Antrag zur Errichtung des Gaskraftwerkes Leipheim gemäß 4 BImSchG. Errichtung und Betrieb einer Gasturbinen-Anlage sowie von Nebeneinrichtungen

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1 Antrag zur Errichtung des Gaskraftwerkes Leipheim gemäß 4 BImSchG Errichtung und Betrieb einer Gasturbinen-Anlage sowie von Nebeneinrichtungen Kapitel 4-2: Emissionen luftfremder Stoffe Emissionen luftfremder Stoffe Seite 1

2 1 Emissionen luftfremder Stoffe 1.1 Art, Lage und Abmessungen der Emissionsquellen Auf Grundlage des lufthygienischen Gutachtens (Anlage 4.6) sind als wesentliche Emissionsquellen die e der Gasturbinen-Anlage zu benennen. Als weitere Emissionsquellen sind die Kamine der Erdgasvorwärmer und der Ersatzstromdiesel (Notstromaggregate) zu betrachten. In dem nachfolgend dargestellten Aufstellungsplan (vgl. Abbildung 7 in Anlage 4.6) ist die Lage der e der Gasturbinen, der Erdgasvorwärmer und der Ersatzstromdiesel dargestellt. Abbildung 1. Ausschnitt aus dem Aufstellungsplan des geplanten Gasturbinenkraftwerks, Lage der e der Gasturbinen rot, der Erdgasvorwärmer grün und der Notstromaggregate blau markiert. Die nach TA Luft erforderliche bauhöhe für die Gasturbinen bestimmt sich nach dem derzeitigen Planungsstand zu 59,2 m über Grund. Die Antragstellerin beantragt Kamine mit einer Höhe von 60 m über Grund. Der Innendurchmesser soll 9,1 m betragen. Für die Erdgasvorwärmer bestimmt sich die erforderliche höhe auf Grundlage des derzeitigen Planungsstands zu 20 m über Grund. Die Antragstellerin beantragt Kamine mit einer Höhe von 20 m über Grund. Der Innendurchmesser soll 0,6 m betragen. Emissionen luftfremder Stoffe Seite 2

3 Für die Ersatzstromdiesel (Notstromaggregate) bestimmt sich die erforderliche höhe nach dem derzeitigen Planungsstand zu 15 m über Grund. Die Antragstellerin beantragt Kamine mit einer Höhe von 15 m über Grund. Der Innendurchmesser soll 0,6 m betragen. 1.2 Art und Ausmaß sowie Austrittsbedingungen der Emissionen Die Emissionswerte der Gasturbinenanlage für den Vollastbetrieb, Teillastbetrieb bei 70 % Last und den Teillastbetrieb bei 50 % Last sind in den nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 dargestellt. Ebenso aufgeführt in den Tabellen 1-3 sind die Austrittsbedingungen der Emissionen. Emissionen luftfremder Stoffe Seite 3

4 Tabelle 1. Emissionswerte der Gasturbinen-Anlage im Volllastbetrieb von 70 % bis 100 % Last (vgl. Tabelle 2 in Anlage 4.6). Angegeben sind die nach Herstellerangaben maximal erreichbaren Massen- und Volumenströme bei 100 % Last. Je Gasturbine Je Gasturbine Je Gasturbine Betriebsart Volllast Volllast Volllast Brennstoff Erdgas Heizöl EL Heizöl EL dry max. Feuerungswärmeleistung MW MJ/Nm³ 36 MJ/kg 42,7 42,7 Nm³/h kg/h höhe nach TA Luft m zu ermitteln zu ermitteln zu ermitteln Innendurchmesser m 9,10 9,10 9,10 Querschnittfläche m² 65,04 65,04 65,04 Austrittsgeschwindigkeit m/s 24,5 26,1 24,9 Temperatur an der Mündung C Wärmestrom (bezogen auf 283 K) MW 374,3 399,6 380,8 Betriebssauerstoffgehalt (feucht) Vol.-% 11,0 11,5 13,6 Bezugssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 15,0 15,0 15,0 Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Schwefeldioxid - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 3,3 146,5 119,7 - NO 2 -Anteil im Abgas (Erfahrungswerte / Messdaten) % max. NO x -Konzentration (als NO 2 ) 1) mg/m³ maximaler NO-Massenstrom kg/h 67,0 70,7 138,9 - maximaler NO 2 -Massenstrom kg/h 25,7 27,1 53,3 - maximaler NO 2 -Massenstrom (mit 60%-Konvention) 2) kg/h 87,3 92,2 181,1 - maximaler NOx-Gesamtmassenstrom (als NO2) kg/h 128,5 135,6 266,3 - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 256,9 271,1 221,9 Staub - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 5,1 27,1 22,2 Formaldehyd - maximale Konzentration mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 12,8 13,6 11,1 2) Massenstromberechnung unter Berücksichtigung eines NO 2 -Anteils von 20% Emissionen luftfremder Stoffe Seite 4

