-Kommission will bis Ende des Jahres konkrete Vorschläge für die Einführung europaweiter Nachhaltigkeitsstandards für energetisch genutzte feste Biomasse erarbeiten.

Biokraftstoffkriterien wären wünschenswert – Foto: Dagmar Struß

Das Vorhaben der Kommission ist unter Mitgliedstaaten und Interessenvertretern umstritten.

Wie der Nachrichtendienst ENDS Europe Daily berichtete, waren die Pläne bei einem Treffen von Interessenvertretern zur geplanten europäischen Erneuerbare-Energien-Strategie am vergangenen Freitag bekannt geworden, bei dem die Ergebnisse einer Konsultation aus dem vergangenen Jahr vorgestellt wurden.

Die Kommission hat bisher keine Einzelheiten veröffentlicht. Es sei jedoch  „eine Ausweitung der Biokraftstoffkriterien auf feste Biomasse“ vorgesehen, sagte Hans van Stehen, Leiter des Referats für erneuerbare Energien der EU-Kommission.

Die Reaktionen auf die Ankündigung sind geteilt. Während einige Mitgliedstaaten, wie beispielsweise Schweden, eine nationale Regelung der geplanten EU-Standardisierung von energetischer Biomasse vorziehen und die Pläne der Kommission daher ablehnen, fordern Industrieverbände zusätzliche Rechtssicherheit und bessere Bedingungen, die eine weiterreichende Nutzung von Biomasse ermöglichen könnten.

Jorgo Riss, Leiter des Greenpeace-Büros in Brüssel, erklärte, europäische Nachhaltigkeitskriterien für Biomasse könnten zwar einen wichtigen Beitrag leisten. Die Kommission müsse jedoch stärker über Energieeinsparungsmöglichkeiten nachdenken statt für alternative Brennstoffe zu werben. [DNR]

Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten und spezifischen Anforderungen an Hochleistungsbatterien im Kontext der Verwirklichung von Elektromobilität sind so vielfältig wie die Entwicklungen der eingesetzten Batteriematerialien und -typen.

Das gilt für Elektro-Zweiräder, Hybrid- oder rein elektrisch betriebene Pkw, elektrifizierte Lkw, Boote, Nutzfahrzeuge oder dezentrale und zentrale stationäre Anwendungen.

Die Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030 des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI nimmt diese potenziellen Zukunftsmärkte ins Visier und zeigt in einer neuen Broschüre Entwicklungspfade und Abhängigkeiten in einer vielfältigen Anwendungslandschaft auf.

Das Fraunhofer ISI begleitet die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gegründete Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“ seit 2009 mit einem Roadmapping. Bereits 2010 erschien die Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030, in welcher die technologischen Entwicklungstrends hinsichtlich Batteriematerialien, -komponenten und aussichtsreicher Zelltypen untersucht wurden. In der aktuellen Broschüre steht nun die Marktseite im Vordergrund: In der Produkt-Roadmap sind potenzielle Anwendungsmöglichkeiten für Lithium-Ionen-Batterien erfasst sowie Anforderungen an die verschiedenen Leistungsparameter über die einzelnen Einsatzfelder hinweg graphisch dargestellt. Als wichtige Faktoren und Treiber für die Marktentwicklung werden Aspekte der staatlichen Regulierung, Standardisierung, Infrastruktur und Kundenakzeptanz betrachtet.

(Elektro-)Mobile und stationäre Anwendungen können in der Energiespeicherentwicklung voneinander profitieren
Lithium-Ionen-Batterien lassen sich bereits heute in vielen Anwendungen finden. So kommen sie vor allem in der Konsumelektronik zum Einsatz, aber auch im Bereich der Elektrozweiräder sind sie bereits etabliert. Die vorliegende Roadmap unterteilt die unterschiedlichen Anwendungsfelder entsprechend der Leistungsgrößen der verwendeten Batterie. Es werden Entwicklungspfade von Zweirädern über die in der Öffentlichkeit aktuell am intensivsten diskutierten Elektroautos bis hin zu Booten, Bussen und Traktoren sowie dezentralen und zentralen stationären Anwendungen verfolgt. „Es zeigt sich, dass die erwartete Markteinführung und -diffusion kleiner bis großer Energiespeicherklassen für unterschiedliche Anwendungen nicht unabhängig voneinander verläuft, sondern vielmehr aufeinander aufbaut. Somit könnten Erfahrungen beispielsweise aus der Einführung der Elektrozweiräder und Hybrid-Elektromobile künftig auch auf vollelektrisch betriebene Elektromobile und Kleintransporter übertragen werden und die Erschließung neuer Märkte erleichtern“, so Projektleiter Dr. Axel Thielmann vom Fraunhofer ISI.

