Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer praxistauglichen Software zur Berechnung der Emissionsraten von klimarelevanten Gasen aus diffusen Fl\u00e4chenquellen auf der Basis von Laser-Absorptions-Langstreckenmessungen (TDLAS). Ein Bedarf f\u00fcr Emissionsraten kleinr\u00e4umiger Quellen besteht immer dort, wo aus Gr\u00fcnden der gesetzlich vorgeschriebenen Berichterstattung oder Ma\u00dfnahmen zum Klimaschutz genauere Werte als die derzeit durch theoretische Absch\u00e4tzungen oder eher qualitative Messun-gen verf\u00fcgbaren Frachten ben\u00f6tigt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie im Rahmen des Projektes entwickelte Software besteht aus einem Pr\u00e4- und Postprozessor mit grafischer Benutzeroberfl\u00e4che f\u00fcr Eingabe- bzw. Ausgabedaten des Lagrangeschen Ausbreitungsmodells LASAT. Dieses Modellsystem verf\u00fcgt \u00fcber ein diagnostisches Windfeldmodell, das eine naturgetreue Simulation der Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse erm\u00f6glicht. Die bei den Konzentrationsmessungen zeitgleich mit einem zeitlich hochaufl\u00f6senden Ultraschallanemometer erfassten Wind- und Turbulenzverh\u00e4ltnisse k\u00f6nnen direkt in das Modell \u00fcbernommen werden. Das Simulationsmodell ordnet jeder zeitlichen meteorologischen Situation das entsprechende dreidimensionale Str\u00f6mungs- und Turbulenzfeld zu. Die Software unterst\u00fctzt den Anwender beim Import der gemessenen Winddaten, und sie berechnet aus dem Ergebnis der Konzentrationsmessungen und der Ausbreitungsrechnungen die Methan-Quellst\u00e4rke der Fl\u00e4chenquelle.
\nDie Konzentrationsmessungen erfolgten als linienintegrierende Open-Path-Messungen auf Basis von TDLAS mit Messstrecken bis \u00fcber 100 m in verschiedenen horizontalen bzw. leicht geneigten Lagen. \u00dcber einen Zeitraum von 21 Monaten fanden 18 Methan-Messkampagnen auf einem abgedeckten Deponieabschnitt (8.000 m\u00b2) der Kreism\u00fclldeponie Dorfweiher statt, Betreiber ist das Landratsamt Konstanz. Diese Methan-Fl\u00e4chenquelle eignet sich zur Verifizierung besonders gut, da hier die Emissionsraten aufgrund einer laufenden Sanierungsma\u00dfnahme in gewissen Grenzen variiert werden k\u00f6nnen und auch durch mehrere alternative Methoden bestimmt werden k\u00f6nnen. Diese reichen von eher traditionellen Verfahren wie FID-Begehungen bis hin zu neuen Entwicklungen wie den im Rahmen dieses Projekts weiterentwickelten Haubenmessungen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Eine vorgeschaltete, umfangreiche Sensitivit\u00e4tsstudie lieferte wichtige Vorgaben und Eingangsparameter sowohl f\u00fcr die Versuchsanordnung der Konzentrations- und Windmessungen vor Ort als auch f\u00fcr die Ausbreitungsrechnung. Beispielsweise sollte die Konzentrationsmessung immer m\u00f6glichst quer zum Wind entlang einer m\u00f6glichst langen Messstrecke erfolgen, m\u00f6glichst im echten Lee der Quelle.<\/p>\n
Die Ergebnisse der neuen Methode sind plausibel, auch im Vergleich zu den Alternativmethoden. Die modellierten Quellst\u00e4rken lagen eher im oberen Bereich der durch die Alternativmethoden gesetzten Schwankungsbreite, mit teils deutlichen Unterschieden zwischen den einzelnen Messungen. Es wurden z. T. starke Abh\u00e4ngigkeiten der gemessenen Konzentrationen und damit auch der berechneten Quellst\u00e4rken von meteorologischen Randbedingungen festgestellt. Die Ergebnisse lassen sich am besten mit einem multivariaten System mit mehreren, je nach Umgebungsbedingungen konkurrierenden Abh\u00e4ngigkeiten erkl\u00e4ren. Demnach k\u00f6nnen u. a. Windgeschwindigkeit, Drucktendenz und Boden- bzw. Quelltemperatur die Methanemission teils deutlich beeinflussen.<\/p>\n
