EmissionsĂŒberwachungFachartikel

    CEMS — Kontinuierliche EmissionsĂŒberwachung

    Kategorie: EmissionsĂŒberwachung | 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 zurĂŒckzuspeisen. CEMS ist nicht freiwillig — es ist eine behördliche Auflage, deren Umfang und AusfĂŒhrung 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 mĂŒssen
    • Welche Grenzwerte eingehalten werden mĂŒssen
    • Welche Messsysteme eingesetzt werden dĂŒrfen — in Deutschland nur eignungsgeprĂŒfte Messeinrichtungen
    • Welche QualitĂ€tssicherungsmaßnahmen (QAL1, QAL2, QAL3, AST) nachgewiesen werden mĂŒssen
    • Wie die Daten aufgezeichnet, gespeichert und ĂŒbermittelt werden mĂŒssen

    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 abhĂ€ngt.

    Praxishinweis: Was in einer Anlage verbrannt oder verarbeitet wird, bestimmt direkt welche Schadstoffe relevant sind. Kohle- und Braunkohle-Kraftwerke mĂŒssen Quecksilber ĂŒberwachen, weil Kohle natĂŒrlich Quecksilber enthĂ€lt. Abfallverbrennungsanlagen mit gemischten Abfallströmen — etwa GewerbeabfĂ€lle, SonderabfĂ€lle oder Ă€ltere Materialien — können ebenfalls quecksilberhaltige Einsatzstoffe erhalten: Leuchtstofflampen, quecksilberhaltige Schalter, Amalgam aus Zahnarztpraxen oder alte MessgerĂ€te. Quecksilberthermometer aus KrankenhĂ€usern und Arztpraxen sind rechtlich gefĂ€hrlicher Abfall und mĂŒssen getrennt entsorgt werden — sie dĂŒrfen nicht in den normalen Krankenhausabfall. In der Praxis ist dennoch nicht auszuschließen, dass bei unsachgemĂ€ĂŸer Handhabung oder in Ă€lteren Abfallströmen quecksilberhaltige Materialien in die Verbrennungsanlage gelangen. Wer solche AbfĂ€lle annimmt, muss das Risiko kennen — und die Behörde legt dann QuecksilberĂŒberwachung fest.


    EignungsgeprĂŒfte Messeinrichtungen — der deutsche Rahmen

    In Deutschland dĂŒrfen fĂŒr die behördlich angeordnete kontinuierliche EmissionsĂŒberwachung nur eignungsgeprĂŒfte Messeinrichtungen eingesetzt werden. Das bedeutet: nicht jedes technisch geeignete GerĂ€t darf verwendet werden — nur solche, die ein offizielles EignungsprĂŒfverfahren durchlaufen haben.

    Die EignungsprĂŒfung erfolgt nach DIN EN 15267 (europĂ€ische Norm fĂŒr 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 geprĂŒft wird:

    • Messgenauigkeit unter Referenzbedingungen
    • Querempfindlichkeiten gegenĂŒber Begleitkomponenten
    • LangzeitstabilitĂ€t 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 prĂ€ziser, wartungsĂ€rmer und kontinuierlich lösen konnte, befand sich dieses GerĂ€t noch im EignungsprĂŒfverfahren. Die Behörde akzeptierte den Aufbau des neuen Systems auf Basis einer Vereinbarung — unter der Bedingung, dass die nasschemische Referenzmessung parallel weitergefĂŒhrt wird, bis die EignungsprĂŒfung abgeschlossen ist. Das neue System war technisch ĂŒberlegen 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, AluminiumhĂŒtten
    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 EmissionsĂŒberwachung. Es liegt im Abgas in verschiedenen chemischen Formen vor — elementares Hg⁰, zweiwertiges HgÂČâș (reaktiv) und partikelgebundenes Hg — und erfordert je nach Anforderung unterschiedliche Messprinzipien.

    Goldfallentechnik: Quecksilber wird aus dem Abgasstrom an einer GoldoberflĂ€che 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 eignungsgeprĂŒft.

    Direktmessende Systeme: Moderne CEMS-Systeme fĂŒr 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 UmstÀnden notwendig?

