Hamburg, TNU-UBP HH / Wei. Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Pelikanplatz Hannover. Umfang des Berichtes:

Transkript

1 Hamburg, TNU-UBP HH / Wei Gutachterliche Stellungnahme über die erforderliche Schornsteinhöhe sowie die Emissionen und Immissionen durch den Betrieb der Gasverdichterstation am Standort Quarnstedt Auftraggeber: TÜV-Auftrags-Nr.: Umfang des Berichtes: Bearbeiter: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Pelikanplatz Hannover / 112UBP Seiten Peter Weidmann Tel.: 040/ pweidmann@tuev-nord.de TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG Große Bahnstraße Hamburg Telefon 040/ umwelt@tuev-nord.de Immissionsprognosen Gerüche Anlagenbegutachtung

2 Seite Inhalt 1 Zusammenfassung Aufgabenstellung Vorgehensweise Verwendete Programme und Versionen Anlagenbeschreibung Beurteilungsgrundlage Emissionsseitige Anforderungen Geplante Verdichterstation Heizzentrale Überwachung der Emissionsgrenzwerte der Gasturbinen-Anlage Immissionsseitige Anforderungen Schutzgut Mensch Schutzgut Ökosysteme und Vegetation Örtliche Verhältnisse Ortsbesichtigung Geländestruktur Nutzungsstruktur Immissionsorte Schornsteinhöhenberechnung Schornsteinhöhe für die Gasturbinen Emissionsbedingte Schornsteinhöhe (Nr TA Luft) Ermittlung der gebäudebedingten Schornsteinhöhen (Nr TA Luft) Ermittlung der geländebedingten Schornsteinhöhe (Nr TA Luft) Anforderungen für die Einrichtung einer Messstelle Zusammenfassung: Maßgebliche Schornsteinhöhe Schornsteinmindesthöhe für die Heizzentrale Ermittlung der gebäudebedingten Schornsteinhöhe Ermittlung der umgebungsbedingten Schornsteinhöhe (VDI 3781 Blatt 4) Überlagerung der Abgasfahnen Zusammenfassung: Maßgebliche Schornsteinmindesthöhe Immissionsprognose Emissionen Ausbreitungsrechnung Beurteilungsgebiet und Rechengebiet Quellmodellierung Meteorologische Daten Rauhigkeitslänge NO 2 -Direktemission und NO/NO 2 -Umwandlung Deposition Berücksichtigung von Gebäudeeinflüssen Berücksichtigung von Geländeeinflüssen Immissionszusatzbelastung Schutzgut Mensch Schutzgut Ökosysteme und Vegetation Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 2 von 40

3 7.3.3 Flächige Darstellung der Immissionen Quellenverzeichnis Anhang Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Emissionsgrenzwerte für die Gasturbinen gemäß 13. BImSchV... 9 Tabelle 2: Emissionsgrenzwerte für die Heizzentrale gemäß 1. BImSchV Tabelle 3: Tabelle 4: Tabelle 5: Immissions(grenz)werte für SO 2, NO 2 (TA Luft 4.2.1) und für CO (39. BImSchV) zum Schutz der menschlichen Gesundheit Immissionswerte für Schwefeldioxid und Stickstoffoxide zum Schutz von Ökosystemen und der Vegetation (TA Luft 4.4.1) Parameter für die emissionsbedingte Schornsteinhöhenberechnung basierend auf den Angaben des Betreibers zur Gaszusammensetzung H- Gas 1und zur Dimensionierung des Schornsteins Tabelle 6: Ausbreitungsrelevante Emissionsdaten der Gasverdichterstation Tabelle 7: Bagatellmassenströme gemäß Nr TA Luft Tabelle 8: Gitterstruktur der Ausbreitungsrechnung Tabelle 9: Quellparameter Tabelle 10: Depositionsparameter der stickstoffhaltigen Gase Tabelle 11: Maximale Immissionszusatzbelastung durch die geplante Anlage und Irrelevanzschwellen gemäß TA Luft Tabelle 12: Maximaler, gleitender 8-Stunden-Mittelwert durch die geplante Anlage und Irrelevanzschwellen sinngemäß nach TA Luft Tabelle 13: Maximale Zusatzbelastung (Jahresmittelwerte) durch die geplante Anlage und Irrelevanzschwellen gemäß der critical loads für Wälder der gemäßigten Breiten außerhab des Betriebsgeländes Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 3 von 40

4 Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1: Lageplan der geplanten Gasverdichterstation (Quelle: Aufraggeber)... 8 Abbildung 2: Immissionsorte bezüglich der Bewertung der CO-Zusatzbelastung Abbildung 3: Relative Häufigkeiten der Windrichtungen und -geschwindigkeitsklassen an der Station Itzehoe für das Jahr Abbildung 4: Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeits- und Ausbreitungsklassen an der Station Itzehoe für das Jahr Abbildung 5: Geländeisoflächen und -steigungen sowie Gitterebenen und Anemometerstandort (blaues Dreieck) Abbildung 6: Jahresmittelwert der Immissionszusatzbelastung von NO 2 durch den Betrieb der Anlage in µg/m³ Abbildung 7: Jahresmittelwert der Immissionszusatzbelastung von SO 2 durch den Betrieb der Anlage in µg/m³ Abbildung 8: Jahressumme der Stickstoffdeposition in kg/(ha a) und der am höchsten belastete Aufpunkt außerhalb des Betriebsgeländes (ANP_1) Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 4 von 40

5 1 Zusammenfassung Die Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG beabsichtigt am Standort Quarnstedt eine neue Gasverdichterstation zu errichten und zu betreiben. Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens wurde die TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG mit der Berechnung der erforderlichen Schornsteinhöhe und der Erstellung einer Prognose der zu erwartenden Emissionen und Immissionen beauftragt. Die Bestimmung der Schornsteinhöhe richtet sich nach Nr. 5.5 TA Luft /1/. Die Ermittlung und Beurteilung der Immissionen (Immissionsprognose) erfolgt ebenfalls nach TA Luft. Als beurteilungsrelevante Schadstoffe sind Stickstoffdioxid (NO 2 ), Schwefeldioxid (SO 2 ) und Kohlenmonoxid (CO) zu betrachten. Um die Anforderungen des Messplatzes für die wiederkehrende Emissionsmessungen gemäß DIN EN zu erfüllen, ergibt sich im vorliegenden Fall eine Schornsteinhöhe von 20,65 m. Die gemäß TA Luft ermittelten Schornsteinhöhen für die Gasturbinen betragen rund 18 m. Diese Schornsteinhöhen sind maßgeblich für die Immissionsprognose und wurden den Berechnungen zu Grunde gelegt. Der gewählte Ansatz beschreibt damit den ungünstigsten Zustand, weil eine höhere Schornsteinhöhe zu einer besseren Ableitung der Abgase und damit zu niedrigeren Immissionszusatzbelastungen führt. Die erforderliche Schornsteinhöhe für die Heizzentrale liegt bei 6,7 m. Die Schadstoffe SO X und NO X überschreiten die Bagatellmassenströme der TA Luft nicht. Gemäß Nr. 4.1 der TA Luft kann für diese Schadstoffe davon ausgegangen werden, dass schädliche Umwelteinwirkungen durch die Anlage nicht hervorgerufen werden können. Unabhängig davon werden zusätzlich die Immissionszusatzbelastungen durch eine Ausbreitungsrechnung ermittelt. Die maximale Zusatzbelastung aus dem Betrieb der geplanten Anlage erfüllt für die Schadstoffe NO 2 und SO 2 die Irrelevanzkriterien der TA Luft. Die Bestimmung von weiteren Immissionskenngrößen (Vorbelastung, Gesamtbelastung) bzw. die Betrachtung der Kurzzeitgrenzwerte kann gemäß Nr. 4.1 TA Luft entfallen. Es kann davon ausgegangen werden, dass schädliche Umwelteinwirkungen durch die Anlage nicht hervorgerufen werden können. Die Zusatzbelastung bezüglich der Stickstoffdeposition liegt ebenfalls unter 3 % des mittleren critical loads für Wälder der gemäßigten Breiten von 15 kg Stickstoff/(ha a). Diese Betrachtungsweise stellt eine konservative Abschätzung dar, da es sich bei dem hier betrachteten Fließgewässer und der angrenzenden Lebensräume um sehr dynamische Ökosysteme handelt, die Stoffeinträge durch das Fließgewässer selbst bzw. durch regelmäßige Überflutung ausgleichen können. Eine Verschlechterung des Erhaltungszustandes der Ökosysteme im Berechnungsgebiet ist somit nicht zu erwarten. Peter Weidmann Sachverständiger der TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 5 von 40

