Umweltschutz
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Lernkarten
Vor- und Nachteile Turbinen
Vorteile:
- Keine CO2-Emissionen
- Hoher Wirkungsgrad
- Lange Lebensdauer
- Einfache und bewerte Technik
- Energiespeichermöglichkeit
Nachteile:
- Hohe Anschaffungskosten
- Häufig große Entfernung zwischen günstigen Wasserkraftwerkstandorten und Verbraucherzentren
- Überstauung von anderweitig nutzbaren Flächen
Vorteile Regenwasserbewirtschaftung
- Versickerung vor Ort mit entsprechender Grundwasserneubildung
- Verminderung des Wasserverbrauchs durch Regenwassernutzung
- Naturnahe Gestaltung von Freiflächen
- Schutz der Gewässer durch geringere Schmutzeinleitung
- Kosteneinsparung beim Bau von Kanälen und Kläranlagen
- Vermeidung von Überschwemmungsereignissen (Hochwasserschutz)
- Förderung des natürlichen Wasserkreislaufes
Regenwassermanagement hängt ab von
- Topografie, Vegetation und Bodenaufbau
- Bauliche Struktur und Dichte
- Flächennutzung (Chemiefabrikation)
- Bodenverunreinigung (z.B. Belval)
- Versickerungsfähigkeit (Kies vs. Stein)
- Grundwasser (z.B. Stuttgart Mineralwasser)
Mischkanalisation
ca. 65%
= Abwasser und Regenwasser werden in einem Kanalsystem entsorgt.
- Problemlagen:
- Überlastung der Kläranlage bei Starkregenereignissen
- Ggf. Ableiten des vermischten Abwassers in Bäche und Flüsse ohne Vorreinigung
- Hoher Aufwand bei der Reinigung des Abwassers – Dimensionierung der Kläranlage
- Erschwerte Rohstoffrückgewinnung durch starke Verdünnung des Abwassers
Trennkanalisation
=Abwasser und Regenwasser werden in einem getrennten Kanalsystem entsorgt.
geothermische Vorkommen
- Trockendampf: Überhitzter Dampf (Heißdampf) entströmt oder wird entnommen. Turbine → Strom
- Nassdampf: Unter Druck stehende Wasserreservoire liefern Wasser-Dampf-Gemisch (180°C – 370°C). Wasser und Dampf müssen getrennt werden. Dampf → Turbine → Strom / Wärme (Heizkraftwerk) oder: Heißwasser →Heizzwecke
- Heißwasserquellen: Warmes Wasser (50 - 100 °C) tritt in Form von warmen Quellen (Thermalquellen) an der Oberfläche auf. Warmwasser → Heizzwecke
- Heißes Grundwasser: Warmes Wasser (50 - 100 °C) wird an die Oberfläche gepumpt. Warmwasser → Heizzwecke
- Heiße Gesteinsformen: Anomalien mit hohen Temperaturen (z.B. 300°C) ohne Wasser oder Dampf. → Durch Bohrungen wird Wasser eingepreßt, das sich erwärmt und als Naßdampf oder Heißwasser genutzt werden kann (Hot-Dry-Rock- Verfahren) → Turbine → Strom
- Geokomprimierte Heißwasser/ Gasvorkommen: Hochkomprimierte Einschlüsse von heißen, gesättigten, wässrigen Lösungen (150 - 200°C). Tiefe >5 km. Schwer erschließbar, wegen hoher Drücke und Temperaturen. Turbine → Strom
- Heißes Magma: Geschmolzenes Gestein nahe der Erdoberfläche. Tiefe > 5 km. →Problem: aktive Vulkane müssen angebohrt werden. (Nutzung durch den Menschen auch in Zukunft sehr unwahrscheinlich.)
Oberflächennahe Geothermie
durch Bohrungen bis ca. 400 Meter Tiefe und Temperaturen bis 25°C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen.
Tiefe Geothermie
- mehr als 400 m unter Geländeoberkante.
- unterscheidet zwischen Hochenthalpie- und Niederenthalpielagerstätten.
- Grenze zwischen Niederenthalpie- (geringere Temperaturen) und Hochenthalpielagerstätten (hohe Temperaturen) wird meist eine Temperatur von 200 °C angegeben.
Hot-dry-Rock Verfahren
Zwischen 3000 und 6000 Meter
- Prinzip ist die Herstellung und der Betrieb eines überdimensionalen Wärmeübertragers im Untergrund zwischen mindestens zwei Bohrlöchern.