    • In der Regel vorgeschrieben: Kohle- und Braunkohle-Kraftwerke (natĂŒrlicher Hg-Gehalt in Kohle ist bekannt und belegt)
    • Unter UmstĂ€nden vorgeschrieben: Abfallverbrennungsanlagen mit gemischten oder unbekannten Abfallströmen — abhĂ€ngig vom Abfallspektrum und der Betriebserfahrung der Anlage
    • Unter UmstĂ€nden vorgeschrieben: Zementwerke mit Ersatzbrennstoffen
    • Anlagenspezifisch: Anlagen die SekundĂ€rrohstoffe oder SondermĂŒll 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 KrankenhĂ€usern und Arztpraxen sind rechtlich gefĂ€hrlicher Abfall — sie mĂŒssen getrennt entsorgt werden und dĂŒrfen nicht in den allgemeinen Abfallstrom. In der Praxis ist dennoch nicht auszuschließen, dass bei unsachgemĂ€ĂŸer Handhabung quecksilberhaltige Materialien in Anlagen gelangen. Die Behörde reagiert auf solche Erfahrungen mit dauerhaften Messauflagen.


    Der Emissionsrechner — manipulationssicheres HerzstĂŒck des CEMS

    Ein oft unterschÀtzter 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 MessgerĂ€ten verbunden sein — eine Verbindung ĂŒber das Prozessleitsystem (PLS) ist in Deutschland nicht zulĂ€ssig. 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 ĂŒber Betriebssysteme — gilt sinngemĂ€ĂŸ 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 nachtrĂ€glichen Änderungen an gespeicherten Daten möglich
    • Revisionssichere Datenspeicherung (mindestens 5 Jahre)
    • Dokumentation aller Wartungseingriffe und Kalibrierungen mit Zeitstempel
    • Alarmfunktionen bei GrenzwertĂŒberschreitungen
    • Schnittstelle zur DatenfernĂŒbertragung an die Behörde (EFÜ — EmissionsfernĂŒbertragung)

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

    JĂ€hrliche ÜberprĂŒfung durch unabhĂ€ngige Dritte:

    Neben der laufenden QualitĂ€tssicherung durch den Betreiber (QAL3) ist eine jĂ€hrliche ÜberprĂŒfung durch eine akkreditierte, unabhĂ€ngige Messstelle vorgeschrieben (AST — Annual Surveillance Test nach EN 14181). In Deutschland ĂŒbernehmen diese Aufgabe hĂ€ufig akkreditierte Stellen wie TÜV oder DEKRA. Diese PrĂŒfung bestĂ€tigt, dass das CEMS unter realen Betriebsbedingungen noch innerhalb der zulĂ€ssigen Toleranzen arbeitet und die QAL3-Dokumentation korrekt gefĂŒhrt wurde. Die PrĂŒfergebnisse mĂŒssen der Behörde vorgelegt werden.


    QualitĂ€tssicherung nach EN 14181 — QAL1, QAL2, QAL3 und AST

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

    StufeBezeichnungInhaltWer fĂŒhrt durchHĂ€ufigkeit
    QAL1EignungsprĂŒfungNachweis der grundsĂ€tzlichen Eignung des Messsystems fĂŒr die AufgabeAkkreditierte PrĂŒfstelleEinmalig vor Inbetriebnahme
    QAL2Kalibrierung vor OrtAbgleich des CEMS gegen Referenzmessverfahren unter realen ProzessbedingungenAkkreditierte MessstelleBei Inbetriebnahme, dann alle 3 Jahre
    QAL3Kontinuierliche QualitĂ€tskontrolleTĂ€gliche Überwachung der MessbereichsstabilitĂ€t durch ReferenzgaseBetreiberTĂ€glich automatisch
    ASTAnnual Surveillance TestJĂ€hrliche ÜberprĂŒfung der QAL3-Daten durch externe StelleAkkreditierte PrĂŒfstelleJĂ€hrlich

    CUSUM-Karten in der QAL3:

    FĂŒr die statistische Überwachung der tĂ€glichen Kalibrierungen werden hĂ€ufig CUSUM-Karten (Cumulative Sum Control Charts) eingesetzt. Sie erkennen systematische Drifts frĂŒhzeitig — bevor ein Eingriff nach konventionellen Regelkarten ausgelöst wĂŒrde. CUSUM-Karten zeigen nicht nur ob ein Eingriff notwendig ist, sondern auch ob ein Eingriff statistisch gerechtfertigt war — ein wichtiges Instrument fĂŒr die Dokumentation von Wartungsmaßnahmen gegenĂŒber der Behörde.


