Emissionen von Wärmekraftwerken und anderen Verbrennungsanlagen

Deutschland verpflichtete sich 2003 mit der Zeichnung des PRTR-Protokolls dazu, ein Register über Schadstofffreisetzungen und -transporte aufzubauen. Hierzu berichten viele Industriebetriebe jährlich dem UBA über Schadstoffemissionen und die Verbringung von Abwässern und Abfällen. Das UBA bereitet diese Daten in einer Datenbank für Bürgerinnen und Bürger auf.

Inhaltsverzeichnis

 

Umweltbelastende Emissionen aus Wärmekraftwerken und anderen Verbrennungsanlagen

Wärmekraftwerke und andere Verbrennungsanlagen, die mit fossilen Brennstoffen (insbesondere Steinkohle, Braunkohle, Erdgas) oder biogenen Brennstoffen betrieben werden, sind bedeutende Verursacher von umweltbelastenden Emissionen. Sie sind verantwortlich für einen erheblichen Teil des Ausstoßes an Kohlendioxid (CO₂), Stickstoffoxiden (NOx) und Schwefeloxiden (SOx). Die Kohleverbrennung ist zudem die wichtigste Emissionsquelle für das Schwermetall Quecksilber (Hg).

Steinkohlekraftwerk
Kohlekraftwerke stoßen besonders viele Treibhausgase aus.
Quelle: KorayErsin / Fotolia.com
 

Das Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister (PRTR) in Deutschland

Industriebetriebe müssen jährlich dem Umweltbundesamt (UBA) sowohl über ihre Emissionen in Luft, Wasser und Boden berichten, als auch darüber, wie viele Schadstoffe sie in externe Abwasserbehandlungsanlagen weiterleiten und wie viele gefährliche Abfälle sie entsorgen. Die Betriebe müssen nicht über jeden Ausstoß und jede Entsorgung berichten, sondern nur dann, wenn der Schadstoffausstoß einen bestimmten Schwellenwert oder der Abfall eine gewisse Mengenschwelle überschreitet. In diesem Artikel werden Wärmekraftwerke und andere Verbrennungsanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von über 50 Megawatt (MW), die von Anhang I, Nummer 1.c) der Europäischen PRTR-Verordnung erfasst werden, betrachtet. 

Das Umweltbundesamt (UBA) sammelt die von Industriebetrieben gemeldeten Daten in einer Datenbank: dem Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister PRTR (Pollutant Release and Transfer Register). Das UBA leitet die Daten dann an die Europäische Kommission weiter und macht sie im Internet unter der Adresse www.thru.de der Öffentlichkeit frei zugänglich.

Es gibt drei Rechtsgrundlagen für die PRTR-Berichterstattung:

Erfasst werden im PRTR industrielle Tätigkeiten in insgesamt neun Sektoren. Einer davon ist der Energiesektor, zu dem die hier dargestellten Wärmekraftwerke und andere Verbrennungsanlagen gehören. Für das aktuelle Berichtsjahr 2018 sind in Deutschland insgesamt 149 Betriebe mit einer Feuerungswärmeleistung von mehr als 50 Megawatt (MW) und mit Luftemissionen nach PRTR berichtspflichtig (siehe Karte „Standorte von PRTR-berichtspflichtigen Kraftwerken mit Luftemissionen im Jahr 2018“).

Die Aussagekraft des PRTR ist jedoch begrenzt. Drei Beispiele:

  • Energieerzeuger müssen nicht über den eingesetzten Brennstoff informieren; die PRTR-Daten lassen sich also nicht etwa nach Braun- oder Steinkohle aufschlüsseln.
  • Unternehmen berichten nicht über Kohlendioxid (CO₂)- oder Schadstoffemissionen einer einzelnen Industrieanlage oder eines Kessels, sondern über die Gesamtheit aller Anlagen einer „Betriebseinrichtung“. Unter einer Betriebseinrichtung versteht man eine oder mehrere Anlagen am gleichen Standort, die von einer natürlichen oder juristischen Person betrieben werden.
  • Das PRTR gibt Auskunft über die Emissionsmengen der einzelnen Betriebseinrichtungen, nicht aber zu den installierten Kapazitäten und deren Effizienz oder Umweltstandards.
Die Karte zeigt die räumliche Verteilung aller PRTR-berichtspflichtigen Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen mit Luftemissionen für das Berichtsjahr 2018.
Karte: Standorte von PRTR-berichtspflichtigen Kraftwerken mit Luftemissionen im Jahr 2018
Quelle: Umweltbundesamt Karte als PDF
 

Kohlendioxid-Emissionen in die Luft

Kohlendioxid (CO₂)-Emissionen entstehen vor allem bei der Verbrennung fossiler Energieträger. Somit gehören Wärmekraftwerke und andere stationäre Verbrennungsanlagen zu den bedeutenden Quellen dieses Treibhausgases. Dies ist auch im PRTR erkennbar.

