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Fachtagung Biogas 2008 - Überwachung von Biogasanlagen

23.10.2008

Überwachung von Biogasanlagen

Kerstin Tschiedel

____________________

Landesumweltamt Brandenburg
Regionalabteilung Ost

Referat Anlagen- und Umweltüberwachung - Region Ost 2
(Landkreise Uckermark und Barnim)

e-Mail: kerstin.tschiedel@lua.brandenburg.de

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23.10.2008

Gliederung

Einführung

– Anlagenbestand

Anlagenkonfiguration

- Genehmigungskonfiguration

- Auswirkungen auf die Überwachung

Emissionsminderung

– Stand der Technik

- Definition

- TA Luft

- Studie des BMU

- Betriebsführung

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Einführung

–

Anlagenbestand in Brandenburg

Quelle: http://www.brandenburg.de/cms/media.php/2328/eeausbau.pdf

erneuerbare Energien in Brandenburg
per 31.12.2007

Genehmigte
BImSchG-Anlagen
per 15.10.2008

In Betrieb:

In Errichtung:

108

∑ 194

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2. Anlagenkonfiguration =

„Genehmigungskonfiguration“

BImSchV

„Biogasanlagen“

Anmerkung

7.1

einschl. BHKW als Nebenanlage einer
genehmigungsbed. Tierhaltung

aber: in Brbg. Biogasanlagen grund-
sätzlich als eigenständige Anlagen

8.6

als Anlage zur biologischen Behandlung
von -

gefährlichen Abfällen ≥ 1 t/d -

nicht gefährlichen Abf. ≥ 10 t/d

6 Anlagen in Brandenburg

1.4

als Bestandteil einer Anlage zur Energie-
erzeugung: Verbrennungsmotoren oder
Gasturbinen mit einer FWL ≥ 1 MW

9.1

als Anlage zur Gaslagerung mit einem
Fassungsvermögen von ≥ 3 t

Erlass MLUV von 07/2007: Gasmenge
Biogasbehälter,  Fermenter und Nachgärer
wird addiert
 ab 10 t Störfall-VO  (Grundpflichten)

BImSchV

Nebenanlagen

Anmerkung

8.1a

Gasfackel

aber nicht für Notfackeln (Ausfall der
Gasverbraucher oder Netzbeschränkung)

9.36

Güllelager ≥ 6.500 m

Zuordnungsproblem: Tierhaltung oder
Biogasanlage ?

8.12

Anlagen zur zeitweiligen Lagerung von
-

gefährlichen Abfällen ≥ 1 t/d oder 30 t

nicht gefährlichen Abf. ≥ 10 t/d oder 100 t

als Nebenanlage zu Nr. 8.6

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2. Anlagenkonfiguration

–

Auswirkungen auf die Überwachung

► Unterschiedliche Anforderung für die einzelnen Teilanlagen, sinnvoller

wäre die Betrachtung der Gesamtanlage

 Entwurf UGB

► Unterschreiten der Genehmigungsschwelle durch „zerteilen“ von Anlagen

 § 19 EEG 2009

► Anlage zur Aufbereitung und Einspeisung von Biogas

▪ als Nebenanlage: Aufbereitungsanlage trägt mit Methan-Schlupf wesentlich

zur Gesamt-Emission bei

 § 41f GasNZV

▪ als separate Anlage: Gasmenge mit zugehörigem Propangasbehälter kann

insgesamt ≥ 3 t überschreiten

 9.1 der 4. BImSchV

▪ ggf. weitere Fackel zur gefahrlosen Ableitung des Bio-Erdgases bei

Qualitäts- oder Netzproblemen

 8.1a der 4. BImSchV

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Entwurf UGB

Wärmeerzeugung, Bergbau und Energie

1.4

Verbrennungsmotoranlagen oder Gasturbinenanlagen

zum Antrieb von

Arbeitsmaschinen für den Einsatz von .....

1.4.1

.... oder gasförmigen Brennstoffen (insbesondere ....

Biogas

...) mit einer

Feuerungswärmeleistung von

1.4.1.3

1 MW bis 50 MW .....

1.13

Anlagen

zur Erzeugung oder Aufbereitung von ... Biogas

, soweit nicht

unter 8.6 erfasst .... mit einer Produktionsleistung an Gas, die einem
Energieäquivalent ≥ 1 MW entspricht

Verwertung und Beseitigung von Abfällen und sonstigen Stoffen

8.6

Anlagen zur biologischen Behandlung, soweit nicht durch Nummer 8.5
oder 8.7 erfasst,

8.6.3

bei Einsatz von Gülle in Anlagen zur Erzeugung oder Aufbereitung von
Biogas

mit einer Produktionsleistung an Gas, die einem Energieäquivalent

≥ 1 MW entspricht

Entwurf vom 20.05.2008
Verordnung über Vorhaben nach dem Umweltgesetzbuch

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EEG 2009

– vom Bundestag verabschiedet am 06.06.2008

§ 19 Vergütung für Strom aus mehreren Anlagen

(1) Mehrere Anlagen gelten

unabhängig

von den Eigentumsverhältnissen und

ausschließlich zum Zweck der Ermittlung der Vergütung für den jeweils zuletzt

in Betrieb gesetzten Generator als eine Anlage, wenn

1. sie sich auf demselben Grundstück oder sonst in unmittelbarer räumlicher

Nähe befinden,

2. sie Strom aus gleichartigen Erneuerbaren Energien erzeugen,

3. der in ihnen erzeugte Strom nach den Regelungen dieses Gesetzes in

Abhängigkeit von der Leistung der Anlage vergütet wird und

4. sie innerhalb von zwölf aufeinander folgenden Kalendermonaten in Betrieb

gesetzt worden sind.

