02.05.2018

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© Copyright-Vermerk Berlin, 26. April 2018

Emissionsdatenermittlung: Grundlagen, Methoden und 

BeispieleEmiDat‐

Projekt des KTBL

B. Eurich-MendenU. Wolf

G. DehlerE. GrimmS. Wulf

• Warum messen wir?

• Wer ist beteiligt?

• Was messen wir?

• Wo messen wir?

• Aktueller Stand im Projekt EmiDaT

• EmiMin – Was soll hier gemacht werden?

Gliederung

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NH3-Emissionsinventar

0

100

200

300

400

500

600

700

800

andereSektorenMineraldünger

Energiepflanzen

Weidegang

andere Tiere

Geflügel

Schweine

Rinder

NEC: 550 kt

Mit revidierten EMEP 2016-Emissionsfaktoren für Mineraldünger:

Gesamtemission: 680 kt mit Gärresten aus

Energiepflanzen

615 kt ohne Gärreste aus Energiepflanzen

„Lücke“ zu NEC: ca. 65 kt

NERC 2030-29%

NERC 2020-5%

Minderungsbedarf NERC

bis 2020 (-5%): - 85 kt bis 2030 (-29%): - 235 kt

Seit 2005 zunehmende Quellen:

Geflügelhaltung Gärreste aus Energiepflanzen

Ermittlung von Emissionsgrunddaten zur Verbesserung der Emissionsberichterstattung im

Rahmen nationaler und internationaler Regelungen zur Luftreinhaltung und zum Klimaschutz

Beurteilung des Emissionsverhaltens und der Umweltwirkung von Tierhaltungsanlagen in Genehmigungsverfahren; hier: insb. innovative Haltungsverfahren mit freier Lüftung und Auslauf im Rahmen der Tierwohlinitiative, um deren Verbreitung und Akzeptanz in der Praxis zu steigern

Anlass für das Projekt

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Übersicht der Projektorganisation

©B. Eurich-Menden

Grundlage der Messungen

● VERA-Messprotokoll „Test Protocol für Livestock Housing and Management Systems“

● Daraus für Deutschland abgeleitet: „KTBL-Messprotokolle für offene und geschlossene Stallsysteme“

Darin sind alle relevanten Parameter festgelegt (Gase / Geruch / Staub / Rahmenparameter)

Im Rahmen des Projekts ggf. noch genauer spezifiziert

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Messprogramm I

● VERA-Messprotokoll „Test Protocol für Livestock Housing and Management Systems“

● Messumfang:je Haltungssystem Messungen anbis zu 4 möglichst gleichen Stallanlagen

● Tierkategorien: Milchvieh, Mastschweine

● Haltungssysteme:offene Ställe, bei Mastschweinen mit Auslauf

● Zeitplan

2015 – 2018 Verlängerung beantragt

©KTBL

Messdauer:

● Die Messungen erfolgen an jedem Stall über den Zeitraum voneinem Jahr an 6 verschiedenen Terminen, derMesszeitraum beträgt jeweils eine Woche.

Messmethode:

● Der Luftvolumenstrom wird mit der CO2-Bilanz-Methodebestimmt, die Gaskonzentrationen mittels FTIR Technik.

● Bei Ställen mit Weidegang/Auslauf kommt die Tracer-Ratio-Methode (z.B. SF6) zum Einsatz.

Parameter:

● Neben NH3, CH4, und N2O werden auch Staub und Geruch (bei Milchvieh nur an ausgewählten Ställen), an allen Ställen u.a. die Windgeschwindigkeit, -richtung, die Temperatur, die Futter- und Wirtschaftsdüngerzusammensetzung, die Milchleistung und der Harnstoffgehalt der Milch erfasst.

