Berechnung der vorhandenen Masse von Biogas in Biogasanlagen zur Prüfung der Anwendung der StörfallV

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1 Beechnung de vohandenen Masse von Biogas in Biogasanlagen zu Püfung de Anwendung de StöfallV 1. Gundlagen Zu Püfung de Anwendbakeit de StöfallV auf Betiebsbeeiche, die Biogasanlagen enthalten, muss das Vohandensein gefähliche Stoffe dain gemäß Anhang I StöfallV gepüft weden. Este efodeliche Schitt ist die Bestimmung des Betiebsbeeiches gem. 3 (5a) BImSchG. Diese kann meh als die/eine Biogasanlage umfassen. Zweite efodeliche Schitt ist die Püfung de Masse an vohandenem, hochentzündlichem Biogas und ggf. Hydolysegas. Zu deen Beechnung ist die Kenntnis de vohandenen Dichte und de Volumina des vohandenen Bio- und ggf. Hydolysegases efodelich. Untenstehend wid hiefü eine Vogehensweise vogeschlagen. Volumina in denen kein hochentzündliches Biogas vohanden sein kann z.b. offene Becken mit natüliche Lüftung sind dabei nicht zu beücksichtigen. Soweit diese Püfung nicht beeits egibt, dass die Schwelle de N. 8 Spalte 5 in Anhang I StöfallV eeicht ode übeschitten wid und damit die eweiteten Pflichten de StöfallV anwendba sind, ist im ditten Schitt eine Püfung de sonstigen, vohanden gefählichen Stoffe gemäß Anhang I StöfallV efodelich. Hiebei sind insbesondee die Regelungen zu Addition von Stoffmassen (vgl. N. 4. bis 7 Anhang I StöfallV) zu beachten, nach denen die vohandene Masse an Biogas z.t. zu beücksichtigen ist. Soweit davon auszugehen ist, dass gefähliche Stoffe gemäß Anhang I StöfallV bei einem auße Kontolle geatenen industiellen chemischen Vefahen anfallen, sind die entspechenden Massen bei den Püfungen zu beücksichtigen. Relevante Definitionen: Die StöfallV definiet das Vohandensein von Stoffen wie folgt: Vohandensein gefähliche Stoffe: das tatsächliche ode vogesehene Vohandensein gefähliche Stoffe ode ih Vohandensein, soweit davon auszugehen ist, dass sie bei einem auße Kontolle geatenen industiellen chemischen Vefahen anfallen, und zwa in Mengen, die die in Anhang I genannten Mengenschwellen eeichen ode übescheiten. Weite bestimmt Anhang I N. 4 Satz 1 StöfallV: Die fü die Anwendung de einschlägigen Voschiften zu beücksichtigenden Mengen sind die Höchstmengen, die zu igendeinem Zeitpunkt vohanden sind ode vohanden sein können. De Begiff des Betiebsbeeichs wid in 3 Abs. 5a BImSchG wie folgt definiet: Ein Betiebsbeeich ist de gesamte unte de Aufsicht eines Beteibes stehende Beeich, in dem gefähliche Stoffe im Sinne des Atikels 3 N. 4 de Richtlinie 96/82/EG des Rates vom 9. Dezembe 1996 zu Beheschung de Gefahen bei schween Unfällen mit gefählichen Stoffen (ABl. EG 1997 N. L 10 S. 13), geändet duch die Richtlinie 2003/105/EG des Euopäischen Palaments und des Rates vom 16. Dezembe 2003 (ABl. EU N. L 345 S. 97), in eine ode meheen Anlagen einschließlich gemeinsame ode vebundene Infastuktuen und Tätigkeiten einschließlich Lageung im Sinne des Atikels 3 N. 8 de Richtlinie in den in Atikel 2 de Richtlinie bezeichneten Mengen tatsächlich vohanden ode vogesehen sind ode vohanden sein weden, soweit davon auszugehen ist, dass die genannten gefählichen Stoffe bei einem auße Kontolle geatenen industiellen chemischen Vefahen anfallen; ausgenommen sind die in Atikel 4 de Richtlinie 96/82/EG angefühten Einichtungen, Gefahen und Tätigkeiten. 1

