Immissionsprognose Luft Gutachtenprüfung

1. Immissionsprognose Luft Gutachtenprüfung Wolfgang J.Müller Bucharest February 2006

2. Diese Anforderungen an ein Gutachten gelten für jedes Immissionsprognose Modell !

3. Gliederung 1. Einleitung 2. Anforderungen an gutachterliche Stellungnahmen 3. Prüfung von Gutachten 4. Fazit

4. 1. Einleitung • Grundlage zur Feststellung und Beurteilung von Luftschadstoffen bei Anlagen ist die TALuft • Für die Immissionsprognose Anhang 3 der TALuft • Und …..

5. 2. Anforderungen an gutachterliche Stellungnahmen • Grundlagen • TALuft • Anforderungen des LAI an Messstellen (Gutachter) • für Emissionsmessungen • VDI / DIN Richtlinien • Es ist nicht ausreichend diese nur aufzuzählen!

6. 2. Anforderungen an gutachterliche Stellungnahmen Allgemeine Anforderungen • Beschreibung der Aufgabenstellung • Vollständige Messplanung • Beschreibung des tatsächlichen Ablaufs der Messung • Bei Abweichung von anerkannten Messverfahren oder Verwaltungsvorschriften detaillierte Begründung erforderlich • Messwertauflistung

7. 2. Anforderungen an gutachterliche Stellungnahmen Allgemeine Anforderungen • Darstellung der Auswerteverfahren • Qualitätssicherungsmaßnahmen • Namentliche Benennung des Berichterstatters und der beteiligten Personen • Aufgabenstellung und Bewertung der Ergebnisse müssen aufeinander abgestimmt sein • Verwaltungsrechtliche Bewertung obliegt der Behörde

8. 3. Prüfung von Gutachten 3 verschiedene Gutachten bilden das „Team“ der Immissionsprognose • Emissionsgutachten (E-Messberichte) • Immissionsgutachten (I-Messberichte) • Immissionsprognosegutachten (I-Prognose)

9. Prüfung von Emissionsgutachten Formulierung der Messaufgabe - Vollständige Beschreibung der Aufgabenstellung - Darstellung der aufgabenbezogenen Sachprobleme Die Aufgabe muss mit den im Gutachten beschriebenen Mitteln von Dritten nachvollzogen werden können. Anlagenbeschreibung - Beschreibung der relevanten Anlagenteile inkl. Emissions-quellen und Einrichtungen zur Erfassung und Minderung der Emissionen - Betriebs- bzw. Emissionszeiten der Anlage - Betriebszustand der Anlage während der Messung

10. Prüfung von Emissionsgutachten Messergebnisse - Plausibilitätsprüfung der Messergebnisse - Ergebnisse vergleichbarer Anlagen vorhanden? - Liegen die Ergebnisse im erwarteten Bereich? - Weisen die Abluftrandparameter Unplausibilitäten auf? Unter Berücksichtigung der genannten Prüf- und Beurteilungspunkte ist dann zu entscheiden, ob das Gutachten bzw. der Messbericht plausibel ist.

11. Immissionsgutachten Als Grundlage der Vorbelastung der Immission Als Bestimmung der Emissionsquellstärke bei diffusen Emissionsquellen Als Prüfung der Zusatzbelastung durch die neue Quelle

12. Prüfung von Immissionsprognosegutachten Immissionsprognosen Einsatzgebiete: - beliebige Entfernungsbereiche - einzelne Quellen oder Viel-Quellensysteme - ebenes oder komplexes Gelände Ziel: Prognose der vorhandenen und/oder zu erwartendenSchadstoffbelastung

13. Ergebnis Ausbreitungs-rechnung Immission Daten-sammlung Emission Ausbreitungs-rechnung Transmission Aufbereitung für die Ausbreitungs-rechnung Bewertung der Ergebnisse Schematischer Ablauf einer Immissionsprognose:

14. Prüfung von Immissionsprognosegutachten Notwendige Basisinformationen Die bisher genannten Anforderungen an gutachterliche Stellungnahmen sind auch hier zu berücksichtigen. - Vollständige Beschreibung der Aufgabenstellung - Darstellung der aufgabenbezogenen Sachprobleme Die Aufgabe muss mit den im Gutachten beschriebenen Mitteln von Dritten nachvollzogen werden können.