Die Anforderungen an die Batterien können von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich ausfallen. Batterien für Hybridfahrzeuge benötigen zum Beispiel eine hohe Leistungsdichte, für rein batteriebetriebene Fahrzeuge hingegen eine hohe Energiedichte. In stationären Anwendungen wiederum dominieren die Kostenaspekte. Durch eine steigende Produktion von Elektrofahrzeugen und dadurch erzielbare Skaleneffekte könnten Lithium-Ionen-Batterien bald auch für neue Marktsegmente kostengünstiger und damit wettbewerbsfähig hergestellt werden. Geeignete Rahmenbedingungen sind gerade in dieser Phase des Markthochlaufs entscheidend.

„Für die Marktentwicklung der Lithium-Ionen-Batterien für Elektromobile und stationäre Anwendungen wird es besonders im Zeitraum bis 2020 eine große Rolle spielen, welche Ansätze zur Regulierung und Gesetzgebung verfolgt werden“, betont Prof. Dr. Martin Wietschel, Koordinator des Themenfelds Elektromobilität am Fraunhofer ISI. Im Allgemeinen ist der Trend in Richtung umweltfreundliche Regulierungsmaßnahmen klar ersichtlich. Offene Fragen bestehen aber unter anderem im Bereich der Transportbestimmungen für Lithium-Ionen-Batterien mit Wirkung auf Aspekte wie Standortentscheidungen für die Batterieproduktion und damit auch Beschäftigung und Wertschöpfung. Aber auch die Entwicklung von Normen und Standards ist vor einem eher kurzfristigen Zeithorizont von großer Bedeutung.

Broschüre zur Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien (PDF)

Die EU Mitgliedstaaten haben über ein EU-weites Importverbot für Öl aus kanadischem Teersand diskutiert.

Der Ölsand wird in Alberta, Kanada im Tagebau gewonnen.
- Foto: Jiri Rezac / Greenpeace

Dieses stand bereits unter schlechten Vorzeichen, denn die schwarz-gelbe Mehrheit im Bundestag hatte sich gegen einen solchen Schritt ausgesprochen und die kanadische Regierung hatte der EU mit einem Handelsstreit gedroht.

Kanada besitzt das zweitgrößte Ölvorkommen der Welt, dieses Öl ist aber in sogenannten Teersanden gebunden. Dessen Abbau ist mit großen ökologischen Belastungen verbunden. Die Sande werden in großen Tagebauen gefördert, dafür werden ganze Wälder abgeholzt und Moore zerstört. Laut einer Studie der Universität Stanford, die die EU-Kommission in Auftrag gegeben hatte, hat Benzin aus Teersand eine um 23 Prozent schlechtere CO2-Bilanz als herkömmliche Kraftstoffe. Die EU-Kommission will mehr Klimaschutz im Verkehr und plant, den Import schmutziger Treibstoffe durch eine Verschärfung der Kraftstoffqualitätsrichtlinie einzuschränken. Bisher liegt der Anteil von Öl aus kanadischen Teersanden an den europäischen Ölimporten zwar unter einem Prozent, die Entscheidung der EU hat aber eine hohe symbolische Bedeutung.

Nachdem einflussreiche Mitgliedstaaten wie Frankreich, Großbritannien und die Niederlande sich gegen das Vorhaben der Kommission ausgesprochen hatten, hatten Umweltverbände auf eine Zustimmung Deutschlands gehofft. Zunächst hatten sich Umweltpolitiker aller Fraktionen des Bundestags für die Vorschläge der EU-Kommission ausgesprochen. Anfang Februar lehnten die Abgeordneten von CDU, CSU und FDP im Umweltausschuss einen entsprechenden Antrag von Bündnis 90/Die Grünen aber ab. Die kanadische Regierung hatte erfolgreiche Lobbyarbeit geleistet und der EU mit einem Handelsstreit gedroht.

