Lufthygienische Überprüfung stationärer Motoren

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1 Lufthygienische Überprüfung stationärer Motoren Einleitung: Im Anschluss an den letzten Bericht Lufthygienische Überprüfung stationärer Motoren (Internet: werden die zwischenzeitlich vorliegenden Ergebnisse der nach den landesrechtlichen Bestimmungen (LGBl 82/94 idgf) vorgenommen Kontrollen in diesem Bericht dargestellt und erläutert. Der Bericht umfasst im Wesentlichen die wichtigsten Daten aus dem Zeitraum der letzten 2 Messjahre ( bis ). 2. Ergebnisse: Ausgehend von den rechtlichen Vorgaben, die in Abhängigkeit von der Anlagengröße und teilweise auch von den Brennstoffen unterschiedliche Grenzwerte beinhalten, werden die Messergebnisse in den folgenden Abschnitten entsprechend untergliedert. 2.1 Kleinanlagen mit einer elektrischen Leistung unter 100 kw: Die überwiegende Anzahl der vorliegenden Messergebnisse ist dieser Gruppe zuzuordnen. Aus technischen Gründen werden im Folgenden die Messergebnisse nicht nur nach Brennstoffen sondern auch nach Verbrennungssystemen getrennt ausgewertet Klärgasmotoren: Im Berichtszeitraum wurden von der Abteilung IVe Fachbereich Luftreinhaltung an insgesamt 14 mit Klärgas betriebenen Gasmotoren messtechnische Überprüfungen, die Kurzzeitmessungen von CO und NO x in einem hohen Leistungsbereich (ca %) beinhalten, durchgeführt. Obwohl die meisten Anlagen zwischenzeitlich als neu bezeichnet werden können, mussten in beiden Messjahren im angetroffenen Betriebszustand 7 bzw 5 Motoren (08/09) hauptsächlich wegen überhöhter NO x - Emissionen beanstandet werden. Fasst man beide Messjahre zusammen, wurden die gesetzlichen Anforderungen nur bei vier von zwölf Anlagen (bei 2 Anlagen sind jeweils nur in einem Messjahr Daten verfügbar) in beiden Jahren eindeutig erfüllt. Zwei weitere Motoren können im Messjahr 07/08 bei großzügiger Interpretation ebenfalls als noch zufriedenstellend bewertet werden. Insgesamt zeigen sich im Vergleich zum letzten Berichtszeitraum zwar einige Verbesserungen (Beanstandungsquoten 05/07 ca 50 %); eine jährliche Beanstandungsquote von ca 36 % (5 von 14) muss dennoch als hoch eingestuft werden. Die aus den vorliegenden Messdaten berechneten Mittelwerte der periodischen Messungen liegen in einem Bereich von 900 bis 1000 mg NO x /Nm³ und somit über dem nach dem Stand der Technik definierten Grenzwert von 800 mg/nm³.

2 2.1.2 Biogas - Gasmotoren: Die im Berichtszeitraum messtechnisch überprüften 27 Biogasmotoren sind mit einer Ausnahme als Neuanlagen (Baujahre 2000 bis 2008) zu bezeichnen. Trotzdem mussten in beiden Messjahren etwa die Hälfte aller Anlagen wegen erhöhter Emissionen beanstandet werden. In Folge mehrerer extremer Grenzwertüberschreitungen liegen die NO x -Mittelwerte deutlich über den Vergleichswerten der Klärgasmotoren. Die errechneten Mittelwerte von ca 1500 bzw 2100 mg/nm³ (08/09) müssen sehr kritisch bewertet werden. Die nachstehende Abbildung 1 vermittelt einen Eindruck über die statistische Verteilung der im Normalbetrieb festzustellenden NO x -Emissionswerte. Abbildung 1: NO x -Emissionswerte Biogas Gasmotoren periodische Messungen: Biogasmotoren < 100 kw mg NOx/Nm³ (5 % O2) Nr 1 Nr 2 Nr 3 Nr 4 Nr 5 Nr 6 Nr 7 Nr 8 Nr 9 Nr 10 Nr 11 Nr 12 Nr 13 Nr 14 Nr 15 Nr 16 Nr 17 Nr 18 Nr 19 Nr 20 Nr 21 Nr 22 Nr 23 Nr 24 Nr 25 Nr 26 Nr 27 NOx_07/08 NOx_08/09 Grenzwert Wie ersichtlich waren nur bei 8 von 23 in beiden Messjahren überprüften Anlagen zufriedenstellende Werte zu verzeichnen. 3 Anlagen wiesen bei jeder Kontrolle extreme Überschreitungen auf. 2 der insgesamt 11 extremen Überschreitungen entfallen auf die neu installierten, in der Periode 08/09 erstmals überprüften Anlagen. Von insgesamt 50 Messwerten liegt genau die Hälfte unter dem zulässigen Limit. Bei großzügiger Beurteilung können allenfalls weitere 6 Messwerte als noch akzeptabel bezeichnet werden. Unter zusätzlicher Berücksichtigung der CO-Begrenzungen, die im Vergleich zum NO x gesehen in deutlich geringerem Umfang überschritten wurden (insgesamt 4 Überschreitungen, maximaler Messwert 2700 mg/nm³), resultiert bei einer Zusammenfassung aller Messwerte bei einer toleranten Bewertung eine Beanstandungsquote von 42 %. Tendenziell liegt dabei die Beanstandungsquote im