6 2 Aufgabenstellung Die Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG beabsichtigt am Standort Quarnstedt eine neue Gasverdichterstation zu errichten und zu betreiben. Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens wurde die TÜV NORD Umweltschutz GmbH & Co. KG mit der Berechnung der erforderlichen Schornsteinhöhe und der Erstellung einer Prognose der zu erwartenden Emissionen und Immissionen beauftragt. Die Bestimmung der Schornsteinhöhe richtet sich nach Nr. 5.5 TA Luft /1/. Die Ermittlung und Beurteilung der Immissionen (Immissionsprognose) erfolgt ebenfalls nach TA Luft. Als beurteilungsrelevante Schadstoffe sind Stickstoffdioxid (NO 2 ), Schwefeldioxid (SO 2 ) und Kohlenmonoxid (CO) zu betrachten. 2.1 Vorgehensweise Die Stellungnahme umfasst folgende Arbeitsschritte: Besichtigung des geplanten Anlagenstandortes, der Ausbreitungswege und der Immissionsorte, Berechnung der notwendigen Schornsteinhöhe, Berechnung der zu erwartenden Emissionen der Gesamtanlage auf Grundlage der vorgelegten Planungsdaten, Prognose der Immissionen durch Ausbreitungsrechnungen mit dem Programm LASAT (Version 3.1) in einer AUSTAL2000-konformen Konfiguration. 2.2 Verwendete Programme und Versionen Für die Ausbreitungsrechnung wird das Modell LASAT in der Version 3.1 verwendet. Das Ausbreitungsmodell LASAT (Lagrange-Simulation von Aerosol-Transport) berechnet die Ausbreitung von Spurenstoffen in der Atmosphäre, indem für eine Gruppe repräsentativer Stoffteilchen der Transport und die turbulente Diffusion auf dem Computer simuliert wird (Lagrange-Simulation). LASAT beruht auf einem Forschungsmodell, das 1980 entwickelt und in verschiedenen Forschungsvorhaben erprobt wurde. LASAT diente als Grundlage für die Entwicklung des Ausbreitungsmodells AUSTAL2000, dem offiziellen Referenzmodell der Ersten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft TA Luft) /1/. Es bietet im Vergleich zu AUSTAL2000 einen größeren Umfang von Eingabeoptionen und kürzere Rechenzeiten aufgrund der Unterstützung von mehreren Rechenkernen. Die Eingangsparameter wurden jedoch so gesetzt, dass die Berechnung konform zum Ausbreitungsmodell AUSTAL2000 der TA Luft erfolgen. 3 Anlagenbeschreibung Das Hauptsystem der geplanten Gasverdichterstation Quarnstedt besteht aus drei Turboverdichtereinheiten mit Gasturbinenantrieb. Die Verdichtereinheiten werden jeweils in einem eigenen, geschlossenen und lärmgeschützten Gebäude untergebracht, die Abgase werden über drei getrennte Schornsteine abgeführt. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 6 von 40

7 Die Auslegung des Schornsteins und die Berechnung der Immissionen erfolgt als konservative Abschätzung unter der Annahme, dass alle drei Gasturbinen gleichzeitig betrieben werden. Als Gasturbinen sind Einheiten von Solar, Typ Taurus 70, vorgesehen. Die installierte, nutzbare Gasturbinenleistung wird ca. 3 x 8,14 MW (ISO-Bedingungen) = 24,42 MW betragen. Der Wirkungsgrad der Gasturbinen liegt bei ca. 35 %. Aus dem Wirkungsgrad der Gasturbinen und der nutzbaren Gasturbinenleistung ergibt sich eine installierte Feuerungswärmeleistung von 3 x 23,06 MW = 69,18 MW. Weiterhin ist eine Heizzentrale zur Erwärmung des Brenngases und zur Beheizung der Gebäude geplant. Die Heizzentrale soll aus vier Gas-Heizwertkesseln mit einer Nennleistung von jeweils 150 kw bestehen. Es sollen jedoch nur drei Kessel gleichzeitig betrieben werden. Der vorgesehene dieselbetriebene Notstromgenerator ist im Rahmen der Immissionsprognose nicht zu betrachten, da dieser nur bei Störungen zum Einsatz kommt. Dagegen wird im Folgenden der durchgehende bestimmungsgemäße Volllastbetrieb untersucht. Die folgende Abbildung zeigt den Lageplan der Anlage. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 7 von 40

8 Abbildung 1: Lageplan der geplanten Gasverdichterstation (Quelle: Aufraggeber) Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 8 von 40

9 4 Beurteilungsgrundlage 4.1 Emissionsseitige Anforderungen Geplante Verdichterstation Für Erdgas betriebene Gasturbinen mit einer Feuerungswärmeleistung von mehr als 50 MW gelten nach der Dreizehnten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (13. BImSchV /2/), 6, Abs. 1 die in Tabelle 1 genannten Grenzwerte. Wenn mehrere Anlagen derselben Art in einem engen räumlichen und betrieblichen Zusammenhang stehen (gemeinsame Anlage), gilt gemäß der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (4. BImSchV) die Summe der Feuerungswärmeleistungen der Einzelanlagen. Die Gasverdichterstation hat bei Volllast der drei installierten Gasturbinen eine Feuerungswärmeleistung von insgesamt 69,18 MW, daher werden die Emissionsgrenzwerte für den Tagesmittelwert herangezogen. Die Begrenzung des Jahresmittelwertes gilt erst ab einer Feuerungswärmeleistung von 100 MW. Die Konzentrationen sind bezogen auf trockenes Abgas im Normzustand mit 15 % Sauerstoff. Die Emissionsgrenzwerte gelten bei Betrieb ab einer Last von 70 %, unter ISO-Bedingungen (Temperatur 288,15 K, Druck 101,3 kpa, relative Luftfeuchte 60 %). Tabelle 1: Emissionsgrenzwerte für die Gasturbinen gemäß 13. BImSchV Stoff Einheit Tagesmittelwert Stickoxide, gerechnet als NO 2 mg/m³ 75 1 Kohlenmonoxid mg/m³ 100 Schwefeloxide, gerechnet als SO 2 mg/m³ 11, Heizzentrale Die Genehmigung des Betriebes der Gasverdichterstation beinhaltet eine Heizzentrale bestehend aus vier Gas-Heizwertkesseln mit einer Nennleistung von jeweils 150 kw. Es sollen jedoch nur drei Kessel gleichzeitig betrieben werden. Daraus ergibt sich eine Nennwärmeleistung von maximal 0,45 MW. Für mit Gasen der öffentlichen Gasversorgung betriebene Feuerungsanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von weniger als 20 MW gelten in Abhängigkeit von der Nennwärmeleistung der eingesetzten Kessel-Brenner-Einheiten (hier 150 kw) die in Tabelle 2 aufgeführten Emissionsbegrenzungen gemäß der Ersten Verordnung zur Durchführung des Bundes- Immissionsschutzgesetzes (1. BImSchV /3/) mg/m³gemäß der in 2013 voraussichtlich in Kraft tretenden novellierten 13. BImSchV Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 9 von 40