Umweltverbände kritisierten dieses Votum scharf. “Mit dieser Entscheidung haben sich die Abgeordneten zu Botschaftern Kanadas gemacht und sich widerstandslos vor den Karren der Öl-Industrie spannen lassen. Die Bundesregierung muss endlich wieder zur deutschen Vorreiter-Rolle beim internationalen Klimaschutz zurückkehren”, sagte Viviane Raddatz vom WWF.

Die Mitgliedstaaten haben schließlich die Entscheidung über einen Importstopp vertagt, da der Vorschlag der EU-Kommission in der Sitzung des Ausschusses der Ständigen Vertreter der Mitgliedstaaten (COREPER) nicht die nötige Mehrheit bekam. Umweltverbände zeigten sich enttäuscht.

Die Beratungen des COREPER über die verschärfte Kraftstoffqualitätsrichtlinie und ein mögliches Importverbot für Öl aus Teersanden blieb also ohne Ergebnis, da sich die meisten EU-Länder, darunter auch Deutschland, ihrer Stimme enthielten. Im Juni sollen nun die EU-Umweltminister über das Vorhaben abstimmen.

Während EU-Klimakommissarin Connie Hedegaard mit dem Abstimmungsergebnis zufrieden war und sich optimistisch für die Ratssitzung im Juni zeigte, kritisierten Umweltverbände die Vertagung der Entscheidung. „Nach all dem Lobbying der kanadischen Regierung und der großen Ölkonzerne, haben wir die Chance verpasst, schmutzige Treibstoffressourcen aus Europa zu verbannen“, kritisierte Darek Urbaniak von Friends of the Earth Europe.

Positionen und Materialien

Greenpeace-Artikel: ‘Ölsand-Abbau setzt riesige Mengen von Treibhausgasen frei und verursacht Krebs’

Greenpeace-Artikel: ‘Ölabbau in Kanada: Großflächige Vergiftung eines ganzen Ökosystems endlich stoppen’

Studie CO2-Bilanz Benzin aus Teersand (engl. / pdf)

Stellungnahme des WWF

Report “Transatlantische Teersandschlacht” der Böll-Stiftung

Avaaz-Petition für ein Importverbot (engl.)

Die Realisierung der Elektromobilität in der Praxis ist eng verbunden mit dem Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien mit entsprechend hoher Leistungsfähigkeit.

Zur nachhaltigen Entsorgung der Batterien wird geforscht – Foto: Kurt F. Domnik / pixelio.de

Das Gewicht dieser Batterien beträgt bei Hybridfahrzeugen rund 40 Kilogramm und kann für vollelektrische PKW 200 Kilogramm oder mehr betragen. Dies bedeutet im Falle der angestrebten Marktdurchdringung der Elektroantriebe im Automobilbereich in Europa mittel- bis langfristig ein Aufkommen an Altbatterien von mehreren zehntausenden bis über hunderttausend Tonnen jährlich. Für diese Batterien, die wichtige Metalle wie Lithium, Kobalt, Nickel usw. enthalten, sind Recyclingverfahren in der Entwicklung.

Ende Oktober 2011 hat das Öko-Institut zwei umfassende Ökobilanzen zu zwei verschiedenen Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien aus dem Automobilbereich abgeschlossen. Dabei geht es um Recyclingverfahren, die sich derzeit noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium befinden: zum einen das Projekt „LiBRI – Entwicklung eines realisierbaren Recyclingkonzepts für die Hochleistungsbatterien zukünftiger Elektrofahrzeuge“ (Koordination Umicore), zum anderen das Projekt „LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien“ (Koordination Technische Universität Braunschweig).

Beide Projekte wurden mit Förderung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) bis Herbst 2011 durchgeführt. LithoRec bezieht sich auf einen hydro-metallurgischen Weg, LiBRI auf einen pyrometallurgischen Weg. Die vom Öko-Institut erstellten zwei Ökobilanzen dienen dazu, die Bewertung der sich in Entwicklung befindlichen Verfahren zu unterstützen.

