Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Stauanlagen schr\u00e4nken den nat\u00fcrlichen Sedimenttransport in Gew\u00e4ssern ein. Im Gew\u00e4sser transportierte Sedimente lagern sich in Stauseen ab, sodass diese langfristig verlanden. So wird nicht nur die Nutzung der Stauanlagen eingeschr\u00e4nkt, es kommt vermehrt auch zur Emission von im Stauseesediment produzierten Methan in die Atmosph\u00e4re. Ziel dieses Vorhabens ist es, eine Modellanlage zur Methangasernte w\u00e4hrend des Sedimentmanagements weiter zu entwickeln und durchgef\u00fchrte Tests der Modellanlage vertieft auszuwerten, vor allem im Hinblick auf die Emissionsvermeidung durch den Einsatz der Anlage. Gleichzeitig wird an einem Modellgew\u00e4sser ein langfristiges Emissionsmonitoring weitergef\u00fchrt und vertieft ausgewertet, mit dem ermittelt wird, wie langfristig die Methanemissionen aus einem Stausee mithilfe einer gezielten Gasernte verringert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Forschungsprojektes wurde ein im Vorg\u00e4ngerprojekt (DBU AZ-34765\/01) etabliertes umfangreiches Emissionsmonitoring an der Wupper-Vorsperre weitergef\u00fchrt und vertieft ausgewertet. Zus\u00e4tzlich wurde ein globales Modell zur Vorhersage der Treibhausgasemissionen aus Stauseen (Gres-Tool) f\u00fcr die Wupper-Vorsperre angewendet und die ermittelten Emissionen wurden mit denen beim Emissionsmonitoring erhobenen Messdaten verglichen. Au\u00dferdem wurden im Forschungsprojekt beim Test der entwickelten Modellanlage erhobene Messdaten bez\u00fcglich der Sedimentverlagerung und Gasernte ausgewertet. Auf Basis dieser Auswertungen wurde dann weiteres Optimierungspotenzial der Anlage abgeleitet. Zur monet\u00e4ren Bewertung von Treibhausgasemissionen wurden verschiedene Methoden verglichen und die Treibhausgasemissionen aus der Wupper-Vorsperre wurden mittels zwei verschiedener Ans\u00e4tze bewertet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die mithilfe des Emissionsmonitorings ermittelten j\u00e4hrlichen Treibhausgasemissionen aus der Wupper Vorsperre liegen bei circa 2.810 kg CH4 bzw. 224.800 kg CO2-\u00c4quivalenten. Die mithilfe eines globalen Modells ermittelten Treibhausgasemissionen aus dem Modellgew\u00e4sser waren deutlich geringer. Die Tests der Modellanlage am Gew\u00e4sser haben gezeigt, dass eine Gasernte w\u00e4hrend einer Sedimentremobilisierung erfolgreich m\u00f6glich ist. Inwieweit die Treibhausgasemissionen aus dem Stausee durch die Gasernte langfristig vermieden werden, konnte aus den bisher erhobenen Daten nicht zuverl\u00e4ssig ermittelt werden. Bis zum wirtschaftlichen Einsatz der Modellanlage sind weitere Optimierungen durchzuf\u00fchren, vor allem ist die Anlage zu automatisieren. Durch die Stromversorgung der Modellanlage entstehen beim Betrieb CO2-Emissionen. Die Gasernte selbst erfolgt energielos und ist damit emissionsfrei. Durch die Gasernte w\u00e4hrend des Betriebs der Modellanlage konnte so viel Gas aufgefangen werden, dass potenziell bis zu 36 % der durch den Einsatz der Anlage entstehenden CO2-Emissionen durch die Minderung der Methanemissionen aus dem Stausee kompensiert werden k\u00f6nnten. Die monet\u00e4re Bewertung der Methanemissionen aus dem Modellgew\u00e4sser hat ergeben, dass durch die CH4 Emissionen aus der Wupper-Vorsperre j\u00e4hrlich Umweltsch\u00e4den in H\u00f6he von ca. 30.300 bis 43.800 \u0080 (je nach Berechnungsansatz) entstehen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
45. Dresdner Wasserbaukolloquium 2022: Schreiber, Felix; Offermann, Mara; Backes, Laura; Marcon, Lediane; Lorke, Andreas; Jokiel, Christian; Detering, Michael: Methangaselimination bei der Stauraumbewirtschaftung als Beitrag zum Klimaschutz. In: Stamm, J\u00fcrgen; Graw, Kai Uwe (Hrsg.): Nachhaltigkeit im Wasserbau – Umwelt, Transport, Energie: 45. Dresdner Wasserbaukolloquium 2022. Dresden: Selbstverlag der Technischen Universit\u00e4t Dresden, 2022 (Dresdner wasserbauliche Mitteilungen, Heft Nr. 68), S. 199\u0096207
\n36. Congress of the International Society of Limnology (SIL): Marcon, Lediane; Schwarz, Michael; Schreiber, Felix; Offermann, Mara; Backes, Laura; Hilgert, Stephan; Sotiri, Klajdi; Detering, Michael; Jokiel, Christian; Lorke, Andreas: The effect of sediment gas storage on methane ebullition dynamics in freshwater reservoir
\nWDR Lokalzeit Beitrag vom 29.06.2022: Bericht \u00fcber den Betrieb der Modellanlage im Rahmen eines Feldtests und Methanemissionen aus Stauseen allgemein. Abrufbar auf der Webseite des LWU: https:\/\/www.th-koeln.de\/bauingenieurwesen-und-umwelttechnik\/events-im-bereich-wasserbau-und-wasserwirtschaft_28686.php
\nIn Vorbereitung:
\nFachartikel vorgesehen zur Ver\u00f6ffentlichung in der Zeitschrift \u0084WasserWirtschaft\u0093
\nFachartikel zu dem durchgef\u00fchrten Emissionsmonitoring mit dem Arbeitstitel \u0084The role of sediment gas storage in the methane budget of a shallow freshwater reservoir\u0093 in Vorbereitung<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Eine Gasernte w\u00e4hrend des Sedimentmanagements ist erfolgreich m\u00f6glich und bietet eine M\u00f6glichkeit, das im Sediment entstehende Methangas an der Emission in die Atmosph\u00e4re zu hindern. Bevor die Anlage allerdings wirtschaftlich eingesetzt werden kann, ist sie zu automatisieren und zu optimieren. Um die langfristige Emissionsvermeidung durch den Einsatz der Modellanlage quantifizieren zu k\u00f6nnen, sind ein gro\u00dffl\u00e4chiger Einsatz der Anlage und ein begleitendes Monitoring notwendig. Fokus zuk\u00fcnftiger Projekte sollte neben der Weiterentwicklung der Modellanlage die weitere Nutzung und Verwertung des geernteten Gases sein. Das in Stauseen produzierte Methan sollte perspektivisch als Ressource angesehen werden, die insbesondere im Zuge eines Sedimentmanagements erschlossen werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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