Diese Ergebnisse stellen die g\u00e4ngige Herangehensweise in Frage, repr\u00e4sentative Messungen zur Bestimmung der Jahresemission bei m\u00f6glichst ungest\u00f6rten Bedingungen, z. B. bei m\u00f6glichst geringen Windgeschwindigkeiten durchzuf\u00fchren. Au\u00dferdem deuten die Abh\u00e4ngigkeiten auch auf eine m\u00f6glicherweise systematische Untersch\u00e4tzung der Quellst\u00e4rken durch bisherige Alternativmethoden hin, die den Einfluss solcher externer Parameter teilweise nicht ber\u00fccksichtigen. Beispielsweise schirmen Hauben-messungen den Windeinfluss weitgehend ab und bilden diesen, f\u00fcr die Jahresemission m\u00f6glicherweise bedeutenden Prozess gar nicht ab.<\/p>\n
Die beobachteten Abh\u00e4ngigkeiten der berechneten Quellst\u00e4rke von externen meteorologischen Einflussfaktoren wie z. B. Drucktendenz und Windgeschwindigkeit werfen die Frage nach einer geeigneten Strategie zur repr\u00e4sentativen Bestimmung bzw. Hochrechnung der Jahresemission auf Basis von gezielten Messungen und von Jahresstatistiken der Einflussfaktoren auf. Die Frage der Hochrechnung konnte auf Basis der vorliegenden Daten noch nicht beantwortet werden. Es wurden jedoch Strategien entwickelt, wie mit Hilfe der neu entwickelten Methode und gezielter zus\u00e4tzlicher Messungen der Nachweis solcher Abh\u00e4ngigkeiten gef\u00fchrt werden k\u00f6nnte. Dies w\u00fcrde zuk\u00fcnftig eine genauere Hochrechnung der Jahresemission und damit auch eine genauere Quantifizierung des Erfolgs von Emissionsminderungsma\u00dfnahmen erlauben.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Messungen und der Modellierung wurden vorgestellt auf folgenden Konferenzen:
\n\tOrganic Resources in the Carbon Economy (Orbit 2010), 29.6.-3.7.2010, Iraklio, Griechenland,
\n\tDoktorandenschule Abfall 2010, 5.-8.9.2010, Manigod, Frankreich,
\n\tI. Wissenschaftskongress Abfall- und Ressourcenwirtschaft (DGAW 2011), 29.-30.3.2011, Straubing.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die im Rahmen dieses Projekts erstellte Software ist einsatzbereit, sie unterst\u00fctzt den Anwender bei der Ausbreitungsrechnung mit LASAT und sie berechnet aus dem Ergebnis der Konzentrationsmessungen und der Ausbreitungsrechnungen die Methan-Quellst\u00e4rke der Fl\u00e4chenquelle.<\/p>\n
Die Vorz\u00fcge der neuen Methode sind die vergleichsweise leichte Anwendbarkeit bei diffusen Quellen, die traditionellen Methoden nur schwer oder gar nicht zug\u00e4nglich sind, z. B. Deponien, Stauseen, Reisfelder oder S\u00fcmpfe. Dank der Fernmessung wird das Emissionsverhalten der Quelle durch die Messung selbst nicht gest\u00f6rt.<\/p>\n
Aus praktischer Sicht ist ein besseres Verst\u00e4ndnis der zeitlichen Variabilit\u00e4t der gemessenen Konzentrationen und der Quellst\u00e4rken w\u00fcnschenswert, denn dies w\u00fcrde zuk\u00fcnftig eine genauere Hochrechnung der Jahresemission und damit auch eine genauere Quantifizierung des Erfolgs von Emissionsminderungsma\u00dfnahmen erlauben. Es wurden Strategien entwickelt, wie mit Hilfe der neu entwickelten Methode und gezielter zus\u00e4tzlicher Messungen der Nachweis solcher Abh\u00e4ngigkeiten gef\u00fchrt werden k\u00f6nnte.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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