Auftraggeber: Konsortium Biogutvergärung Bietigheim GmbH Firmensitz Stadtwerke Bietigheim-Bissingen GmbH Rötestraße 8 74321 Bietigheim-Bissingen ima Messstelle 29b BImSchG Akkreditiert für Immissionsprognosen nach TA Luft und GIRL Schornsteinhöhenberechnung nach TA Luft 5.5 und LAI-Merkblatt für den geplanten Kamin des BHKW Biogutvergärungsanlage Steinbruch Fink Projekt-Nr.: Umfang: 14-01-02-S-I 9 Seiten Datum: 09. Oktober 2015 Bearbeiter: Dipl.-Met. Dr. Markus Hasel Dipl.-Met. Werner-Jürgen Kost, FRMetS, CMet Anerkannter Beratender Meteorologe DMG e.v. Fellow of The Royal Meteorological Society (UK) ima - GmbH & Co. KG Niederlassung Stuttgart Hauptstraße 54 D-70839 Gerlingen Tel. 07156 / 4389 16 Fax: 07156 / 5026 18 E-Mail: hasel@ima-umwelt.de Internet: ima-umwelt.de Nach DIN EN ISO/IEC 17025 durch die DAkkS akkreditiertes Prüflaboratorium. Die Akkreditierung gilt für die in der Urkunde aufgeführten Prüfverfahren.
Inhaltsverzeichnis 1 Situation und Aufgabenstellung... 3 2 Örtliche Verhältnisse... 4 3 Nomogramm (TA Luft 5.5.3) und Topographie (5.5.4)... 6 3.1 Nomogramm... 7 4 Berücksichtigung anliegender Gebäude nach TA Luft 5.5.2 Abs. 1... 7 5 Zusammenfassung... 8 Literatur... 9 Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 2 von 9
1 Situation und Aufgabenstellung ima Ein Teil des in der geplanten Biogutvergärungsanlage anfallenden Biogases soll durch ein BHKW zur Eigenstromerzeugung energetisch genutzt werden. Die Abluft des BHKWs wird über einen Kamin freigesetzt. Aufgrund der installierten thermischen Leistung von mehr als 1 MW fällt die Anlage unter Nr. 1.2.2.2 der 4. BImSchV. Für diesen Abluftkamin sollte daher eine Schornsteinhöhenberechnung nach folgenden gesetzlichen Vorgaben bzw. Richtlinien und Regelwerken durchgeführt werden: TA Luft, Abschnitt 5.5 (/1/) LAI Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung (/2/) VDI-Richtlinie 3783 Blatt 13 Qualitätssicherung in der Immissionsprognose (/3/), soweit sie sich auf die Schornsteinhöhenberechnung nach TA Luft bezieht. Der geplante Firmenstandort und seine Umgebung wurden anlässlich eines Vor-Ort-Termins am 19.08.2015 besichtigt bzw. aufgenommen. Des Weiteren lagen Angaben zu den Emissionsdaten und Planunterlagen des beteiligten Planungsbüros vor. Die ima GmbH & Co. KG ist von der DAkkS akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025 für die Ausbreitungsrechnung nach TA Luft und GIRL (D-PL-14202-01-00). Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 3 von 9
2 Örtliche Verhältnisse ima Der vorgesehene Betriebsstandort der Biogutvergärungsanlage Steinbruch Fink liegt im Dreieck der Orte Bietigheim, Bissingen und Metterzimmern (Abb. 2-1). Metterzimmern Bietigheim Betriebsgelände Biogutvergärungsanlage Bissingen Abb. 2-1: Lage des vorgesehenen Betriebsstandorts Biogutanlage Steinbruch Fink (orange) (Luftbild- Quelle: Google-Karten). Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 4 von 9
Die folgende Abbildung zeigt einen Lageplan des geplanten Betriebsstandorts. ima Der geplante Kamin wird auf dem BHKW-Gebäude platziert. In direkter Nachbarschaft befindet sich die Aufbereitungshalle. Aufbereitungshalle Standort Kamin BHKW- Gebäude 50m Abb. 2-2: Lageplan des vorgesehenen Betriebsstandorts der Biogutanlage. Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 5 von 9
