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    CEMS — Kontinuierliche Emissionsüberwachung

    Kategorie: Emissionsüberwachung | Gasanalytik | Prozessanalytik | Umweltmesstechnik
    Autor: Dusko Kadijevic, Publisher Analytic Journal
    Zuletzt aktualisiert: Mai 2026
    Lesezeit: ca. 11 Minuten
    Zielgruppe: Prozessingenieure, Umweltbeauftragte, Anlagenbetreiber, Messtechniker in genehmigungspflichtigen Industrieanlagen


    Definition

    CEMS (Continuous Emission Monitoring System) bezeichnet ein System zur kontinuierlichen, automatischen Messung von Schadstoffemissionen aus Industrieanlagen — mit dem Ziel, die Einhaltung behördlich festgelegter Emissionsgrenzwerte in Echtzeit nachzuweisen, zu dokumentieren und gegebenenfalls in die Anlagensteuerung zurückzuspeisen. CEMS ist nicht freiwillig — es ist eine behördliche Auflage, deren Umfang und Ausführung durch die Betriebsgenehmigung der jeweiligen Anlage festgelegt wird.


    Der Ausgangspunkt: Die Betriebsgenehmigung

    Bevor ein CEMS-System ausgelegt, beschafft oder gebaut wird, steht ein Dokument im Mittelpunkt das alle weiteren Entscheidungen vorbestimmt: die Betriebsgenehmigung der Anlage.

    Die Genehmigungsbehörde legt darin fest:

    • Welche Schadstoffe kontinuierlich gemessen werden müssen
    • Welche Grenzwerte eingehalten werden müssen
    • Welche Messsysteme eingesetzt werden dürfen — in Deutschland nur eignungsgeprüfte Messeinrichtungen
    • Welche Qualitätssicherungsmaßnahmen (QAL1, QAL2, QAL3, AST) nachgewiesen werden müssen
    • Wie die Daten aufgezeichnet, gespeichert und übermittelt werden müssen

    Was gemessen wird, ist also keine freie Entscheidung des Anlagenbetreibers — sondern das Ergebnis einer regulatorischen Festlegung, die von der Art der Anlage, dem eingesetzten Brennstoff, den verbrannten oder verarbeiteten Stoffen und den lokalen Genehmigungsvoraussetzungen abhängt.

    Praxishinweis: Was in einer Anlage verbrannt oder verarbeitet wird, bestimmt direkt welche Schadstoffe relevant sind. Kohle- und Braunkohle-Kraftwerke müssen Quecksilber überwachen, weil Kohle natürlich Quecksilber enthält. Abfallverbrennungsanlagen mit gemischten Abfallströmen — etwa Gewerbeabfälle, Sonderabfälle oder ältere Materialien — können ebenfalls quecksilberhaltige Einsatzstoffe erhalten: Leuchtstofflampen, quecksilberhaltige Schalter, Amalgam aus Zahnarztpraxen oder alte Messgeräte. Quecksilberthermometer aus Krankenhäusern und Arztpraxen sind rechtlich gefährlicher Abfall und müssen getrennt entsorgt werden — sie dürfen nicht in den normalen Krankenhausabfall. In der Praxis ist dennoch nicht auszuschließen, dass bei unsachgemäßer Handhabung oder in älteren Abfallströmen quecksilberhaltige Materialien in die Verbrennungsanlage gelangen. Wer solche Abfälle annimmt, muss das Risiko kennen — und die Behörde legt dann Quecksilberüberwachung fest.


    Eignungsgeprüfte Messeinrichtungen — der deutsche Rahmen

    In Deutschland dürfen für die behördlich angeordnete kontinuierliche Emissionsüberwachung nur eignungsgeprüfte Messeinrichtungen eingesetzt werden. Das bedeutet: nicht jedes technisch geeignete Gerät darf verwendet werden — nur solche, die ein offizielles Eignungsprüfverfahren durchlaufen haben.

    Die Eignungsprüfung erfolgt nach DIN EN 15267 (europäische Norm für automatische Messsysteme) sowie nationalen Mindestanforderungen. Das Ergebnis wird vom Umweltbundesamt (UBA) im Bundesanzeiger veröffentlicht. Auf der Seite www.qal1.de sind alle seit 2009 zertifizierten Mess- und Auswerteeinrichtungen gelistet.

