Merkblatt DWA-M 361, Oktober 2011. Aufbereitung von Biogas (E-Book (PDF-Datei))

Das Arbeitsblatt dient als Grundlage für die Planung, Fertigung, Errichtung, Prüfung und Inbetriebnahme von Anlagen zur Aufbereitung von Biogasen und für Anlagen zur Einspeisung von Biomethan und synthetischem Methan (SNG) in Gastransport- und Verteilungssysteme. Einen Schwerpunkt des Arbeitsblatts bilden die sicherheitstechnischen Anforderungen sowie die Beachtung von Umweltaspekten, unter anderem um Freisetzungen von Methan durch geeignete konstruktive und operative Maßnahmen für alle Betriebszustände möglichst zu vermeiden. Ausführlich wird auf die Aspekte des Explosionsschutzes und der Vermeidung bzw. Absicherung gegen unzulässige Betriebszustände eingegangen und entsprechende Anforderungen an Anlagen, Bauteile und Baugruppen werden definiert. Ebenso werden die erforderlichen Prüfungen vor Inbetriebnahme und nach wesentlichen Änderungen umfassend erläutert. Frist zur Stellungnahme: 4. März 2024

Die zunehmende Anzahl an Biogas- und Kofermentationsanlagen unterstützt die Klimaziele der Europäischen Union und leistet ihren Beitrag zur Diversifizierung des Energieangebots. Bei der energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe (NawaRo) entstehen Gärreste, die sich zunehmend als möglicher Risikofaktor für den Gewässerschutz erweisen. Das Merkblatt richtet sich mit seinen Hinweisen und Empfehlungen unter anderem an Politik und Fachverwaltungen sowie an die landwirtschaftliche Beratung und Landwirte, die NawaRo anbauen. Die Bewertungen und Anleitungen bieten der landwirtschaftlichen Beratung eine Grundlage zur konstruktiven Unterstützung der Landwirtschaft bei der Wahl der Fruchtfolgen, bei der Anbaugestaltung sowie der Verwertung von Gärresten unter den Aspekten des Boden- und Gewässerschutzes.

Auf landwirtschaftlichen Biogasanlagen haben sich insbesondere einschalige und zweischalige integrierte Dachspeichersysteme etabliert, die auf Fermentern, Nachgärern oder Gärrestelagern montiert sein können. Diese Speichersysteme finden inzwischen auch auf Kläranlagen oder abfallwirtschaftliche Biogasanlagen Anwendung. Das Merkblatt gibt Planenden, Betreibern und Sachverständigen praxisorientierte Leitlinien für die Auslegung und den sicheren Betrieb dieser Dachspeichersysteme. Es werden Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit und die Tragfähigkeit des Membranabdeckungssystems definiert, einschließlich der Anbindung an die Behälterkonstruktion. Den Schwerpunkt des Merkblatts bilden die technischen Hinweise für einen fachgerechten statischen Nachweis, der ständige Lasten wie Eigengewicht, Vorspannung und Systemdruck, als auch regionale Wind- und Schneelasten oder geeignete Abminderungsfaktoren hinsichtlich der Materialeigenschaften für die Berechnung der Standfestigkeit berücksichtigt.

Das Arbeitsblatt DWA-A 1030 / DVGW G 1030 (A) definiert die erforderliche Qualifikation des Personals auf Biogasanlagen und beschreibt Anforderungen an die Aufbau- und Ablauforganisation, die seitens des Betreibers zu beachten sind, um einen sicheren Betrieb der Anlagen zu gewährleisten. Die Anforderungen des Arbeitsblatts sind unabhängig von den Eigentumsverhältnissen und der Organisationsform. Das Arbeitsblatt wird die Grundlage für die Durchführung von Zertifizierungen gemäß dem Technischen Sicherheitsmanagement Biogas (TSM-Biogas) bilden. Das DWA-A 1030 richtet sich an Betreiber von Anlagen zur Erzeugung, Fortleitung, Aufbereitung, Konditionierung oder Einspeisung von Biogas bzw. Biomethan oder Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen.