10 Tabelle 2: Emissionsgrenzwerte für die Heizzentrale gemäß 1. BImSchV Stoff Einheit Grenzwert Stickoxide, gerechnet als NO 2 mg/kwh 60 Die Emissionsbegrenzung entspricht somit in diesem Fall 9,0 g/h je Einheit. Darüber hinaus sind Gasfeuerungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung von mehr als 50 kw nach 10 der 1. BImSchV so zu betreiben, dass die nach dem Verfahren der Anlage 3, Nr. 3.4, bestimmten Abgasverluste 9 % nicht überschreiten Überwachung der Emissionsgrenzwerte der Gasturbinen-Anlage Bei erdgasbetriebene Gasturbinenanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von mehr als 50 MW hat der Betreiber gemäß 15 der 13. BImSchV /2/ die Massenkonzentrationen von Kohlenmonoxid, Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, den Volumengehalt an Sauerstoff im Abgas und die zur Beurteilung des ordnungsgemäßen Betriebs erforderlichen Betriebsgrößen, insbesondere Leistung, Abgastemperatur, Abgasvolumenstrom, Feuchtegehalt und Druck kontinuierlich zu ermitteln, zu registrieren, gemäß der 13. BImSchV 16 Abs.1 auszuwerten und im Falle von 16 Abs.2 Satz 3 zu übermitteln. Der Betreiber hat hierzu die Anlage vor Inbetriebnahme mit geeigneten Mess- und Auswerteeinrichtungen auszurüsten. Der ordnungsgemäße Einbau ist vor ihrer Inbetriebnahme der zuständigen Behörde durch die Bescheinigung einer für Kalibrierungen von der dafür zuständigen Behörde bekannt gegebenen Stelle nachzuweisen. Der Betreiber hat die Messeinrichtungen durch eine für Kalibrierungen von der dafür zuständigen Behörde bekannt gegebenen Stelle kalibrieren und jährlich einmal auf Funktionsfähigkeit prüfen (Parallelmessung unter Verwendung der Referenzmethode) zu lassen. Die Kalibrierung nach Errichtung oder wesentlicher Änderung ist nach Erreichen des ungestörten Betriebes, jedoch frühestens nach dreimonatigem Betrieb und spätestens sechs Monate nach Inbetriebnahme, und anschließend wiederkehrend spätestens alle drei Jahre durchführen zu lassen. Die Berichte über das Ergebnis der Kalibrierung und der Prüfung der Funktionsfähigkeit sind der zuständigen Behörde innerhalb von zwölf Wochen nach Kalibrierung und Prüfung vorzulegen. Die Messplätze müssen die Anforderungen der 13. BImSchV 13 erfüllen. Gemäß der 13. BImSchV 15 Absatz 8 sind bei erdgasbetriebenen Gasturbinenanlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von weniger als 100 MW Messungen zur Feststellung der Emissionen an Kohlenmonoxid, Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid nicht erforderlich, wenn durch andere Prüfungen, insbesondere der Prozessbedingungen, sichergestellt ist, dass die Emissionsgrenzwerte eingehalten werden. In diesem Fall hat der Betreiber alle drei Jahre Nachweise über die Korrelation zwischen den Prüfungen und den Emissionsgrenzwerten zu führen und der zuständigen Behörde auf Verlangen vorzulegen. Die Nachweise sind fünf Jahre nach Ende des Nachweiszeitraums nach Satz 2 aufzubewahren. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 10 von 40

11 Um die Stickoxidemissionen zu minimieren ist geplant, Gasturbinen mit DLE-Technik (dry low emission) zu verwenden. Bei diesen Gasturbinen wird ab einer Drehzahlleistung von ca. 90 % bzw. einer Last von ca. 60 % durch spezielle Leitschaufeln (guide vanes) die Verbrennungsluftzufuhr optimiert. Der Einsatz dieser Technik hat zur Folge, dass der lineare Zusammenhang zwischen Brenngasverbrauch und Schadstoffemission nicht über den gesamten Leistungsbereich konstant bleibt. Zur kontinuierlichen Überwachung der Schadstoffemissionen über den Brenngasverbrauch ist es daher erforderlich, dass zusätzlich die Stellung der Leitschaufeln der Gasturbinen erfasst wird. Der TÜV NORD Umweltschutz hat dazu im Rahmen einer gutachtlichen Stellungnahme zur Gasverdichterstation Holtum ein Konzept vorgelegt. Das Emissionsüberwachungssystem von Holtum ist von der zuständigen Behörde (LBEG, Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie in Niedersachsen) akzeptiert worden. Die Stellungnahme ist diesem Dokument als Anhang beigefügt. Dieses Konzept ist geeignet, die Anforderungen der 13. BImSchV 15 Abs. 8 umzusetzen. Voraussetzung dafür ist, dass die dort beschriebenen technischen Maßnahmen umgesetzt werden. 4.2 Immissionsseitige Anforderungen In der Ersten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA Luft) /1/ ist das Verwaltungshandeln im Rahmen von Genehmigungsverfahren und Überwachung von Anlagen geregelt. Insbesondere sind dort Immissionskenngrößen definiert und Immissionswerte als Bewertungsmaßstäbe festgelegt. Immissionskenngrößen kennzeichnen die Höhe der Vorbelastung, der Zusatzbelastung oder der Gesamtbelastung für den jeweiligen luftverunreinigenden Stoff. Die Kenngröße für die Vorbelastung ist die vorhandene Belastung durch einen Schadstoff. Die Kenngröße für die Zusatzbelastung ist der Immissionsbeitrag, der durch das beantragte Vorhaben hervorgerufen wird. Die Kenngröße für die Gesamtbelastung ist aus den Kenngrößen der Vorbelastung und der Zusatzbelastung zu bilden. Die Immissionswerte der TA Luft dienen der Prüfung, ob der Schutz der menschlichen Gesundheit, der Schutz vor erheblichen Belästigungen oder erheblichen Nachteilen und der Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Deposition sichergestellt ist. Die Beurteilung der Luftschadstoffbelastung für Kohlenmonoxid (CO) erfolgt auf Grundlage der bestehenden Grenzwerte der Neununddreißigsten Verordnung zur Durchführung des Bundes- Immissionsschutzgesetzes (39. BImSchV) /4/ Schutzgut Mensch Tabelle 3 enthält für die hier zu untersuchenden Schadstoffe die Immissionswerte, die zum Schutz der menschlichen Gesundheit festgelegt wurden. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 11 von 40