Nicht jeder Betreiber muss CO₂-Emissionen melden. Für die Freisetzung von CO₂ in die Luft gilt im PRTR ein Schwellenwert von 100.000 Tonnen pro Jahr (t/Jahr). Erst wenn ein Betrieb diesen Wert überschreitet, muss er dem Umweltbundesamt die CO₂-Emissionsfracht melden.

In den Jahren 2007 bis 2018 meldeten jeweils zwischen 133 und 156 Betreiber von Wärmekraftwerken und andere Verbrennungsanlagen CO₂-Emissionen an das PRTR. Das Jahr 2009 fiel in der Zeitreihe hinsichtlich der freigesetzten Mengen heraus, da in diesem Jahr aufgrund der Wirtschaftskrise und der daraus folgenden geringeren Nachfrage nach Strom und Wärme weniger Brennstoffe in den Anlagen eingesetzt wurden. Der zeitweilige Anstieg der Emissionsfrachten nach 2009 ist der wirtschaftlichen Erholung geschuldet. Die Zahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen weist im Jahr 2018 mit 133 Betrieben den niedrigsten Stand innerhalb der Zeitreihe 2007 bis 2018 vor; dies betrifft gleichermaßen die berichtete Gesamtemissionsfracht mit 234 Kilotonnen im Jahr 2018. 2018 ging im Vergleich zum vorangegangen Jahr 2017 die Anzahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen um 6,3 % zurück, der Anteil der rückläufigen berichteten Gesamtemissionsfracht betrug rund 12,3 % (siehe Abb. „Kohlendioxid-Emissionen aus Kraftwerken in die Luft und Zahl der im PRTR meldenden Kraftwerke“). Laut Jahresbericht der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen 2018 nahm der Einsatz von Steinkohle in der Stromerzeugung von 2017 auf 2018 um 11,2 % ab, der von Braunkohle um 1,8 %. Im Durchschnitt ging der Kohleeinsatz um 5,2 % zurück. Insofern ist es nachvollziehbar, dass sich im Kraftwerkspark die CO₂-Emissionsfrachten verringert haben. Die Gründe für den Rückgang der Anzahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen bleiben eher spekulativ. Hier muss die Entwicklung der Datenlage in den kommenden zwei Jahren beobachtet und abgewartet werden. Die Frachtangaben zu CO₂ im PRTR basieren größtenteils auf Berechnungen der Betreiber.

Die regionale Verteilung der Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen mit Kohlendioxid-Emissionen in die Luft im deutschen PRTR 2018

Die Karte „Standorte von PRTR-berichtspflichtigen Kraftwerken mit Kohlendioxid-Emissionen in die Luft 2018“ erfasst alle 133 Betriebe, die im Jahr 2018 mehr als 100.000 Tonnen CO₂ in die Luft freisetzten. Die Signaturen in der Karte zeigen die Größenordnung der jeweils vom Betrieb freigesetzten CO₂-Menge:

  • 86 dieser Betriebe setzten jeweils zwischen > 100 und 1.000 Kilotonnen (kt) CO₂ frei,
  • 38 dieser Betriebe emittierten zwischen 1.001 und 5.000 kt CO₂,
  • sechs Betriebe setzten zwischen 5.001 und 20.000 kt CO₂ frei
  • und drei Betriebe sogar mehr als 20.000 kt CO₂.
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Stickstoffoxid-Emissionen in die Luft

Stickstoffoxide (Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, gerechnet als Stickstoffdioxid und abgekürzt mit NOx) schädigen die Gesundheit von Mensch, Tier und Vegetation in vielfacher Weise. Im Vordergrund steht die stark oxidierende Wirkung von Stickstoffdioxid (NO2). Außerdem tragen einige Stickstoffoxide als Vorläuferstoffe zur Bildung von bodennahem Ozon und sekundärem Feinstaub bei, wirken überdüngend und versauernd und schädigen dadurch auch mittelbar die Vegetation und den Boden. Berichtspflichtig im PRTR sind NOx-Emissionen in die Luft ab einem Schwellenwert von größer 100.000 Kilogramm pro Jahr (kg/Jahr).