15. Datensammlung Die im Gutachten verwendeten Daten sind eindeutig ihrer Herkunft nach zu kennzeichnen und ihrer Auswahl nach zu bewerten. • - Emissionsdaten aus zitierten Messberichten oder einschlägiger Literatur • - Bewertung der verwendeten Daten • - Rückschlüsse auf andere Anlagen belegen • Entsprechen die Quellen den Anforderungen der TA Luft? • Emissionsbegrenzungen, Schornsteinhöhe, Ableitung Über Dach • - Frühere Gutachten zur betrachteten Anlage sind zu benennen

16. Eingangsdaten für die Ausbreitungsrechnung • Die korrekte Überführung der gesammelten Daten in die Eingangsdatei der Ausbreitungsrechnung ist von entscheidender Bedeutung! • Eine detaillierte sachgerechtePrüfung der Eingangsdaten • zur Immissionsprognose ist nur mit ausreichender Fachkenntnis über das verwendete Ausbreitungsmodell möglich. Aber die notwendige Vorprüfung kann auch die • Genehmigungsbehörde durchführen !

17. Eingangsdaten für die Ausbreitungsrechnung • Emissionsdaten/-faktoren • Emissionsmassenstrom • Abgasvolumen inkl. Bezugsangabe • (feucht/trocken) • Abgasgeschwindigkeit • Wärmestrom / Abgastemperatur • Quellhöhe und räumliche Ausdehnung der Quelle • Lage der Emissionsquellen (Lageplan)

18. Eingangsdaten Meteorologie • Herkunft des Datensatzes • Standort (Koordinaten) • Anemometerhöhe • Umgebung Einflußfaktoren Zeitliche Repräsentativität des Datensatzes Räumliche Repräsentativität Übertragbarkeit auf Anlagenstandort geprüft ?

19. Eingangsdaten Meteorologie • Ist die Station für die Ausbreitungsverhältnisse • im Rechengebiet repräsentativ ? • 2. Werden die lokalen Windsysteme von der Station • ausreichend berücksichtigt ? • 3. Werden die zu erwartenden Hauptwindrichtungen von der Station • genügend genau wiedergegeben ? • 4. Welche Methode wurde zur Übertragung der • meteorologischen Daten • einer Station auf das Rechengebiet verwendet? • z. B. nach Kolb, FITNAH, METRAS

20. Quelle:argusoft

21. Z0 Rauigkeitslänge Die Datenbankinternen (CORINAIR) örtlichen Zuweisungen sind mit der Realität zu vergleichen und ihre sachgerechte Anwendung ist zu prüfen

22. Die Turbulenzerzeugung aufgrund der Bodenrauigkeit wird durch die Rauigkeitslänge z0 beschrieben. Die Rauigkeitslänge liegt etwa zwischen 1/10 und 1/20 der Hindernishöhe.

23. Klasse z0 in m Nutzung nach CORINE–Kataster 1 0,01 Strände, Dünen und Sandflächen; Wasserflächen 2 0,02 Deponien und Abraumhalden; Wiesen und Weiden ; Natürliches Grünland; Flächen mit spärlicher Vegetation; Salzwiesen; Gewässerläufe; Mündungsgebiete 3 0,05 Abbauflächen; Sport– und Freizeitanlagen; Nicht bewässertes Ackerland; Gletscher und Dauerschneegebiete 4 0,10 Flughäfen; Sümpfe; Torfmoore; Meere und Ozeane 5 0,20 Straßen, Eisenbahn; Städtische Grünflächen; Weinbauflächen; Komplexe Parzellenstrukturen; Landwirtschaft und natürliche Bodenbedeckung; Heiden und Moorheiden; Felsflächen ohne Vegetation 6 0,50 Hafengebiete; Obst– und Beerenobstbestände; Wald–Strauch–Übergangsstadien 7 1,00 Nicht durchgängig städtische Prägung; Industrie– und Gewerbeflächen; Baustellen; Nadelwälder 8 1,50 Laubwälder; Mischwälder 9 2,00 Durchgängig städtische Prägung Rauigkeitsklassierung nach TALuft

24. z0 Verteilung, Beispiel

25. InputDatei Austal2000 • Meteorologie • Qualitätsstufe • Aufpunktraster • Rauigkeitslänge (CORINE-Kataster)

26. Ausbreitungsrechnung Zur der Ausbreitungsrechnung sind u.a. folgende Angaben erforderlich: • Ausbreitungsprogramm mit Versionsnummer (AUSTAL2000) • Aussagen zum Anwendungsbereich des Modells (z.B. Gebäudeumströmung) • Den Einsatz des Ausbreitungsmodells begleitende, qualitätssichernde Maßnahmen

27. Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung • Ergebnisdarstellung: • Darstellung der Berechnungsergebnisse in tabellarischer Form (Beurteilungsflächen, Monitorpunkte) • Graphische Darstellung der Berechnungsergebnisse mit Beurteilungsflächen •  Einfache, erste Plausibilitätsprüfung mit der Windrichtungsverteilung der verwendeten Meteorologie

28. Bewertung der Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung • Sind die allgemeinen Anforderungen an Gutachten erfüllt? • Sind alle genannten Punkte vom Gutachter zufriedenstellend abgearbeitet worden? • Erscheinen die ermittelten Ergebnisse plausibel? Nach Abarbeitung der genannten Prüf- und Beurteilungspunkte ist dann zu entscheiden, ob das Gutachten plausibel ist.

29. Immissions prognose gutachten

30. 4. Fazit • Auf die Einhaltung der allgemeinen Anforderungen an Gutachten ist zu achten! • Die Prüfung von Immissionsprognosegutachten erfordert Sach- und Fachkenntnis. • Die Dokumentation der angewendeten Vorgehensweise als auch einzelner Arbeitsschritte ist im Rahmen der Qualitätssicherung unbedingt notwendig. •  Die vom Gutachter erzeugten Ergebnisse müssen durch Dritte reproduzierbar sein.

31. Austal2000 Thanks for your attention

32. Air Pollution Dispersion Calculation Industry Wolfgang J. Müller Former Lower Saxony State Agency for Ecology

33. Overview Basic Stack height Gauss vs. Lagrange model TA Luft – AUSTAL2000 Meteorology Example Preassessment Remarks

34. Basic: TA Luftnew Licensing procedure guideline for fullfillingEU Guidelines Air Quality First General Administrative Regulation Pertaining the Federal Immission Control Act Technical Instructions on Air Quality Control – TA Luft 1. October 2002

35. First step: Check stack height

36. Source strength Exhaust volume EMISSION = f ( Mieteneigenschaften,... Betreiber (Management),.... Meteorologie...) Point source or diffusive source ?

37. Low stack height TRANSMISSION High stack Distance from Source

38. Stack height –Nomogram TA Luft / Q/S (kg/h) R= 60000m3/h 24 kg /h T= 80 Grad C = 300 Q/S = 0.08 H = 55 m plus x m for developed areas D= 1.5 m

39. TALuft, Annex 7, Tab. 22 PM Adjust !? SO2

40. Gauß Model TALuft 1986 AUSTAL86

41. Restrictions of GAUSS Model • Wind- and Turbulence fields are homogeneous in • space and time • Flat, homogeneous terrain • Constant source strength • invalid by calm, low windspeed • Statistic of Dispersion Classes • Dispersion parameters by experiments • Dispersion coefficients valid in the range • approx. 100 m ----------------------10 km • Results:Annual Mean Value, 98% Percentile

42. Lagrange Partikelmodell VDI 3945 Blatt 3 include • Physical processes : • Transport by the mean wind • Dispersion in the Atmosphäre • Dry Deposition • Chemical process of 1. Order • thermal & mechanical impuls (plume rise)

43. „new model system“ Lagrange Model system

44. 0…….80 s.................... 240 s later Emission 1000 Particles in H=100 m Distance from source (m) Calculation of Concentration by mass of particle of each cell volume

45. Components: NO2, SO2, Benzene, PM10, Tetrachlorethen, Hydrogenfluoride, Ammonia Heavy metals … Ambient air concentration and deposition Timescales: annual mean, daily mean, and hourly mean with exceedence frequencies per year Transformation of EU Guideline Air Quality in National law and TALuft

46. Results of Calculation Ambient air Data-Collection Inputdata Emission, Meteo Orography Buildings Dispersion Calculation Transmission Preparation for Calculation Evaluation of results Check of Dispersion Calculation Report Process flow

47. Next generation dispersion model Most flexibel approach with respect to Meteorology Terrain, Orography Wind flow around buildings Use of meteorological time series Proved in practice since 16 years AUSTAL2000

48. Advantage vs. Gauss model concept • Timeseries of emission • Timeseries of Meteorology • Profile of winddirection, velocity depending of height • Roughness length • Terrain, orography • Chemical transformation 1. Order

49. Instationary dispersion situation Timeseries and statistics of meteo data all kinds of Point- , line-, area- and volume- sources Calculation of shorttime and longterm concentrations Monitoring of hourly values at monitoring sites Advantages of AUSTAL2000

50. Free software (GNU license) Programm and software source code Based on System LASAT, Janicke commercial software package AUSTAL2000 www.austal2000.de