5 Tabelle 2. Emissionswerte der Gasturbinen-Anlage für den Teillastbereich von 50 % bis < 70 % Last gemäß Herstellerangaben (vgl. Tabelle 3 in Anlage 4.6). Angegeben ist im Hinblick auf die Emissionsfrachten der worst case bei Betriebszuständen < 70 % Last, hier konservativ auf den Lastfall 70 % (im Sinne von knapp unter 70 %) angesetzt. Unabhängig davon werden am Lastpunkt 70 % (bis 100 %) die Emissionswerte (max. Konzentrationen) für den Volllastbetrieb eingehalten (vgl. Tabelle 1.). Je Gasturbine Je Gasturbine Je Gasturbine Betriebsart Teillast 70 % Teillast 70 % Teillast 70 % Brennstoff Erdgas Heizöl EL Heizöl EL dry max. Feuerungswärmeleistung MW MJ/Nm³ 36 MJ/kg 42,7 42,7 Nm³/h kg/h höhe nach TA Luft m zu ermitteln zu ermitteln zu ermitteln Innendurchmesser m 9,10 9,10 9,10 Querschnittfläche m² 65,04 65,04 65,04 Austrittsgeschwindigkeit m/s 19,8 20,6 20,0 Temperatur an der Mündung C Wärmestrom (bezogen auf 283 K) MW 303,7 315,2 305,6 Betriebssauerstoffgehalt (feucht) Vol.-% 12,2 11,9 13,9 Bezugssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 15,0 15,0 15,0 Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Schwefeldioxid - maximale Konzentration 1) mg/m³ 1, maximaler Massenstrom kg/h 2,5 110,1 91,7 - NO 2 -Anteil im Abgas (Erfahrungswerte / Messdaten) % max. NO x -Konzentration (als NO 2 ) 1) mg/m³ maximaler NO-Massenstrom kg/h 66,8 141,4 138,8 - maximaler NO 2 -Massenstrom kg/h 25,6 54,2 53,2 - maximaler NO 2 -Massenstrom (mit 60%-Konvention) 2) kg/h 87,0 184,3 180,9 - maximaler NOx-Gesamtmassenstrom (als NO2) kg/h maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h Staub - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h Formaldehyd - maximale Konzentration mg/m³ n.z.r. n.z.r. n.z.r. - maximaler Massenstrom kg/h ) Massenstromberechnung unter Berücksichtigung eines NO 2 -Anteils von 20% n.z.r. = noch zu regeln Emissionen luftfremder Stoffe Seite 5

