Workshop II: CO 2 - und N 2 O-Emissionen aus der chemischen Industrie

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2 Workshop II: CO 2 - und N 2 O-Emissionen aus der chemischen Industrie Hans-Jürgen Garvens, Delia Lammers Lars Langefeld, Burkhard Lenzen E 2.2, Erstellung von Überwachungsplänen für die 3. HP, , Berlin

3 Übersicht 1. Hinweise zum Anwendungsbereich TEHG 2. Branchenspezifische Anforderungen Anlagen ohne Emissionen Massenbilanzen CO 2 -Weiterleitung CO 2 - Messungen 3. Bestimmung der Emission von N 2 O 4. Empfehlungen zur Erstellung des Überwachungsplans, Erfahrungen aus den bisherigen Monitoringkonzepten 3

4 Hinweise zum Anwendungsbereich TEHG Lars Langefeld

5 Anwendungsbereich TEHG I Gesamte Anlage fällt unter Tätigkeitsbeschreibung des Anhangs I Anlagenumfang entspricht der Tätigkeitsbeschreibung im Anhang I: Anlage insgesamt EH-pflichtig (TEHG-Anlage = BImSchG-Anlage) Anlagenteil fällt unter Tätigkeitsbeschreibung des Anhangs I Anlagenteile und Nebeneinrichtungen können EH-pflichtig sein Voraussetzung: Technische Abgrenzbarkeit eines Anlagenteils Auch wenn eine Nebeneinrichtung (z.b. Verbrennungseinrichtung) nur teilweise einem EH-pflichtigen Prozess dient, unterfällt sie vollständig der EH-Pflicht Bei einer eigenständigen TEHG Genehmigung nach 4 TEHG ist diese maßgeblich 5

6 Anwendungsbereich TEHG II Die DEHSt wird bei allen Überwachungsplänen, die zuständige Landesbehörde um Stellungnahme, insbesondere zum Anwendungsbereich (Umfang der TEHG Genehmigung) bitten. 6

7 Branchenspezifische Anforderungen Delia Lammers Burkhard Lenzen

8 Grundlagen I Änderungen der Anforderungen an die Überwachung Europäische Verordnung mit direkter Wirkung in den Mitgliedsstaaten Spezielle Regelungen (Anhang IV MVO) gehen den allgemeinen vor Stärkere Berücksichtigung der Verfahren, die der Bestimmung der Emissionshöhe zugrunde liegen Weiterleitung von CO 2 nicht in allen Fällen abzugsfähig KEMS: Vereinfachungen der begleitenden Berechnung und grundsätzliche Gleichwertigkeit zur Berechnungsmethode Neue Treibhausgase/neue Teilnehmer neue Zuständigkeiten: Genehmigung der Überwachungspläne durch die DEHSt 8

9 Grundlagen II Grundprinzipien der Überwachung (Artikel 5, 6, 7 und 8 MVO) Vollständigkeit Konsistenz Transparenz Genauigkeit Kosteneffizienz Nachvollziehbarkeit 9

10 Grundlagen III Methoden zur Bestimmung von Treibhausgas-Emissionen (Art. 21 MVO) Berechnung Standardmethoden Massenbilanz Verbrennungsemissionen: CO 2 -Emission = Brennstoffverbrauch * Hu * EF * OF Prozessemissionen: CO 2 -Emission = Materialeinsatz * EF * UF Messung Ermittlung der CO 2 -Emissionen in Anhang VIII Ermittlung der N 2 O-Emissionen in Anhang IV Kap. 16 Ermittlung der PFC-Emissionen in Anhang IV Kap. 8 10

11 Anlagen ohne Emissionen Vereinfachung im Umfang des ÜP Anlagen, die eine Tätigkeit nach Anhang 1 TEHG ausüben, aber keine Emissionen freisetzen, sind dennoch EH-pflichtig Erstellung eines ÜP ist verpflichtend Der Umfang des ÜP kann beschränkt werden, wenn der Betreiber transparent und nachvollziehbar nachweist, dass die Anlage technisch keine Emissionen freisetzen kann. (Leitfaden Kap. 4.6) Anlagen, die derzeit keine Emissionen freisetzen, dies aber technisch könnten, müssen einen ÜP im vollen Umfang erstellen. 11

