PD Handhabung VDI 3894 1 Handhabung der neuen VDI-Richtlinie 3894 Emissionen und Immissionen von Tierhaltungsanlagen Zielsetzung Fazit Aufbau der neuen Richtlinie Anwendungsmöglichkeiten ALB Fachtagung 13.03.2013 Mastschweinehaltung Universität PD Handhabung VDI 3894 2 Zielsetzung Bisher:Emissionsseitige Punktebewertung und Abstandskurve: VDI-RL 3471 (Schweine) und 3472 (Hühner) Stand jeweils Juni 1986 Entwurf VDI-RL 3473 Blatt 1 (Rinder) Stand November 1994 Entwurf VDI-RL 3474 E (Schweine, Rinder, Geflügel, Pferde) Stand März 2001 Aber: Stand des Wissens und der Technik hat sich weiterentwickelt Neue Haltungsverfahren (z. B. Außenklimaställe) etablieren sich Bedarf an Regelungen für weitere Tierarten und für gemischte Bestände Methodik Ausbreitungsrechnungen für Gerüche mittlerweile Standard Geruchsimmissions-Richtlinie auch im landwirtschaftlichen Bereich (mittlerweile) als Beurteilungsmaßstab etabliert also Bewertung der immissionsseitigen Wirkung Neue Regelwerke wie z.b.: BVT, BREF, nbr, etc.... Hartung, 2012 1
PD Handhabung VDI 3894 3 Zielsetzung Folglich: Ziel war es, den Aufwand einer Prognose gerade bei kleinen, baurechtlich genehmigungspflichtigen Tierhaltungen auch weiterhin in Grenzen zu halten Nicht nur Fachgutachtern, sondern auch z. B. Bau-, Immissionsschutzund Ordnungsbehörden, Gerichten, landwirtschaftlichen Beratern und Landwirten/Betriebsleitern sollte ermöglicht werden, eine einfache, aber fachgerechte und sichere Beurteilung landwirtschaftlicher Gerüche durchzuführen Konservativer Ansatz bei der Bestimmung der Richtlinienabstände verfolgen Hartung, 2012 PD Handhabung VDI 3894 4 Aufbau der Richtlinie Neue Richtlinie VDI 3894 Emissionen und Immissionen aus Tierhaltungsanlagen : Blatt 1 beschreibt den Stand der Haltungstechnik von Nutztierställen inkl. Emissionsfaktoren und Möglichkeiten der Emissionsminderung Blatt 2 enthält die neu gefasste Abstandsregelung für Gerüche Hartung, 2012 2
PD Handhabung VDI 3894 5 Anwendungsmöglichkeiten Blatt 1 Haltungsverfahren und Emissionen Schweine, Rinder, Geflügel, Pferde http://www.agroscope.admin.ch/bau-tier-arbeit/ PD Handhabung VDI 3894 6 Ergebnis: Emissionskonventionswerte (VDI 3894 Blatt 1) Werden nach besten Wissen und Gewissen als Jahresmittelwerte abgeleitet: repräsentieren eine über das Jahr angenommene Emission für Ställe nach Stand der Technik (Systematik nbr; Kategorie I und II) konv. Haltungsverfahren ohne zusätzliche Emissionsminderung bei Betriebsweise nach guter fachlicher Praxis mit Berücksichtigung von üblichen Servicezeiten 3
PD Handhabung VDI 3894 7 Emissionskonventionswerte (VDI 3894 Blatt 1) Weitere Hinweise z.b.: Emissionsfaktoren Rinder gelten auch für Ställe mit freier Lüftung Offenställe Schwein und Geflügel ggf. günstiger oder konservativ gleich wie konventionelle Ställe zu bewerten Empfindlichkeit des Richtlinienabstandes für geänderte Servicezeiten gering PD Handhabung VDI 3894 8 Emissionskonventionswerte Öffnungsklausel Öffnungsklausel für die Verwendung abweichender Emissionsfaktoren wenn Anlagen wesentlich anders sind Grundlage plausible Begründungen Erkenntnisse zu Bildung, Freisetzung, Minderung Messungen soweit methodisch ok, wiederholbar und repräsentativ Weiterentwicklung gerecht werden, Fortschreibung der Emissionsfaktoren ermöglichen. http://www.karls.de/uploads/rtemagicc_fliegender_kuhstall_ani_transp.gif.gif 4