In den Jahren von 2007 bis 2018 ging die Anzahl Stickstoffoxid-Emissionen meldender Betriebe von 157 auf 108 Wärmekraftwerke und andere Verbrennungsanlagen zurück. Seit 2013 ist ein Rückgang der berichteten NOx-Gesamtemissionen im PRTR von 210.000 Tonnen auf 157.000 Tonnen zu beobachten; das Jahr 2018 weist in der Zeitreihe 2007 bis 2018 mit 108 Betrieben die niedrigste Zahl berichtender Betriebe als auch die niedrigste Gesamtemissionsfracht von 157.000 Tonnen NOx aus, die bisher an das PRTR gemeldet wurde. 2018 ging im Vergleich zum vorangegangenen Jahr die Anzahl meldender Wärmekraftwerke und anderer Verbrennungsanlagen um 17,5 % zurück, der Anteil der berichteten rückläufigen Gesamtemissionsfracht betrug rund 6,5 % (siehe Abb. „Stickstoffoxid-Emissionen aus Kraftwerken in die Luft und Zahl der im PRTR meldenden Kraftwerke“). Beim Stickstoffdioxid spielen neben Kohlekraftwerken auch Gaskraftwerke eine Rolle. Die Gründe für den Rückgang sowohl der Stickstoffoxid-Emissionen meldender Wärmekraftwerke und anderer Verbrennungsanlagen als auch der berichteten NOx-Gesamtmissionsfracht sind eher spekulativ. Für eine gesicherte Begründung ist die Entwicklung der Datenlage der kommenden zwei Jahre abzuwarten. Die Frachtangaben zu NOx im PRTR basieren größtenteils auf Messungen der Betreiber.

Die regionale Verteilung der Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen mit Stickstoffoxid-Emissionen in die Luft im deutschen PRTR 2018

Die Karte „Standorte von PRTR-berichtspflichtigen Kraftwerken mit Stickstoffoxid-Emissionen in die Luft 2018“ erfasst alle 108 Betriebe, die im Jahr 2018 mehr als 100 t Stickstoffoxid (t NOx) in die Luft freisetzten. Die Signaturen in der Karte zeigen die jeweilige Größenordnung der vom Betrieb in die Luft freigesetzten Stickstoffoxid-Mengen:

  • 39 Betriebe setzten zwischen > 100 und 200 t NOx frei,
  • 25 Betriebe emittierten jeweils zwischen 201 und 500 t NOx,
  • 20 Betriebe emittierten zwischen 501 und 1.000 t NOx,
  • die beachtliche Anzahl von 19 Betrieben stießen zwischen 1.000 und 10.000 t NOx aus und
  • fünf Betriebe meldeten eine Freisetzung von mehr als 10.000 t NOx.
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Schwefeloxid-Emissionen in die Luft

Schwefeloxide (wie zum Beispiel SO2, im Folgenden nur SOx genannt) entstehen überwiegend bei Verbrennungsvorgängen fossiler Energieträger wie zum Beispiel Kohle. Schwefeloxide können Schleimhäute und Augen reizen und Atemwegsprobleme verursachen. Sie können zudem aufgrund von Ablagerung in Ökosystemen eine Versauerung von Böden und Gewässern bewirken. Der Schwellenwert für im PRTR berichtspflichtige SOx-Emissionen in die Luft beträgt größer 150.000 Kilogramm pro Jahr (kg/Jahr).

In den Jahren von 2007 bis 2018 meldeten jeweils zwischen 53 und 80 Wärmekraftwerke und andere Verbrennungsanlagen Schwefeloxidemissionsfrachten. In den Jahren 2007 und 2013 war der höchste Stand der Gesamtfrachten mit jeweils 157 Kilotonnen (kt) zu verzeichnen. Die Zahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen ist seit 2013 kontinuierlich rückläufig und erreichte 2018 mit 53 meldenden Betrieben den niedrigsten Stand. Das Jahr 2018 stellt zudem mit berichteten 99 Kilotonnen (kt) das Jahr mit der niedrigsten Gesamtemissionsfracht in der Zeitreihe dar. 2018 ging im Vergleich zum vorangegangen Jahr 2017 die Anzahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen um 16 % zurück, der Anteil der berichteten rückläufigen Gesamtemissionsfracht betrug rund 5 % (siehe Abb. “Schwefeloxid-Emissionen aus Kraftwerken in die Luft und Zahl der im PRTR meldenden Kraftwerke“). Der Emissionsrückgang ist im Wesentlichen auf die sinkenden Brennstoffeinsätze zurückzuführen. Besonders stark ging der Steinkohleeinsatz zurück, aber auch der Braunkohleeinsatz verringerte sich. Dabei verlief die Entwicklung in den einzelnen Revieren unterschiedlich. Am deutlichsten sank der Einsatz der rheinischen Braunkohle. Die Lausitzer Braunkohle ging dagegen nur leicht zurück. Aufgrund der unterschiedlichen Schwefelgehalte in den verschiedenen Revieren (rheinische Braunkohle niedriger Schwefelgehalt, mitteldeutsche Braunkohle hoher Schwefelgehalt) korreliert die Emissionsminderung nicht direkt mit der Entwicklung der Brennstoffeinsätze. Die Frachtangaben zu SOx im PRTR basieren größtenteils auf Messungen der Betreiber.