12 Massenbilanzen I Art. 25 MVO Grundlagen je nach Tätigkeit (Anhang IV MVO) freiwillig oder verpflichtend anzuwenden Methodisch wie in 2. HP: Bilanz der ein- und ausgehenden Materialmenge x C-Gehalt x 3,664 t CO 2 /tc Vollständigkeit und Transparenz sind wesentlich, d.h. auch die Darstellung nicht C-haltiger Materialien, die energetisch genutzt werden, sollte erfolgen. 12

13 Massenbilanzen II Klassifizierung der Bilanzglieder (Formular Massenbilanzglied S.1) Klassifizierung in emissionsstark, emissionsschwach & De-minimis De-Minimis: < t CO 2(Ä) oder < 2% (max t CO 2(Ä) ) Emissionsschwach: < t CO 2(Ä) oder < 10% (max t CO 2(Ä) ) De-minimis-Ströme zählen nicht zu den emissionsschwachen Stoffströmen Emissionsstark: alle anderen Stoffströme Neue Methode: Vergleich der Emissionen des einzelnen Stoffstroms mit der Summe aller Beträge von CO 2(Ä) aus allen Input- und Outputströmen, d. h. Exporte und Produkte gehen mit positivem Vorzeichen in die Ermittlung ein. 13

14 Massenbilanzen III Kennzeichnung der Bilanzglieder (Formular Massenbilanzglied S. 3) Alle Bilanzglieder sind als Input, Produkte oder Export zu kennzeichnen Input geht positiv, Produkte und Export gehen negativ in die Bilanz ein. In den Formularen bitte positive Werte bei den erwarteten Emissionen der Bilanzglieder angeben! Wie werden in der Anlage entstehende Abfallströme dargestellt? Feste oder flüssige Abfälle als Export Werden Restgase emittiert, so sind diese nicht darzustellen weitergeleitete Restgase als Export mit Angaben zur Weiterleitung 14

15 Massenbilanzen IV Integrieren von Verbrennungsemissionen in die Massenbilanz Verbrennungsemissionen können in die Massenbilanz integriert werden, sofern Anhang IV MVO dies zulässt (z.b. Herstellung von Synthesegas). Je Berichtsanlagenteil (BAT) kann nur eine Tätigkeit nach TEHG angegeben werden. D.h. es müssten eigentlich 2 BAT bei Anlagen mit 2 Tätigkeiten nach TEHG angelegt werden. Vereinfachung: Sollen Verbrennungsemissionen und Emissionen aus der chemischen Herstellung in einer gemeinsamen Massenbilanz dargestellt werden, so reicht ein BAT für die Chemietätigkeit aus, mit dem alle relevanten Emissionen abgedeckt werden. Der Betreiber kann den Hinweis im Bemerkungsfeld geben, dass Verbrennungsemissionen integriert wurden. 15

16 Massenbilanzen V Besonderheit: Verbrennungsanlagen mit C-haltigem Produkt z.b. Herstellung von Carbid oder Kohlenstofffasern MVO sehen bei Verbrennungsanlagen keine Massenbilanz vor Bei o.g. Anlagen macht Massenbilanz jedoch Sinn, daher im FMS über Gasaufbereitungsstationen als Tätigkeit nach Anhang IV der MVO darstellbar: Formular Massenbilanz, S.1 16

17 Weiterleitung von CO 2 I Art. 48, 49 MVO Weiterleitung von CO 2 und anderen C-haltigen Verbindungen an EH-Anlagen ist abzugsfähig: CO 2 -Abgabe an CCS-Anlage muss über kontinuierliche Messung erfolgen Formular CO 2 -Messung Abgabe an andere Anlage über kontinuierl. Messung oder Berechnung a) Über kontinuierliche Messung: Formular CO 2 -Messung b) Nicht über kontinuierliche Messung: Formular Massenbilanz auch wenn ansonsten Standardmethode genutzt wird Durch Berücksichtigung des Gesamt-C-Gehaltes werden CO 2 und andere C-Verbindungen abgezogen 17