Dr. Matthias Buchert, Projektleiter beim Öko-Institut für die Durchführung der Ökobilanzen, lobt die gute Zusammenarbeit aller involvierten Partner in der projektübergreifenden Ökobilanzarbeitsgruppe aus beiden Projektverbünden (Umicore AG & Co. KG, Daimler AG, Technische Universität Braunschweig, Chemetall GmbH, Volkswagen AG sowie Evonik Litarion GmbH). „Wichtige methodische Fragen zur Ökobilanz sowie die Definition der unterschiedlichen Batterietypen konnten in der Arbeitsgruppe frühzeitig und einvernehmlich abgestimmt werden“, so Buchert.

Alle beteiligten Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen haben durch die Ergebnisse der Ökobilanzen wichtige Rückschlüsse bezüglich der Recyclingverfahren, die auf die Rückgewinnung von Kobalt, Nickel und Lithium zielen, erhalten. Ungeachtet aller Einschränkungen (eine Reihe von Daten beruht noch auf Laborverfahren bzw. Simulationen) und der grundsätzlichen Unterschiedlichkeit der Verfahren (im Falle von LiBRI mit einem pyrometallurgischen Schritt, im Falle von LithoRec über mechanische und nasschemische Aufbereitung der Materialien) zeigen die Ergebnisse die ökologischen Vorteile des Batterierecyclings auf.

Prof. Kwade, Koordinator des LithoRec-Projektes betont: „Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen, dass wir auf einem guten Weg sind, aber durch Weiterentwicklung des Prozesses noch weitere Umweltentlastungspotenziale erschließen können.“ Frank Treffer, Koordinator des LiBRI-Projektes äußert sich im gleichen Sinne: „Die Umweltentlastungspotenziale durch das Recycling der Lithium-Ionen-Batterien sind im Detail deutlich geworden; wir haben durch die Ökobilanz weitere wertvolle Erkenntnisse gewonnen.“

LiBRI – Entwicklung eines realisierbaren Recyclingkonzeptes für die
Hochleistungsbatterien zukünftiger Elektrofahrzeuge

Pferdemist ist in riesigen Mengen verfügbar und oftmals schwer verwertbar.

Pferdeäpfel werden biogasfähig – Foto: Schemmi / Pixelio

Als Dünger ließ er sich bislang nur eingeschränkt verwenden und Biogasanlagen verkraften ihn zur Zeit nur in geringen Mengen. Doch nun haben Forscher an der Universität Hohenheim einen Kniff entdeckt. Denn bei entsprechender Vorbehandlung hilft er riesige Mengen Heizöl einzusparen. Das Bundesumweltministerium fördert das Projekt mit über 300.000 Euro. Damit gehört es zu den Schwergewichten der Forschung an der Universität Hohenheim.

„Unser Ziel ist es, in Zukunft einige Biogasanlagen allein mit Pferdemist zu betreiben“, sagt Dr. Hans Oechsner von der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie der Universität Hohenheim. Bei optimaler Vergärung könne man damit in Deutschland pro Jahr etwa 400 Millionen Kubikmeter Methan erzeugen und damit mehr als 400 Millionen Liter Heizöl einsparen. Dadurch vermindere sich die CO2-Emission um eine Million Tonnen.

Die Nachfrage nach Bioenergie aus Energiepflanzen steigt in der Bundesrepublik seit Jahren. Die Folge: Anbauflächen werden langsam knapp und die Landwirte bewirtschaften sie immer intensiver. Gleichzeitig leben auf Deutschlands Reiterhöfen aber insgesamt rund 550.000 Pferde. Zusammen produzieren sie pro Jahr etwa 4,5 Millionen Tonnen Mist. „Wenn das alles in Biogasanlagen vergärt wird, bräuchten wir 80.000 Hektar Ackerland weniger für den Anbau von Energiepflanzen“, rechnet Dr. Oechsner vor.