12 Tabelle 3: Immissions(grenz)werte für SO 2, NO 2 (TA Luft 4.2.1) und für CO (39. BImSchV) zum Schutz der menschlichen Gesundheit Schadstoff Konzentration (µg/m³) 50 µg/m³ Mittelungszeitraum Jahr Zulässige Überschreitungshäufigkeit - SO µg/m³ 24 Stunden µg/m³ 1 Stunde µg/m³ Jahr - NO µg/m³ 1 Stunde 18 CO 10 mg/m 3 8 Stunden - Die TA Luft gibt für NO 2 und SO 2 Immissionswerte (= Grenzwerte) mit unterschiedlichen Zeitbezügen an (Immissions-Jahreswerte, Immissions-Tageswerte, Immissions-Stundenwerte). Für Immissions-Tageswerte und Immissions-Stundenwerte sind Überschreitungen in beschränkter Anzahl zulässig. Die angegebenen Immissions(grenz)werte gelten für die Gesamtbelastung. Für die mit Immissionswerten geregelten Stoffe werden im Abschnitt 4 der TA Luft Irrelevanzschwellen festgelegt. Sie betragen 3 % hinsichtlich der in Tabelle 3 aufgeführten Immissions-Jahreswerte. Für Kohlenmonoxid (CO) wird die Irrelevanzschwelle der TA Luft sinngemäß verwendet. Wenn die berechneten Zusatzbelastungen die Irrelevanzgrenzen unterschreiten, kann die Ermittlung weiterer Immissionskenngrößen (z.b. Kurzzeitwerte) entfallen. In diesen Fällen kann davon ausgegangen werden, dass schädliche Umwelteinwirkungen durch die Anlage nicht hervorgerufen werden können Schutzgut Ökosysteme und Vegetation In Nr der TA Luft und in der 39. BImSchV sind für die hier zu untersuchenden Schadstoffe an den relevanten Beurteilungspunkten einzuhaltende Immissionswerte (bzw. Grenzwerte) zum Schutz von Ökosystemen und der Vegetation festgelegt (siehe Tabelle 4). Diese Beurteilungspunkte sind (nach Nr TA Luft bzw. Anlage 3 der 39. BImSchV) so festzulegen, dass sie mehr als 20 km von Ballungsräumen oder 5 km von anderen bebauten Gebieten, Industrieanlagen oder Straßen entfernt sind. In vorliegenden Fall werden diese Anforderungen im Beurteilungsgebiet (s ) nicht erfüllt, die Einhaltung der Immissionswerte zum Schutz von Ökosystemen und der Vegetation muss daher nicht beurteilt werden. Die Anforderungen bezüglich der Entfernungen gelten nicht für Gebiete von gemeinschaftlicher Bedeutung (Natura2000-Gebiete). Im Sinne einer Erheblichkeitsprüfung der Stoffeinträge werden die oben genannten Werte für Natura2000-Gebiete als Beurteilungsgrundlage herangezogen. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 12 von 40

13 Tabelle 4: Immissionswerte für Schwefeldioxid und Stickstoffoxide zum Schutz von Ökosystemen und der Vegetation (TA Luft 4.4.1) Schadstoff Konzentration (µg/m³) Mittelungszeitraum Schutzgut SO 2 20 Jahr und Winter (1.10. bis ) Ökosysteme NO X 30 Jahr Vegetation Für die Beurteilung von Stickstoffdeposition in Gebieten von gemeinschaftlicher Bedeutung ist durch die Rechtsprechung im Fall der Autobahn 44 /5/ ein Präzedenzfall geschaffen worden. Danach ist in einem Natura2000-Gebiet eine Irrelevanzschwelle von 3 % anzuerkennen, wenn die Vorbelastung den critical load um das Doppelte übersteigt. Für Fließgewässer und damit in Zusammenhang stehende Lebenraumtypen wie z. B. Auenwälder sind aufgrund der hohen Dynamik keine critical loads definiert. Es wird als konservative Abschätzung trotzdem der mittlere critical load für Wälder der gemäßigten Breiten von 15 kg/(ha a). angesetzt. Unter Annahme dieses critical loads liegt die Irrelevanzschwelle also bei 0,45 kg/(ha a). Die Vorbelastung für Laubwald liegt nach den Vorbelastungsdaten des Umweltbundesamtes (Stand 2007) im Plangebiet bei 31 kg/(ha a). Unseres Erachtens besteht kein Grund, die Irrelevanzgrenze wie im oben genannten Urteil nur in Kombination mit einer bestimmten Vorbelastung anzusetzen. Die 3 %-Grenze ist naturschutzfachlich als diejenige Schwelle ermittelt worden, unterhalb der keine Verschlechterung des Erhaltungszustands zu befürchten ist. Sie ist nicht im Sinne einer Erheblichkeit im Vergleich zur Vorbelastung zu verstehen. 5 Örtliche Verhältnisse Der geplante Standort der neuen Gasverdichterstation grenzt südlich an die bestehende Gasverdichterstation an, der Standort liegt ca. 1 km südlich des Ortskerns von Quarnstedt. 5.1 Ortsbesichtigung Eine Ortsbesichtigung des Anlagenstandortes, der Ausbreitungswege und der Immissionsorte wurde am durchgeführt. Der aktuell gewählte Standort südlich der bestehenden Gasverdichterstation führt zu keinen neuen Erkenntnissen hinsichtlich der Ausbreitungswege und der Immissionsorte. 5.2 Geländestruktur Das umliegende Gelände ist wellig und weist eine mäßige orographische Gliederung auf, die bei den durchzuführenden Berechnungen berücksichtigt wird. 5.3 Nutzungsstruktur Die Flächen im Umfeld der Anlage werden hauptsächlich landwirtschaftlich genutzt. Östlich des Standortes befindet sich ein ca. 3 ha großer Laubwald. Nördlich der Anlage in ca. 1 km Entfernung liegt der Ortskern von Quarnstedt. Die nächstgelegene Wohnbebauung liegt in ca. 750 m Entfernung in nördlicher Richtung. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 13 von 40

14 5.4 Immissionsorte Immissionsorte sind nach TA Luft alle Bereiche in denen sich Menschen nicht nur vorübergehend aufhalten. Zusätzliche werden bezüglich der Schwefel- und Stickoxide sowie der Stickstoffdeposition Gebiete von gemeinschaftlicher Bedeutung (Natura2000-Gebiete) berücksichtigt. Die Bewertung der Immissionen für NO 2 und SO 2 erfolgt anhand der maximalen im Beurteilungsgebiet ermittelten Zusatzbelastung. An allen anderen Orten im Beurteilungsgebiet ist die Zusatzbelastung geringer. Die Bewertung der Immissionen für CO erfolgt anhand von Immissionsort im Umfeld der Anlage (s. Abbildung 2) Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 14 von 40

15 Abbildung 2: Immissionsorte bezüglich der Bewertung der CO-Zusatzbelastung TÜV-Auftrags-Nr.: Projekt/Kunde: / 112UBP152 Stand: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Textteil Seite 15 von 40