Die regionale Verteilung der Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen mit Schwefeloxid-Emissionen in die Luft im deutschen PRTR 2018

Die Karte „Standorte von PRTR-berichtspflichtigen Kraftwerken mit Schwefeloxid-Emissionen in die Luft 2018“ erfasst alle 53 Betriebe, die im Jahr 2018 mehr als 150 Tonnen Schwefeloxid (t SOx) in die Luft freisetzten. Die Signaturen in der Karte zeigen die jeweilige Größenordnung der vom Betrieb in die Luft freigesetzten Schwefeloxid-Mengen:

  • 17 Betriebe setzten zwischen > 150 und 500 t SOx frei,
  • 18 Betriebe emittierten jeweils zwischen 501 und 1.000 t SOx,
  • 14 Betriebe setzten zwischen 1.001 und 10.000 t SOx frei und
  • vier Betriebe meldeten eine Freisetzung von mehr als 10.000 t SOx.
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Quecksilber-Emissionen in die Luft

Das zur Gruppe der Schwermetalle gehörende Quecksilber (Hg) wird hauptsächlich frei, wenn Energieerzeuger fossile Brennstoffe wie Kohle für die Energieerzeugung verbrennen. Quecksilber und seine Verbindungen sind für Lebewesen teilweise sehr giftig. Die stärkste Giftwirkung geht von Methylquecksilber aus. Diese Verbindung reichert sich besonders in Fischen und Schalentieren an und gelangt so auch in unsere Nahrungskette.

Die Zahl der Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen, die Hg-Emissionen in die Luft an das PRTR meldeten, pendelte in den Jahren 2007 bis 2018 zwischen 29 und 56. Ein Betreiber muss nur dann berichten, wenn er mehr als 10 Kilogramm Quecksilber pro Jahr (kg/Jahr) in die Luft emittiert. Im Jahr 2009 gingen die Emissionen aufgrund der gesunkenen Nachfrage nach Strom und Wärme zurück. Der Anstieg der Emissionsfrachten von 2009 auf 2010 ist der wirtschaftlichen Erholung geschuldet. Die Zahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen erreichte im Jahr 2018 mit 29 Betrieben den niedrigsten Stand innerhalb der Zeitreihe 2007 bis 2018. Dies spiegelt sich auch in der gemeldeten Gesamtfracht von 4,3 Tonnen für 2018 wider. In 2018 ging im Vergleich zum vorangegangen Jahr 2017 die Anzahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen um 19 % zurück, der Anteil der berichteten rückläufigen Gesamtemissionsfracht betrug rund 7 % (siehe Abb. „Quecksilber-Emissionen aus Kraftwerken in die Luft und Zahl der im PRTR meldenden Kraftwerke“). Eine Erklärung des Rückgangs der Gesamtemissionsfracht ist die Verringerung des Stein- und Braunkohleeinsatzes. Der mittlere Rückgang der Quecksilberemissionen aus der Braunkohleverbrennung um 2,9 % fällt revierbezogen unterschiedlich aus. Die Förderung der rheinischen Braunkohle ist stärker zurückgegangen ist als die der Kohlen aus der Lausitz. Die schwefelreicheren Braunkohlen der Lausitz und insbesondere des mitteldeutschen Reviers sind höher mit Hg belastet. Die Gründe für den Rückgang der Anzahl meldender Wärmekraftwerke und anderen Verbrennungsanlagen bleiben eher spekulativ. Hier muss die Entwicklung der Datenlage in den kommenden zwei Jahren beobachtet und abgewartet werden. Ein Teil der Betreiber ermittelt die Hg-Luftemissionen über Messungen, ein Teil über Berechnungen.

Die regionale Verteilung der Kraftwerke mit Quecksilber-Emissionen in die Luft im deutschen PRTR 2018

Die Karte „Standorte von PRTR-berichtspflichtigen Kraftwerken mit Quecksilber-Emissionen in die Luft 2018“ erfasst die 29 Betriebe, die nach eigenen Angaben im Jahr 2018 mehr als 10 Kilogramm Quecksilber (kg Hg) in die Luft freisetzten. Die Signaturen in der Karte zeigen die jeweilige Größenordnung der vom Betrieb in die Luft freigesetzten Menge an Quecksilber:

  • 10 Betriebe setzten zwischen > 10 und 20 kg Hg frei,
  • 11 Betriebe emittierten zwischen 21 und 100 kg Hg,
  • fünf Betriebe setzten zwischen 101 und 500 kg Hg
  • und drei Betriebe sogar mehr als 500 kg Hg frei.
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