Pferdemist im „Küchenmixer“
„Pferdemist findet bisher kaum Verwendung“, sagt Dr. Oechsner. „Er eignet sich nur bedingt als Dünger und muss deshalb oft kostenpflichtig entsorgt werden.“ Nur in sehr kleinen Mengen werde er bereits zur Energiegewinnung eingesetzt. Dabei könne das auch in großem Stil geschehen, wenn man ihn aufbereite. Das Problem am Pferdemist sei die große Menge Stroh darin. „Sie bewirkt, dass der Mist in der Biogasanlage auf der übrigen Biomasse schwimmt“, erklärt der Agrartechniker.
Die Vorbehandlung erledigt ein Querstromzerspaner, eine Maschine, die normalerweise bei der Abfallverwertung eingesetzt wird. „Das ist im Prinzip ein großer Küchenmixer“, erklärt Matthias Mönch-Tegeder, Doktorand an der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie. „Nach dem Mixen haben wir so zu sagen mundgerechte Stückchen für die Mikroorganismen in der Biogasanlage.“ Die Oberfläche des Pferdemistes vergrößert sich und er verbindet sich gut mit dem übrigen Gärsubstrat im Fermenter.

Der Deutsche Naturschutzring (DNR), Dachverband deutscher Umwelt- und Naturschutzverbände hat die Schwächung der EU-Effizienzrichtlinie durch die Bundesminister Röttgen und Rösler scharf verurteilt.

Solarenergie stört nicht und schafft Arbeitsplätze – Foto: Dagmar Struß

Insbesondere bei Artikel 6, dem Herzstück der EU-Richtlinie, konnte Wirtschaftsminister Rösler seine Blockade gegen Energieeffizienz durchsetzen. Der DNR rechnet damit, dass Deutschland massiv sogenannte „early action“ anrechnen will. Dies würde bedeuten, dass die Bundesregierung auf Effizienzmaßnahmen aus der Vergangenheit verweist, um in der Zukunft die Hände in den Schoß zu legen.

„Darüber kann man nur den Kopf schütteln, vor allem wenn man bedenkt, dass Energieeffizienz eine wichtige Kostenbremse ist“, erklärte DNR-Präsident Hubert Weinzierl. „Ausgerechnet die Maßnahme, die Verbrauchern in den nächsten zehn Jahren [laut einer Studie des IFEU-Instituts] 14 Milliarden Euro an Energiekosten erspart hätte, wird jetzt abgeschwächt.“

Weiterhin deutet alles darauf hin, dass sich Deutschland von dem 1997 unter Bundeskanzlerin Angela Merkel vereinbarten EU-Energiesparziel abwendet. Statt den Energieverbrauch bis 2020 wie vereinbart um 20 Prozent gegenüber den Prognosen zu senken, will Deutschland im EU-Ministerrat lediglich für eine Verbesserung der Energieintensität eintreten. Dies würde das EU-Ziel erheblich schwächen. Ein Vergleich: Während Europa die Energieintensität seit 1990 um fast 30 Prozent steigern konnte, stieg der Energieverbrauch in der gleichen Zeit um zehn Prozent.

„Dass die Minister nun davon sprechen, dass erstmals ein verbindliches nationales Ziel festgelegt würde, ist unverschämt“, ärgert sich DNR-Präsident Weinzierl. Statt das EU-Ziel von 20 Prozent Energieeinsparung verbindlich festzuschreiben, beziehen Rösler und Röttgen sich dabei auf die deutlich geringere Vorgabe in Artikel 6. Diese war bereits im Gesetzesvorschlag der EU-Kommission als verbindlich vorgesehen und wird von dem deutschen Vorschlag sogar noch abgeschwächt.

„Wenn sich Deutschland in der EU mit dieser Position durchsetzt, wird Europa sein Energiesparziel auf jeden Fall verfehlen“, erklärte Stefanie Langkamp, Energieeffizienzexpertin des DNR. Damit werde die Verwundbarkeit gegenüber steigenden Energieweltmarktpreisen und die Abhängigkeit von Importen aus Krisenstaaten weiter steigen. „Energieeffizienz und erneuerbare Energien sind die beiden tragenden Pfeiler der Energiewende“, mahnte Langkamp. „Sägt man einen davon ab, stürzt das gesamte Haus ein.“

Vor elf Monaten kam es zu dem katastrophalen Atom-GAU im japanischen Fukushima, vor sieben Monaten beschloss die Bundesregierung eine Energiewende.