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Messprogramm II

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Varianten:Laufgang mit Spaltenboden undext. Lagerung

Laufgang planbefestigt mit ext. Lagerung

Güllekeller (Spaltenboden)

Weidehaltung mit Spaltenboden(noch nicht in Messung )

11 Standorte in Messung, werden im Jahr 2018 abgeschlossen

Messinstitute: DLG: 2 BY, 1 BW

LUFA Nord-West: 1 NRW, 2 NI

Müller BBM: 2 BY

SGS Fresenius: 2 RLP

LfULG, Köllitsch: 1 SN

• Messungen an Weidebetrieben starten Sommer 2018

Spalte planGüllekellerWeide

Milchviehbetriebe

Milchvieh

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Messaufbau - Update

● Zu Gunsten einer höheren zeitlichen Auflösung der Messungen werden die Gaskonzentrationen im Stall über eine Sammelleitung erfasst

● Im Außenbereich sind 2 Messpunkteinstalliert, so dass eine windrichtungsabhängige Auswertung der Daten möglich ist

Beide Linien werden als Sammel-leitung gemessen

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Installation der Messleitungen

©KTBL EmiDaT

©B. Eurich-Menden

©B. Eurich-Menden

Außenmesspunkt und Wetterstation

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©LUFA Nord-West©B. Eurich-Menden

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Datenerfassung und –aufbereitung

● Aufgenommen werden die Konzentrationen der folgenden Gase (innen und außen): CO2, NH3, CH4, N2O, H2O, H2S, NO2, NO, CO FTIR

● Später dann auch Tracergase (SF6 und SF5CF3) GC ECD

● Spektrum wird für jede Messung abgelegt um spätere Neuberechnung mit anderen Einstellungen zu ermöglichen

● Einheit der Gaskonzentrationen: ppm

● Daten werden in der jeweils höchstmöglichen zeitlichen Auflösung gemessen

Mindestvorgabe: bei FTIR-Messungen ein Messwert pro Stunde

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Datensatz: Prüfung auf Plausibilität

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150,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

20.09.17 21.09.17 22.09.17 23.09.17 24.09.17 25.09.17 26.09.17 27.09.17 28.09.17 29.09.17 30.09.17

NH

3 [p

pm

]

NH3 Innen

NH3 Außen(luv)

NH3 Außen(lee)

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

20.09.17 21.09.17 22.09.17 23.09.17 24.09.17 25.09.17 26.09.17 27.09.17 28.09.17 29.09.17 30.09.17

CO

2[p

pm

] CO2 Innen

CO2 Außen (luv)

CO2 Außen (lee)

CO2 Konzentration

NH3 Konzentration

Prüfung Daten auf Plausibilität –Betrieb B

16

300

400

500

600

700

800

14.06.17 15.06.17 16.06.17 17.06.17 18.06.17 19.06.17 20.06.17 21.06.17 22.06.17

CO

2[p

pm

]

CO2 Konzentration

Stallgebäude Hintergrundkonzentration

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

14.06.17 15.06.17 16.06.17 17.06.17 18.06.17 19.06.17 20.06.17 21.06.17 22.06.17

NH

3[p

pm

]

NH3 Konzentration

Stallgebäude Hintergrundkonzentration

Deutlich erkennbar: Ventilationslüftung vom 16.-18.06. eingeschaltet (Temperatursteuerung)

NH3 Konzentrationen im Stallgebäude geringer als außerhalb

Prüfung Daten auf Plausibilität -Betrieb F

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Berechnungsmaske Emissionen nach VERA

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NH3 Emissionen Betrieb G - Termin 1 (Februar)

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Aufnahme Verschmutzung

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Ermittlung von Jahresmittelwerten Milchvieh

● Berechnung von NH3-Frachten für die einzelnen Messperioden

● Betrachtung der Emissionswerte vor dem Hintergrund der aufgezeichneten Zusatzinformationen (Aktivität im Stall, Grad der Verschmutzung etc.)