    Was geprüft wird:

    • Messgenauigkeit unter Referenzbedingungen
    • Querempfindlichkeiten gegenüber Begleitkomponenten
    • Langzeitstabilität und Drift
    • Verhalten bei Ausfall und Störung (Fail-Safe)
    • Datenerfassung und Auswertung

    Praxishinweis — neue Technologien im Genehmigungsverfahren: In einer Verbrennungsanlage wurden halogenierte Verbindungen (Brom, Chlor) jahrelang nasschemisch bestimmt. Als ein Lasermesssystem entwickelt wurde, das dieselbe Messaufgabe präziser, wartungsärmer und kontinuierlich lösen konnte, befand sich dieses Gerät noch im Eignungsprüfverfahren. Die Behörde akzeptierte den Aufbau des neuen Systems auf Basis einer Vereinbarung — unter der Bedingung, dass die nasschemische Referenzmessung parallel weitergeführt wird, bis die Eignungsprüfung abgeschlossen ist. Das neue System war technisch überlegen und bekam schließlich die Eignungszulassung. Die Lektion: Behörden können pragmatisch sein, wenn die technische Überlegenheit nachvollziehbar dargelegt wird und die Übergangslösung transparent ist.


    Typische Messkomponenten in CEMS-Anlagen

    KomponenteTypische MessprinzipienTypische Anlagen
    SO₂NDIR, UV-Photometrie, FTIRKraftwerke, Zementwerke, Raffinerien
    NOₓ (NO, NO₂)Chemolumineszenz, NDIR, FTIRVerbrennungsanlagen, Motoren, Gasturbinen
    CONDIR, TDLSVerbrennungsanlagen, Kokereien
    CO₂NDIRKraftwerke, Treibhausgasberichterstattung
    O₂Paramagnetisch, ZrO₂, TDLSVerbrennungsregelung, alle Feuerungsanlagen
    HClFTIR, TDLS, nasschemischAbfallverbrennungsanlagen, Chlorchemie
    HFFTIR, TDLSGlasindustrie, Aluminiumhütten
    StaubStreulicht, Durchlicht, TriboelektrikAlle Feuerungsanlagen, Zementwerke
    Quecksilber (Hg)Goldfallentechnik, CVAAS, CVAF, SorbenstechnikKohle- und Abfallkraftwerke, Zement
    VOC / TOCFIDLackieranlagen, Lösemittelverarbeitung
    NH₃TDLS, FTIRSCR-Anlagen (Entstickung)
    AbgasvolumenstromDifferenzdruckmessung, Ultraschall, PitotAlle Anlagen mit Massenstrombilanz

    Quecksilbermessung — ein Spezialfall mit eigener Technologie

    Quecksilber (Hg) ist einer der anspruchsvollsten Messstoffe in der Emissionsüberwachung. Es liegt im Abgas in verschiedenen chemischen Formen vor — elementares Hg⁰, zweiwertiges Hg²⁺ (reaktiv) und partikelgebundenes Hg — und erfordert je nach Anforderung unterschiedliche Messprinzipien.

    Goldfallentechnik: Quecksilber wird aus dem Abgasstrom an einer Goldoberfläche adsorbiert (amalgamiert). Nach definierter Sammelzeit wird die Goldfalle thermisch regeneriert und das freigesetzte Hg detektiert — typischerweise per Kaltdampf-Atomabsorption (CVAAS) oder Atomfluoreszenz (CVAF). Dieses Verfahren ist hochempfindlich und in Deutschland eignungsgeprüft.

    Direktmessende Systeme: Moderne CEMS-Systeme für Quecksilber können kontinuierlich messen — entweder durch in-situ Laserspektroskopie oder durch extraktive Konditionierung mit anschließender CVAAS/CVAF-Detektion.

    Wann ist Quecksilbermessung in der Regel vorgeschrieben oder unter Umständen notwendig?