Wo bleibt die Energiewende? – Foto: Dagmar Struß

Doch die Neuordnung kommt nur langsam voran. Die großen Energieunternehmen blockieren den Umbau, die Finanzmittel zur Förderung werden zusammengestrichen, die Bundesminister Rösler und Röttgen streiten sich ohne Ergebnis, es gibt kein koordiniertes Vorgehen für eine gemeinsame Anstrengung.

Dazu DNR-Präsident Hubert Weinzierl: „Die Kräfte, die mit der alten Energiepolitik weitermachen wollen, haben überwintert und werfen Sand ins Getriebe der Erneuerung. Wer den Umstieg will, muss sie auch organisieren, der Markt allein ist nicht der Motor. Im Gegenteil: Die Umweltverbände haben den Eindruck, dass es eine Kampagne gegen die Energiewende gibt. Warum sonst kommen die Investitionen in die Infrastruktur nicht voran, obwohl die Möglichkeiten da sind?

Die groß angekündigte Energiewende ist in der Zwischenzeit auf ein ideenloses, unkreatives, unengagiertes Handeln der Bundesregierung reduziert worden. Und die innovativen Verbände der erneuerbaren Energien, die in den letzten Jahren eine führende Rolle eingenommen hatten, kämpfen immer häufiger darum, dass die beschlossene Unterstützung nicht noch weiter gekürzt wird.

Ein weiteres negatives Beispiel für die zunehmende Blockade sind die abenteuerlichen Thesen des RWE-Managers Fritz Vahrenholt, der vom Umweltbundesamts-Mitarbeiter zum Klimaleugner wurde. In seinem Buch ‚Die kalte Sonne‘ schürt er gezielt Verunsicherung. Der Mensch sei nicht der Hauptschuldige des Klimawandels und dieser werde weitaus weniger schlimm ausfallen als prognostiziert. Vahrenholt, der kein Klimawissenschaftler ist, hat die Zusammenhänge nicht verstanden, wird aber zum Kronzeugen einer ökoreaktionären Gegenbewegung. Seine Thesen wurden bisher nur von Splittergruppen am rechten Rand der Gesellschaft vertreten.“

Michael Müller, DNR-Präsidiumsmitglied und Vorsitzender der NaturFreunde: „Die Mischung aus politischem Versagen und ökonomischen Blockaden ist verantwortungslos, eine einzige Dummheit. Gerade vor dem Hintergrund der Wirtschaftskrise ist die Energiewende die wichtigste Chance, die Realwirtschaft zu stärken. Doch an den politischen Schlüsselpositionen stehen zwei Minister, die mehr mit sich als mit der Sache beschäftigt sind.

Die Wirtschaft muss stabilisiert werden. Das ist ein Gebot angesichts der ökonomischen Instabilität. Und nur, wenn die Infrastruktur in Richtung auf eine Ökologisierung der Industriestrukturen umgebaut wird, kann Deutschland seine Stärke behalten.“

DNR-Generalsekretär Helmut Röscheisen: „Wir brauchen eine ‚Green Economy’. Politik darf nicht immer erst reagieren, wenn die Krise da ist, sondern muss frühzeitig handeln. Viel Zeit ist schon verloren gegangen und bei den handelnden Personen ist zu befürchten, dass sich das nicht ändert.“

Moderne Kohlekraftwerke entziehen ihren Abgasen Schwefel und Stickstoff und reduzieren die Abgabe umweltgefährlicher Säuren damit deutlich.

Mit Ultraleichtflugzeug werden Aerosole direkt in Höhe der Abluftfahnen von Kraftwerken untersucht – Foto: Sylwester Arabas

Einen bislang unbeachteten klimarelevanten Nebeneffekt dieser Technologie haben nun Wissenschaftler des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nachgewiesen: Die Reinigung führt zu einer Vervielfachung der Emissionen ultrafeiner Partikel, welche die Wolkenbildung so beeinflussen können, dass es zu geringeren und selteneren, dann jedoch heftigeren Niederschlägen kommt.