16 6 Schornsteinhöhenberechnung Die Ermittlung der Schornsteinhöhen für die Gasturbinen erfolgt nach der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft /1/). Die TA Luft enthält zur Vorsorge in Abschnitt 5.5 Anforderungen für die Ableitung von Abgasen. Allgemein gilt nach Nr , dass Abgase so abzuleiten sind, dass ein ungestörter Abtransport mit der freien Luftströmung ermöglicht wird. Danach müssen auch benachbarte Gebäude bzw. Bewuchs u. U. berücksichtigt werden. Auf der Grundlage der Lage der Gebäude zum Schornstein wird nach Nr die gebäudebedingte Schornsteinhöhe ermittelt. Weiterhin ist nach Nr und Nr die Ermittlung einer emissionsbedingten Schornsteinhöhe erforderlich. Außerdem ist bei der Bestimmung der Schornsteinhöhe eine unebene Geländeform zu berücksichtigen, wenn die Anlage in einem Tal liegt oder die Ausbreitung der Emissionen durch Geländeerhebungen gestört wird. Die größte auf diesen Wegen bestimmte Schornsteinhöhe ist ausschlaggebend. Die Berechnung der Schornsteinmindesthöhe für die Heizzentrale erfolgt nach TA Luft Nr und VDI 3781 Blatt 4 /6/. Die Berechnung der Schornsteinhöhen erfolgt unter Annahme der Gaszusammensetzung aus der Gasanalyse gemäß den Angaben des Betreibers. Die Gaszusammensetzung ist im Anhang dargestellt. 6.1 Schornsteinhöhe für die Gasturbinen Emissionsbedingte Schornsteinhöhe (Nr TA Luft) Die emissionsbedingte Schornsteinhöhe setzt sich zusammen aus der rechnerischen Schornsteinhöhe H' über dem Immissionsniveau, die sich aus den Abgasdaten ergibt, und dem Zuschlag J für die Höhe des Immissionsniveaus, der auf Grund der Bebauung und des Bewuchses im Beurteilungsgebiet um den Schornstein festgelegt wird. Die Ermittlung der emissionsbedingten Schornsteinhöhen H e erfolgt mit Hilfe des Nomogramms nach Nr TA Luft. Der TÜV NORD Umweltschutz verfügt über ein Programm, welches die Schornsteinhöhe mit den Formeln errechnet, die dem Nomogramm zu Grunde liegen. Dazu werden folgende Angaben benötigt: d t R Q Innendurchmesser des Schornsteins Temperatur des Abgases an der Schornsteinmündung Trockener Abgasvolumenstrom Emissionsmassenstrom S S-Wert nach TA Luft, Anhang Emissionsdaten Die Gasturbinen haben eine Feuerungswärmeleistung von jeweils 23,06 MW. In Tabelle 5 sind die Emissionsdaten der Gasturbinen für die Schadstoffe Stickoxide, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid zusammengestellt. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 16 von 40

17 Da die Gesamtanlage eine Feuerungswärmeleistung von 69,18 MW aufweist, wurden für die Bemessung der Schornsteinhöhe die Tagesgrenzwerte der 13. BImSchV für Gasturbinenanlagen ( 6) beim Einsatz von Gasen der öffentlichen Gasversorgung angesetzt. Die Auslegung des Schornsteins erfolgt bezüglich des Emissionsmassenstromes für den theoretischen Fall, dass die Gasturbinen jeweils den Tagesgrenzwert voll ausschöpfen. Für die Ermittlung des Abgasvolumens wird der Betrieb der Gasturbinen bei Volllast angesetzt. Nr TA Luft sieht vor, dass die Emissionen von NO mit einem Umwandlungsgrad von 60 % in NO 2 umzurechnen sind. Außerdem gehen wir auf Grund unserer Erfahrungen mit Anlagenherstellern und mit Emissionsmessungen als anerkannte Messstelle nach 26 BImSchG davon aus, dass bei Betrieb der Gasturbinen üblicherweise etwa 20 % der NO X -Emissionen direkt als NO 2 vorliegen Berechnung Die Schornsteinhöhenberechnung berücksichtigt den ungünstigsten, bestimmungsgemäßen Betriebszustand und stellt auf den Stoff mit dem höchsten Verhältnis zwischen Massenstrom Q und S-Wert ab (Q/S-Verhältnis, siehe Tabelle 5). Der S-Wert ist ein Faktor für die Schornsteinhöhenbestimmung, für den die in Anhang 7 der TA Luft festgelegten Werte einzusetzen sind. Für die Schornsteinhöhenermittlung werden als Emissionsgrenzwerte die Tagesmittelwerte der 13. BImSchV herangezogen. Bei der Berücksichtigung des ungünstigsten Betriebszustandes sind realistische Annahmen zu treffen. Störungen des bestimmungsgemäßen Betriebszustandes sind daher nicht zu betrachten. Der ungünstigste Betriebsszustand ist der Betrieb bei Volllast. In Anhang 7 der TA Luft sind S-Werte für anorganische, staubförmige sowie organische und krebserzeugende Stoffgruppen aufgeführt. Nach Prüfung im vorliegenden Fall ist der für die Schornsteinhöhenermittlung bestimmende Stoff Stickstoffdioxid (siehe Tabelle 5). Die für die Ermittlung der Schornsteinhöhe relevanten Emissionsmassenströme, der S-Wert und das Q/S-Verhältnis sind in der Tabelle 5 zusammengefasst. In die Berechnung der Abgasfahnenüberhöhung geht der Volumenstrom der geplanten Betriebsweise, bei den Gasturbinen also bei einem Betriebssauerstoffgehalt von 15 % ein. Gemäß Nr TA Luft ergibt sich eine rechnerische Schornsteinhöhe H von 6,7m (siehe Tabelle 5). Nach Nr der TA Luft soll in den Fällen, in denen die geschlossene, vorhandene oder nach einem Bebauungsplan zulässige Bebauung oder der geschlossene Bewuchs mehr als 5 vom Hundert des Beurteilungsgebietes beträgt, die bestimmte (emissionsbedingte) Schornsteinhöhe H' um den Zusatzbetrag J erhöht werden. Auf Grundlage der hauptsächlich zweigeschossigen Gebäude im Umfeld der geplanten Anlage und der überwiegend landwirtschaftlichen Prägung wird das mittlere Immissionsniveau mit 7 m angesetzt. Dadurch ergibt sich eine Schornsteinhöhe H (gesamt) von 13,7 m für die Gasturbinen. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 17 von 40

18 Überlagerung der Abgasfahnen Beim gleichzeitigen Betrieb der Gasturbinen ist zu beachten, dass alle Abgase Stickoxide enthalten und sich die Abgasfahnen ggf. überlagern können. Gemäß TA Luft ist bei mehreren etwa gleich hohen Schornsteinen zu prüfen, inwieweit diese Emissionen bei der Bestimmung der Schornsteinhöhe zusammenzufassen sind. Der Abstand der Schornsteine der Gasturbinen liegt mit ca. 30 m über dem 1,4fachen der Schornsteinhöhe von 13,7 m, eine Zusammenfassung der Emissionen ist somit eigentlich nicht erforderlich. Aufgrund der großen Abgasfahnenüberhöhung in Folge der hohen Abgastemperatur und des großen Abgasvolumenstromes ist jedoch zu erwarten, dass die Immissionsmaxima relativ flach sind und nahe beeinander liegen. Daher werden als konservative Vorgehensweise die Emissionsmassenströme aller Einzelquellen addiert, unter Beibehaltung der übrigen Daten einer der zu berechnenden Einzelquellen. Die erforderliche Schornsteinhöhe bei Zusammenfassung der Emissionen beträgt 18,2 m. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 18 von 40