3 Messjahr 08/09 merklich höher und erreicht auch bei großzügiger Beurteilung einen Wert von 52 % Biogas - Zündstrahlaggregate: In Anbetracht der zwischenzeitlich geringen Anzahl derartiger Motoren erscheint eine getrennte Auswertung statistisch gesehen problematisch. Mit jeweils einer Beanstandung bei 6 Überprüfungen können die Ergebnisse dennoch deutlich besser bewertet werden als die Gasmotoren. Dies obwohl für diese Systeme in der Fachliteratur durchwegs höhere Emissionswerte als bei den Gasmotoren genannt werden. Dementsprechend sind auch die durchschnittlichen NO x -Emissionen mit Werten von ca 600 mg/nm³ signifikant niedriger Sonstige Brennstoffe: Im Berichtszeitraum wurden je zwei neu installierte mit Erdgas bzw Flüssiggas betriebene Motoren, eine mit Pflanzenöl und eine mit RME betriebene Anlage erfasst. Während die mit Erdgas betriebenen Motoren die relativ strengen Anforderungen (max 400 mg NO x /Nm³) weitgehend erfüllten (eine nur phasenweise mit Erdgas betriebene Anlage im Grenzwertbereich; eine Anlage sehr niedrig), mussten beide Flüssiggasmotoren und die mit Pflanzenöl betriebene Anlage wegen weit erhöhter NO x -Werte beanstandet werden. Bei der mit RME betriebenen Anlage wurde der mit 1200 mg pro Normkubikmeter vergleichsweise hoch festgelegte Grenzwert in beiden Messperioden wie im vorigen Berichtszeitraum knapp eingehalten. In Anbetracht der geringen Anzahl von Messwerten erscheint eine weitergehende Auswertung nicht sinnvoll. 2.2 Anlagen mit einer elektrischen Leistung von 100 kw und mehr: Gasmotoren: Insgesamt sind im Berichtszeitraum von 19 Gasmotoren Messwerte von periodischen Überprüfungen verfügbar. 6 Anlagen wurden mit Klärgas, 8 mit Biogas, 3 mit Deponiegas und 2 mit Erdgas betrieben. Im Vergleich zu 05/07 (Messwerte von 13 Anlagen) wurden somit mehrere Anlagen neu installiert. Bemerkenswert erscheint, dass mit Ausnahme eines neu installierten, im Messjahr 08/09 erstmals überprüften großen Erdgasmotors (E kw), der im Vergleich zu den anderen Anlagen eine Sonderstellung einnimmt, keine Anlage den gesetzlichen Anforderungen voll entsprach. Auch bei der Komponente CO wurde der Grenzwert von 650 mg/nm³ bei etwa einem Drittel der Anlagen überschritten; das Ausmaß der Überschreitungen kann jedoch ähnlich wie bei den kleineren Anlagen im Vergleich zum NO x als moderat bezeichnet werden (maximaler Messwert 1650 mg/nm3). Auf die nachfolgende Abbildung 2, in der die NO x -Messwerte grafisch im Vergleich zum geltenden Grenzwert dargestellt sind, wird in diesem Zusammenhang hingewiesen. Im Vergleich zu Abbildung 1 ist zu beachten, dass der Grenzwert mit 400 mg/nm³ nur die Hälfte der für die kleineren Anlagen festgelegten Anforderung beträgt.

