Ein heißes Thema, das die Biogas-Branche nicht nur momentan, sondern ganz sicher auch in den nächsten Jahren beschäftigen wird: Emissionen. Die Grenzwerte für BHKW sind seit 2019 strenger geregelt. Ursprünglich für Dezember 2018 geplant, ist die 44. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) am 20. Juni 2019 in Kraft getreten. Die neu eingeführten Grenzwerte für Gesamtkohlenstoff, Gesamtstaub und Ammoniak sowie die verschärften Grenzwerte für Kohlenstoffmonoxid, Formaldehyd und Stickoxide (NOx) gelten für Anlagen, die nach dem 20. Dezember 2018 in Betrieb genommen wurden. Für Sie als Betreiber könnten insbesondere die NOx-Grenzwerte heikel werden – auf Dauer sind diese nur mit einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem einzuhalten. Alles, was Sie jetzt schon über den SCR-Katalysator wissen sollten, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.
Ab wann kommt der SCR-Katalysator für Biogasanlagen?
Hier muss zwischen Neuanlagen und Bestandsanlagen unterschieden werden.
Neuanlagen – sprich alle Anlagen, die nach dem 20.12.2018 in Betrieb genommen worden sind bzw. in Betrieb genommen werden – müssen seit dem 1. Januar 2023 einen NOx-Wert von 100 mg/m³ einhalten. Dieser Grenzwert ist ganz klar nur mit einem SCR-Katalysator zu erreichen. Wer eine Neuanlage beispielsweise bei einer Flexibilisierung plant, sollte dies unbedingt bereits mit einplanen.
Für Bestandsanlagen – also alle Anlagen, die vor dem 20.12.2018 in Betrieb genommen wurden – gelten bislang noch NOx-Grenzwerte von 500 mg/m³. Diese können aktuell noch innermotorisch erreicht werden – und werden es in der Regel auch. Erst ab dem Jahr 2029 reduzieren sich die Grenzwerte wie bei Neuanlagen auf 100 mg/m³, was ebenfalls nur mit einem SCR-Kat einzuhalten sein wird. Dann wird eine Nachrüstung erforderlich – ob sich diese dann lohnt (falls das BHKW weiter betrieben wird), muss im Einzelfall entschieden werden.
Wie funktioniert ein SCR-Kat?
SCR-Katalysatoren reduzieren Stickoxide, indem eine Harnstofflösung in das heiße Abgas eingesprüht wird. Der Harnstoff zerfällt bei ausreichend hohen Temperaturen und gibt Ammoniak frei, das mit Stickoxiden zu neutralem Stickstoff und Wasser reagiert. Weitere Emissionen wie Kohlenstoffmonoxid und Formaldehyd werden im Oxidationskatalysator auf den entsprechenden Grenzwert reduziert.
Die SCR-Technologie wird künftig Standard bei Biogasanlagen, denn die Reduktion von Stickoxiden ist unumgänglich. Doch warum sind Stickoxide so in den Fokus geraten? Fangen wir damit an, was Stickoxide überhaupt sind: Mit diesem Begriff werden die beiden Stickoxide Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂) zusammengefasst. Sie bilden sich in einer endothermen Reaktion bei den hohen Verbrennungstemperaturen im Motor. Die Folgen von erhöhten Stickoxid-Werten in der Luft sind beim Menschen unter anderem Reizung und Schädigung der Atmungsorgane. Außerdem tragen Stickoxide zu saurem Regen und zur Bildung von bodennahem Ozon bei. Somit gelten Stickoxide als Luftschadstoffe.
In den frühen 90er-Jahren wurde der Großteil der NOx-Emissionen vom Verkehr verursacht. Grenzwerte und Abgasnormen reduzierten diese Emissionen stetig. Da die neuesten Abgasnormen für den Verkehr die der stationären Motoren zur Stromerzeugung unterschreiten werden, ist es nur logisch und konsequent, dass diese „nachziehen“. Auch die stetig zunehmende Anzahl dieser dezentralen Motoraggregate hat sie bezüglich der Grenzwerte für Luftschadstoffe weiter in den Fokus gerückt.