6 Tabelle 3. Emissionswerte der Gasturbinen-Anlage im Teillastbetrieb (bei 50 % Last) gemäß Herstellerangaben (vgl. Tabelle 4 in Anlage 4.6). Je Gasturbine Je Gasturbine Je Gasturbine Betriebsart Teillast 50 % Teillast 50 % Teillast 50 % Brennstoff Erdgas Heizöl EL Heizöl EL dry max. Feuerungswärmeleistung MW MJ/Nm³ 36 MJ/kg 42,7 42,7 Nm³/h kg/h höhe nach TA Luft m zu ermitteln zu ermitteln zu ermitteln Innendurchmesser m 9,10 9,10 9,10 Querschnittfläche m² 65,04 65,04 65,04 Austrittsgeschwindigkeit m/s 16,6 17,4 17,1 Temperatur an der Mündung C Wärmestrom (bezogen auf 283 K) MW 254,4 266,3 261,7 Betriebssauerstoffgehalt (feucht) Vol.-% 12,7 12,4 14,3 Bezugssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 15,0 15,0 15,0 Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Schwefeldioxid - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 2,5 110,1 91,7 - NO 2 -Anteil im Abgas (Erfahrungswerte / Messdaten) % max. NO x -Konzentration (als NO 2 ) 1) mg/m³ maximaler NO-Massenstrom kg/h 66,8 141,4 138,8 - maximaler NO 2 -Massenstrom kg/h 25,6 54,2 53,2 - maximaler NO 2 -Massenstrom (mit 60%-Konvention) 2) kg/h 87,0 184,3 180,9 - maximaler NOx-Gesamtmassenstrom (als NO2) kg/h maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h Staub - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h Formaldehyd - maximale Konzentration mg/m³ n.z.r. n.z.r. n.z.r. - maximaler Massenstrom kg/h ) Massenstromberechnung unter Berücksichtigung eines NO 2 -Anteils von 20% n.z.r. = noch zu regeln Emissionen luftfremder Stoffe Seite 6

7 Die emissionstechnischen Daten der Erdgasvorwärmer sowie die Austrittsbedingungen der Emissionen sind in Tabelle 4 dargestellt. Gemäß Angaben des Antragstellers wird für die Erdgasvorwärmer ein NO x -Grenzwert von 100 mg/m 3 beantragt. Tabelle 4. Emissionswerte der Erdgasvorwärmer gemäß Angaben des Herstellers bzw. Antragstellers (vgl. Tabelle 5 in Anlage 4.6). Betriebsart je Vorwärmer Volllast Brennstoff Erdgas max. Feuerungswärmeleistung MW 2,42 MJ/Nm³ 36 MJ/kg Nm³/h 242 kg/h höhe nach TA Luft m zu ermitteln Innendurchmesser m 0,60 Querschnittfläche m² 0,28 Austrittsgeschwindigkeit (bei Betriebsbed. und Betriebs-O 2 ) m/s 7,5 Austrittsgeschwindigkeit (bei Betriebsbed. und Bezugs-O 2 ) m/s 4,8 Temperatur an der Mündung C 185 Wärmestrom (bezogen auf 283 K) MW 0,2 Betriebssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 10,0 Bezugssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 3,0 Wasserdampfgehalt bei Bezugssauerstoffgehalt kg/m 3 0,167 Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h NO 2 -Anteil im Abgas (Erfahrungswerte / Messdaten) % 10 - max. NO x -Konzentration (als NO 2 ) 1) mg/m³ maximaler NO-Massenstrom kg/h 0,14 - maximaler NO 2 -Massenstrom kg/h 0,02 - maximaler NO 2 -Massenstrom (mit 60%-Konvention) 2) kg/h 0,15 - maximaler NOx-Gesamtmassenstrom (als NO2) kg/h 0,24 - maximale Konzentration 1) mg/m³ 80 - maximaler Massenstrom kg/h 0,19 2) Massenstromberechnung unter Berücksichtigung eines NO 2 -Anteils von 10% Emissionen luftfremder Stoffe Seite 7

