Emissionen bei Biogasanlagen

BHKW-Emissionen werden in Zukunft strenger geregelt sein. Der Bundestag hat Ende November der 44. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (BImSchV) zugestimmt, mit der die sogenannte MCP-Richtlinie der EU in deutsches Recht umgesetzt werden soll. Durch diverse eingebrachte Änderungen im Bundesrat wird die 44. BImSchV allerdings nicht wie geplant Anfang 2019 veröffentlicht werden, sondern verzögert sich um einige Wochen bis Monate. An den gesetzten Grenzwerten für Emissionen ändert sich dennoch nichts, sie gelten seit dem 20. Dezember 2018.

Die EU-Richtlinie sieht Emissionsgrenzwerte für mittelgroße Feuerungsanlagen für die Luftschadstoffe Schwefeldioxid, Stickstoffoxide und Gesamtstaub vor. Die neue 44. BImSchV soll die bisher in der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft und in der Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen geregelten Anforderungen zusammenfassen und hinsichtlich des technischen Standes aktualisieren.

Das Wichtigste, was Sie über Emissionen und Emissionsmessung an Ihrer Biogasanlage derzeit wissen sollten, welche Gesetze maßgebend sind und was Sie tun können, um die Emissionsgrenzwerte von morgen bereits heute schon sicher zu unterschreiten, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Was ändert sich durch die 44. BImSchV für Biogasanlagen?

Eigentlich hätten die auf europäischer Ebene bereits verschärften Emissionsgrenzwerte schon Ende 2017 in deutsches Recht umgesetzt sein sollen. Doch die schleppende Regierungsbildung sorgte für Verzögerung. Jetzt ist die 44. BImSchV auf den Weg gebracht worden, in der die neuen Anforderungen und Grenzwerte für Emissionen formuliert werden (und nicht in einer aktualisierten TA Luft).

Maßgeblich für die meisten Anlagen ist die europäische „Medium Combustion Plant Directive“ (MCP-D) 1-50 MW Feuerungswärmeleistung. Mit der Feuerungswärmeleistung ist die zugeführte thermische Leistung des Brennstoffs – hier zum BHKW – gemeint. Allerdings soll das Anforderungsniveau, wie es Deutschland bisher hatte und das zum Teil auch schon über die Vorgabe der Richtlinie hinausgeht, beibehalten werden. Die neue Verordnung unterscheidet stark zwischen Bestands- und Neuanlagen, Änderungen kann es aber immer noch geben.

Die wichtigsten Neuerungen, die Biogasanlagen betreffen, sind:

• Die Stickoxid-Grenzwerte (NOx-Grenzwerte) sind verschärft worden
• Ein Grenzwert für organische Stoffe wurde eingeführt (THC-Grenzwert, angegeben als Gesamtkohlenstoff)
• Ein Grenzwert für Gesamtstaub wurde eingeführt
• Die Kohlenstoffmonoxid-Grenzwerte (CO-Grenzwerte) sind verschärft worden
• Es gibt einen Grenzwert für Ammoniak (NH3-Grenzwert)
• Die Formaldehyd-Grenzwerte (HCHO-Grenzwerte) sind für alle Anlagen verschärft worden

Wie sehen die Grenzwerte für Biogas-Bestandanlagen aus?

Laut Bundes-Immissionsschutzgesetz sind Bestandsanlagen alle Feuerungsanlagen, die vor dem 20. Dezember 2018 in Betrieb genommen wurden oder für die vor dem 19. Dezember 2017 nach § 4 oder § 16 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes eine Genehmigung erteilt wurde, sofern die Anlage vor dem 20. Dezember 2018 in Betrieb genommen wurde. Für Biogas-Bestandsanlagen gelten folgende Grenzwerte:

NOx-Grenzwert: Der jetzt geltende Grenzwert für NOx liegt bei 500 mg/m3 und reduziert sich laut 44. BImSchV ab dem 01. Januar 2029 auf 100 mg/ m3.

THC-Grenzwert: Der neu eingeführte Grenzwert für Gesamtkohlenstoff gilt ebenfalls ab 2029 und liegt bei 1300 mg/ m3.

Grenzwert für Gesamtstaub: Er liegt ab 01. Januar 2025 bei 5 mg/m3 bei einem Bezugssauerstoffgehalt von 3%.