    • In der Regel vorgeschrieben: Kohle- und Braunkohle-Kraftwerke (natürlicher Hg-Gehalt in Kohle ist bekannt und belegt)
    • Unter Umständen vorgeschrieben: Abfallverbrennungsanlagen mit gemischten oder unbekannten Abfallströmen — abhängig vom Abfallspektrum und der Betriebserfahrung der Anlage
    • Unter Umständen vorgeschrieben: Zementwerke mit Ersatzbrennstoffen
    • Anlagenspezifisch: Anlagen die Sekundärrohstoffe oder Sondermüll verarbeiten — nach Genehmigung und Betriebshistorie

    Praxishinweis aus dem Anlagenbetrieb: In einer Verbrennungsanlage trat Quecksilber im Abgas auf, obwohl der Betreiber keine Stoffströme mit bekanntem Hg-Gehalt annahm. Die Behörde ordnete daraufhin eine dauerhafte Hg-Überwachung an — als Reaktion auf diese spezifische Betriebserfahrung, nicht wegen einer generellen Pflicht. Das zeigt: Auch wenn ein Betreiber keinen offensichtlichen Hg-Eintrag erwartet, kann eine Anlage aufgrund ihrer Betriebshistorie zur dauerhaften Hg-Messung verpflichtet werden. Quecksilberthermometer aus Krankenhäusern und Arztpraxen sind rechtlich gefährlicher Abfall — sie müssen getrennt entsorgt werden und dürfen nicht in den allgemeinen Abfallstrom. In der Praxis ist dennoch nicht auszuschließen, dass bei unsachgemäßer Handhabung quecksilberhaltige Materialien in Anlagen gelangen. Die Behörde reagiert auf solche Erfahrungen mit dauerhaften Messauflagen.


    Der Emissionsrechner — manipulationssicheres Herzstück des CEMS

    Ein oft unterschätzter aber regulatorisch kritischer Teil des CEMS ist der Emissionsrechner (auch Emissionsdatenauswertesystem oder EDAS). Er nimmt die Rohsignale aller Analysatoren entgegen, berechnet daraus die Emissionsmassenströme und speichert die Daten revisionssicher.

    Warum der Emissionsrechner direkt angeschlossen sein muss:

    Der Emissionsrechner muss direkt mit den Messgeräten verbunden sein — eine Verbindung über das Prozessleitsystem (PLS) ist in Deutschland nicht zulässig. Der Grund: Das PLS ist ein Betriebssystem das theoretisch manipuliert werden kann. Der Emissionsrechner ist eine separate, manipulationssichere Einheit, deren Datenpfade und Zugriffsrechte klar geregelt sind. Dieses Prinzip — direkte, manipulationssichere Datenerfassung ohne Umweg über Betriebssysteme — gilt sinngemäß auch in den USA (DAHS nach 40 CFR Part 75) und im UK (EA Guidance M2), auch wenn die technischen Umsetzungsanforderungen im Detail abweichen.

    Anforderungen an den Emissionsrechner (Deutschland):

    • Manipulationsschutz — keine nachträglichen Änderungen an gespeicherten Daten möglich
    • Revisionssichere Datenspeicherung (mindestens 5 Jahre)
    • Dokumentation aller Wartungseingriffe und Kalibrierungen mit Zeitstempel
    • Alarmfunktionen bei Grenzwertüberschreitungen
    • Schnittstelle zur Datenfernübertragung an die Behörde (EFÜ — Emissionsfernübertragung)

    Eignungsgeprüfte Emissionsrechner werden vom Umweltbundesamt im Bundesanzeiger bekanntgegeben und auf www.qal1.de gelistet.

    Jährliche Überprüfung durch unabhängige Dritte:

    Neben der laufenden Qualitätssicherung durch den Betreiber (QAL3) ist eine jährliche Überprüfung durch eine akkreditierte, unabhängige Messstelle vorgeschrieben (AST — Annual Surveillance Test nach EN 14181). In Deutschland übernehmen diese Aufgabe häufig akkreditierte Stellen wie TÜV oder DEKRA. Diese Prüfung bestätigt, dass das CEMS unter realen Betriebsbedingungen noch innerhalb der zulässigen Toleranzen arbeitet und die QAL3-Dokumentation korrekt geführt wurde. Die Prüfergebnisse müssen der Behörde vorgelegt werden.


