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Man unterscheidet zwischen natürlichen und durch den Menschen verursachte
(anthropogene) Emissionen.
Emissionen entstehen zum einen ohne menschliche Eingriffe in die Natur. Als Beispiele können natürliche Emissionsquellen wie Vulkane, Waldbrände, Fauna und Flora, die Meeresoberfläche oder atmosphärische Ereignisse wie Blitze genannt werden. Zum anderen werden die sogenannten anthropogenen Emissionen durch den Menschen verursacht. Beispiele dafür sind Energiebereitstellung, Industrie, Verkehr, Hausbrand, Verbrennung von Biomasse, Landwirtschaft oder Abfallverbrennung.
Je nach betrachteter chemischer Komponente variiert das Verhältnis zwischen natürlichem und anthropogenem Anteil stark. Der Mensch ist zum Beispiel für 4% aller Kohlendioxid CO2-Emissionen verantwortlich. Im Fall von Lachgas N2O hingegen werden 31% aller Emissionen durch den Menschen verursacht. [9]
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| Treibhausemissionen |
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Neben Kohlenstoffdioxid (CO2) zählen auch Methan (CH4) und Lachgas (N2O) zu den wesentlichen anthropogenen Treibhausgasen. Prozentuell von untergeordneter Bedeutung sind die fluorierten Gase (F-Gase) Schwefelhexafluorid (SF6), Perfluorcarbone (PFC) und Fluorkohlenwasserstoffe (FKW).
Die als CO2-Äquivalent ausgedrückte stoffliche Zusammensetzung der anthropogenen (vom Menschen generierten) Treibhausgase wird in Abbildung 1 wiedergegeben. CO2 ist mit 77% die bestimmende Größe. CH4 und N2O stellen mit gemeinsam 22% (als CO2 Äquivalent) jedoch ebenfalls einen beachtenswerten Anteil dar. Bei der Betrachtung der globalen Treibhausgasemissionen ist eine Analyse der CO2-Emissionen daher nicht ausreichend.
Die globalen Treibhausgasemissionen des Jahres 2005 können mit 44,2 Gt CO2-Äquivalent angegeben werden. Diese setzen sich aus 34 Gt CO2, 0,32 Gt CH4 und 0,01 Gt N2O zusammen. [1] |
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Abbildung 1 : Stoffliche Zusammensetzung der globalen anthropogenen Treibhausgasemissionen
(als CO2-Äquivalente) für das Jahr 2005 [1] |
| Die in [2] durchgeführte Ermittlung der CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe führt für das Jahr 2007 zu anthropogenen CO2-Emissionen in der Höhe von 29 Gt CO2. Das bedeutet, dass rund 85% der anthropogenen CO2 Emissionen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen.
Der Vergleich zwischen den natürlichen und anthropogenen CO2-Emissionen zeigt auf, dass der natürliche Anteil etwa um den Faktor 23 höher liegt. Das Emissionsniveau der natürlichen CO2-Emissionen kann mit rund 770 Gt CO2 pro Jahr abgeschätzt werden [3]. Eine analoge Einschätzung ist in [4] publiziert.
Die natürlich auftretenden CH4-Emissionen liegen mit rund 0,19 Gt CH4 pro Jahr etwa bei 60% der anthropogenen Emissionen und werden primär durch Moore und Feuchtgebiete (anaerobe Vergärung von Biomasse) erzeugt [3]. Die in [5] angeführten Analysen zeigen Bandbreiten in einer vergleichbaren Größenordnung auf.
Die wichtigste natürliche Quelle der N2O-Emissionen ist die mikrobielle Umsetzung von Stickstoffverbindungen in Böden und Ozeanen [5]. Die natürlichen Emissionen dieses Treibhausgases liegen mit rund 0,028 Gt N2O pro Jahr um den Faktor 2,8 höher als die anthropogenen Emissionen. [3], [5] |
Abbildung 2 zeigt die globalen natürlichen und anthropogenen Treibhausgasemissionen als CO2-Äquivalent (CO2, CH4 und N2O) nach Sektoren gegliedert.
Der mit 23,5% gewichtigste anthropogene Sektor Elektrizität und Wärme liegt knapp vor industriell bedingten Treibhausgasemissionen, welche 19% darstellen. Der Sektor Straßenverkehr steht in dieser Gegenüberstellung mit 10,5% an sechster Stelle. Eine analoge Einschätzung der Verhältnisse wird in [6] gezeigt. Weitere Details können auch [1] und [7] entnommen werden.
Die natürlichen Treibhausgasemissionen werden durch die Emissionen der Ozeane, Böden und durch die Vegetation bestimmt. Diese drei Emittenten führen zu 98,5% aller natürlichen Treibhausgasemissionen. |
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Abbildung 2 : Aufteilung der globalen jährlichen Treibhausgasemissionen
(CO2, CH4 und N2O als CO2-Äquivalente) [1], [3], [5]
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| NOx-Emissionen |
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Die Abschätzung der weltweiten natürlichen, als auch der anthropogenen NOx-Emissionen, welche sich aus Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) zusammensetzen, unterliegt großen Unsicherheiten.