● Berechnung von Jahresmittelwerten aus jeweils 6 Messperioden

Vorgehen muss noch abgestimmt werden

● Danach erfolgt die Ableitung eines Emissionsfaktors für ein Haltungsverfahren (aus den parallelen Messungen an unterschiedlichen Standorten)

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Außenklimaställe mit Auslauf werden in EmiDaT gemessen

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Foto: Wiedmann

Foto: Wiedmann

Foto: Keck

Mastschweineställe:

Mastschweine

Ausgewählte Haltungsverfahren:

1. Außenklimastall mit Auslauf– planbefestigt mit Einstreu

2. Außenklimastall mit Auslauf – Spalten

3. Offenfrontstall mit Auslauf – planbefestigt mit Einstreu

4. Geschlossener Stall mit Auslauf – planbefestigt mit Einstreu

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Betriebssuche läuft, bisher 5 geeignete Betriebe ausgewählt.

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Messung an frei gelüfteten Ställen mit Auslauf

● Es müssen künstliche Tracergase eingesetzt werden.

● Im Innen- und Außenbereich sind u.U. unterschiedliche Quellstärken vorhanden

● Repräsentative Probenahme ist bei langen Ställen und unterschiedlich belegten Buchten schwierig

● Die „Schnittstelle“ zur Umgebung ist nicht klar definiert

● Leitungen und Düsen für das Tracergas müssen so aufgebaut sein, dass sie robust gegenüber Tieraktivität sind und das Entmisten nicht stören

● Es existiert kein abgestimmtes VERA-Protokoll, das man als Grundlage heranziehen kann.

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Was ändert sich gegenüber den Milchkuhställen?

Weiteres Vorgehen EmiDaT

● Auswertung der Daten Milchvieh nach Standorten begonnen

● Methodenweiterentwicklung Tracer-Gas-Messung! Derzeit noch in Bearbeitung Verzögerung der Messungen an den Milchviehställen mit Weide und an den Mastschweineställen

● Suche nach weiteren Mastschweineställen, bisher nur 5 geeignete Betriebe

● Verlängerungsantrag bis 9/2019 gestellt

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Verbundvorhaben „Emissionsminderung Nutztierhaltung“ (EmiMin)Projektdauer: 60 Monate

Planzeitraum: 01.07.2018 bis 30.06.2023

Untersuchung der Wirksamkeit ausgewählter, auf dem Markt verfügbarer verfahrensintegrierter Maßnahmen zur Emissionsminderung nach VERA-Testprotokoll:

● Schweinehaltung Ureaseinhibitoren zur Oberflächenbehandlung Güllekühlung und Güllekanalverkleinerung (Einzelmaßnahme

und in Kombination) Kot-Harn-Trennung mit Unterflurschieber (perforierter

Auslauf), Ureaseinhibitoren (planbefestigter Auslauf) (Einzelmaßnahme und in Kombination; Entwicklung/Validierung der spez. Messmethodik

● Rinderhaltung modifizierter, emissionsarmer planbefestigter Boden im Laufbereich modifizierter, emissionsarmer perforierter Boden im Laufbereich

● Einrichtung einer Datenplattform (Forschungsdatenbank)

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Zielsetzung EmiMin

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● Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik, Prof. Dr. habil. Eberhard Hartung

● Deutsche Zentralbibliothek für Medizin (ZB MED) – Informationszentrum Lebenswissenschaften, Köln, Birte Lindstädt

● Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt, Dr. Martin Kunisch

● Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB), Abteilung Technik in der Tierhaltung, Univ.-Prof. Dr. Thomas Amon

● Universität Bonn, Institut für Landtechnik, Prof. Dr. Wolfgang Büscher

● Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, apl. Prof. Dr. Eva Gallmann

Verbundpartner EmiMin

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

https://www.ktbl.de/inhalte/ausgewaehlte-projekte/emidat/

Die Förderung erfolgt aus Mitteln des Zweckvermögens des Bundes bei der Landwirtschaftlichen Rentenbank