    Qualitätssicherung nach EN 14181 — QAL1, QAL2, QAL3 und AST

    Die Qualitätssicherung eines CEMS ist in der europäischen Norm EN 14181 geregelt. Sie definiert vier Stufen:

    StufeBezeichnungInhaltWer führt durchHäufigkeit
    QAL1EignungsprüfungNachweis der grundsätzlichen Eignung des Messsystems für die AufgabeAkkreditierte PrüfstelleEinmalig vor Inbetriebnahme
    QAL2Kalibrierung vor OrtAbgleich des CEMS gegen Referenzmessverfahren unter realen ProzessbedingungenAkkreditierte MessstelleBei Inbetriebnahme, dann alle 3 Jahre
    QAL3Kontinuierliche QualitätskontrolleTägliche Überwachung der Messbereichsstabilität durch ReferenzgaseBetreiberTäglich automatisch
    ASTAnnual Surveillance TestJährliche Überprüfung der QAL3-Daten durch externe StelleAkkreditierte PrüfstelleJährlich

    CUSUM-Karten in der QAL3:

    Für die statistische Überwachung der täglichen Kalibrierungen werden häufig CUSUM-Karten (Cumulative Sum Control Charts) eingesetzt. Sie erkennen systematische Drifts frühzeitig — bevor ein Eingriff nach konventionellen Regelkarten ausgelöst würde. CUSUM-Karten zeigen nicht nur ob ein Eingriff notwendig ist, sondern auch ob ein Eingriff statistisch gerechtfertigt war — ein wichtiges Instrument für die Dokumentation von Wartungsmaßnahmen gegenüber der Behörde.


    CEMS als Prozesssteuerungsinstrument — nicht nur Grenzwertkontrolle

    Emissionsmessung wird häufig ausschließlich als Compliance-Werkzeug betrachtet. Das greift zu kurz. CEMS-Daten liefern in vielen Prozessen wertvolle Informationen über den Betriebszustand der Anlage selbst.

    CO, CO₂, NOₓ und O₂ zeigen ob eine Verbrennung sauber und vollständig abläuft. Veränderungen in diesen Werten können auf eine falsche Luftzahl, verschlissene Brenner, Verschmutzungen oder beginnende Prozessstörungen hinweisen — bevor Grenzwerte verletzt werden oder Schäden entstehen. Der Prozess lässt sich damit schneller nachregeln und Energie wird nicht durch ineffiziente Verbrennung verschwendet.

    Wichtiger Unterschied: Emissionsmessung ist bei dieser Nutzung ein indirekter Stellhebel — der Prozess wird nicht direkt über Emissionswerte geregelt, sondern die Messwerte dienen als Diagnoseinformation zur Bewertung des Prozesszustands. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur SIL-Prozesssteuerung: Im Bereich der funktionalen Sicherheit (SIL) sind CEMS-Messeinrichtungen grundsätzlich nicht für die direkte Sicherheitsregelung vorgesehen — dafür gibt es eigene, eignungsgeprüfte Sicherheitsmesskreise.

    Praxisbeispiel CO₂-Mengenmessung mit hohem ROI: In einer Industrieanlage wurde CO₂ bisher auf Basis einzelner Jahresmessungen pauschal berechnet — mit konservativen Aufschlägen die den tatsächlichen Ausstoß systematisch überschätzten. Nach Einführung einer kontinuierlichen CO₂-Messung zeigte sich eine deutlich geringere tatsächliche Emissionsmenge. Das ermöglichte eine verursachergerechte Berechnung statt einer pauschalen Konservativabschätzung — mit direkten wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Kostenberechnung. Der Return on Investment der Messanlage lag bei unter 12 Monaten.


    Strategische Überlegung: Eigenleistung oder Einkauf?

    CEMS-Systeme sind stark reguliert und unterliegen häufigen normativen Anpassungen. Wer CEMS betreibt, muss den regulatorischen Stand kontinuierlich im Auge behalten. Für Großanlagen und Konzerne mit vielen Anlagenstandorten kann es sinnvoll sein, Planung, Aufbau und Inbetriebnahme von CEMS-Anlagen an spezialisierte Dienstleister zu vergeben — und nur die Betriebsverantwortung intern zu halten. Dienstleister die auf Emissionsmesstechnik spezialisiert sind, kennen den aktuellen Stand der Eignungsprüfungen, die zugelassenen Systeme und die Anforderungen der jeweiligen Behörden. Die interne Kompetenz sollte dann auf der Ausschreibung, Qualitätskontrolle und behördlichen Kommunikation liegen — nicht auf der technischen Detailplanung.