    CEMS als Prozesssteuerungsinstrument — nicht nur Grenzwertkontrolle

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

    CO, CO₂, NOₓ und O₂ zeigen ob eine Verbrennung sauber und vollstĂ€ndig ablĂ€uft. VerĂ€nderungen in diesen Werten können auf eine falsche Luftzahl, verschlissene Brenner, Verschmutzungen oder beginnende Prozessstörungen hinweisen — bevor Grenzwerte verletzt werden oder SchĂ€den entstehen. Der Prozess lĂ€sst 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 ĂŒber 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 grundsĂ€tzlich nicht fĂŒr die direkte Sicherheitsregelung vorgesehen — dafĂŒr gibt es eigene, eignungsgeprĂŒfte Sicherheitsmesskreise.

    Praxisbeispiel CO₂-Mengenmessung mit hohem ROI: In einer Industrieanlage wurde CO₂ bisher auf Basis einzelner Jahresmessungen pauschal berechnet — mit konservativen AufschlĂ€gen die den tatsĂ€chlichen Ausstoß systematisch ĂŒberschĂ€tzten. Nach EinfĂŒhrung einer kontinuierlichen CO₂-Messung zeigte sich eine deutlich geringere tatsĂ€chliche Emissionsmenge. Das ermöglichte eine verursachergerechte Berechnung statt einer pauschalen KonservativabschĂ€tzung — 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 hĂ€ufigen normativen Anpassungen. Wer CEMS betreibt, muss den regulatorischen Stand kontinuierlich im Auge behalten. FĂŒr 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 EignungsprĂŒfungen, die zugelassenen Systeme und die Anforderungen der jeweiligen Behörden. Die interne Kompetenz sollte dann auf der Ausschreibung, QualitĂ€tskontrolle 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 fĂŒr Massenstrombilanz
    AbfallverbrennungsanlageSO₂, NOₓ, CO, HCl, HF, Staub, TOC, Hg, Dioxine (periodisch)Komplexeste CEMS-Anforderungen; gemischte Abfallströme; Quecksilber aus SonderabfĂ€llen
    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 fĂŒr 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 fĂŒr AbfĂ€lle und Ă€hnliche Stoffe
    • 31. BImSchV: Anlagen zur Erzeugung von Strom, Dampf, Warmwasser, ProzesswĂ€rme
    • TA Luft (2021): Technische Anleitung Luft — Emissionsanforderungen fĂŒr alle genehmigungspflichtigen Anlagen

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

    Die Liste eignungsgeprĂŒfter 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 europĂ€ischen Rahmen. Sie verlangt den Einsatz der Besten VerfĂŒgbaren Techniken (BVT), definiert in BVT-MerkblĂ€ttern (BREFs). Emissionsgrenzwerte orientieren sich an den BVT-Schlussfolgerungen.

    FĂŒr CEMS gilt europaweit:

    • EN 14181 fĂŒr QualitĂ€tssicherung automatischer Messsysteme
    • EN 15267 fĂŒr 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 EmissionsĂŒberwachung unter dem Clean Air Act:

    • 40 CFR Part 60 (NSPS): New Source Performance Standards — Anforderungen fĂŒr neue Anlagen
    • 40 CFR Part 63 (NESHAP): National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants
    • 40 CFR Part 75: Spezifisch fĂŒr SĂ€ureregen-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 europĂ€ischen QAL2 — jĂ€hrlicher Abgleich gegen Referenzmessverfahren.

    Fackeln (Flares) — ein US-spezifisches Thema:

    In den USA ist der Betrieb von Fackeln zur Ableitung ĂŒberschĂŒssiger Prozessgase weit verbreitet — in der Petrochemie, Raffinerie und im Upstream-Bereich. In Deutschland und der EU ist das kontinuierliche Abfackeln von Prozessgasen grundsĂ€tzlich unerwĂŒnscht und regulatorisch stark eingeschrĂ€nkt — ĂŒberschĂŒssige Gase mĂŒssen verwertet oder behandelt werden.