EEG 2009

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Verordnung zur Änderung der Gasnetzzugangsverordnung .... vom

08.04.2008 BGBl. I S. 693; Geltung ab 12.04.2008

neuer Teil 11a

Sonderregelung für die Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz

§ 41f Qualitätsanforderungen für Biogas

maximale

Methanemission

in die Atmosphäre bei der Aufbereitung des

Biogases

 bis 12.04.2011

≤ 1,0 Prozent

 ab 13.04.2011

≤ 0,5 Prozent

Aber bei BImSchG

–Anlagen gilt (eigentlich) die TA Luft !

GasNZV

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BImSchG



Schutz

vor unzumutbaren Belastungen/sonstigen Gefahren



Vorsorge

nach dem Stand der Technik

§ 3 (6) BImSchG

Stand der Technik ist der Entwicklungsstand fortschrittlicher Verfahren,

Einrichtungen oder Betriebsweisen, der die

praktische Eignung

einer

Maßnahme zur Begrenzung von Emissionen in Luft, Wasser und Boden,

zur Gewährleistung der Anlagensicherheit, zur Gewährleistung einer

umweltverträglichen Abfallentsorgung oder sonst zur Vermeidung oder

Verminderung von Auswirkungen auf die Umwelt zur Erreichung eines

allgemein hohen Schutzniveaus für die Umwelt insgesamt gesichert

erscheinen lässt.



Konkretisierung durch die TA Luft + Beschreibungen des

aktuelleren Standes der Technik, z. B. in der VDI 3475 Bl. 4 (Entwurf)

3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

Definition

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Konkretisierung der Anforderungen in der TA Luft



Motorenemissionen: Grenzwerte

CO; NO

, SO

, Formaldehyd

(jeweils Minimierungsgebot durch motorische o. dem Stand der Technik entspr. Maßnahmen)



Ammoniak/N-Deposition:

Mindestabstände

zu empfindlichen Pflanzen

(Erlass zur Umsetzung der Nr. 4.8 der TA Luft)



Gerüche bei Güllelägern:

Mindestabstand / bauliche + betriebliche Anford.



Methan-Schlupf der Biogas-Aufbereitung:

org

0,50 kg/h bzw. 50 mg/m

(eigentlich auch für unverbrannt abgelassenes Überschuss-Methan)



Fackeln zur Gas-Verbrennung aus Betriebsstörungen:

EMG ≥ 99 - 99,9 %

Diffuse Methan- Emissionen werden für Biogasanlagen nicht thematisiert.

3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

TA Luft

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EEG 2009

– vom Bundestag verabschiedet am 06.06.2008

§ 27 (5) Biomasse

Für Strom aus nach dem BImSchG genehmigungsbedürftigen Anlagen,

die durch anaerobe Vergärung gewonnenes Gas (Biogas) einsetzen,

erhöht sich die Vergütung nach Absatz 1 Nr. 1 und 2 um jeweils 1,0 Cent

pro Kilowattstunde, wenn die dem

Emissionsminimierungsgebot

der TA Luft 2002 entsprechenden

Formaldehydgrenzwerte

eingehalten

werden und dies durch eine Bescheinigung der zuständigen Behörde

nachgewiesen wird.



40 mg/m

(Bund/Länderarbeitsgemeinschaft Immissionsschutz)

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3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

Studie des BMU

BIOGAS UND UMWELT - EIN ÜBERBLICK, BMU, Juni 2008

http://www.bmu.de/files/broschueren/faltblaetter/application/pdf/broschuere_biogas.pdf

„Energie aus Biogas ist umso nachhaltiger, je umfassender bestimmte

technische Mindeststandarts erfüllt werden. Idealerweise sollten sie dem

bestmöglichen Stand der Technik

entsprechen. ...

Teilweise sind Fragen zu einem bestmöglichen Stand der Technik noch

offen. ... Diesen Fragen wird derzeit in

Forschungsvorhaben

nachgegangen.“



Entstehungsprozess der Formaldehyd-Emissionen



Einsatz von Oxydationskatalysatoren zur Senkung der Formaldehyd-

und Methan-Emissionen

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3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

mögliche Maßnahmen

Maßnahmen für bestmöglichen Stand der Technik (1)

► Zur Verminderung von Emissionen sind Anlagenteile geschlossen

auszuführen. (Substratannahme, Silagelager, Vorgruben, die Übergabe in

den Fermenter,  insbesondere

gasdichte Gärrestlager

)

► Zur Überwachung diffuser Emissionen sind

Gaswarn- und Spürgeräte

einzusetzen (z. B. geschlossenen Räumen der Aufbereitungsanlage).