    Anwendungsbereiche und anlagenspezifische Besonderheiten

    AnlagentypTypische CEMS-KomponentenBesonderheiten
    KohlekraftwerkSO₂, NOₓ, CO, O₂, Staub, Hg, CO₂Quecksilber aus Kohle; hohe Staubbeladung; Volumenstromerfassung für Massenstrombilanz
    AbfallverbrennungsanlageSO₂, NOₓ, CO, HCl, HF, Staub, TOC, Hg, Dioxine (periodisch)Komplexeste CEMS-Anforderungen; gemischte Abfallströme; Quecksilber aus Sonderabfällen
    ZementwerkNOₓ, SO₂, CO, O₂, Staub, HgEinsatz von Ersatzbrennstoffen erhöht Messlast; hohe Staubbeladung
    Chemieanlage / VerbrennungAnlagenspezifisch nach GenehmigungHalogenierte Verbindungen, Schwermetalle je nach Einsatzstoff
    Gasturbine / MotorenanlageNOₓ, CO, O₂Schnelle Lastwechsel erfordern kurze Antwortzeiten
    GlasschmelzofenSO₂, NOₓ, HF, StaubHF-Messung kritisch; aggressive Abgasmatrix
    SCR-EntstickungsanlageNH₃ (Schlupfmessung)TDLS-Lasermessung zunehmend Standard für NH₃

    Regulatorischer Vergleich: Deutschland, EU, USA, UK

    Deutschland — BImSchG und Verordnungsrahmen

    Die rechtliche Grundlage in Deutschland ist das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) und die zugehörigen Verordnungen:

    • 13. BImSchV: Großfeuerungsanlagen (Kraftwerke, Heizkraftwerke)
    • 17. BImSchV: Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche Stoffe
    • 31. BImSchV: Anlagen zur Erzeugung von Strom, Dampf, Warmwasser, Prozesswärme
    • TA Luft (2021): Technische Anleitung Luft — Emissionsanforderungen für alle genehmigungspflichtigen Anlagen

    Messvorschriften: VDI 2066 (Staub), VDI 2878 (Messung von Emissionen), DIN EN 14181 (QA für automatische Messsysteme).

    Die Liste eignungsgeprüfter Messeinrichtungen wird vom Umweltbundesamt im Bundesanzeiger veröffentlicht. Zertifikate sind unter www.qal1.de einsehbar.

    EU — Industrieemissionsrichtlinie (IED)

    Die Industrieemissionsrichtlinie (IED, 2010/75/EU) setzt den europäischen Rahmen. Sie verlangt den Einsatz der Besten Verfügbaren Techniken (BVT), definiert in BVT-Merkblättern (BREFs). Emissionsgrenzwerte orientieren sich an den BVT-Schlussfolgerungen.

    Für CEMS gilt europaweit:

    • EN 14181 für Qualitätssicherung automatischer Messsysteme
    • EN 15267 für die Zertifizierung von Messeinrichtungen
    • Nationale Umsetzungen variieren — Deutschland ist typischerweise strenger als der EU-Mindeststandard

    USA — EPA und Clean Air Act

    In den USA regelt die Environmental Protection Agency (EPA) die Emissionsüberwachung unter dem Clean Air Act:

    • 40 CFR Part 60 (NSPS): New Source Performance Standards — Anforderungen für neue Anlagen
    • 40 CFR Part 63 (NESHAP): National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants
    • 40 CFR Part 75: Spezifisch für Säureregen-Programm (SO₂, NOₓ aus Kraftwerken)
    • 40 CFR Part 98: Treibhausgasberichterstattung

    Performance Specifications (PS) definieren Mindestanforderungen an CEMS-Systeme. Relative Accuracy Test Audits (RATA) entsprechen der europäischen QAL2 — jährlicher Abgleich gegen Referenzmessverfahren.

    Fackeln (Flares) — ein US-spezifisches Thema:

    In den USA ist der Betrieb von Fackeln zur Ableitung überschüssiger Prozessgase weit verbreitet — in der Petrochemie, Raffinerie und im Upstream-Bereich. In Deutschland und der EU ist das kontinuierliche Abfackeln von Prozessgasen grundsätzlich unerwünscht und regulatorisch stark eingeschränkt — überschüssige Gase müssen verwertet oder behandelt werden.