2 Weitee Hinweise sind de Vollzugshilfe des BMU zu StöfallV zu entnehmen. Hinweis des AISV: Auf seine 118. Sitzung hat de AISV sich dafü ausgespochen, auf Edgasqualität aufbeeitetes Biogas stöfallechtlich de N. 11 des Anhangs I de Stöfall-Veodnung zuzuodnen. Auf seine 122.Sitzung hat de AISV empfohlen, fü die Beechnung de vohandenen Menge an Biogas im Regelfall eine Dichte von 1,3 kg/m³ fü Biogas zu vewenden. 2

3 2. Vogehensweise 2.1. Dichte Zunächst ist Kenntnis de Dichte des hochentzündlichen Bio- und ggf. Hydolysegases, die vohanden ist ode sein kann, efodelich. Analog zu Anhang I N. 4 StöfallV muss dies die maximale, vohandene Dichte sein. Soweit die maximale, vohandene Dichte nicht im Rahmen eine Genehmigung bestimmt ist (z.b. in den Antagsuntelagen) kann diese aus de Gaszusammensetzung eechnet weden, soweit diese entspechend bestimmt ist. Soweit die efodelichen Infomationen fehlen, wid empfohlen mit eine Dichte von 1,3 kg/m³ zu echnen. (Diese Wet in Allgemeines!E36 wid bei Eingabe abweichende Gaszusammensetzung im Blatt Gaszusammensetzung automatisch übeschieben). Ist eine Hydolysestufe vohanden, so ist deen Volumen sepaat einzutagen. Es wid vogeschlagen, fü das Gas de Hydolyse eine Zusammensetzung von CO 2 /H 2 von 50/50 anzusetzen. (De daaus folgende Wet in Allgemeines!E 40 wid bei Eingabe von abweichenden Weten im Blatt Gaszusammensetzung automatisch übeschieben.) Im Blatt Allgemeines sind fü die Dichte des Biogases und des Hydolysegases die empfohlenen Standadwete vogegeben. Bei Eingabe von Daten im Blatt Gaszusammensetzung entwede im Beeich 1. Beechnung de Dichte von Biogas fü alle Anlagenteile (links) ode im Beeich 2. Beechnung de Dichte fü einzelne Anlagenteile weden diese Standadwete übeschieben. Diese vogegebenen Wete fü die Gaszusammensetzungen können duch Eingaben im Blatt Gaszusammensetzung übeschieben weden. Dies kann 1.) entwede fü die Zusammensetzung von Biogas in allen Anlagenteilen und/ode die Hydolysestufe efolgen (linke Seite) 2.) ode fü jede Guppe von Anlagenteilen unte Beücksichtigung unteschiedliche Zusammensetzungen in jede Guppe (echte Seite). Bei 1.) sind die Wete fü "vohandenes Biogas" (Allgemeines!C7:C8) und/ode "vohandenes Hydolysegas" (Allgemeines!C20:C21) zu übescheiben. Bei 2.) sind die Wete fü die Zusammensetzung des Gases in vol% fü Guppen von Anlagenteilen einzugeben, wobei dies fü jede Guppe efolgen muss, fü die ein Volumen eingetagen wude. Die Summe muss 100% egeben. Das Pogamm püft dann, ob das entspechende Gas gemäß de ISO hochentzündlich ist. Ist dies nicht de Fall, können Volumina entspechende Anlagenteile bei de Eingabe auf den nachfolgenden Blätten entfallen, wenn ein Nachweis von eine Messstelle nach 26 BImSchG ode eine ZÜS fü den Beeich Ex-Schutz, dass vefahens- ode anlagenbedingt kein hochentzündliches Gasgemisch gemäß ISO und StöfallV "vohanden" sein kann, voliegt. Soweit ein deatige Nachweis nicht voliegt, sind auch die entspechenden Volumina zu beücksichtigen. Anmekung: Die in den Sicheheitsegeln de BG-Landwitschaft angegebene Dichte von 1,2 kg/m³ gilt fü einen mittleen Betiebswet (übliche Methankonzentation) und deckt damit die Konsevativitätsfodeung das Vohandenseins nach StöfallV nicht ab, da bei ungünstigen, abe vogesehenen und tatsächlich eintetenden Betiebszuständen auch geingee Methan- und höhee Kohlendioxidkonzentationen mit de Folge höhee Gasdichten aufteten können. 3