PD Handhabung VDI 3894 9 Kategorisierung von Minderungsmaßnahmen Ammoniak Kategorie1:Es besteht ein nachgewiesener Emissionsminderungseffekt. Die Minderungsmaßnahme ist praxistauglich und gut zu kontrollieren. z.b. Phasenfütterung Schwein: Absenkung von 18% RP auf 15% bzw. 13% 2-Phasen: Reduktionspotential bis 10% 3-4 Phasen: Reduktionspotenzial bis 20% PD Handhabung VDI 3894 10 Kategorisierung von Minderungsmaßnahmen Ammoniak Kategorie 2:Die Minderungswirkung der Maßnahme ist zwar im Praxismaßstab nachgewiesen, aber nicht einfach zu kontrollieren. z.b. Rinnenboden bis 20% Reduktionspotenzial z.b. Weidegang mind. 6 Stunden Bis 15% Reduktionspotenzial 5
PD Handhabung VDI 3894 11 Kategorisierung von Minderungsmaßnahmen Ammoniak Kategorie 3: Emissionsminderungspotenzial vorhanden, aber einer der nachfolgend genannten Punkte trifft zu: Die emissionsmindernde Wirkung ist nicht immer nachweisbar bzw. unzureichend nachgewiesen. Die Umsetzung in die Praxis erscheint wenig realistisch. Die Kosten der Maßnahme sind zu hoch. Es können unerwünschte Nebeneffekte auftreten. Reduktionspotenzial nicht abschätzbar oder kein Reduktionspotenzial nachweisbar: keine Einstufung PD Handhabung VDI 3894 12 Reduktionspotenziale Ammoniak, Geruch und Staub: bei Ammoniak qualitative Kategorisierung der Minderungsmaßnahmen für Geruch und Staub sind wenig(er) Daten zur Wirkung von prozessintegrierten Maßnahmen verfügbar bei Geruch ist Minderungswirkung z.t. schon im Emissionsfaktor selbst berücksichtigt; Einstreu und schnelle Kotabfuhr werden positiv gewertet Staub: Staubbindung, staubarme Einstreu etc.; Träger von Ammoniak und Geruch Angabe der Referenz wichtig Keine lineare Addierung emissionsmindernder Effekte! 6
PD Handhabung VDI 3894 13 Anwendungsmöglichkeiten Blatt 2 Methode zur Abstandsbestimmung Geruch PD Handhabung VDI 3894 14 Eingangsgrößen zur Abstandsbestimmung Geruch - Emission Tierbestand (Quellstärke) Q Konventionswerte für Emissionsfaktoren Berechnung von Geruchsmassenströmen [GE/s] Gemischte Bestände addieren sich zu Gesamtemissionsmassenstrom Ausdehnung der Quelle(n) (Quellengeometrie) d r Emissionsschwerpunkt unter Verwendung eines Zusatzabstandes d r Kamp, 2012 7
PD Handhabung VDI 3894 15 Emissionsschwerpunkt und Zusatzabstand 15 Kamp, 2012 PD Handhabung VDI 3894 16 Emissionsschwerpunkt und Zusatzabstand d r = 100m d r ist der größte Abstand zwischen dem äußersten Punkt einer einzelnen Emissionsquelle und dem Anlagenschwerpunkt ES Anlage 16 Kamp, 2012 8