- Durch das Einpressen von Wasser mit Drücken von bis zu 15 Pa (150 bar) weiten sich die im Gestein vorhandenen Risse trotz des Gebirgsdruckes und neue bilden sich aus.
- Diese bleiben bei einer mittleren Weite von weniger als einem Millimeter dauerhaft offen.
- So wird ein Wärmeübertrager geschaffen.
- Durch eine Bohrung wird kaltes Wasser zugeführt und an einer anderen Bohrung erwärmt wieder entgegen genommen (Dublette).
- Die natürlichen thermischen Auftriebskräfte des heißen Wassers erleichtern die Zirkulation.
geothermische Kraftwerke
=Geothermische Kraftwerke nutzen die Wärme aus dem Inneren der Erde, um Strom zu erzeugen
Gibt: Anlagen mit direkter Nutzung des Dampfes, Flash Systemen und Binäranlagen
Flash-Systeme: (geothermische Kraftwerke)
- Heißes Wasser → Entspannungsbehälter (Separator) → hier siedet das Wasser oder zu Dampf "verdampft" wird (flashing).
- Wasser, das im Flash-Tank flüssig bleibt, wird der Injektionspumpe zugeführt, um wieder in die Erde gedrückt zu werden.
- Der Dampf aus dem Entspannungsbehälter treibt eine Dampfturbine an, die die Welle eines elektrischen Generators dreht.
- Nach dem Durchgang durch die Turbine wird der Dampf in einem Kondensator gekühlt. Wasserdampf wird wieder flüssig → wird von der Grundwasserpumpe zusammen mit dem umgeleiteten Wasser aus dem Entspannungsbehälter wieder in die Erde gedrückt.
Abfall
- Abfälle sind alle Stoffe oder Gegenstände, derer sich ihr Besitzer entledigt, entledigen will oder entledigen muss.
- Abfallstoffe werden in feste und flüssige Abfälle getrennt und in Abfallkatalog nach stofflichen Aufbau und Herkunft unterteilt.
- Der Abfallkatalog sortiert je nach Branchenherkunft mit einem fünfstelligen Zahlencode, dem sog. Abfallschlüssel
Sonderabfälle
- Sonderabfälle: Überwachungspflichtige Abfälle, die wegen ihrer Umweltgefährlichkeit nicht in den üblichen Anlagen verbrannt bzw. deponiert werden dürfen. (z.B. Quecksilberreste aus Batterien, Farbstoff- und Galavanikrückstände etc)
- Früher war eine Verdünnung der Schadstoffe durch Vermischung erlaubt. Heute müssen dagegen Schadstoffe den ökologischen Kreisläufen entzogen werden.
- Sonderabfälle müssen vor Zwischen- und Endlagerung neutralisieren bzw. entgifteten
abfallwirtschaftliche Konzept für Sonderabfälle sieht vor:
1. Betriebsinterne Maßnahmen zur Vermeidung
2. Getrennte Sammlung und Verwertung
3. Behandlung nicht verwertbarer Sonderabfäll
Ziele der Abfallwirtschaft
- Vermeidung
- Verringerung
- Verwertung
- Behandlung
Abfallvermeidung und Verhinderung
alle Verfahren die das Entstehen von Abfällen verhindern oder einschränken
Qualitative Abfallvermeidung
Ersetzen von umweltgefährdenden Substanzen durch umweltverträglichere -> bereits geringe Mengen eines Schadstoffs im Abfall führen zu hohen Entsorgungskosten (z.B. Quecksilber in Konsumbatterien)
Quantitative Abfallvermeidung
teilweise oder gänzlicher Verzicht auf Stoffe oder Verfahren, die zu Abfall führen.
Behandlung von Abfällen
- Physikalische (mechanische) Verfahren (Sortierung, Aufbereitung etc.) und chemische Verfahren (Neutralisieren, Fällen etc.)
- Ablagerung (Deponierung)
- Biotechnische Verfahren (Kompostierung, Vergärung etc.)
- Thermische Verfahren (Verbrennung, Pyrolyse etc.)
Wilde oder offene Deponie
- aufgrund der unverdichteten und hohlraumreichen Ablagerung (Raumgewicht 0,2– 0,4 g/cm3) fördert raschen Durchtritt des Sickerwassers und stellt somit eine potentielle Gefährdung des Grundwassers dar.
- Geruch und Rauch als Folge von unkontrollierbaren Schwellenbränden -> deutlichen Umweltbelastungen.
