Untersuchung ausgewählter Biogasanlagen hinsichtlich Gasleckagen an den Fermentern, Nachgärern, abgedeckten Gärrestlagen und Rohrleitungen

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1 Untersuchung ausgewählter Biogasanlagen hinsichtlich Gasleckagen an den Fermentern, Nachgärern, abgedeckten Gärrestlagen und Rohrleitungen Dipl.-Ing. (FH) W. Schreier Einführung in die Thematik Technik zur Gasvisualisierung Emissionen aus Biogasanlagen Ausblick

2 Zielsetzung der Energieerzeugung durch regenerative Energien um das Klima zu schützen und den derzeitigen CO 2 - Ausstoß zu vermindern, müssen wir für die Zukunft verstärkt auf klimaneutrale erneuerbare Energien setzen. Eine gute Möglichkeit stellt die nachhaltige Energiegewinnung aus Biomasse dar. Sie kann sowohl als Kraftstoff als auch zur Stromgewinnung verwendet werden. Die nachhaltige energetische Nutzung von Biomasse soll gefördert werden. Dies ist ein politisches Ziel der Europäischen Union und entspricht der Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung. Quelle: Leitfaden Nachhaltige Biomasseherstellung (Bundesanstalt f. Landwirtschaft u. Ernährung) Ziele: CO 2 -Minderung und Nachhaltigkeit

3 Klimafreundliche Energieerzeugung = keine Freisetzung von Klimagasen Biogasanlage muss technisch dicht sein aber: bei im Zeitraum 2010/2011 durchgeführten Messungen hohe Anzahl festgestellter Leckagen Methangasaustritte an Biogasanlagen können o das Klimaschutzziel in Frage stellen o Geruchsemissionen bewirken o zu erhöhten Risiken führen (Ex-u. Brandschutz, Haftungs- u. Versicherungsrisiken o Gewährleistungsfragen aufwerfen o zu wirtschaftlichen Verlusten führen

4 Beschreibung der Messkampagne Zur Verifizierung des dargestellten Sachverhaltes erfolgten im Auftrag des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Sachsen an 10 ausgewählten Biogasanlagen exemplarische Messungen Zielsetzung hierbei: o Beurteilung der Relevanz o Prüfung der am Markt verfügbaren Messtechniken zur bildgebenden Gasdetektion hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit o Erarbeitung einer Vorgehensweise zur Vermeidung und Minderung von Gasleckagen an Biogasanlagen

5 Mögliche Vorgehensweisen zum Auffinden von Methanverlusten Untersuchung mit Gasspürgeräten und schäumenden Mitteln - sehr arbeitsintensiv und zeitaufwendig - flächendeckende Anwendung kaum möglich - nicht alle Bereiche erfassbar Ferndetektion mit Laser-Konzentrationsmessgeräten - nicht für alle Bereiche geeignet (Membran, Übergänge) - durch die Anlage vagabundierende Gaswolken können Ergebnisse stark verfälschen - im Prinzip eher Punktmessung IR-Visualisierung mit speziellen Kameras - geringer Zeitbedarf - flächendeckende Überprüfung möglich - bildgebendes Verfahren, hohe Transparenz durch Video-Dokumentation

6 Funktionsprinzip IR-Gasvisualisierung Jeder Körper strahlt Wärme ab Kohlenwasserstoffe absorbieren einen Teil dieser Strahlung

7 Funktionsprinzip IR-Gasvisualisierung Absorption durch Kohlenwasserstoffe ist wellenlängenspezifisch

8 Technik zur Visualisierung von Gasleckagen Arbeitsbereich 3,2-3,4 µm Je nach Kameraeinstellung erfolgt Visualisierung in Form von weißen oder schwarzen Wolken Datenaufzeichnung und Auswertung in Kameragehäuse integriert Aufnahmen ohne Stativ und aus kurzen Entfernungen möglich, auch auf Leitern und Bühnen einsetzbar Arbeitsbereich 7,8 µm Visualisierung als Falschfarbenbild Datenaufzeichnung/Auswertung mittels Laptop Aufnahmen nur mit Stativ möglich

9 Einflussgrößen auf Qualität der Messung Kenntnisse und Erfahrungen des Bedieners bzgl. IR-Aufnahmen und anlagenspezifischer Gegebenheiten Optimales Messergebnis Einsatz optimaler Messtechnik Optimale Mess- und Umgebungsparameter