4 2.2. Beechnung de Gasvolumina Zu Beechnung des Gasvolumens im Betiebsbeeich sind die Teilvolumina, die zu igendeinem Zeitpunkt des bestimmungsgemäßen Betiebs vohanden sind, zu beechnen. Dies sind entwede die in eine Genehmigung bestimmten Volumina (Gößen) ode die technisch maximal möglichen Volumina (Gößen). Soweit Egebnisse von Messungen voliegen, können diese statt de Beechnungen genutzt weden. Bei de Beechnung ist zwischen Behälten, die unte möglichem Vohandensein hochentzündliche Gase mit konstanten Füllständen betieben weden (z.b. Gäbehälten, Fementen, Nachgäbehälten), und solchen Behälten, die unte möglichem Vohandensein hochentzündliche Gase mit wechselnden Füllständen (z.b. Gäestelage, Volagen) betieben weden, zu untescheiden. Volumina in denen kein hochentzündliches Biogas vohanden sein kann z.b. offene Becken mit natüliche Lüftung sind dabei nicht zu beücksichtigen. Diese pessimale Betachtung vohandene Stoffvolumina sollte vo dem Hintegund eal mögliche Betiebszustände efolgen Volumina gasdichte Behälte, die im Nomalbetieb gefüllt betieben weden Volumina gasdichte Behälte, die im Nomalbetieb gefüllt betieben weden (Gäbehälte, Femente, ggf. Nachgäbehälte etc., die de Ezeugung von Biogas dienen und lediglich im Rahmen de Instandhaltung entleet weden) weden wie folgt angeechnet: Feibod + Dachbeeich Fü die Beücksichtigung von Watungs- und Instandhaltungsabeiten, bei denen Behälte entleet weden, wid zusätzlich das Volumen des zylindischen Teils des gößten Fementes ode Nachgäes addiet (d.h. das Volumen des gesamten Behältes beücksichtigt). Altenativ zu de pauschalen Betachtung eines zusätzlichen Behältes kann die Beechnung auf de Gundlage eine Betiebsanweisung fü die In- und Außebetiebnahme de Behälte efolgen. Mit diese Betiebsanweisung, die im Genehmigungsbescheid eingebunden wid, muss nachgewiesen weden, dass bei In- und Außebetiebnahme de Behälte kein zusätzliches Gasvolumen entstehen kann, ode mit welchen Mengen dabei zu echnen ist. Zu diesen Behälten gehöen auch Hygienisieungsbehälte, soweit sie an Gasefassung angeschlossen sind. Ein Feibod von 0,6 m ist üblich. Bei Einsatz eiweiß- ode fetthaltige Substate ist wegen Schaumbildung i.d.r. ein Feibod von 1 m einzuhalten Volumina gasdichte Behälte, die zu Substatausbingung entleet weden Volumina gasdichte Behälte, die zu Substatausbingung entleet weden (Kombibehälte, Gäestelage etc.) weden, abzüglich des betiebstechnischen Mindestvolumens an Substat, vollständig beücksichtigt Sonstige Behälte ode abgedeckte Endlage fü vollständig vegoenes Substat Die Volumina sonstige Behälte ode abgedeckte Endlage fü vollständig vegoenes Substat (i.d.r. viete Stufe), die nicht beheizt weden und nicht mit dem Biogassystem vebunden sind, weden beücksichtigt, es sei denn, duch ein Messpogamm (insbesondee hinsichtlich CH 4, H 2, H 2 S, NH 3 ) eine Messstelle nach 26 BImSchG ode eine ZÜS fü den 4