PD Handhabung VDI 3894 17 Emissionsschwerpunkt und Zusatzabstand Bei gleichbleibender Quellstärke vergrößern sich die Mindestabstände, wenn man die Quellen ausdehnt. 17 Schmitzer, 2012 PD Handhabung VDI 3894 18 Eingangsgrößen zur Abstandsbestimmung Geruch Transmission und Immission Transmission (Windrichtungsverteilung) h W 36-teilige Windrosen mit 10 -Teilung Zu verwendende Windrose gegebenenfalls von Genehmigungsbehörden festzulegen Zulässige Geruchsimmissionshäufigkeit(Immissionssituation) h G Wie häufig (in % der Jahresstunden) darf es nach der Quelle am Eintragsort riechen? Keine eigenen Grenzwertvorgaben Berechnung für verschiedenen Geruchsimmissionshäufigkeiten möglich gewisse Analogie zur GIRL (Geruchsimmissionsrichtlinie) Einzelfallabhängig u.a. unter Berücksichtigung von Vorbelastungen Kamp, 2012 9
PD Handhabung VDI 3894 19 Methode zur Abstandsbestimmung Geruch Abstandsfunktion für Richtlinienabstand R : b R = a Q + a = ( 0,0137 h G d r + 0,689) h W + 0,251 h Q: Quellstärke d R : Zusatzabstand G + 0,0590 1 b = 0,204 h G + 1,79 Ermittelt aus über 8832 AUSTAL-Berechnungen: 23 Ausbreitungsklassenstatistiken von repräsentativen Standorten Berechnungen mit 8 verschiedenen Geruchsquellstärken Berechnungen für 6 unterschiedliche Geruchsstundenhäufigkeiten Auswertung der Abstände für jeweils 8 verschiedene Richtungen Kamp, 2012; Schmitzer, 2012 PD Handhabung VDI 3894 20 Geltungsbereich Der Geltungsbereich der Abstandsregelung ist beschränkt auf: Quellstärken Q von 500 bis zu 50.000 GE/s entsprechend bis zu ca. 7.500 Mastschweinen, 490.000 Legehennen, 3.500 Milchkühen Windrichtungshäufigkeiten h W bis zu 60 (bei 10 -Sektoren) Geruchsstundenhäufigkeiten h G von 7 % bis 40 % Abstände von 50 m oder mehr Einzelanlagen Davon abweichende Berechnungen sind grundsätzlich möglich, aber werden ungenauer mit Tendenz zur weiteren Überschätzung der Abstände. 10
PD Handhabung VDI 3894 21 Methode zur Abstandsbestimmung Geruch Abstandsfunktion für Richtlinienabstand R : Richtlinienabstand b R = a Q + d r Quellstärkenberechnung bei gegebenem Abstand 1 (lg r lg a ) Q = 10 b Kamp, 2012; Schmitzer, 2012 PD Handhabung VDI 3894 22 Methode zur Abstandsbestimmung Geruch 11
PD Handhabung VDI 3894 23 Beispiel: Stallneubau Schweinemast 1200 Mastschweine Zwangsentlüftung, Zentralentlüftung an einem Auslasspunkt Weitere Details zur Lüftung (z.b. Höhe Mündung) ohne Belang Kamp, 2012 PD Handhabung VDI 3894 24 Beispiel: Stallneubau hw konservative Abschätzung 1200 Mastschweine Zusatzabstand d r = 0 m Windrichtungshäufigkeit (konservativ): 50 Wohngebiet 10 % Geruchsstundenhäufigkeit Kamp, 2012 12
PD Handhabung VDI 3894 25 Beispiel: Stallneubau Abschätzungshilfe Abstandsdiagramme 310m Kamp, 2012 PD Handhabung VDI 3894 26 Beispiel: Stallneubau mit realer Windrichtungsverteilung für den Standort 26 Kamp, 2012 13
PD Handhabung VDI 3894 27 Gestuftes Vorgehen möglich Erste Stufe= einfachster Abstand = konservativ, z.b.: Lage des Gesamtemissionsschwerpunkt ES ges schätzen / konservativ annehmen Nur Kreis verwenden: Windrichtungshäufigkeit h W vereinfacht für alle Richtungen gleich annehmen Nächste Stufen( führen zu günstigeren Abständen): Exakte Berechnung des Gesamtemissionsschwerpunktes ES ges Zur Situation passende Windrichtungshäufigkeit h W einsetzen 27 Kamp, 2012 PD Handhabung VDI 3894 28 Orientierende Standortsuche für Stallbauvorhaben (iterative Rückwärtssuche) Wohn- oder Dorfgebiet Wohngebiet Wohngebiet Außenbereichs- bebauung Außenbereichs- bebauung Iterativer Ansatz, in dem man die Geruchsstundenhäufigkeit h G solange variiert, bis der errechnete Richtlinienabstand der vorgegebenen Entfernung entspricht. Kamp, 2012 14