4 Abbildung 2: Gasmotoren 100 kw und größer: NO x ; Messjahre 07/08 und 08/09 Gasmotoren 100 kw und größer mg NOx/Nm³ (5 % O2) K1 K2 K3 K4 K5 K6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 D1 D2 D3 E1 E2 B = Biogas; K = Klärgas; D = Deponiegas; E = Erdgas NOx 07/08 NOx 08/09 Grenzwert Wie ersichtlich waren im Vergleich zu den kleineren Anlagen zwar wesentlich weniger extreme Emissionswerte ( nur 1 Wert > 4000) zu beobachten; der Grenzwert wurden jedoch bei zahlreichen Überprüfungen insbesondere im Messjahr 08/09 um mehr als das Doppelte überschritten. Eine eindeutige Ursache für diese markante Verschlechterung ist nicht bekannt. Neben den relativ hohen Werten der erstmals überprüften Anlagen K5, K6 und B8 fallen insbesondere die sehr hohen Werte der Anlagen K2, B3 und B5 auf. Die zuletzt genannten, relativ kleinen Anlagen (2 je 100 kw, kw) zeigten bereits bei früheren Überprüfungen vielfach relativ hohe Werte. Die in der Periode 08/09 festgestellten Extremwerte könnten somit allenfalls auch zufällige Ausreißer darstellen. Festzuhalten ist allerdings, dass auch bei einer Weglassung dieser Ausreißer ein deutlicher Anstieg der durchschnittlichen NO x - Emissionen von ca 600 auf ca 900 mg/nm³ im Vergleich der Messperioden 07/08 zu 08/09 zu verzeichnen ist, wobei etwa ein Drittel den neu installierten, im Messjahr 08/09 erstmals überprüften Anlagen zugeordnet werden kann. Unter Berücksichtigung der gegebenen Messunsicherheiten können lediglich die Messergebnisse der Anlagen K1, B1 und B4 als noch zufriedenstellend bewertet werden. Bei den Anlagen D3 und K3 müssen auch die deutlichen CO- Überschreitungen in Rechnung gestellt werden Sonstige Motoren: Von den ursprünglich 6 mit Pflanzenöl betriebenen großen (elektrische Leistung je kw), mit SCR ausgestatteten Motoren, standen im Berichtszeitraum nur noch 3 in Betrieb, wobei formalrechtlich insgesamt lediglich für 2 Anlagen die landesrechtlichen Bestimmungen anwendbar sind. Die gemäß dem Stand der Technik

5 mit Bescheid vorgeschriebenen strengeren Emissionsbegrenzungen von je 250 mg/nm³ (CO und NO x ) wurden bei einer Anlage in beiden Messjahren eingehalten, 1 Anlage wies nur in der Periode 08/09 überhöhte Werte auf, die dritte Anlage zeigte bei beiden Überprüfungen weit überhöhte NO x -Werte. Dabei wurden wegen mangelhafter Funktion der SCR-Abgasreinigung mit Messwerten zwischen und mg NO x /Nm³ auch die für die Kleinanlagen definierten Grenzwerte überschritten. Aus dem Mittelwert der 6 periodischen Überprüfungen (1.100 mg/nm³) errechnet sich für die 3 überprüften Anlagen eine Quellstärke von 13 kg NO x pro Stunde, die bei ordnungsgemäßem Betrieb auf ca 2,5 kg abgesenkt werden könnte. Die pro Anlage anzusetzende Bandbreite der möglichen Emissionen ist mit 0,8 bis 16 kg NO x pro Stunde sehr groß und zeigt die lufthygienische Bedeutung eines ordnungsgemäßen Betriebs deutlich auf. 3. Zusammenfassung und Ausblick: Insgesamt konnten durch die Kontrollen im Vergleich zur Ausgangssituation gesehen zwar einige Erfolge erzielt werden. Diesbezüglich wird auch auf frühere Berichte verwiesen. Die aktuell festzustellende Stagnation der Beanstandungsquoten auf sehr hohem Niveau muss aber als nicht zufriedenstellend bezeichnet werden, zumal auf Grund der technischen Voraussetzungen bei allen Anlagen die Grenzwerte eingehalten werden könnten. Besonders kritisch sind die vielfach hohen NO x -Werte zu beurteilen, die insbesondere in der Messperiode 2008/2009 häufig auch bei größeren Anlagen festzustellen waren. In Anbetracht der offensichtlich gegebenen lufthygienischen Störanfälligkeit zahlreicher Motoren erscheint deshalb eine noch größere Sorgfalt beim Betrieb erforderlich. Mit einer weiteren Steigerung des Wartungs- und Kontrollaufwandes einschließlich allenfalls in Einzelfällen notwendiger, angemessener behördlicher Sanktionen könnten mit Sicherheit noch weitere Verbesserungen erreicht werden. Auf den in diesem Zusammenhang bereits mehrfach unterbreiteten, bisher nur in kleinen Teilbereichen realisierten Vorschlag einer verstärkten Eigenkontrolle wird an dieser Stelle nochmals hingewiesen. Angesichts der in der Praxis immer wieder festzustellenden extrem hohen Emissionen ein Umstand, der insbesondere auch durch die neuesten Messdaten bestätigt wird müssen aus der Sicht der Luftreinhaltung mittelfristig auch konkrete Überlegungen hinsichtlich alternativer Lösungen gefordert werden.