- Wilde Deponien gab es bis Ende der 60er Jahre
Verdichtete oder geordnete Deponien:
- schichtweise Ablagerung (Schichthöhe max. 2m) der Siedlungsabfälle
- Müll wird verdichtet (Raumgewicht 0,6– 0,9 g/cm3)
- jede Müllschicht mit ca. 10 cm Bodenaushub abgedichtet.
Alterungsprozesse in einer Deponie
- Aerobe Phase (sehr kurz) → Erwärmung bis zu 50 °C
- Anaerobe Phase– saure Gärung → hier herrschen v.a. Essigsäurebakterien vor
- Anaerobe instabile Methangärung → Verschiebung des pH-Wertes von sauer zu leicht basisch
- Anaerobe stabile Methangärung → bei Temperaturen von 35– 55 °C
Durch Übergang in Methanphase verringert sich Löslichkeiten von Metallen sehr stark und organisches Material wird umgesetzt. Führt zu bedeutenden Reduzierung der Gesamtbelastung der Sickerwässer aus Deponie.
Umnutzungsfähigkeit
Die Fähigkeit der Gebäudestruktur zur Anpassung auf eine andere Nutzung
- Büronutzung auf Hotelnutzung
- Logistikimmobilie wird zu Produktionsimmobilie
- Schlachthof wird zu Kreativpark
cradle to grave
- gesamten Lebenszyklus eines Produkts oder einer Dienstleistung, beginnend von seiner Herstellung (der "Wiege") bis hin zu seiner Entsorgung (der „Bahre").
- Während gesamten Lebenszyklus werden Umweltauswirkungen wie Ressourcenverbrauch, Energieverbrauch, Emissionen und Abfallerzeugung berücksichtigt.
- hilft die Umweltauswirkungen eines Produkts oder einer Dienstleistung zu bewerten und zu minimieren, sowohl während der Herstellung als auch bei der Entsorgung.
cradle to cradle
- Schaffung von Produkten und Systemen, die in einem geschlossenen Kreislauf funktionieren.
- Materialien, aus denen Produkte hergestellt werden, nach ihrer Nutzung zurückgenommen, recycelt und erneut in den Produktionsprozess eingeführt
- Ziel:Abfälle zu vermeiden und Ressourcen effizienter zu nutzen.
- Idee: Produkte so gestaltet, dass sie am Ende ihres Lebenszyklus wiederverwertet oder kompostiert werden können, ohne schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu haben.
Freiraumplanung im Hinblick auf die Erwärmung des Klimas
- Klimaresilienz: Anpassung von Freiräumen, um sie widerstandsfähig gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels zu machen (Bewältigung von Hitzewellen, Sturmfluten, Überschwemmungen,…)
- Stadtbegrünung: Integration von Grünflächen in städtische Gebiete zur Reduzierung der Hitzeinseln in städtischen Umgebungen und zur Verbesserung der Luftqualität.
- Nachhaltige Mobilität: Die Förderung von umweltfreundlichen Verkehrsmitteln bspw. Radfahrer, Fußgänger um CO2 Ausstoß zu reduzieren und Verkehr zu entlasten
- Baum- und Pflanzprogramme: verstärkte Pflanzung von Bäumen und Vegetation (Schattenspende, CO2-Absorption,Verbesserung Luftqualität)
- Wasserbewirtschaftung: nachhaltigen Bewirtschaftung von Wasserressourcen(Verhinderung Überschwemmungen, Abmilderung Wasserknappheit)
- Grüne Dächer und Fassaden: zur Isolierung von Gebäuden, Verbesserung der Luftqualität und Regenwasserretention.
Welche Faktoren beeinflussen die Behaglichkeit?
Physiologische Bedingungen: Gesundheitszustand, körperliche Verfassung, Geschlecht, Alter, Nahrungsaufnahme
Intermediäre Bedingungen: Kleidung, Tätigkeit, Tages und Jahres Rhythmus, Raumbelegung psychosoziale Faktoren
Physikalische Bedingungen: thermisch, akustisch, visuell, olfaktorisch, sonstige
PMV-Wert (vorausgesagtes mittleres Votum)
- thermische Empfinden von Menschen in einem Raum oder einer Umgebung zu bewerten.
- Positiver Wert -> Umgebung als zu warm empfunden.
- Negativer Wert -> zu kalte Umgebung.
- Faktoren wie (persönlich) Kleidung und Aktivität sowie Umgebungsfaktoren wie Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftbewegung beeinflussen den Wert.
Tageslichtquotient (D)
- Verhältnis der Beleuchtungsstärke im Raum (Ep) zur Beleuchtungsstärke draußen bei bedecktem Himmel (Ea)
- D konstant: unabhängig von Datum und Uhrzeit.