Standortanalyse für Sondergebiet (Ermittlung der potentiellen Quellstärke) PD Handhabung VDI 3894 29 Standortanalyse für Sondergebiet Ca. 150 000 Legehennen oder ca. 9000 Mastschweine oder ca. 37 000 Masthähnchen oder ca. 3400 Milchvieh PD Handhabung VDI 3894 30 Einfluß der Ableitbedingungen Einfluß der Ableitbedingungen auf den Abstand gemäß der alten Richtliniensystematik war mit 20% vergleichsweise gering. Die Anforderung, die Stallluft in Abluftschächten mit einer Bauhöhe von 1,5 m über First und erhöhten Austrittsgeschwindigkeiten für Sommerluftraten abzuleiten, verhindert den Downwash-Effekt nicht. Eine relevante Abgasfahnenüberhöhung kann in Realität bei landwirtschaftlichen Quellen oft nicht festgestellt werden. Im Sinne einer konservativen Abschätzung liegt der Herleitung der Abstandsregelung die Annahme einer diffusen Abströmung zugrunde (vertikale Linienquelle mit Quellausdehnung 0-6 m). 15
Richtlinienabstand Inhalt KTBL-Schrift VDI 3894 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 PD Handhabung VDI 3894 31 3 m über First Q = 5000 GE/s Windfeldmodell TALdia AUSTAL2000 hg= 10% Richtlinienabstand Inhalt KTBL-Schrift VDI 3894 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 PD Handhabung VDI 3894 32 Volumenquelle (freie Lüftung) Seitenwandlüftung Vertikale Linienquelle Q = 5000 GE/s Windfeldmodell TALdia AUSTAL2000 hg= 10% 16
PD Handhabung VDI 3894 33 Gemischte Tierbestände Berechnung der Quellstärke der Einzelställe GV * tierspezifischer Emissionsfaktor = GE/s Für eine tierartspezifische Bewertung der von der Gesamtanlage verursachten Geruchsstundenhäufigkeiten ist ein belästigungsrelevanter Gewichtungsfaktor f ges zu ermitteln, mit dessen Hilfe sich eine bewertete Geruchsstundenhäufigkeit h bewertet = f gesamt h Geruch bestimmen lässt. Im Fall einer Schweine-und Rinderhaltung, das heißt f Schwein = 0,75 und f Rind = 0,5 ergibt sich h bewertet <= 0,75 h Schwein + 0,5 h Rind VDI 3894 Bl. 2 PD Handhabung VDI 3894 34 Kumulation VDI 3894 Bl. 2 17
PD Handhabung VDI 3894 35 Kumulation Bei einer Überlagerungssituation addieren sich die Geruchsstundenhäufigkeiten außerhalb eines Winkels von 60 nicht vollständig. Folglich ist man bei einer dennoch additiven Betrachtung sicher auf der sicheren Seite. Tatsächliche Ausbreitungsberechnungen würden geringere Abständen ergeben. Ergibt sich für die Geruchsstundenhäufigkeit durch eine Emissionsquelle am Immissionsort ein Betrag kleiner als im Anwendungsbereich dieser Richtlinie angegeben (< 7 %), dann kann als konservative Annahme ein Beitrag von 7 % Geruchsstundenhäufigkeit verwendet werden.# Übertragung des Emissionsschwerpunktverfahrens auf mehrere Emittenten möglich; aber durch die daraus resultierenden großen Werte für den Zusatzabstand d R ergibt sich eine Überschätzung des Richtlinienabstandes. PD Handhabung VDI 3894 36 Hilfestellung 216 Seiten 13 Kapitel Viele Abbildungen und Tabellen 25 Euro 18