► An allen relevanten Stellen (Silo und Lager) ist eine

Sickerwasserfassung

vorzusehen; Silosickersaft ist schnell abzuführen und in der BGA zu nutzen.

► Zur Minderung von Geruchs- und Ammoniakemissionen die Abluft aus

geschlossenen Anlagenteilen über sauerem Wäscher +

Biofilter

reinigen

oder als Verbrennungsluft nutzen (insbes. bei Abfällen als Input).

✔



✔



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Maßnahmen für bestmöglichen Stand der Technik (2)

►

Gasspeicher

ausreichend dimensionieren, um die BHKW gleichmäßig

in Volllast betreiben zu können und deren Ausfälle abpuffern zu können.

▪

keine Produktion von Überschuss-Biogas, das durch Überdruckventile

in die Atmosphäre abgelassen wird

▪

BHKW haben bei Minderlast höhere Emissionen

► Aus Emissions- und aus Sicherheitsgründen sind

automatisierte

Notfackeln

zu installieren (Notstromversorgung).

► Dem BHKW ist zur Abgasreinigung ein

Oxidationskatalysator

nachzuschalten; dafür Biogas vor Nutzung reinigen.

✔



3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

mögliche Maßnahmen

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3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

gute Alltagspraxis

Tipps zur guten Alltagspraxis (1)

► Auslastungsgrade und Wege für

Transporte optimieren

, Fahrzeuge

gründlich reinigen; möglichst leise Fahrzeuge verwenden

► Saubere

Lagerung

; freie Oberflächen abdecken; Rühren in der Vorgrube

minimieren

► Silagelager max. 3 - 4 m hoch, möglichst dicht schichten und

abdecken

nur ein Silo öffnen, Anschnittflächen minimieren

►

Gülleübergabe

und Übergänge fließfähiger Substrate durch Schlauchstutzen

oder Rohrleitungen

► Regelmäßige

Begehung und Sichtkontrolle

der Anlage, Wartungsintervalle

beachten; Austausch von Teilen nach Herstellerempfehlung

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3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

gute Alltagspraxis

Tipps zur guten Alltagspraxis (2)

► Ausreichende

Verweilzeit

im Fermenter

► Gasproduktion vergleichsmäßigen,

genügend Speichervolumen

vorhalten,

um Volllastbetrieb BHKW zu ermöglichen; Füllstand des Gasspeichers

regelmäßig kontrollieren

► Zur

Schalldämmung

Einhausung des BHKW; Schalldämpfer im Abgasweg;

schallgedämpfte Zu- und Abluftöffnungen schaffen

►

Eigensichere Anlage

(z.B. bei Stromausfall: automatischer Stopp der

Substratzufuhr, Überdruck-/Unterdrucksicherung, Ventilregelung, Notstrom-

aggregat); zyklische Überprüfung der stromführenden Anlagenkomponenten

► Ausreichende

Beschilderung

, Freihalten von Fluchtwegen

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Betriebsführung

(siehe auch VDI

– 3474 Blatt 4 Entw.)

► Anfahrprozesse optimieren

► Dauer des Notfackelbetriebes 50 h/a  Dokumentation der Fackelzeiten

(Schadstoffgrenzwerte werden für die von der Fackel verbrannten Gase nicht festgesetzt, da das

Abfackeln nur kurzzeitig erfolgen darf).

► Gasfackeln sind regelmäßig zu warten und zur Sicherstellung der

Verfügbarkeit regelmäßig zu betreiben. Dies ist im Betriebstagebuch zu

dokumentieren

► Der Betrieb von Gasfackeln ist lärmintensiv. Dies ist beim Betrieb der

Biogasanlagen zu berücksichtigen.

3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

Betriebsführung

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Betriebshandbuch

► Arbeitsanweisungen für An- und Abfahren, Normalbetrieb, Stillstandszeiten

und Betriebsstörungen; bei automatischen Anlagenteilen ist der Handbetrieb

bei Ausfall der Automatik zu beschreiben,

► Beschreibung der erforderlichen Behandlungs-, Kontroll- und

Wartungsmaßnahmen,

► Führung des Betriebstagebuches einschl. der Informations-,

Dokumentations- und Aufbewahrungspflichten,

► Sicherheitstechnische Anforderungen und ggf. Alarmpläne einschließlich

Arbeitsschutz- und Unfallverhütungsvorschriften,

► Umgang mit Biogas, Explosionsgefahren, Erstickungsgefahr (CO

► Maßnahmen im Schadensfall und bei Betriebsstörungen.

3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

Betriebsführung

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Betriebsanweisungen:

► Normalbetrieb, Dokumentationspflichten,

► Instandhaltung,

► Betriebsstörungen,

► Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme,

► Außerbetriebnahme,

► Regelungen zum Änderungsmanagement (Anzeigen gem. § 15 BImSchG),

► Regelung der Verantwortlichkeiten (§ 52 a BImSchG),

3. Emissionsminderung

– Stand der Technik

Betriebsführung