18 Weiterleitung von CO 2 II Art. 48, 49 MVO Weiterleitung von CO 2 und anderen C-haltigen Verbindungen an nicht-eh-anlagen: CO 2 gilt als emittiert und ist daher nicht abzugsfähig C-haltige Verbindungen sind abzugsfähig, da sie keine Emissionen im Sinne des TEHG darstellen auf den vorher genannten Formularen werden nur die abzugsfähigen Emissionen dargestellt und angegeben, dass die beziehende Anlage nicht- EH-pflichtig ist. 18

19 Weiterleitung von CO 2 III Art. 48, 49 MVO Besonderheit bei Ammoniak-Anlagen: CO 2 gilt bei Weiterverarbeitung zu Harnstoff oder anderen Chemikalien als emittiert. Dies betrifft die Verarbeitung in der eigenen Anlage oder die Weitergabe an andere Anlagen zur Weiterverarbeitung. in diesen Fällen ist eine Weiterleitung von CO 2 daher nicht im FMS darzustellen. Zur transparenten Darstellung sollten die weitergegebene Stoffmenge und die aufnehmende(n) Anlage(n) in der Anlagenbeschreibung oder im Anlagenfließbild benannt werden. Die Regelung gilt auch für Ammoniakherstellung innerhalb einer Raffinerie. 19

20 Kontinuierliche CO2-Messungen I Art MVO Anwendung von kontinuierlichen CO 2 -Emissionsmesssystemen (KEMS): Optionaler Einsatz für CO 2 bei Anlagen der chemischen Industrie: KEMS grundsätzlich gleichwertige Überwachungsmethode Flankierende Berechnung der Emissionen ohne Einhaltung bestimmter Ebenen, aber entsprechend tätigkeitsspezifischer Maßgaben Ermittlung ggf. abzuziehender biogener CO 2 -Emissionen weiterhin durch Berechnungsmethode Mögliche Einsatzgebiete: - CO 2 -Ermittlung in Restgasen, v.a. bei partieller Oxidation - CO 2 -Ermittlung bei Einsatz/Verbrennung komplexer Stoffmischungen Verpflichtender Einsatz von KEMS bei CO 2 -Weiterleitung an CCS-Anlagen (ohne flankierende Berechnung) 20

21 Kontinuierliche CO2-Messungen II Art MVO Anforderungen an die Überwachung mittels KEMS: Ebenenkonzept: Ebene 1 Ebene 2 Ebene 3 Ebene 4 Unsicherheit CO 2 -Messung 10% 7,5% 5% 2,5% Für Emissionsquellen > t CO 2 /a (Ʃ CO 2 /CO!) oder > 10% der jährlichen Gesamtemissionen ist Anwendung von Ebene 4 zu prüfen. Abweichung von Ebenenanforderung möglich, wenn Einhaltung der maßgebenden Ebene bei KEMS und bei Berechnung der Emissionen als unverhältnismäßig nachgewiesen wird. Qualitätssicherung: Anwendung der EN (zuverlässige und repräsentative Erfassung der Emissionen) und der EN (insb. Kalibrierung, Funktionsprüfung) durch ISO akkreditierte Prüfstellen oder vergleichbare Prüfstellen (vgl. Art. 34 MVO). 21

22 Kontinuierliche CO2-Messungen III Art MVO FMS-Abbildung im Formular CO 2 -Messung, CO 2 -Konzentration : Auswahl direkte Messung oder Berechnung und Beschreibung Messgerät/e 22

23 Kontinuierliche CO2-Messungen IV Art MVO FMS-Abbildung im Formular CO 2 -Messung, Abgasstrom : Auswahl Massenbilanz oder Messung und Beschreibung Messgerät/e 23

24 Bestimmung der Emission von N 2 O Hans J. Garvens

25 N 2 O Anwendungsbereich Berichtspflicht für N 2 O Herstellung von Salpetersäure (HNO 3 ) Herstellung von Adipinsäure (ADS) Herstellung von Glyoxal und Glyoxylsäure (Gly) nicht Herstellung von Caprolactam 25