3 Nomogramm (TA Luft 5.5.3) und Topographie (5.5.4) Zur Berechnung der Schornsteinhöhe wurden von den Stadtwerken Bietigheim-Bissingen die Abluftdaten am zu betrachtenden Kamin zur Verfügung gestellt. Zur Berechnung wurden vom Betreiber die folgenden, für die Kaminhöhe relevanten Kamindaten, emissionstechnischen Randbedingungen und Emissionskonzentrationen angegeben. Tab. 3-1: Grundlagendaten für die Schornsteinhöhenberechnung (Angaben Stadtwerke Bietigheim-Bissingen). Größe Einheit BHKW Feuerungswärmeleistung kw 1 015 Austrittstemperatur C 120 Durchmesser m 0,28 **2) Austrittsgeschwindigkeit m/s 10,5 **2) Volumenstrom Norm, trocken m 3 /h 1 410 Volumenstrom Norm, feucht m 3 /h 1 612 E-Konz. NOx als NO2 mg/m 3 500 E-Konz. CO mg/m 3 650 E-Konz. SO2 mg/m 3 311 **1) E-Konz. Formaldehyd mg/m 3 60 **1) gemäß TA Luft Nr. 5.4.1.4 gelten für Schwefeldioxid bei Einsatz gasförmiger Brennstoffe die Anforderungen der Nr. 5.4.1.2.3 von 500 mg/m³, wobei dieser Wert vom Bezugssauerstoffgehalt 3 % auf 5 % umzurechnen ist. **2) Diese Angaben lagen zum Zeitpunkt der Bearbeitung noch nicht abschließend vor und wurden durch typische Anlagenwerte abgeschätzt. Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 6 von 9
Durch Multiplikation des Volumenstrom Norm, trocken der Abgase mit den beantragten Schadstoffkonzentrationen ergibt sich jeweils der Emissionsmassenstrom bzw. die Fracht (Schadstoffmenge pro Zeit, Tab. 3-2): Tab. 3-2: Emissionsmassenströme (Frachten) in kg/h. Größe Einheit Kamin E-Massenstrom NOx kg/h 0,705 E-Massenstrom CO kg/h 0,917 E-Massenstrom SO2 kg/h 0,439 E-Massenstrom Formaldehyd kg/h 0,085 3.1 Nomogramm Die Kaminhöhe nach TA Luft (/1/) 5.5 wird zunächst nach Nomogramm (TA Luft Abschnitt 5.5.3) bestimmt. Anhand der S-Werte in der Tabelle 22 im Anhang 7 der TA Luft (/1/) wurden die Q/S-Verhältnisse für alle Komponenten berechnet. Dabei wurde gemäß LAI-Merkblatt zur Schornsteinhöhenberechnung Abschnitt 2.1 (/2/) die Fracht von NO 2 aus dem Emissionsmassenstrom von NO x durch Multiplikation mit einem Faktor 0,64 berechnet und der S-Wert für NO 2 von 0,1 verwendet. Zum maßgeblichen größten Q/S-Wert (Leitkomponente) führte die Berechnung für NO 2: Mit Q = 0,451 kg/h und einem S-Wert von 0,1 ergibt sich Q/S zu 4,51 kg/h. Somit liegt nach LAI Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung (/2/) der Fall eines geringen Emissionsmassenstroms (Q/S < 10) vor. Im Falle genehmigungsbedürftiger Feuerungsanlagen mit geringen Emissionen sind die Anforderungen aus Absatz 1, Nr. 5.5.2 TA Luft jedoch ohne die Vorschriften nach Nr. 5.5.3 (Nomogramm) und Nr. 5.5.4 (Bebauung und Bewuchs) zu erfüllen. Das heißt, es gelten die Mindestanforderungen an die Schornsteinhöhe von 10 m über der Flur und 3 m über Dachfirst unter Beachtung der 20 - Regel. 4 Berücksichtigung anliegender Gebäude nach TA Luft 5.5.2 Abs. 1 Nach TA Luft 5.5.2 Absatz 1 (/1/) soll ein Schornstein eine den Dachfirst um 3 m überragende Höhe haben. Bei einer Dachneigung von weniger als 20 ist die Höhe des Dachfirstes unter Zugrundelegung einer Neigung von 20 zu berechnen ( 20 -Regel ). Die Schornsteinhöhe soll jedoch das 2fache der Gebäudehöhe nicht übersteigen. Zur Prüfung der Anforderungen aus diesem Kriterium wurde das Gebäude der Aufbereitungshalle herangezogen. Das Gebäude, in welchem der BHKW-Motor untergebracht werden soll, ist niedriger. Das Gebäude weist laut Planunterlagen eine Breite von 30 m auf (Abb. 2-2). Daher ist hier eine maßgebliche Firsthöhe unter der Annahme einer Dachneigung von 20 zu berechnen. Die Trauf- Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 7 von 9