PD Handhabung VDI 3894 37 Autorenteam Mitglieder der KTBL-Arbeitsgruppe Handhabung der Richtlinie VDI 3894 Dr. Wilfried Eckhof Ingenieurbüro Dr.-Ing. Wilfried Eckhof, Ahrensfelde Universität, Institut für, Stuttgart- Ewald Grimm (Geschäftsführer) Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.v. (KTBL), Darmstadt Prof. Dr. Eberhard Hartung (Vorsitzender) Christian-Albrechts-Universität Kiel, Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik, Kiel Martin Kamp Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Münster Roman Koch Landratsamt Fürstenfeldbruck, Fürstenfeldbruck Dr. Mirjam Lang Rechtsanwaltskanzlei Dr. Jur. Mirjam Lang, Leipzig Prof. Dr. Günther Schauberger Veterinärmedizinische Universität Wien, Abteilung für Physiologie und Biophysik, Wien Rainer Schmitzer Regierung von Mittelfranken, Ansbach Andreas Sowa Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV), Essen PD Handhabung VDI 3894 38 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 1 Einleitung... 9 2 VDI-Richtlinien Emissionsminderung Tierhaltung im Wandel der Zeit...12 2.1 Historische Entwicklung der VDI-Richtlinien...12 2.2 Neuerungen der Richtlinie VDI 3894...15 19
PD Handhabung VDI 3894 39 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 3 Abstandsregelung... 21 3.1 Herleitung der Abstandsregelung... 21 3.2 Herleitung des Zusatzabstandes...27 3.3 Beschreibung der einzelnen Parameter der Abstandsregelung...29 3.4 Geltungsbereich der Abstandsregelung...34 3.5 Eingangsgrößen der Abstandsregelung...35 3.6 Rundungsregeln... 41 3.7 Sensitivitätsanalyse...43 3.8 Fehlerbetrachtung...46 3.9 Anwendungsmöglichkeiten der Abstandsregelung für verschiedene Aufgabenstellungen... 51 3.9.1 Anwendungsmöglichkeiten... 51 3.9.2 Aufgabenstellungen...54 PD Handhabung VDI 3894 40 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 4 Konventionswerte für Emissionsfaktoren...57 4.1 Herleitung und Bedeutung...57 4.2 Anwendung und Grenzen der Konventionswerte...59 4.3 Herleitung eines Emissionsmodells am Beispiel von Geruchsstoffen... 61 5 Emissionsmindernde Maßnahmen...67 5.1 Übersicht...67 5.2 Verfahrensintegrierte Maßnahmen...69 5.2.1 Ammoniak/Stickstoff...69 5.2.2 Geruchsstoffe...75 5.2.3 Staub...76 20
PD Handhabung VDI 3894 41 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 5.3 Nachgeschaltete Maßnahmen Abluftreinigung...78 5.3.1 Einsatzmöglichkeiten und Reinigungsleistung...78 5.3.2 Berücksichtigung der Abluftreinigung bei der Immissionsbeurteilung (Geruchsstoffe)...80 5.3.3 Berücksichtigung der Abluftreinigung bei der Immissionsbeurteilung (Ammoniak und Staub)...82 5.4 Behandlung von Fest-und Flüssigmist...82 PD Handhabung VDI 3894 42 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 6 Geländeklimatologische Beurteilung eines Standorts...84 6.1 Anpassung von Windrichtungshäufigkeiten an einen Standort..84 6.2 Berücksichtigung von lokalen Windsystemen im orografisch gegliedertem Gelände...88 6.2.1 Entstehung lokaler Windsysteme Kaltluftabfluss...88 6.2.2 Modelle zur Beschreibung des Kaltluftabflusses... 91 6.2.3 Berücksichtigung von Kaltluftabfluss in empirische Richtlinien...93 6.2.4 Korrektur der Windrichtungshäufigkeit anhand des Kaltluftabflusses am Standort...94 21