19 Tabelle 5: Parameter für die emissionsbedingte Schornsteinhöhenberechnung basierend auf den Angaben des Betreibers zur Gaszusammensetzung H-Gas 1und zur Dimensionierung des Schornsteins Aggregat Gasturbinen Summe Anzahl 3 Feuerungswärmeleistung kw Brennstoff Erdgas Heizwert (kw h)/m³ 10 Betriebszustand O 2 -Gehalt Vol-% 15 Abgasvolumen trocken Nm³/h Bezugszustand O 2 -Gehalt Vol-% 15,0 Abgasvolumen trocken m³/h Ableitbedingungen Abgastemp C Durchmesser m 1,85 1,85 Abgasgeschwindigkeit m/s 21,7 21,7 CO mg/m³ 100,0 Emissionsmassenstrom Q kg/h 6,91 20,73 S-Wert 7,50 7,50 Q/S 0,9 2,8 SO 2 mg/m³ 12 Emissionsmassenstrom Q kg/h 0,83 2,49 S-Wert 0,14 0,14 Q/S 5,9 17,8 NO X mg/m³ 75 Anteil Direktemission NO 2 % 20% NO 2 -Faktor 0,68 Emissionsmassenstrom Q kg/h 3,52 10,57 S-Wert 0,10 0,10 Q/S 35,2 105,7 Schornsteinhöhenberechnung Schornsteinhöhe H' m 6,7 11,2 Immissionsniveau J m 7,0 7,0 Schornsteinbauhöhe m 13,7 18,2 Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 19 von 40

20 6.1.2 Ermittlung der gebäudebedingten Schornsteinhöhen (Nr TA Luft) Für die gebäudebedingte Schornsteinhöhe soll gemäß TA Luft der Schornstein mindestens eine Höhe von 10 m über Flur und eine den Dachfirst um 3 m überragende Höhe haben. Bei einer Dachneigung von weniger als 20 ist die Höhe eines fiktiven Dachfirstes unter Zugrundelegung einer 20 -Neigung zu ermitteln (20 -Regel). Im vorliegenden Fall beträgt die Traufhöhe (h T ) 8,2 m und die Gebäudebreite (b) 13,1 m Die Dachneigung ist kleiner als 20. Da ergibt sich eine gebäudebedingte Schornsteinhöhe gemäß 20 -Regel (h 20 ) von: b 13,1 20 = h + ( tan(20 )) + 3 = 8,2 + ( tan(20 )) + 3 = 13,6 2 2 h T Da sich der Schornstein unmittelbar neben dem zu berücksichtigenden Gebäude befindet, ist die berechnete gebäudebedingte Schornsteinhöhe hinreichend konservativ. Die resultierende gebäudebedingte Schornsteinhöhe ist somit 13,6 m Ermittlung der geländebedingten Schornsteinhöhe (Nr TA Luft) Bei der Bestimmung der Schornsteinhöhe ist eine unebene Geländeform zu berücksichtigen, wenn die Anlage in einem Tal liegt oder die Ausbreitung der Emissionen durch Geländeerhebungen gestört wird. Im vorliegenden Fall liegt die Anlage an einer flachen Geländestufe mit einer Steigung von ca. 2 %. Der Korrekturfaktor für eine solche Geländestufe liegt gemäß VDI-Richtlinie 3781 Blatt 2 /7/ bei 1,01. Diese Korrektur ist kleiner als der Rundungsfehler beim Runden auf halbe Meter Schornsteinbauhöhe und wir daher im vorliegenden Fall vernachlässigt Anforderungen für die Einrichtung einer Messstelle Gemäß DIN EN /8/ müssen Messungen der Emissionen an allen Messpunkten u. a. belegen, dass in der Abgasströmung Anforderungen bezüglich Rückströmung, Geschwindigkeit und Homogenität erfüllt sind. Diese Anforderungen werden im Allgemeinen in geraden Kanalabschnitten mit einer Einlaufstrecke von fünf hydraulischen Durchmessern vor und einer Auslaufstrecke von zwei hydraulischen Durchmessern hinter dem Messquerschnitt erfüllt (Abstand bis zum Ende des Abgaskanals mindestens fünf hydraulische Durchmesser). Im Einzelfall können die Ein- und Auslaufstrecken kleiner sein, die Anforderungen bezüglich Rückströmung, Geschwindigkeit und Homogenität etc. müssen jedoch eingehalten sein. Aufgrund des relativ großen Durchmessers des geplanten Schornsteins von 1,85 m ergibt sich im vorliegenden Fall aus den Anforderungen für die Ein- und Auslaufstrecke eine Schornsteinhöhe von 20,65 m, die damit geringfügig höher ist, als die gemäß der Schornsteinhöhenberechnung nach TA Luft ermittelte. Maßgeblich für die Immissionsprognose ist jedoch die erforderliche Schornsteinhöhe nach TA Luft Zusammenfassung: Maßgebliche Schornsteinhöhe Im vorliegenden Fall ist die emissionsbedingte Schornsteinhöhe für die Gasturbinen von 18,2 m höher als die gebäudebedingte Schornsteinhöhe. Als Ergebnis ist festzuhalten, dass die erforderliche Schornsteinhöhe für die Gasturbinen jeweils bei rund 18,0 m liegt. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 20 von 40

21 6.2 Schornsteinmindesthöhe für die Heizzentrale Ermittlung der gebäudebedingten Schornsteinhöhe Die Mindestabstand der Schornsteinmündung von der Dachfläche beträgt gemäß VDI 3781 Blatt 4, Nr für Gebäude mit Dachneigungen von weniger als 20 und einer Feuerungswärmeleistung der Anlage von mehr als 1 GJ/h beim Einsatz von Gasen der öffentlichen Gasversorgung das sechsfache des hydraulischen Durchmessers, mindestens jedoch 1,5 m. Auf Grundlage der Planungsdaten für das Werkstattgebäude mit einer Firsthöhe von 5,2 m liegt die erforderliche Mindesthöhe danach bei 6,7 m. Es genügt eine maximale Höhe der Schornsteinmündung von 1,0 m über dem First des Daches bei einer angenommenen Dachneigung von 20. Diese Vorgehensweise würde im vorliegenden Fall jedoch zu einer größeren Schornsteinhöhe führen Ermittlung der umgebungsbedingten Schornsteinhöhe (VDI 3781 Blatt 4) Die Schornsteinhöhe über der Fensteroberkante des höchsten zu schützenden und zum ständigen Aufenthalt von Menschen bestimmten Raumes liegt bei einer Feuerungswärmeleistung von ca. 1,6 GJ/h bei rund 1,2 m. Bezogen auf die Fensteroberkante des geplanten Betriebsgebäudes von 3,05 m errechnet sich daraus eine erforderlichen Schornsteinhöhe von rund 4,3 m Überlagerung der Abgasfahnen Die Schornsteinhöhe der Heizzentrale liegt mit 6,7 m deutlich unter den Schornsteinhöhen der Gasturbinen. Eine Überlagerung der Abgasfahnen ist daher nicht zu erwarten Zusammenfassung: Maßgebliche Schornsteinmindesthöhe Im vorliegenden Fall ist die gebäudebedingte Schornsteinhöhe für die Heizzentrale von 6,7 m höher als die umgebungsbedingte Schornsteinhöhe. Als Ergebnis ist festzuhalten, dass die erforderliche Schornsteinbauhöhe für die Heizzentrale bei 6,7 m liegt. 7 Immissionsprognose 7.1 Emissionen In der nachfolgenden Tabelle 6 sind die ausbreitungsrelevanten Emissionsdaten der Gasturbinen für den bestimmungsgemäßen Betrieb zusammengestellt. Für die Gasturbinen wurde auf Basis der Angaben des Betreibers zum Brennstoff und zur Feuerungswärmeleistung ein Abgasvolumenstrom berechnet. Die Emissionsmassenströme ergeben sich unter Berücksichtigung der zulässigen Emissionskonzentrationen nach der 13. BImSchV. Sollte sich auf Grund der Umsetzung der Richtlinie 2010/75/EU über Industrieemissionen in deutsches Recht ein niedrigerer Emissionsgrenzwert ergeben, führt dies zu einer niedrigeren Immissionsbelastung als nachfolgend ausgewiesen. Für die Ausbreitungsrechnung wird als konservative Abschätzung ein kontinuierlicher Volllastbetrieb aller Gasturbinen angesetzt. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 21 von 40