Mit komplexen technischen Verfahren entfernen moderne Kohlekraftwerke Schadstoffe aus ihren Abgasen: So minimiert die Rauchgaswäsche Schwefeldioxid auf wenige Prozent, die Selektive Katalytische Reduktion (SCR) setzt Stickstoffdioxid (NO2) zu Stickstoff und Sauerstoff um. Ein geringer Anteil, etwa zwei Prozent, des verbleibenden Schwefels wird dabei jedoch direkt in Schwefelsäure umgewandelt.

„Deren Masse fällt bei der Gesamt-Schwefelbilanz nicht ins Gewicht, allerdings verteilt sich diese geringe Masse auf eine extrem hohe Anzahl ultrafeiner Schwefelsäuretröpfchen: bis zu 50.000 Partikel pro Kubikzentimeter noch nach 50 Kilometern in der Abluftfahne“, sagt Wolfgang Junkermann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU). Ein einzelnes Kraftwerk gibt dabei dabei so viele Partikel (Aerosole) in die Luft ab wie der Verkehr auf mehreren tausend Kilometern Autobahn. Mit nur wenigen Nanometern Durchmesser (ein Nanometer = ein Millionstel Millimeter) seien diese sogar noch kleiner als die feinen Aerosole aus Autoabgasen.

Der „Blue Plume“ (dt. „blaue Abluftfahne“) genannte Effekt ist Kraftwerks-Ingenieuren zwar bekannt, seine Auswirkungen auf die Umwelt sind bislang jedoch wenig untersucht. „Es ist sehr schwierig, diese ultrafeinen Aerosole in der Luft nachzuweisen und eindeutigen Quellen zuzuordnen“, so Junkermann. Die Forscher des IMK-IFU setzen deshalb ein Ultraleichtflugzeug – das kleinste bemannte Umweltforschungsflugzeug der Welt – ein, mit dem sie direkt in Höhe der Abluftfahnen die Emissionen und das Anwachsen der Aerosole verfolgen. Dabei haben sie bei Messungen in Deutschland, der Inneren Mongolei, Australien und Finnland beobachtet, dass die Schwefelsäuretröpfchen in der Atmosphäre innerhalb weniger Stunden zu Wolkenkondensationskernen anwachsen. „Die hohe, zusätzliche Anzahl dieser Kerne führt bei der Ausbildung von Wolken zu einer Verteilung des verfügbaren Wassers auf viele, aber kleinere Wolkentröpfchen. Damit verzögert sich zunächst die Bildung von Regentropfen“, erläutert Klimaforscher Junkermann „und die Wahrscheinlichkeit von Starkregen nimmt zu“. Anstelle gleichmäßiger, regional verteilter Regenfälle könne es einerseits zu längeren Trockenperioden, andererseits jedoch zu heftigeren Niederschlägen kommen. Wo diese dann schließlich fallen, sei nicht vorhersehbar. Das hänge von der Windrichtung und -geschwindigkeit in zwei bis fünf Kilometern Höhe ab und könne auch mehr als 1000 Kilometer entfernt sein.

Klimarelevant, so Wolfgang Junkermann, sei das in zweierlei Hinsicht: „Die Umverteilung des Niederschlags ist für die Landwirtschaft in regenarmen Gebieten ein Desaster. Zudem wirkt sich die längere Verweilzeit von Wasserdampf in der mittleren Atmosphäre möglicherweise negativ auf die Strahlungsbilanz und damit auf den Treibhauseffekt aus.“ Die Zusammenhänge zwischen lokalen Emissionen, regionaler Auswirkung auf Wolken und Niederschlag sowie auch auf die Energiebilanz der Atmosphäre seien bisher nur unzureichend untersucht und erfordern weitere Experimente und Modellrechnungen. Die KIT-Wissenschaftler wollen mit ihrem „fliegenden Aerosol-Labor“ hierzu Daten für Prozess-Studien liefern, die mit Bodenstationen, Satelliten und großen Forschungsflugzeugen nicht erhoben werden können.

Originalpublikation
Junkermann, W., Vogel, B., and Sutton, M.A., The climate penalty for clean fossil fuel combustion, Atmospheric Chemistry and Physics, 11, 12917-12924, 2011