    Für Fackeln in den USA gelten unter 40 CFR § 63.670 spezifische Anforderungen:

    • Überwachung der Verbrennungseffizienz (Destruction and Removal Efficiency, DRE)
    • Messung der Abgasgeschwindigkeit und sichtbarer Emissionen
    • Dokumentation von Root-Cause-Analysen bei Überschreitungen
    • Für Raffinerien: kontinuierliche Überwachung des Fackelgasvolumenstroms und Heizwerts

    Diese Anforderungen sind seit 2019 deutlich verschärft worden. CEMS-Systeme an Fackeln müssen Gasfluss, Zusammensetzung und Heizwert kontinuierlich erfassen — um die Verbrennungseffizienz rechnerisch nachzuweisen.

    UK — Environment Agency und MCERTS

    Im UK gelten nach Brexit eigenständige Anforderungen:

    • Environmental Permitting Regulations (EPR) als Genehmigungsrahmen
    • EA Guidance M2: Monitoringvorschriften für Stack-Emissionen
    • MCERTS (Monitoring Certification Scheme): UK-spezifisches Zertifizierungsprogramm für CEMS — entspricht QAL1 in der EU, wird von der Environment Agency verwaltet
    • Die europäischen Normen EN 14181 und EN 15267 bleiben technische Referenz, MCERTS-Zertifizierung ist aber zusätzlich erforderlich

    Extraktive vs. In-situ CEMS

    Eine grundlegende Systementscheidung beim CEMS-Aufbau ist die Frage: extraktives System oder In-situ-Messung?

    MerkmalExtraktives CEMSIn-situ CEMS
    MessprinzipProbe wird entnommen, konditioniert, analysiertMessung direkt im Abgaskanal
    ProbenaufbereitungAufwendig — Kühler, Filter, Pumpen, LeitungenNicht erforderlich
    AntwortzeitLangsamer (Transportweg)Schnell (Sekunden)
    WartungsaufwandHoch (Probennahmesystem)Mittel (Optik, Fensterreinigung)
    Geeignet für kondensierbare StoffeJa (mit beheizten Leitungen)Bedingt
    StaubbeladungFilterung möglichKritisch — optische Systeme empfindlich
    Typische MessprinzipienNDIR, FTIR, Chemolumineszenz, GoldfalleTDLS, UV-DOAS, Durchlichtmessung

    F&A — Häufig gestellte Fragen

    Was ist CEMS und warum ist es Pflicht?
    CEMS steht für Continuous Emission Monitoring System — ein System zur kontinuierlichen Messung von Schadstoffemissionen aus Industrieanlagen. Es ist keine freiwillige Maßnahme, sondern eine behördliche Auflage, die in der Betriebsgenehmigung der Anlage festgelegt wird. Welche Stoffe gemessen werden müssen, hängt von Anlagentyp, Brennstoff und verarbeiteten Materialien ab.

    Wer legt fest was in einer Anlage gemessen werden muss?
    Die Genehmigungsbehörde — in Deutschland die zuständige Landesbehörde im Rahmen des BImSchG. Die Betriebsgenehmigung legt Messkomponenten, Grenzwerte, zulässige Messsysteme und Qualitätssicherungsanforderungen fest. Der Betreiber hat keinen freien Spielraum bei der Grundauswahl der Messkomponenten.

    Was sind eignungsgeprüfte Messeinrichtungen?
    Messgeräte die ein offizielles Prüfverfahren nach DIN EN 15267 durchlaufen und vom Umweltbundesamt im Bundesanzeiger bekanntgegeben wurden. Nur solche Geräte dürfen in Deutschland für behördlich angeordnete Emissionsüberwachung eingesetzt werden. Die aktuelle Liste ist unter www.qal1.de einsehbar.

    Warum darf der Emissionsrechner nicht über das Prozessleitsystem angeschlossen sein?
    Das Prozessleitsystem ist ein Betriebssystem das theoretisch manipuliert werden kann. Der Emissionsrechner muss direkt mit den Messgeräten verbunden sein und manipulationssichere Datenspeicherung gewährleisten. Die Anforderung schützt die Integrität der Emissionsdaten gegenüber der Behörde und verhindert nachträgliche Veränderungen.

    Was ist der Unterschied zwischen QAL2 und RATA?
    Beide sind Kalibrierverfahren bei denen das CEMS gegen ein zertifiziertes Referenzmessverfahren abgeglichen wird. QAL2 ist der europäische Begriff nach EN 14181, RATA (Relative Accuracy Test Audit) der US-amerikanische Begriff nach 40 CFR Part 60. Inhaltlich sind sie weitgehend äquivalent — der Abgleich unter realen Prozessbedingungen gegen akkreditierte Referenzmessungen.