10 Vorgehensweise bei der Gasvisualisierung

11 Mögliche Methanemissionsquellen Unterteilung auf Grund Schadensursache möglich: Bauliche bzw. konstruktiv bedingte Ursachen Wartungsmängel Substratraum Mängel in Betriebsweise

12 Beispiele für Leckagen

13 Beispiele für Störeinflüße

14 Bewertungsmatrix für Gasleckagen AK Qualitätssicherung Methanemissionsmessung an Biogasanlagen (QMaB)

15 Ergebnisse der Untersuchungsreihe o 2 von 10 Anlagen waren ohne Leckagen = Fehlerquote 80 % o Insgesamt wurden 22 Einzelfehlstellen nachgewiesen, gem. der Bewertungsmatrix ergab sich hierbei folgende Verteilung: FK I: 5 von 22 = 23% FK II: 10 von 22 = 45% FK III: 7 von 22 = 32% häufigste Fehler aus dem Bereich Wartung: 6 * Seilzugdurchführung und 3 * Folienanbindung o Überdrucksicherung angesprochen: 3 Anlagen bei Ankunft und 1 während der Messung

16 Vergleich mit bundesweiten IR-Messungen Abschätzung aus Erfahrung von ca. 600 Messungen der Firmen gewitra, Systemtechnik Weser-Ems, Esders und Umweltanalytik RUK ofehlerquote bei ca % oeinstufung der nachgewiesenen Leckagestellen in kleinere Schäden, analog FK I ca. 30 % mittlere Schäden, analog FK II ca. 45 % große Schäden, analog FK III ca. 25 % häufig angetroffene Fehler aus dem Bereich Wartung: Folienanbindung und Seilzugdurchführung oüberdrucksicherung bei ca. 10 % angesprochen

17 Gründe für IR - Anlageninspektion Zielsetzung: Nachweis des sicheren und emissionsfreien Anlagenbetriebs overbesserte Betriebsführung und Dokumentation osteigerung der Anlagensicherheit und Reduzierung des Haftungsrisikos ohöherer Akzeptanz in der Nachbarschaft odurchsetzung von Gewährleistungsansprüchen overbesserung der Wirtschaftlichkeit

18 Wann sollte IR Anlageninspektion erfolgen IR-Inspektion o wiederkehrend im jährlichen Zyklus, hierbei Ersttermin nach IBN der Anlage und ein weiterer vor Ablauf Gewährleistung o Zwischentermine zu empfehlen nach Öffnen/Schließen von Membrandächern bei Auftreten von plötzlichen und nicht erklärbaren Gasgerüchen bei ansteigendem Futtermittelbedarf für gleichbleibende Gasmenge nach Extremwetterereignissen

19 Kombination aus Eigen- und Fremdkontrolle Regelmäßige Eigenkontrolle o arbeitstägige Anlagenbegehung mit visueller Kontrolle der ÜU-Sicherung o wöchentliche/monatliche Kontrolle von Seilzugdurchführungen und Wasservorlagen z.b. bei Rührwerkswelle mit Hilfe von Gasschnüfflern oder besser Gaskonzentrationsmessgeräten o Vierteljährliche Überprüfung von Bullaugen auf Bühnen und Methankonzentrationsmessung im Tragluftstrom o Stichprobenhafte Konzentrationsmessungen am Übergang Gashaube / Behälterwandung Jährliche Fremdkontrolle mit IR-Anlagenbegehung o4-augen Prinzip gewährleistet höhere Sicherheit und Objektivität odokumentierte Gesamtüberprüfung der Anlage obestätigt und testiert die gute Betriebsführung, hierzu auch Vorlage der Protokolle aus Eigenüberwachung

20 Fazit Hauptziele Bioenergieproduktion = klimafreundliche Energieerzeugung obetriebsmanagement und Anlagenzustand beeinflussen CO 2 -Bilanz erheblich o Regelmäßige Wartung / Kontrolle erscheint sinnvoll oteilnahme an Fortbildungsveranstaltungen / Erfahrungsaustausch Zur Erlangung des gewünschten Klimaschutzzieles ist die Biogaserzeugung und Nutzung ein unverzichtbarer Baustein aber es gibt noch Verbesserungspotenzial um mit der lokalen Biogaserzeugung einen globalen Effekt zu erzielen

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