PD Handhabung VDI 3894 43 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 7 Ableitbedingungen... 101 7.1 Grundlagen... 101 7.2 Zwangsentlüftung...102 7.3 Freie Lüftung...104 7.3.1 Spezielle Planungsempfehlungen Rinderställe (Milchvieh)...106 7.3.2 Spezielle Planungsempfehlungen Schwein...108 7.3.3 Konsequenzen für die Immissionsbeurteilung sowie die erwartete Immissionswirkung...109 7.4 Berücksichtigung der Ableitbedingungen in den VDI-Richtlinien... 110 7.4.1 Richtlinien VDI 3471 und VDI 3472 sowie VDI 3473 (Entwurf) und VDI 3474 (Entwurf)...111 7.4.2 Richtlinie VDI 3894... 114 PD Handhabung VDI 3894 44 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 8 Sonderfallbeurteilung... 118 8.1 Veranlassung... 118 8.2 Nahbereich... 118 8.3 Festlegung von Ableitbedingungen im Einzelfall...120 8.4 Einschränkung der Geruchsstundenhäufigkeit...121 8.5 Einschränkung der Windrichtungshäufigkeit...125 8.6 Einfluss der Geländegliederung (Orografie)...126 8.7 Kumulation...126 8.8 Beschränkung der Quellstärke...127 8.9 Andere Geruchsstoffemittenten als Tierhaltungsanlagen...127 8.10 Überschreitung des Richtlinienabstandes bzw. der Immissionswerte...128 22
PD Handhabung VDI 3894 45 Inhalt KTBL-Schrift 494 Handhabung der Richtlinie VDI 3894 9 Empirische Kriterien zur Bewertung von Geruchsimmissionen...129 9.1 Bewertungsansätze...129 9.2 Geruchsbewertungskriterien...132 10 Rechtliche Maßstäbe zur Beurteilung von Geruchsimmissionen die Geruchsimmissions-Richtlinie (GIRL)...139 10.1 Übersicht...139 10.2 Umsetzung der GIRL in den Ländern...140 10.3 Rechtsnatur und Bindungswirkung der GIRL...141 10.4 Bewertungsrahmen der GIRL...142 10.5 Auslegungshinweise der GIRL zum Vorgehen im landwirtschaftlichen Bereich...143 10.6 Die Handhabung des Bewertungsrahmens der GIRL in der Rechtsprechung...145 PD Handhabung VDI 3894 46 Fazit -Was kann die neue Abstandsregelung und was nicht? für alle praxisrelevanten Haltungsverfahren und Tierarten anwendbar Emissionspotenzial und Windrichtungsverteilung berücksichtigt ausgedehnte Quellen und Mehrquellensysteme berechenbar Ermittlung von Abständen, Zusatzbelastungen oder Quellstärken kompatibel mit Ausbreitungsrechungen nach AUSTAL2000 konservative Abschätzung im Vergleich zu den erforderlichen Abständen nach AUSTAL2000 einfache Handhabung Kumulation verschiedener Betriebe nur abschätzbar kein eigener Beurteilungsmaßstab externe Bewertung (z. B. GIRL) Schmitzer, 2012 23
PD Handhabung VDI 3894 47 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! www.main-tauber-kreis.de/media/ ALB Fachtagung 13.03.2013 Mastschweinehaltung Universität 24