- Bewertungskriterium für die Tageslichtversorgung von Räumen.
Rückstrahlvermögen
Variiert je nach Oberflächenart und Beschaffenheit erheblich. Spielt eine wichtige Rolle in der Erdbewertung und dem Klimasystem, da es den Energieaustausch zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre beeinflusst. Oberflächen mit hohem Albedo tragen zur Kühlung der Erdoberfläche bei, während Oberflächen mit niedrigem Albedo zur Erwärmung beitragen.
- Schnee und Eis: sehr hohes Rückstrahlvermögen, das nahe bei 1 liegt. meiste einfallende Sonnenlicht reflektieren und nur wenig davon absorbieren. Dies trägt zur Abkühlung von Regionen bei, in denen Schnee und Eis vorhanden sind.
- Wasser: niedriges Rückstrahlvermögen, insbesondere bei flachem Einfallswinkel. Die meisten Sonnenstrahlen dringen in das Wasser ein und werden absorbiert.
- Wälder und Vegetation: mittleres Rückstrahlvermögen Sie absorbieren einen Teil des Sonnenlichts und reflektieren den Rest.
- Städtische Oberflächen: niedriges Rückstrahlvermögen (Beton und Asphalt). Sie absorbieren das Sonnenlicht und tragen zur Bildung von sogenannten "Hitzewellen" in Städten bei.
Nachhallzeit
verstreichende Zeit bis der Schallpegel nach dem Abschalten der Schallquelle um 60dB abgenommen hat - also auf den tausendsten Teil seines Ursprungswerts abfällt.
Wirkungsweise auf Mensch:
- Klangqualität und Verständlichkeit
- Akustischer Komfort
- Wohlbefinden
Lärmquellen im Außenraum
- Schienenverkehr
- Flugverkehr
- Industrie-/Gewerbeverkehr
- Lärm von Nachbarn
- Straßenverkehrslärm
primäre Aerosole
kleinste Partikel oder Schwebeteilchen, die direkt in die Atmosphäre abgegeben werden, ohne zuvor chemische Reaktionen oder Veränderungen erfahren zu haben. Bestehen aus festen oder flüssigen Materialien und werden durch natürliche oder menschliche Aktivitäten in die Luft freigesetzt.
- Rußpartikel: bei unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen (Dieselmotoren,Holzfeuern) gesundheitsschädlich und führen zu Luftverschmutzung
- Staubpartikel: natürlichen Quellen wie Bodenabrieb, Erosion, Vulkanasche und Wüstenstaub
- Salzpartikel: durch die Verdunstung von Meerwasser
- Biologische Aerosole: Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzsporen und Viren können in die Atmosphäre freigesetzt werden
Schadstoffe in älteren Gebäuden
- Asbest: früher in Dämmstoffen, Bodenbelägen, Deckenverkleidungen, Wandverkleidungen und Rohrverkleidungen.
- Blei: in alten Farben, insbesondere in Wandfarben, als Pigment verwendet.
- Formaldehyd: in einigen Holzprodukten und Isolationsmaterialien verwendet.
- Holzschutzmittel
- Organische Verbindungen (VOC): in einigen älteren Bauprodukten wie Farben, Lacken, Klebstoffen und Teppichböden enthalten
Nachhaltige Materialnutzung Ansätze
1. Einsparung = Vermeidung von Ressourcenbedarf (z.B. Suffizienz)
2. Wiederverwendung = Demontage kompletter Bauteile zum Recycling
3. Up-Cycling = sortenreine Trennung und Weiterverarbeitung in höherwertigen Produkten
Biodiversität
„die Variabilität unter lebenden Organismen jeglicher Herkunft, darunter unter anderem Land-, Meeres- und sonstige aquatische Ökosysteme und die ökologischen Komplexe, zu denen sie gehören“.
Verlust von Biodiversität durch
- Veränderung der Landnutzung
- Klimaveränderung
- Stickstoffbelastung
- Einführung von Neobiota
- Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre/ den Ozeanen
Gründe Berücksichtigung der stadtklimatische Rahmenbedingungen bei der Planung
- Verbesserung des thermischen Komforts in den Außenräumen
- Gesundheitsbeeinträchtigungen können vermieden werden
- Reduktion des Wärmeinseleffekts und der sommerlichen Überhitzung
- Gewährleistung des Zuflusses von Kalt- und Frischluft von den Stadträndern in die Quartiere
- Vermeidung von negativen Schadstoffwirkungen