    Wann ist Quecksilbermessung in CEMS-Anlagen erforderlich?
    Immer dann wenn der Brennstoff oder die verarbeiteten Stoffe Quecksilber enthalten können — typisch bei Kohle- und Braunkohle-Kraftwerken, Abfallverbrennungsanlagen (besonders mit gemischten Abfallströmen oder Sonderabfällen), Zementwerken mit Ersatzbrennstoffen und Anlagen die medizinische Abfälle verarbeiten. Die Genehmigungsbehörde legt fest ob und in welchem Umfang Hg-Messung erforderlich ist.

    Was sind CUSUM-Karten und warum werden sie in CEMS eingesetzt?
    CUSUM-Karten (Cumulative Sum Control Charts) sind statistische Werkzeuge zur Erkennung systematischer Drifts in Messsystemen. Im CEMS-Betrieb werden sie für die tägliche QAL3-Überwachung eingesetzt. Sie erkennen Trends frühzeitig und dokumentieren statistisch ob Wartungseingriffe notwendig und gerechtfertigt waren — wichtig für die Behördenkommunikation.

    Warum sind Fackeln in Deutschland anders geregelt als in den USA?
    In Deutschland und der EU ist das kontinuierliche Abfackeln von Prozessgasen regulatorisch stark eingeschränkt — überschüssige Gase müssen verwertet oder behandelt werden. In den USA ist der Fackelbetrieb in der Petrochemie und Raffinerie weit verbreitet und regulatorisch unter 40 CFR § 63.670 geregelt. US-Fackeln unterliegen umfangreichen CEMS-Anforderungen zur Überwachung der Verbrennungseffizienz.


    Was dieser Artikel bewusst nicht behandelt

    Probenahmesysteme und Probenaufbereitung für extraktive CEMS

    Filterung, Kühlung, Beheizung, Kondensatableitung und Pumpenkonzepte für extraktive CEMS-Systeme sind ein eigenständiges Thema das in einem separaten Artikel zur Probenaufbereitung vertieft wird.

    Weiterführend: "Probenaufbereitung für Prozessanalysatoren — Filter, Kühler, Pumpen" (in Vorbereitung)


    Dioxin- und Furanmessung

    Dioxine und Furane werden in Abfallverbrennungsanlagen nicht kontinuierlich, sondern periodisch durch akkreditierte Messstellen gemessen. Diese Sondermesstechnik ist ein eigenständiges Fachgebiet.


    Fazit

    CEMS ist keine Frage der Technologieauswahl — sondern eine regulatorische Pflicht deren Rahmen durch die Betriebsgenehmigung vorgegeben ist. Was gemessen wird, welche Systeme eingesetzt werden dürfen und wie Daten gespeichert und übermittelt werden müssen, ist behördlich festgelegt.

    Die technische Herausforderung liegt darin, innerhalb dieses Rahmens robuste, wartungsarme und langzeitstabile Messsysteme zu betreiben — unter den rauen Bedingungen realer Abgasströme, mit wechselnden Lastprofilen und unter dem permanenten Auge der Qualitätssicherung.

    Neue Messprinzipien — wie TDLS für HCl, NH₃ oder Hg — gewinnen zunehmend Eignungszulassungen und ersetzen ältere, wartungsintensivere Methoden. Der Weg zur Zulassung neuer Technologien erfordert Ausdauer, aber die Behörden sind aufgeschlossen wenn die technische Überlegenheit klar nachgewiesen wird.


    Quellen

    Normen und Richtlinien

    Norm / RegelwerkHerausgeberInhalt (paraphrasiert)
    DIN EN 14181CEN / DINQualitätssicherung für automatische Messsysteme — QAL1, QAL2, QAL3, AST
    DIN EN 15267CEN / DINZertifizierung automatischer Messeinrichtungen für kontinuierliche Emissionsüberwachung
    DIN EN 17255CEN / DINAnforderungen an Datenerfassungs- und Auswertesysteme für CEMS
    13. BImSchVBundesregierungVerordnung über Großfeuerungs-, Gasturbinen- und Verbrennungsanlagen
    17. BImSchVBundesregierungVerordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe
    TA Luft (2021)BMUTechnische Anleitung Luft — Emissionsanforderungen für genehmigungspflichtige Anlagen
    IED (2010/75/EU)EUIndustrieemissionsrichtlinie — Rahmen für Emissionsgrenzwerte und BVT
    40 CFR Part 60US EPANew Source Performance Standards — CEMS-Anforderungen für neue Anlagen
    40 CFR Part 63US EPANational Emission Standards for Hazardous Air Pollutants
    40 CFR § 63.670US EPASpezifische Anforderungen für Fackeln als Kontrolleinrichtungen
    40 CFR Part 75US EPAKontinuierliche Emissionsüberwachung im Säureregen-Programm
    EA Guidance M2Environment Agency (UK)Monitoringvorgaben für Emissionen aus Schornsteinen