Die Bandbreite der natürlich bedingten NOx-Emission wird in [8] (aus dem Jahr 2008) mit 6,1 bis 25 Mt/Jahr (als N-Masse)¹ angegeben. Als wahrscheinlichster Wert wird darin 15,2 Mt/Jahr (als N-Masse)² angeführt. Die primären Quellen der globalen natürlichen NOx-Emissionen können Abbildung 3 entnommen werden.
Das Emissionsniveau der globalen anthropogenen NOx-Emissionen wird in [8] mit 59,8 Mt/Jahr (als N-Masse)³ bei einer möglichen Bandbreite von 41,7 bis 79 Mt/Jahr (als N-Masse)4 angegeben. Der Straßenverkehr verursacht demnach 13% der anthropogenen NOx-Emissionen. Ein Überblick über die Zusammensetzung der globalen anthropogenen NOx-Emissionen nach Quellen wird in Abbildung 3 gegeben.
Abbildung 3: Aufteilung der globalen jährlichen NOx-Emissionen (als N-Masse) [8]
Der Vergleich zwischen den weltweiten natürlichen und anthropogenen NOx-Emissionen zeigt auf, dass der anthropogene Anteil etwa um den Faktor 4 höher liegt. Aufgrund der hohen Ungenauigkeiten in der Abschätzung der NOx-Emissionen kann dieses Verhältnis jedoch zwischen 1,7 und 13 liegen.
Die Zunahme des Straßenverkehrs des letzten Jahrhunderts brachte einen stetigen Anstieg der Emissionen mit sich. Die bereits vor etwa 30 Jahren eingehaltenen und stetig abgesenkten Emissionsgrenzwerte neuer Kraftfahrzeuge haben jedoch zu einer deutlichen Absenkung der Abgasemissionen geführt.
Im Fall der Komponenten Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC), Stickstoffoxide (NOx) und Partikel (PM) sind die kontinuierlichen Absenkungen der Grenzwerte so ausgeprägt, dass trotz steigender Kraftfahrzeugbestände die Emissionen deutlich reduziert werden konnten bzw. können. Je nach Kraftfahrzeugkategorie (PKW oder NFZ), Region (Österreich oder Deutschland) und Komponente werden im Zeitraum 1990 bis 2030 Reduktionsraten zwischen 62% bis 98% erreicht.
Für Personenkraftwagen existiert zudem eine neu eingeführte Emissionsnorm, welche die durchschnittlichen CO2-Emissionen der Neuwagenflotte regelt. Dadurch ist zu erwarten, dass die CO2-Emissionen des PKW-Sektors im Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 1990 ebenfalls entsprechend sinken werden. Für Österreich wird von einer Reduktion um 5%, bzw. für Deutschland von 22% ausgegangen. Aufgrund einer fehlenden CO2-Regelung im NFZ-Sektor und der stetigen Bestandsentwicklung wird in diesem Segment ein
CO2-Anstieg von 61% (für Österreich), bzw. 57% (für Deutschland) erwartet.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die erreichten und geplanten Reduktionen das Emissionsniveau des Straßenverkehrs auf ein sehr niedriges Niveau senken.
1 bzw. 20 bis 82,1 Mt/Jahr (als NO2-Masse)
2 bzw. 49,9 Mt/Jahr (als NO2-Masse)
3 bzw. 196,4 Mt/Jahr (als NO2-Masse)
4 bzw. 137 bis 259,5 Mt/Jahr (als NO2-Masse)
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| LITERATURVERZEICHNIS |
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[1] Herzog, T.: World Greenhouse Gas Emissions in 2005. Washington DC: World Resources Institute, 2009.
[2] IEA: CO2 Emissions from Fuel Combustion, 2009 Edition. Paris: International Energy Agency, 2009. ISBN: 978-92-64-06102-6.
[3] Cozzarini, Ch.: Emissionen und Immissionen von Abgaskomponenten 1996. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 1996. Bericht B2319.
[4] IPCC.: IPCC Fourth Assessment Report - Working Group I Report "The Physical Science Basis". Genf : Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007. ISBN 978 0521 88009-1.
[5] Fabian, P.: Leben im Treibhaus: Unser Klimasystem - und was wir daraus machen. Berlin: Springer Verlag, 2002. ISBN 3-540-43361-6.
[6] IPCC: Climate Change 2007: Synthesis Report. Genf: Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007.
[7] Baumert, K, et al.: Navigating the Numbers - Greenhouse Gas Data and International Climate Policy. Washington DC: World Resources Institute, 2005. ISBN: 1-56973-599-9.
[8] Schumann, U. (2008). Globale Verkehrsemissionen in der freien Troposphäre und unteren Stratosphäre und ihre Klimawirkung. In N. Metz (Ed.), Im Spannungsfeld zwischen CO2-Einsparung und Abgasemissionsabsenkung. Renningen: expert-Verlag.
[9] Prüller, St.: Emissionen und Immissionen von Abgaskomponenten 2001. Wien: Institut für Verbrennungskraftmaschinen und KFZ-Bau der TU Wien, 2001. Bericht B2795.
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