CO-Grenzwert: Bei fremdgezündeten Motoren mit einer Feuerungswärmeleistung kleiner 3 MW lag er bei 1000 mg/m3, bei größer 3 MW bei 650 mg/m3. Ab dem 01. Januar 2025 liegt er einheitlich bei 500 mg/m3.

NH3-Grenzwert: Der Ammoniak-Grenzwert liegt ab dem 01. Januar 2025 bei 30 mg/m3.

Grenzwert für Formaldehyd: Weil Formaldehyd im Jahr 2016 von der EU neu eingestuft wurde und seitdem als krebserregender Stoff klassifiziert ist, gilt auch dafür ein neuer Grenzwert. Er liegt nicht mehr (wie in der TA 2002) bei 40 mg/m3, sondern bei nur noch 30 mg/m3. Wurden bei der letzten Emissionsmessung vor dem 5. Dezember 2016 Formaldehydemissionen von bis zu 40 mg/m3 gemessen, müssen die Grenzwerte bereits ab dem 05. Februar 2019 eingehalten werden.

Wie sehen die Grenzwerte für Biogas-Neuanlagen aus?

Falls es nicht explizit anders geregelt ist, gelten sämtliche Grenzwerte nach dem 20. Dezember 2018.

NOx-Grenzwert: Der jetzt geltende Grenzwert für NOx liegt bei 500 mg/m3 und ab dem 2023 bei 100 mg/m3 .

THC-Grenzwert: Der neu eingeführte Grenzwert für Gesamtkohlenstoff gilt für Neuanlagen ab 2023 und liegt bei 1300 mg/m3 .

Grenzwert für Gesamtstaub: Er liegt ab sofort bei 5 mg/m3 bei einem Bezugssauerstoffgehalt von 3%.

CO-Grenzwert: Ab sofort liegt er einheitlich bei 500 mg/m3.

NH3-Grenzwert: Der Ammoniak-Grenzwert liegt bei 30 g/m3.

Grenzwert für Formaldehyd: Er liegt bei 30 mg/m3 und ab dem Jahr 2020 bei nur noch 20 mg/m3.

Was sollten Sie über Nachrüstung und Erweiterung Ihres Katalysators wissen?

Oxidationskatalysator
Nach Verabschiedung der neuen BImSchV müssen bei Bestandsanlagen wahrscheinlich viele Oxidations-Katalysatoren nachgerüstet werden, um die Grenzwerte bei Kohlenmonoxid und Formaldehyd einzuhalten. Da sich ja gerade der Grenzwert für Formaldehyd generell verschärft hat, muss auch bei Neuanlagen hinsichtlich des Oxi-Kats genau geplant werden.

Eines ist klar: In Zukunft muss die Gasqualität passen! Damit die Abgasreinigung mit Katalysatoren dauerhaft und zuverlässig funktioniert, müssen Katalysatoren mit Feinentschwefelung und Systemen zur Gastrocknung vor Schwefelverbindungen geschützt werden – denn Schwefel ist der Hauptfeind des Oxi-Kats. Die Gasreinigung zur Entschwefelung des Rohbiogases ist daher ein wichtiger Bestandteil Ihrer Anlage. Sie als Betreiber müssen Nachweise über den kontinuierlichen effektiven Betrieb des Katalysators führen.

SCR-Katalysator
Doch nicht nur die Kohlenmonoxid- und Formaldehyd-Grenzwerte haben Einfluss auf die Abgasnachbehandlungstechnologie, auch die Stickoxidgrenzwerte wirken sich darauf aus. Je nach gefordertem Wert sind sie auf Dauer wohl nur mit einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem einzuhalten – so ist beispielsweise für einen Grenzwert kleiner als 250 mg/Nm3 ein entsprechendes Abgasnachbehandlungssystem erforderlich. Deshalb wird die Technik des SCR-Katalysators in Zukunft zum Standard bei Biogasanlagen werden. Dabei wird Harnstoff in das heiße Abgas gespritzt, der in Ammoniak zerfällt, das mit den Stickoxiden zu neutralem Stickstoff reagiert. Übrig bleiben Wasser und Kohlenmonoxid, das im anschließenden Oxi-Kat entfernt wird.