In jedem Fall hat der Betreiber einer Anlage Nachweise über die dauerhafte Einhaltung der Emissionsgrenzwerte für Stickoxide zu führen, beispielsweise über den kontinuierlichen effektiven Betrieb der Abgasreinigungseinrichtung. Die Emissionen im Abgas sind mit geeigneten Messeinrichtungen zu überwachen. Die 44. BImSchV ist am 20. Juni 2019 in Kraft getreten; als Neuanlagen gelten Anlagen, die nach dem 20. Dezember 2018 in Betrieb genommen wurden.
Auch die maximalen Ammoniak-Grenzwerte müssen Sie im Blick behalten – denn der Ammoniak-Gehalt im Abgas hängt von der exakten Dosierung der eingespritzten Harnstoffmenge ab. Achten Sie deshalb darauf, dass Ihr geplantes SCR-System vollständig selbstregelnd ist.
Aus welchen Komponenten besteht ein SCR-Kat?
Ein SCR-Katalysator besteht aus einer Eindüs- und Mischstrecke. Dieses Edelstahlrohr wird auf der heißen Seite in den Abgastrakt eingebaut, also vor dem Abgaswärmetauscher. Hinter der Mischstrecke folgt im Abgastrakt die eigentliche Katalysatorkammer mit dem SCR-Katalysator. Außerdem gibt es einen Harnstofflagertank. Dieser muss regelmäßig mit Harnstofflösung befüllt werden – wie oft, hängt von Größe, Verbrauch und Betriebsstundenanzahl ab. Aufgestellt werden sollte dieser Tank entweder in einem frostfreien Raum oder mit Begleitheizung in einem Lagercontainer. Mittlerweile gibt es auch die Möglichkeit, einen Tank zu wählen, der für eine direkte Aufstellung im Freien ausgelegt ist – mit entsprechender Isolierung und Begleitheizung. Des Weiteren gehören eine Dosierstation (um die Dosierung zu steuern), eine Pumpe zum Dosieren und Eindüsen, ein Druckluftkompressor (um die Harnstoffleitungen bei Stillstand freiblasen zu können) sowie eine Sensorik zum Messen der NOx- und Ammoniak-Werte und der Temperatur dazu.
Worauf ist zu achten, wenn ein SCR-Kat eingebaut bzw. nachgerüstet wird?
Bei einer Neuanlage
Wenn Sie jetzt bauen bzw. eine Flexibilisierung Ihrer bestehenden Anlage vorhaben, sollten Sie den SCR-Katalysator gleich bei der Planung berücksichtigen und den entsprechenden Platzbedarf vorsehen.
Die sogenannte erste Ausbaustufe kann dann beim Bau bereits realisiert werden. Hierbei werden die Eindüs- und Mischstrecke sowie das Katalysatorgehäuse bereits in den Abgastrakt verbaut. Das Gehäuse wird mit üblichem Oxi-Kat-Material gefüllt. In der zweiten Ausbaustufe wird dann die restliche Hard- und Software nachgerüstet. Für Neuanlagen musste das spätestens zum 1. Januar 2023 geschehen, seitdem gilt der NOx-Grenzwert von 100 mg/m³; wer heute neu baut, braucht beide Ausbaustufen von Anfang an. Auch dafür sollte gleich bei der Planung ein Platz bzw. eine Aufstellfläche vorgehalten werden – selbst wenn sich diese an einer Wandfläche von circa einem Quadratmeter gut unterbringen lässt. Wichtig: Der Abstand von der Dosierstation zur Eindüslanze am Abgastrakt darf maximal vier Meter betragen!
Wenn Sie von vornherein an all diese Dinge denken, sind dann keine unnötigen und kostspieligen Umbauten bzw. Nachrüstungen am Abgastrakt nötig, um die Grenzwerte einzuhalten.
Bei einer Bestandsanlage
Eine Nachrüstung ist prinzipiell bei jeder Anlage möglich – allerdings würde dies zusätzliche Kosten und auch zusätzlichen Platzbedarf bedeuten. Da der SCR-Kat für Bestandsanlagen aber wohl erst ab 2029 ein Thema sein wird, haben Sie als Betreiber noch etwas Zeit, um zu entscheiden, ob eine Nachrüstung sinnvoll ist. Ausnahmen aufgrund besonderer Umstände sind eventuell auf Anfrage seitens des Betreibers möglich, dürfen aber den Anforderungen der europäischen Richtlinien nicht entgegenstehen.
Sie haben noch Fragen zum SCR-Kat? Planen Sie mit uns Ihre Biogas-BHKW-Anlage und lassen Sie sich fachmännisch zum Thema SCR-Kat beraten.