8 Gemäß den gutachterlichen Ausführungen in Anlage 4.6 wären die Notstromaggregate alleine nicht als immissionsschutzrechtlich genehmigungsbedürftige Anlage einzustufen (Notstromaggregate sind in Nr. 1.2 des Anhangs 1 der 4. BImSchV explizit aus deren Geltungsbereich ausgenommen). Unterstellt man aufgrund der Eigenschaft als Teil einer immissionsschutzrechtlich genehmigungsbedürftigen Anlage die Anwendbarkeit der Anforderungen der Nr TA Luft, so wären aufgrund der Jahresbetriebszeiten von deutlich unter 300 h/a allenfalls die Emissionsbegrenzungen für Staub (80 mg/m³) und Formaldehyd (60 mg/m³ auch unter Berücksichtigung der Vollzugsempfehlung Formaldehyd (Stand ) des LAI) sowie die Anforderungen an die Schwefelgehalte der eingesetzten Brennstoffe einschlägig. In Bezug auf und Kohlenmonoxid sind entsprechend gemäß TA Luft keine Emissionsbegrenzungen für die Notstromaggregate festzulegen. Im Zuge des Lufthygienischen Gutachtens werden daher die (für moderne Anlagen konservativ anzusehenden 1 ) Herstellerangaben (Maximalwerte) für die Aggregate berücksichtigt. Die Emissionen der Notstromaggregate und die Austrittsbedingungen sind in Tabelle 5 dargestellt. 1 Bei neuen Aggregaten mit dem heutigen Stand der Emissionsminderungstechnik sind erfahrungsgemäß NO x -Konzentrationen im Abgas (in Norm, trocken, bei Bezugssauerstoffgehalt) von 2,8-3 g/m³ zu erwarten. Bei dem (in Tabelle 5) angegebenen Wert handelt es sich um eine konservative Annahme für die Immissionsprognose. Emissionen luftfremder Stoffe Seite 8

9 Tabelle 5. Emissionswerte der Notstromaggregate gemäß Angaben des Herstellers bzw. Antragstellers (vgl. Tabelle 6 in Anlage 4.6). Betriebsart je Aggregat Volllast Brennstoff Heizöl EL max. Feuerungswärmeleistung MW 5,5 MJ/Nm³ MJ/kg 42,7 Nm³/h kg/h 464 höhe nach TA Luft m zu ermitteln Innendurchmesser m 0,60 Querschnittfläche m² 0,28 Austrittsgeschwindigkeit (bei Betriebsbed. und Betriebs-O 2 ) m/s 23,7 Temperatur an der Mündung C 500 Wärmestrom (bezogen auf 283 K) MW 1,3 Betriebssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 8,0 Bezugssauerstoffgehalt (trocken) Vol.-% 5,0 Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Betriebswert m³/h Volumenstrom fe., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Volumenstrom tr., Normbed., O 2 -Gehalt: Bezugswert m³/h Schwefeldioxid - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 0,9 - NO 2 -Anteil im Abgas (Erfahrungswerte / Messdaten) % 25 - max. NO x -Konzentration (als NO 2 ) 1) mg/m³ maximaler NO-Massenstrom kg/h 13,12 - maximaler NO 2 -Massenstrom kg/h 6,70 - maximaler NO 2 -Massenstrom (mit 60%-Konvention) 2) kg/h 18,77 - maximaler NOx-Gesamtmassenstrom (als NO2) kg/h 26,82 - maximale Konzentration 1) mg/m³ maximaler Massenstrom kg/h 1,1 Staub - maximale Konzentration 1) mg/m³ 14 - maximaler Massenstrom kg/h 0,1 HC - maximale Konzentration mg/m³ 27 - maximaler Massenstrom kg/h 0,17 2) Massenstromberechnung unter Berücksichtigung eines NO 2 -Anteils von 25% 1.3 Angaben zur Räumlichen und zeitlichen Verteilung der Emissionen Bezüglich der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Emissionen wird auf die Ausführungen und Abbildungen unter Ziffer 6 der Anlage 4.6 verwiesen. Emissionen luftfremder Stoffe Seite 9