    FĂŒr 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
    • FĂŒr Raffinerien: kontinuierliche Überwachung des Fackelgasvolumenstroms und Heizwerts

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

    UK — Environment Agency und MCERTS

    Im UK gelten nach Brexit eigenstÀndige Anforderungen:

    • Environmental Permitting Regulations (EPR) als Genehmigungsrahmen
    • EA Guidance M2: Monitoringvorschriften fĂŒr Stack-Emissionen
    • MCERTS (Monitoring Certification Scheme): UK-spezifisches Zertifizierungsprogramm fĂŒr CEMS — entspricht QAL1 in der EU, wird von der Environment Agency verwaltet
    • Die europĂ€ischen Normen EN 14181 und EN 15267 bleiben technische Referenz, MCERTS-Zertifizierung ist aber zusĂ€tzlich 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 — KĂŒhler, Filter, Pumpen, LeitungenNicht erforderlich
    AntwortzeitLangsamer (Transportweg)Schnell (Sekunden)
    WartungsaufwandHoch (Probennahmesystem)Mittel (Optik, Fensterreinigung)
    Geeignet fĂŒr kondensierbare StoffeJa (mit beheizten Leitungen)Bedingt
    StaubbeladungFilterung möglichKritisch — optische Systeme empfindlich
    Typische MessprinzipienNDIR, FTIR, Chemolumineszenz, GoldfalleTDLS, UV-DOAS, Durchlichtmessung

    F&A — HĂ€ufig gestellte Fragen

    Was ist CEMS und warum ist es Pflicht?
    CEMS steht fĂŒr 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 mĂŒssen, hĂ€ngt von Anlagentyp, Brennstoff und verarbeiteten Materialien ab.

    Wer legt fest was in einer Anlage gemessen werden muss?
    Die Genehmigungsbehörde — in Deutschland die zustĂ€ndige Landesbehörde im Rahmen des BImSchG. Die Betriebsgenehmigung legt Messkomponenten, Grenzwerte, zulĂ€ssige Messsysteme und QualitĂ€tssicherungsanforderungen fest. Der Betreiber hat keinen freien Spielraum bei der Grundauswahl der Messkomponenten.

    Was sind eignungsgeprĂŒfte Messeinrichtungen?
    MessgerĂ€te die ein offizielles PrĂŒfverfahren nach DIN EN 15267 durchlaufen und vom Umweltbundesamt im Bundesanzeiger bekanntgegeben wurden. Nur solche GerĂ€te dĂŒrfen in Deutschland fĂŒr behördlich angeordnete EmissionsĂŒberwachung eingesetzt werden. Die aktuelle Liste ist unter www.qal1.de einsehbar.

    Warum darf der Emissionsrechner nicht ĂŒber das Prozessleitsystem angeschlossen sein?
    Das Prozessleitsystem ist ein Betriebssystem das theoretisch manipuliert werden kann. Der Emissionsrechner muss direkt mit den MessgerĂ€ten verbunden sein und manipulationssichere Datenspeicherung gewĂ€hrleisten. Die Anforderung schĂŒtzt die IntegritĂ€t der Emissionsdaten gegenĂŒber der Behörde und verhindert nachtrĂ€gliche VerĂ€nderungen.

    Was ist der Unterschied zwischen QAL2 und RATA?
    Beide sind Kalibrierverfahren bei denen das CEMS gegen ein zertifiziertes Referenzmessverfahren abgeglichen wird. QAL2 ist der europĂ€ische Begriff nach EN 14181, RATA (Relative Accuracy Test Audit) der US-amerikanische Begriff nach 40 CFR Part 60. Inhaltlich sind sie weitgehend Ă€quivalent — 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 SonderabfĂ€llen), Zementwerken mit Ersatzbrennstoffen und Anlagen die medizinische AbfĂ€lle 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 fĂŒr die tĂ€gliche QAL3-Überwachung eingesetzt. Sie erkennen Trends frĂŒhzeitig und dokumentieren statistisch ob Wartungseingriffe notwendig und gerechtfertigt waren — wichtig fĂŒr 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 eingeschrĂ€nkt — ĂŒberschĂŒssige Gase mĂŒssen 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 fĂŒr extraktive CEMS

    Filterung, KĂŒhlung, Beheizung, Kondensatableitung und Pumpenkonzepte fĂŒr extraktive CEMS-Systeme sind ein eigenstĂ€ndiges Thema das in einem separaten Artikel zur Probenaufbereitung vertieft wird.

    WeiterfĂŒhrend: "Probenaufbereitung fĂŒr Prozessanalysatoren — Filter, KĂŒhler, Pumpen" (in Vorbereitung)


    Dioxin- und Furanmessung

    Dioxine und Furane werden in Abfallverbrennungsanlagen nicht kontinuierlich, sondern periodisch durch akkreditierte Messstellen gemessen. Diese Sondermesstechnik ist ein eigenstÀndiges 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 dĂŒrfen und wie Daten gespeichert und ĂŒbermittelt werden mĂŒssen, 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 QualitĂ€tssicherung.