    Nationale und Industriestandards

    • BEP 2023 (Bundeseinheitliche Praxis bei der Überwachung der Emissionen): nationale Mindestanforderungen für CEMS-Qualitätssicherung in Deutschland
    • VDI 2066: Messen von Partikeln in Strömenden Gasen — Staubmessverfahren
    • MCERTS (Environment Agency, UK): Zertifizierungsprogramm für Emissionsüberwachungssysteme im UK
    • NAMUR NE 107: Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten — relevant für CEMS-Analysatoren

    Organisationen und Datenquellen

    • Umweltbundesamt (uba.de) — Bekanntgabe eignungsgeprüfter Messeinrichtungen
    • www.qal1.de — Datenbank zertifizierter CEMS-Geräte und Auswerteeinrichtungen (seit 2009)
    • US EPA (epa.gov) — CEMS-Anforderungen, Performance Specifications, 40 CFR
    • Environment Agency UK (gov.uk/environment-agency) — MCERTS, EA Guidance M2
    • LANUV NRW (lanuv.nrw.de) — Informationen zu kontinuierlichen Emissionsmessungen


    Erfahrungsaustausch — Praxisberichte willkommen

    CEMS ist ein Thema das in der Praxis viele Facetten hat — von der Genehmigungsverhandlung über die Systemauslegung bis zur QAL3-Dokumentation. Wer Erfahrungen aus dem Betrieb, aus Genehmigungsverfahren oder aus der Einführung neuer Messprinzipien teilen möchte, ist herzlich eingeladen:

    Rückmeldung und Praxisberichte: info@analyticjournal.de

    Analytic Journal versteht sich als Plattform für den Austausch unter Fachleuten — nicht als Einbahnstraße. Praxisberichte aus dem Anlagenbetrieb, Hinweise auf Fehler oder Ergänzungen sind ausdrücklich willkommen.


    Analytic Journal — Das Portal der Prozessanalytik
    Regulatorische Anforderungen unterliegen Änderungen — aktuelle Fassungen bei den jeweiligen Behörden prüfen.



    Weiterführende Themen auf Analytic Journal:

    • Gasanalytik in der Prozessindustrie — Messprinzipien, Anwendungen und Auswahlkriterien
    • SIL und PFD in der Prozessanalytik — Funktionale Sicherheit praktisch erklärt
    • TDLS — Tunable Diode Laser Spectroscopy in der Prozessgasanalytik (in Vorbereitung)
    • Probenaufbereitung für Prozessanalysatoren — Filter, Kühler, Pumpen (in Vorbereitung)
    • Spezialverfahren der Gasanalytik — Spurenmessung und Hochreinst-Anwendungen (in Vorbereitung)
    • TOC-Bestimmung in Wasser — Messprinzip, Normen, Hersteller

    Redaktioneller Hinweis

    Dieser Artikel wurde nach bestem Wissen und Gewissen auf Basis öffentlich verfügbarer Fachinformationen, Normen und Herstellerangaben erstellt. Technische Spezifikationen können sich ändern — für verbindliche Angaben konsultieren Sie aktuelle Herstellerdatenblätter und zuständige Normungsgremien. Analytic Journal erstellt redaktionellen Content unabhängig von Herstellern und Werbepartnern.

    Autor: Dusko Kadijevic — 20 Jahre Erfahrung als PAT-Anwender in der Prozessindustrie

    Dusko Kadijevic | Publisher Analytic Journal | analyticjournal.com

    Verfasst Mai 2026. Alle Inhalte in eigenen Worten formuliert, mit Unterstützung von KI erstellt.

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    Erstveröffentlicht am 26. Mai 2026 auf analyticjournal.com