5 Beeich Ex-Schutz wid de Nachweis ebacht, dass die untee Explosionsgenze vefahens- ode anlagenbedingt nicht übeschitten weden kann, d.h. kein hochentzündliches Gasgemisch gemäß StöfallV vohanden sein kann. Fü eine vollständige Vegäung ist in de Regel eine Veweilzeit von 100 Tagen in Gäbehälten efodelich. Geuchsmindend abgedeckte Volagebehälte ode geuchsmindend abgedeckte, hinte einem Sepaato angeodnete Endlage ohne elevanten Feststoffanteil, die nicht beheizt weden und nicht mit dem Biogassystem vebunden sind, können unbeücksichtigt bleiben Speiche fü Biogas Das Volumen alle Speiche fü Biogas (Behälte ode Foliensäcke) wid vollständig beücksichtigt Biogasfühende Rohleitungen Das Volumen alle biogasfühende Rohleitungen wid beücksichtigt. Es wid angenommen, dass dieses Volumen 2% des Volumens sonstige biogasfühende Anlagenteile betägt. In Anlagen, deen Teile nahe beeinande aufgestellt sind (keine gasfühenden Rohleitungen länge als 100 m) kann de Rohleitungsinhalt mit 50 kg angenommen weden (dann ist 50 (kg) manuell in Allgemeines!G32 einzutagen). Falls das Rohleitungsvolumen entscheidungseheblich ist, kann eine Eingabe de Abmessungen de Rohleitungen efolgen Hydolysestufen Das in Hydolysestufen gebildete Gas untescheidet sich von sonstigem Biogas duch die hohe Konzentation an Wassestoff. Es wid die Annahme eine Dichte von 1 kg/m³ eine 50/50 Mischung Kohlendioxid/Wassestoff bei 15 C vo geschlagen. Diese Zusammensetzung kann übeschieben weden. Das Volumen an Hydolysegas ist sepaat einzugeben Bioedgas und Flüssiggase Nicht zu dem hochentzündlichen Gas nach Anhang I N. 8 StöfallV, sonden zu N. 11 sind zu echnen: zu Bioedgas aufbeeitetes Gas (gemäß DVGW-Mekblatt G 262) Flüssiggas (z.b. zu Bioedgasaufbeeitung) 2.3. Zwischenegebnis Die Multiplikation von vohandene Dichte und vohandenem Gesamtvolumen liefet die vohandene Masse an hochentzündlichem Bio- und Hydolysegas, das de N. 8 de Tabelle in Anhang I StöfallV zuzuodnen ist. Soweit noch andee hochentzündliche Gase gemäß N. 8 des Anhangs I StöfallV vohanden sind, sind diese vo einem Vegleich mit den Spalten 4 und 5 hinzu zu addieen. 2.4 Weitee Püfungsbedaf Soweit diese Püfung nicht beeits egibt, dass die Schwelle de N. 8 Spalte 5 in Anhang I StöfallV eeicht ode übeschitten wid und damit die eweiteten Pflichten de StöfallV anwendba sind, ist im nächsten Schitt eine Püfung de sonstigen, vohanden gefählichen Stoffe gemäß Anhang I StöfallV efodelich. 5

6 Weitee gefähliche Stoffe wie z.b. Flüssiggas Teibstoffe Heizöl Pflanzenschutzmittel Düngemittel Sind entspechend de Regeln des Anhang I StöfallV zu beücksichtigen. Aufbeeitetes Bioedgas und hochentzündliche, veflüssigte Gase sind hiebei de N. 11 de Tabelle des Anhangs I StöfallV zuzuodnen (vgl. Beschluss des 118.AISV). 6

7 3. Beechnungsfomeln fü die Gasvolumina Zu Beechnung de fü Biogas genutzten Volumina in Anlagenteilen fü die gängigen Bauweisen weden einfache, geometische Fomeln genutzt. Aufgund de Veeinfachung ist kein Rechenpogamm efodelich. Sich duch Veeinfachungen egebende Ungenauigkeiten sind zu beachten Gäbehälte, Femente, Nachgäbehälte (Behälten, die unte möglichem Vohandensein von hochentzündlichem Biogas mit konstanten Füllständen betieben weden.) Die Gößen und stehen fü Höhen im Gasaum. Soweit diese Wete in eine Genehmigung bestimmt sind (z.b. in den Antagsuntelagen angegeben), sind diese Wete zu nutzen. Soweit keine Genehmigung voliegt ode die Wete dain nicht bestimmt sind, sind die technisch maximal möglichen Wete zu nutzen. Ein Feibod von 0,6 m ist üblich. Bei Einsatz eiweiß- ode fetthaltige Substate ist wegen Schaumbildung i.d.r. ein Feibod von 1 m einzuhalten. Zylindische stehende Behälte mit aufgesetztem Kegel unte Duck V = (Π* 2 * )+(Π*1/3* 2 *) Zylindische stehende Behälte mit aufgesetztem Kugelsegment (incl. Halbkugel (=) V =(Π* 2 * )+(Π**1/6*(3* )) (Kugelsegmentbeechnung statt Beechnung eines Rotationselipsoidssegements, d.h. Näheung fü ) 7