22 Tabelle 6: Ausbreitungsrelevante Emissionsdaten der Gasverdichterstation Anlage Gasturbine Heizzentrale Summe Abgasmenge (Bezug, trocken) Nm 3 /h Abgasmenge (Betrieb, feucht) Nm 3 /h * Abgastemperatur C 490 -* Durchmesser m 1,85 -* Schornsteinhöhe m 18 6,7 Konzentration SO 2 mg/m 3 11,7 - NO X (gerechnet als NO 2 ) mg/m 3 75,0 60,0 NO mg/m 3 39,1 37,2 NO 2 mg/m 3 15,0 3,00 CO mg/m Massenstrom SO 2 kg/h 0,81-2,43 NO X (gerechnet als NO 2 ) kg/h 5,18 0,027 15,6 NO kg/h 2,70 0,0167 8,1 NO 2 kg/h 1,04 0, ,1 CO kg/h 6,91-20,7 * Für die Ableitung der Abgase der Heizzentrale wurde keine Abgasfahnenüberhöhung berücksichtigt Die Bestimmung von Immissionskenngrößen (Zusatz-, Vor- und Gesamtbelastung) ist nicht erforderlich, wenn Schadstoffe die Bagatellmassenströme gemäß Nr , Tabelle 7 der TA Luft (s. Tabelle 7) nicht überschreiten. Für den Schadstoff CO sind in der TA Luft keine Bagatellmassenströme definiert. Tabelle 7: Schadstoff Bagatellmassenströme gemäß Nr TA Luft Bagatellmassenstrom in kg/h SO X (angegeben als SO 2 ) 20 NO X (angegeben als NO 2 ) 20 Die Schadstoffe SO X und NO X überschreiten die Bagatellmassenströme der TA Luft nicht. Gemäß Nr. 4.1 der TA Luft kann für diese Schadstoffe davon ausgegangen werden, dass schädliche Umwelteinwirkungen durch die Anlage nicht hervorgerufen werden können. Unabhängig davon wer- Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 22 von 40

23 den jedoch zusätzlich die Immissionszusatzbelastungen durch eine Ausbreitungsrechnung ermittelt. CO ist in der TA Luft nicht mit einem Immissionswert belegt. Dementsprechend ist keine Irrelevanzschwelle konkretisiert. Der Beurteilungswert (Immissionsgrenzwert) der 39. BImSchV als gleitender Mittelwert mit einem Mittelungszeitraum von 8 Stunden kann mit der Ausbreitungsrechnung gemäß Anhang 3 TA Luft nicht ausgewertet werden. Folgender Vergleich zeigt jedoch, dass die CO Emissionen in jedem Fall unkritisch sind und eine Ermittlung der Immissionen nicht erforderlich ist: Der CO-Emissionsmassenstrom beträgt mit 20,7 kg/h etwa das 8,5fache des SO 2 - Emissionsmassenstroms. Der CO-Immissionsgrenzwert (als 8 Stundenmittelwert) beträgt dagegen das 80fache des SO 2 -Tagesmittelgrenzwertes, der zudem drei Mal überschritten werden darf, und das 200fache des SO 2 -Jahresmittelgrenzwertes. Wie die nachfolgenden Ausbreitungsrechnungen zeigen, sind die SO 2 -Immissionen sehr gering (höchster Jahresmittelwert kleiner als 1000stel des Grenzwertes). Dies gilt in noch größerem Maße für CO. 7.2 Ausbreitungsrechnung Beurteilungsgebiet und Rechengebiet Nach Nr TA Luft /1/ sind die maximalen Immissionen in einem Berechnungsgebiet zu bestimmen, das einen Kreis mit dem Radius der 50-fachen Schornsteinhöhe um die Anlage beinhaltet. Die größte Schornsteinhöhe beträgt 18 m. Daraus folgt ein Beurteilungsgebiet mit einem Radius von 900 m. Das Beurteilungsgebiet nach TA Luft soll zusätzlich die Flächen umfassen, auf denen die Zusatzbelastung im Aufpunkt mehr als 3 % des Immissions-Jahresgrenzwertes beträgt bzw. ein Gebiet, dass eine Beurteilung der Gesamtbelastung an den Punkten mit mutmaßlich höchster relevanter Belastung für dort nicht nur vorübergehend exponierte Schutzgüter [ ] ermöglicht. Die Ausbreitungsrechnungen zeigen, dass die relevanten Zusatzbelastungen innerhalb eines Abstandes von 3 km zur Anlage auftreten. Das Rechengebiet wurde daher entsprechend ausgedehnt. Zusätzlich wurde das Rechengebiet nach Norden und Westen erweitert, um einen Anemometerstandort am tatsächlichen Standort der DWD-Station zu ermöglichen. Aus rechentechnischen Gründen setzt das Ausbreitungsmodell ein rechteckiges Gebiet an. Im vorliegenden Fall wird ein sechsfach geschachteltes Rechengebiet mit einer maximalen Ausdehnung von ca. 20,5 km x 7,7 km gewählt. Bezüglich der Höhenschichtung wurden bis in doppelte Gebäudehöhe (16 m) 3 m-schichten, darüber die Standardhöhen von AUSTAL2000 verwendet. Die genauen Abmessungen der Gitter sind in Tabelle 8 zusammengefasst. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 23 von 40