26 N 2 O-Messung I Standard Grundlage der Ermittlung der Emission von Lachgas ist grundsätzlich die Messung Begleitende Berechnung kann entfallen HNO 3 : nicht von der MVO gefordert ADS: ergibt sich aus stöchiometrischer Entstehung und durch reine Berechnung nicht fassbare Minderung im Kat oder als Oxidationsmittel Gly: siehe nächsten Anstrich Erleichterungen nur bei Anlagen, in denen kein N 2 O entsteht oder in Anlagen die kein N 2 O emittieren können Umfangreiche Berücksichtigung von Ausfällen (Vollständigkeit) 26

27 N 2 O-Messung II Messung Messgeräte sind anzulegen und danach in den jeweiligen Bereichen des FMS auswählbar. Volumenstrommessgeräte, die zur kontinuierlichen Emissionsmessung gehören, sind nicht als Mengenmessgerät anzulegen Die Einhaltung von Normen bzw. der vorgegebenen Wartung und ggf. Kalibrierung sind darzulegen. 27

28 N 2 O-Messung III Ausfälle Messgeräteausfall Katalysatorausfall Berstscheibenbruch Messbereichsüberschreitung Ggf. weitere Neben den Methoden zur Bestimmung der Höhe der Emission bei Ausfällen ist auch das interne Verfahren zur Feststellung von Ausfällen darzulegen 28

29 N 2 O-Messung IV Produktionsmenge Auch die Messgeräte, Verfahren und die dazu gehörigen Verfahrensanweisungen der Bestimmung der Menge an Produktion ist darzulegen Die maximalen Einsatzstoffmengen pro Stunde sollten Grundlage der Abschätzung von Emissionen bei Ausfällen bilden 29

30 N 2 O-Messung V Vollständigkeit Die Vollständigkeit der berichteten Emissionsmenge ist sicher zu stellen Neben der Bestimmung der Emission im Abgas gehören dazu alle Ausfälle Dazu gehören ggf. auch diffuse Emissionen. Im Überwachungsplan ist darzulegen, wie die Vollständigkeit der Erfassung der Emissionen sicher gestellt wird. 30

31 N 2 O-Weiterleitung Weiterleitung Bei Abgabe eines Teils der erzeugten Treibhausgase an andere Anlagen oder Einrichtungen ist die empfangende Anlage zu identifizieren. Die Verfahren zur Bestimmung der abgegebenen Menge N 2 O sind darzulegen (grundsätzlich über Messung) Die Verfahren zur Bestimmung der an der anderen Anlage aufgenommenen Menge N 2 O sind darzulegen (grundsätzlich auch über Messung) Das Vorgehen bei Differenzen zwischen beiden Bestimmungen ist anzugeben 31

32 Empfehlungen für die Erstellung des Überwachungsplans Lars Langefeld

33 Empfehlungen für die Erstellung des Überwachungsplans Erfahrungen aus den bisherigen Monitoringkonzepten Erstellen Sie den ÜP für Ihr Unternehmen und nicht für die DEHSt. Stellen Sie sicher, dass die Beschreibung im ÜP und die betriebliche Praxis übereinstimmen. Integrieren Sie Ihr Überwachungssystem in die bestehenden Managementsysteme. Aktualisieren Sie den ÜP bei wesentlichen Änderungen der Anlage. Stellen Sie sicher, dass alle Quellen vollständig erfasst sind. Die Beschreibung der Überwachungsmethode im ÜP muss eindeutig sein (nicht: wir machen es entweder... oder... ). Etablieren Sie Verfahren und Maßnahmen zur regelmäßigen internen Überwachung und Kontrolle Ihrer Überwachungsmethode. Beschreiben Sie Verfahren zum Umgang mit Datenlücken. 33

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hans-Jürgen Garvens, Delia Lammers Lars Langefeld, Burkhard Lenzen Internet: Diese Präsentation basiert auf einem Vortrag der DEHSt und ist nicht zur Veröffentlichung freigegeben. Es gilt das gesprochene Wort. Verweise und Zitate aus Präsentationen müssen von der DEHSt in allen Fällen schriftlich freigegeben werden.