höhe beträgt laut Plan 13 m. Die Höhe eines Firstes (20 Dachneigung) über der Basis-Linie (Traufhöhe) beträgt somit 5,5 m, die Firsthöhe entsprechend 18,5 m. Die rechnerische Schornsteinhöhe beträgt nach der 20 -Regel (3 m über First), angewandt auf das Betriebsgebäude, 21,5 m. Die nach TA Luft 5.5.2 Absatz 1 (20 -Regel, /1/) erforderliche Schornsteinhöhe beträgt somit 21,5 m. 5 Zusammenfassung Das in der geplanten Biogutvergärungsanlage anfallende Biogas soll teilweise durch ein BHKW energetisch genutzt werden. Die Abluft des BHKWs wird über einen Kamin freigesetzt. Als maßgeblich für die rechnerische Schornsteinbauhöhe erweist sich die Erfüllung der Anforderungen nach TA Luft Nr. 5.5.2 Absatz 1. Die rechnerische Schornsteinhöhe beträgt 21,5 m. Eine ungestörte Ableitung mit der freien Luftströmung gemäß den Anforderungen der TA Luft 5.5 (/1/) ist mit der Schornsteinhöhe von 21,5 m aus gutachterlicher Sicht gewährleistet. Die hier bestimmte Kaminhöhe gilt auf Basis der vorliegenden Planunterlagen und Emissionsdaten für Standorte des Kamins im Umfeld des Gebäudes der Aufbereitungshalle. Die verwaltungsrechtliche Bewertung bleibt der Genehmigungsbehörde vorbehalten. Gerlingen, den 09. Oktober 2015 Werner-Jürgen Kost, CMet, FRMetS Anerkannter Beratender Meteorologe der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft e.v. - Ausbreitung von Luftbeimengungen - Stadt- und Regionalklima Chartered Meteorologist Fellow of the Royal Meteorological Society Dr. Markus Hasel Dieser Bericht darf ohne die schriftliche Zustimmung der ima nicht ganz oder auszugsweise vervielfältigt werden! Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 8 von 9
Literatur /1/ TA Luft: Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft TA Luft) v. 24. Juli 2002 (GMBl. Nr. 25-29 vom 30.07.2002 S. 511). /2/ Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung. Herausgeber: Fachgespräch Ausbreitungsrechnung des LAI (Länderausschuss für Immissionsschutz). 09.September 2010, 16 Seiten. /3/ VDI-Richtlinie 3783 Bl. 13: Umweltmeteorologie - Qualitätssicherung in der Immissionsprognose - Anlagenbezogener Immissionsschutz - Ausbreitungsberechnung gemäß TA Luft. VDI Düsseldorf, Januar 2010, Beuth Verlag, Berlin. /4/ VDI-Richtlinie 3781 Bl. 2: Ausbreitung luftfremder Stoffe in der Atmosphäre; Schornsteinhöhen unter Berücksichtigung unebener Geländeform. VDI Düsseldorf, August 1981, Beuth Verlag GmbH Berlin. /5/ GIRL: Feststellung und Beurteilung von Geruchsimmissionen (Geruchsimmissions-Richtlinie, GIRL) in der in der Fassung vom 29.02.2008 und einer Ergänzung vom 10.09.2008 sowie mit Begründung und Auslegungshinweisen in der Fassung vom 29.02.2008. /6/ ima : Luftschadstoffe und Immissionsprognose Geruch für die geplante Biogutvergärungsanlage Steinbruch Fink, Bericht 14-01-02-S, 2015. Proj.-Nr.: 14-01-02-S-I 09. Oktober 2015 9 von 9