24 Tabelle 8: Gitterstruktur der Ausbreitungsrechnung Stufe Nr. Anzahl Zellen Anzahl Zellen Anzahl Zellen Zellgrößen x y z dd in m Quellmodellierung In Tabelle 9 sind die Parameter der Quellen zusammengestellt. Die Schornsteine der Gasturbinen wurden als Punktquellen modelliert, für die Ableitung der Abgase wurde eine Abgasfahnenüberhöhung berücksichtigt. Der Schornstein der Heizzentrale wurde als vertikale Linienquelle von der halben bis zur vollen Schornsteinhöhe modelliert. Diese Vorgehensweise bildet die Auswirkungen des Werkstattgebäudes auf das Strömungsfeld ab. Durch die gebäudebedingte Verwirbelung kann die Abgasfahne in Richtung Boden gelenkt werden. Tabelle 9: Quellparameter Quelle Xq Yq Hq Cq Dq Vq Qq Gasturbine I ,0 0 1,85 21,5 13,5 Gasturbine II ,0 0 1,85 21,5 13,5 Gasturbine III ,0 0 1,85 21,5 13,5 Heizzentrale ,35 3, Xq,Yq = Rechts- und Hochwert in m, Hq = Quellhöhe in m, Dq = Durchmesser in m, Vq = Abgasgeschwindigkeit in m/s, Qq = Wärmestrom in MW Meteorologische Daten Für die Berechnung der Immissionen werden meteorologische Daten benötigt, die für den Standort repräsentativ sind. Aufgrund der relativ geringen Entfernung des Standortes der DWD-Station Itzehoe zum Standort der Anlage wurde das Berechnungsgebiet nach Westen ausgedehnt, sodass der Standort der DWD-Station als Anemometerposition für die Ausbreitungsrechnung verwendet werden kann. Die Ausbreitungsrechnung nach der TA Luft, Anhang 3, Ziffer 1, ist als Zeitreihenberechnung über jeweils ein Jahr oder auf der Basis einer Häufigkeitsverteilung durchzuführen. In Ziffer der TA Luft wird ausgeführt, dass im Falle einer Zeitreihenberechnung die Berechnungen auf der Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 24 von 40

25 Basis einer repräsentativen Jahreszeitreihe durchzuführen sind. Für den Zeitraum wurde vom Deutschen Wetterdienst (DWD) das Jahr 2005 als repräsentativ ausgewählt /9/. Als Auszug aus diesen Daten zeigt Abbildung 3 die Verteilung der Windrichtung und geschwindigkeit sowie Abbildung 4 die relativen Häufigkeiten der Windgeschwindigkeits- und Ausbreitungsklassen. NORD 6% 4,8% 3,6% 2,4% 1,2% WEST OST Windgeschw. [m/s] > SÜD < 1.4 Windstille: 1,10% Abbildung 3: Relative Häufigkeiten der Windrichtungen und -geschwindigkeitsklassen an der Station Itzehoe für das Jahr 2005 Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 25 von 40

26 Häufigkeitsverteilung Windgeschwindigkeit (Ausbreitungsklasse Alle) 30 28, ,0 20 % 15 12,0 12, ,1 6,5 8,9 Windstille < > 10 Windgeschwindigkeitsklasse (m/s) Häufigkeitsverteilung Ausbreitungsklasse 5,2 1,7 0, ,8 40 % ,2 13,6 14,2 4,8 2,2 1,1 I II III1 III2 IV V Unbekannt Ausbreitungsklasse Abbildung 4: Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeits- und Ausbreitungsklassen an der Station Itzehoe für das Jahr Rauhigkeitslänge Die Rauhigkeitslänge ist ein Maß für die Bodenrauigkeit. Sie definiert die Höhe, bei der bei neutraler Schichtung ein über der rauen Oberfläche logarithmisch approximiertes, vertikales Windprofil die Windgeschwindigkeit Null hätte. Für die Immissionen ist die Rauhigkeitslänge in Luv und Lee der Quellen in Bezug auf den jeweiligen Immissionsort entscheidend. In den Ausbreitungsmodellen LASAT und AUSTAL2000 wird für das gesamte Berechnungsgebiet eine mittlere Rauhigkeitslänge zugrunde gelegt. Bei heterogenen Verteilungen der Rauhigkeitslängen kann es daher erforderlich sein für die Immissionsorte Ausbreitungsrechnungen mit unterschiedlichen Rauhigkeitslängen durchzuführen. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 26 von 40

27 Die Berechnungen werden mit der Rauhigkeitslänge 0,2 m durchgeführt. Diese Rauhigkeitslänge wurde vom Corine-Kataster (vgl. TA Luft, Anhang 3) als mittlere Rauhigkeitslänge in einem Radius von 180 m (10-fache Schornsteinhöhe) um die Anlage ausgewiesen. Sie ist auch nach Prüfung der aktuellen Flächennutzungen sachgerecht NO 2 -Direktemission und NO/NO 2 -Umwandlung Üblicherweise liegt bei Verbrennungsprozessen der Anteil der Stickstoffdioxidemission (NO 2 ) an der Stickoxidemission (NO X ) insgesamt zwischen 1 und 20 %. Wir gehen auf Grund unserer Erfahrungen mit Anlagenherstellern und mit Emissionsmessungen als anerkannte Messstelle nach 26 BImSchG davon aus, dass bei Betrieb der Gasturbine üblicherweise 20 % der NO X -Emissionen direkt als NO 2 entstehen und bei Kesselfeuerung 5 %. Gemäß Anhang 3, Nr. 3 der TA Luft ist die Umwandlung von NO in NO 2 gemäß VDI 3782, Blatt 1 umzurechnen. Der Grad der Umwandlung ist von der Ausbreitungsklasse und der Reisezeit der Stickoxide und damit von der Entfernung zwischen Beurteilungspunkt und Emissionsquelle abhängig und wird vom Programmsystem LASAT jeweils berechnet Deposition Abweichend von den Bestimmungen der TA Luft wurde die Deposition der Stickoxide bestimmt. Der Stickstoffeintrag wurde mit dem Programm LASAT berechnet. Die Verwendung von LASAT ist erforderlich, da für die Stoffe NO, NO 2 unterschiedliche Depositionsgeschwindigkeiten und Auswaschraten anzusetzen sind und diese nur in LASAT explizit vorgegeben werden können. Die Depositionsparameter wurden der Richtlinie VDI 3782 Blatt 5 entnommen /10/. Tabelle 10: Depositionsparameter der stickstoffhaltigen Gase Empfehlungen für großräumiges Mittel Stoff NO NO 2 Depositionsgeschwindigkeit in cm/s 0,05 0,30 Auswaschrate in 1/s (Ι = Niederschlagsintensität in mm/h) 0 1, (Ι ) 1 Hinsichtlich der Größe und Lage des Berechnungsgebiets, der Rechengitterstruktur, der Quellparameter und meteorologischen Daten ist die Vorgehensweise analog zur Ausbreitungsrechnung für die Immissionskonzentrationen. Die Deposition kann nicht im selben Rechenlauf wie die Konzentrationen berechnet werden, da in der TA Luft keine Depositionsgeschwindigkeit für NO und NO 2 vorgesehen ist und durch die Depositionen auf dem Ausbreitungsweg am Immissionsort geringere Konzentrationen ermittelt würden. Für die Berechnung der Deposition werden meteorologische Daten als Jahreszeitreihe der Stundenmittelwerte von Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Ausbreitungsklasse (Stabilitätsklasse der Atmosphäre) und Niederschlag benötigt, die für den Standort repräsentativ sind. Analog zur Ausbreitungsrechnung wurden auch hier die Daten der Station Itzehoe aus dem Jahr 2005 verwendet. Projekt/Kunde: Gasunie Deutschland Transport Services GmbH & Co. KG Seite 27 von 40