8 Popfenstomfemente l V = 2 *l*(accos((-)/)-(-)(2**- 2 ) 1/2 / 2 )+(Π* 2 *1/3*(3*-)) (Näheung de Böden als Halbkugeln, um ein Kugelsegment statt einem Rotationselipsoidsegement zu beechnen) Boxenpopfenstomfemente mit aufgesetztem Gasspeiche l l B L V = 2 *l *(accos((-)/)-(-)(2**- 2 ) 1/2 / 2 )+(Π*l *1/6*(3* 2 +l 2 ))+L*B* Boxen L B V = L*B* 8

9 Pfeffekonfemente V = Π*(²*(h + 1/3*h ) + 1/3** * h + ²*(1/3*h + h + 1/3*h )) 3.2. Gasspeiche Da die Volumina de Gasspeiche i.d.r. bekannt sein sollten, weden keine Beechnungsvefahen vogeschlagen Gäestelage (Behälten, die unte möglichem Vohandensein von hochentzündlichem Biogas mit wechselnden Füllständen (z.b. Volagen, Gäestelage) betieben weden.) Die Göße steht fü die Höhe von Volumina fü die Gasspeicheung. Die Göße steht fü die Höhe von Flüssigkeitsständen, die bei Entleeung von Gäestelagen vebleiben. Soweit diese Wete in eine Genehmigung bestimmt sind (z.b. in den Antagsuntelagen angegeben), sind diese Wete zu nutzen. Soweit keine Genehmigung voliegt ode die Wete dain nicht bestimmt sind, sind die technisch maximal möglichen Wete zu nutzen. Zylindische stehende Behälte mit aufgesetztem Kegel unte Duck h V = (Π* 2 *(h- ))+(Π*1/3* 2 *) Zylindische stehende Behälte mit aufgesetztem Kugelsegment 9

10 h V = (Π* 2 *(h- ))+(Π**1/6*(3* )) (Kugelsegmentbeechnung statt Beechnung eines Rotationselipsoidssegements, d.h. Näheung fü ) Zylindische stehende Behälte mit Fachdach H V = (Π* 2 *(H- )) Quade L B H V = L*B* 10

11 Abgedecktes Edbecken L H l b B H ist die gesamte Höhe bzw. Tiefe des Beckens. Die Höhe des technisch bedingten Mindestfüllstandes ist h. Beechnet wid de bei Mindestfüllstand vebleibende Gasaum. V =1/3*(H-h )*((b +(B-b )*h /H)*(l +(L-l )*h /H)+((b +(B-b )*h /H)*(l +(Ll )*h /H)*B*L)^0,5+B*L) 3.4. Rohleitungen Gundsätzlich kann das Volumen in Rohleitungen mit 2 % des Volumens de andeen Anlagenteile angenommen weden. (Diese Beechnung efolgt automatisch, falls im Blatt Rohleitungen keine Eintagung efolgt.) In Anlagen, deen Teile nahe beeinande aufgestellt sind (keine gasfühenden Rohleitungen länge als 100 m) kann de Rohleitungsinhalt mit 50 kg angenommen weden. (dann ist 50 (kg) manuell im Blatt Allgemeines in G32 einzutagen!) Die altenative Eingabe de Wete einzelne Rohleitungen sollte nu vogenommen weden, wenn dies entscheidungseheblich sein kann. Die Volumina von Rohleitungen weden mit V = Π*(D/2) 2 *L beechnet. D kann als DN ode in Zoll angegeben weden (Eingabe von beidem füht zu doppelten Beechnung). L sind die lfm Rohleitung des entspechenden Duchmesses. Eine gesondete Beechnung von Rohbögen escheint entbehlich. 11

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