    Neue Messprinzipien — wie TDLS fĂŒr HCl, NH₃ oder Hg — gewinnen zunehmend Eignungszulassungen und ersetzen Ă€ltere, 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 / DINQualitĂ€tssicherung fĂŒr automatische Messsysteme — QAL1, QAL2, QAL3, AST
    DIN EN 15267CEN / DINZertifizierung automatischer Messeinrichtungen fĂŒr kontinuierliche EmissionsĂŒberwachung
    DIN EN 17255CEN / DINAnforderungen an Datenerfassungs- und Auswertesysteme fĂŒr CEMS
    13. BImSchVBundesregierungVerordnung ĂŒber Großfeuerungs-, Gasturbinen- und Verbrennungsanlagen
    17. BImSchVBundesregierungVerordnung ĂŒber Verbrennungsanlagen fĂŒr AbfĂ€lle und Ă€hnliche brennbare Stoffe
    TA Luft (2021)BMUTechnische Anleitung Luft — Emissionsanforderungen fĂŒr genehmigungspflichtige Anlagen
    IED (2010/75/EU)EUIndustrieemissionsrichtlinie — Rahmen fĂŒr Emissionsgrenzwerte und BVT
    40 CFR Part 60US EPANew Source Performance Standards — CEMS-Anforderungen fĂŒr neue Anlagen
    40 CFR Part 63US EPANational Emission Standards for Hazardous Air Pollutants
    40 CFR § 63.670US EPASpezifische Anforderungen fĂŒr Fackeln als Kontrolleinrichtungen
    40 CFR Part 75US EPAKontinuierliche EmissionsĂŒberwachung im SĂ€ureregen-Programm
    EA Guidance M2Environment Agency (UK)Monitoringvorgaben fĂŒr Emissionen aus Schornsteinen

    Nationale und Industriestandards

    • BEP 2023 (Bundeseinheitliche Praxis bei der Überwachung der Emissionen): nationale Mindestanforderungen fĂŒr CEMS-QualitĂ€tssicherung in Deutschland
    • VDI 2066: Messen von Partikeln in Strömenden Gasen — Staubmessverfahren
    • MCERTS (Environment Agency, UK): Zertifizierungsprogramm fĂŒr EmissionsĂŒberwachungssysteme im UK
    • NAMUR NE 107: SelbstĂŒberwachung und Diagnose von FeldgerĂ€ten — relevant fĂŒr CEMS-Analysatoren

    Organisationen und Datenquellen

    • Umweltbundesamt (uba.de) — Bekanntgabe eignungsgeprĂŒfter Messeinrichtungen
    • www.qal1.de — Datenbank zertifizierter CEMS-GerĂ€te 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 ĂŒber die Systemauslegung bis zur QAL3-Dokumentation. Wer Erfahrungen aus dem Betrieb, aus Genehmigungsverfahren oder aus der EinfĂŒhrung neuer Messprinzipien teilen möchte, ist herzlich eingeladen:

    RĂŒckmeldung und Praxisberichte: info@analyticjournal.de

    Analytic Journal versteht sich als Plattform fĂŒr den Austausch unter Fachleuten — nicht als Einbahnstraße. Praxisberichte aus dem Anlagenbetrieb, Hinweise auf Fehler oder ErgĂ€nzungen sind ausdrĂŒcklich willkommen.


    Analytic Journal — Das Portal der Prozessanalytik
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    Verfasst Mai 2026. Regulatorische Anforderungen unterliegen Änderungen — aktuelle Fassungen bei den jeweiligen Behörden prĂŒfen.


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    • TOC-Bestimmung in Wasser — Messprinzip, Normen, Hersteller

    Redaktioneller Hinweis

    Dieser Artikel wurde nach bestem Wissen und Gewissen auf Basis öffentlich verfĂŒgbarer Fachinformationen, Normen und Herstellerangaben erstellt. Technische Spezifikationen können sich Ă€ndern — fĂŒr verbindliche Angaben konsultieren Sie aktuelle HerstellerdatenblĂ€tter und zustĂ€ndige Normungsgremien. Analytic Journal erstellt redaktionellen Content unabhĂ€ngig von Herstellern und Werbepartnern.

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