In diesem Zusammenhang wird übrigens der ebenfalls neu eingeführte Grenzwert für Ammoniak relevant werden – der Ammoniak-Gehalt im Abgas hängt von der exakten Dosierung der eingespritzten Harnstoffmenge ab. Da es passieren kann, dass Ammoniak nicht im Katalysator verbleibt, werden Sie als Anlagenbetreiber zukünftig eben auch die maximalen Ammoniak-Emissionsgrenzwerte im Blick haben müssen – neben den Stickoxid-Grenzwerten, gerade auch vor dem Hintergrund, dass der Gesetzgeber diese Grenzwerte womöglich noch mehr verschärfen wird. Allerdings müssen Sie momentan noch nicht in Panik verfallen: für Biogasanlagen bedeutet ein Stickoxid-Grenzwert von 500 mg/Nm3, dass dieser Wert noch innermotorisch ohne SCR erreicht werden kann, genauso wie der Grenzwert von 250 mg/Nm3 für Erdgasanlagen bedeutet, dass diese ebenfalls noch ohne SCR-Katalysator auskommen.

In jedem Fall müssen Sie als Betreiber Nachweise über die dauerhafte Einhaltung der Emissionsgrenzwerte für Stickstoffoxide führen, zum Beispiel über den kontinuierlichen effektiven Betrieb der Abgasreinigungseinrichtung.

In Zukunft werden Anlagenbetreiber aber wohl einen Oxi- und einen SCR-Katalysator brauchen. Betreiber von Neuanlagen müssen dies gleich bei der Planung berücksichtigen und den entsprechenden Platzbedarf vorsehen, Betreiber von Bestandanlagen müssen nachrüsten. Auch wenn dies prinzipiell bei jedem BHKW möglich ist, bedeutet es zusätzliche Kosten und zusätzlichen Platz, der möglicherweise eng wird oder fehlt, eventuell müssen auch neue Leitungen verlegt werden. Deshalb ist es ratsam, mit dem Hersteller zu planen – kann im Zuge einer ohnehin vorgesehenen Flexibilisierung vielleicht gleich Platz gelassen werden?

Worauf müssen Sie sich als Betreiber einstellen?

Auf Anlagenbetreiber werden verschärfte Messanforderungen und mehr Kontrollen zukommen, wenn die 44. BImSchV kommt. Konkret bedeutet das:

Der Stickoxid-Grenzwert muss jährlich gemessen werden. Läuft das BHKW weniger als 300 Stunden pro Jahr, genügt eine Einzelmessung alle drei Jahre. Der Gesamtkohlenstoff-Grenzwert muss jährlich gemessen werden. Beim Grenzwert für Gesamtstaub genügt eine Messung alle drei Jahre. Der Grenzwert für Kohlenstoffmonoxid muss jährlich gemessen werden. Formaldehyd muss jährlich gemessen werden.

Experten meinen, dass sich die Branche in Zukunft auch auf behördliche Überprüfungen ohne Voranmeldung einstellen sollte, wie dies übrigens bereits in einigen Bundesländern praktiziert wird. Die Grenzwerte müssen nun an allen Motoren einer Anlage jederzeit stimmen. Verstärkte Prüfungen lassen dann keinen Spielraum mehr wie etwa den Motor nur zur Emissionsmessung korrekt einzustellen.

Eine enge Abstimmung und Zusammenarbeit mit dem Hersteller Ihrer BHKW-Anlage kann dabei helfen, entsprechende Fragen und Probleme frühzeitig anzugehen und Ihre Anlage dadurch clever für die Zukunft aufzustellen.

Und auch, wenn es in Zukunft strengere Vorschriften geben wird was die Emissionen und Emissionsgrenzwerte angeht – sehen Sie es so: Diese Vorgaben sind eine Herausforderung für uns als BHKW-Hersteller, immer ausgefeiltere Technik zu entwickeln wie etwa schwefelresistente Oxi-Kats oder Schnellmessgeräte für Formaldehyd. Das Angebot an entsprechender Technik für Ihre Anlagen dürfte also in Zukunft durchaus spannend werden.

Fotoquelle Titelbild: © Sander van der Werf/shutterstock.com