Die Nutzung von Biogas aus der Vergärung organischer Stoffe wird auch künftig eine wesentliche Rolle beim Ausbau erneuerbarer Energien spielen. Das Biogas, welches unter anderem auf Kläranlagen, landwirtschaftlichen Biogasanlagen oder Abfallvergärungsanlagen anfällt, kann direkt auf den jeweiligen Anlagen zum Beispiel zu Heizzwecken oder zur Stromerzeugung genutzt werden. Alternativ kann das Biogas nach entsprechender Aufbereitung als Biomethan in das Gasnetz eingespeist werden, sodass es ortsunabhängig einer weiteren Nutzung zugeführt werden kann. Die Einspeisung ins Gasnetz bietet den Vorteil, dass die energetische Nutzung an einem Ort erfolgen kann, an dem sowohl der Strom als auch die entstehende Wärme mit hoher Effizienz eingesetzt werden können. Voraussetzung für diesen Weg ist jedoch eine besonders hochwertige Aufbereitung des Biogases. Aber auch jede andere Nutzung von Biogas erfordert die Aufbereitung des Rohgases. Das Merkblatt DWA-M 361 gibt eine Übersicht der für die jeweilige Reinigung und/oder Aufbereitung des Biogases nötigen und möglichen Verfahrenstechniken und deren sinnvoller Kombinationen. Für die Planung und den wirtschaftlichen Betrieb von Aufbereitungsanlagen werden Empfehlungen und Informationen gegeben, sowohl hinsichtlich einer Einspeisung in das Gasnetz als auch für anderweitige Nutzungen von Biogas zum Beispiel in Gasmotoren.

Biogasanlagen führen das Gas aus der Vergärung über einen Speicher einer Verwertungsanlage zu. Ist die Verwertung des Biogases aufgrund geplanter oder ungeplanter Ausfälle zeitweise nicht möglich, sind die Betreiber verpflichtet, das Gas - soweit es nicht gespeichert werden kann - einer alternativen Gasverbrauchseinrichtung zuzuführen, insbesondere um Emissionen des im Biogas enthaltenen klimarelevanten Methans zu vermeiden. Zumeist werden hierzu Fackelanlagen eingesetzt, die das Methan zu Kohlendioxid oxidieren. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz fordert daher sowohl für Neu- als auch für Altanlagen, dass auf Biogasanlagen eine alternative Gasverbrauchseinrichtung vorgehalten wird. Neben Wartungs- oder Reparaturmaßnahmen spielen als Ursache für zusätzliche Ausfallzeiten der regulären Gasverwertung zunehmend Netzengpässe und Einspeisemanagementmaßnahmen eine Rolle. Während dieser Zeiten kann die Stromeinspeisung nicht oder nicht mehr in vollem Umfang erfolgen, sodass für überschüssiges Biogas eine sichere und umweltgerechte Verbrauchseinrichtung vorgehalten werden muss. Mit dem vorliegenden Merkblatt DWA-M 305 legen DVGW, FvB und DWA gemeinsam ein Regelwerk für Biogasfackeln als alternative Gasverbrauchseinrichtungen vor. Das Merkblatt gibt Planenden, Erstellern, Betreibern und Sachverständigen praxisorientierte Leitlinien für Auslegung, Bau, Betrieb und Prüfung dieser Anlagen.

Das bei der anaeroben Behandlung von Abwasser, Klärschlämmen sowie der Vergärung von nachwachsenden Rohstoffen und Bioabfällen entstehende Biogas ist ein wertvoller Energieträger. Gerade vor dem Hintergrund der weltweit geführten umweltpolitischen Diskussion sollte eine möglichst weitgehende Nutzung dieses regenerativen Brennstoffs erfolgen. Das Merkblatt liefert hierzu wertvolle und umfangreiche Informationen für Betreiber und Planende von Biogasanlagen. Es wird die gesamte Prozesskette von der Herkunft bis zur Verwertung der entstehenden Biogase betrachtet. Abschnitte zu sicherheitstechnischen Grundsätzen der Anlagentechnik runden die umfassende Darstellung des Themas ab.

Das Merkblatt formuliert Mindestanforderungen für die technischen Sicherheitseinrichtungen und den Betrieb oberirdisch aufgestellter, freistehender Biogasspeicher, unabhängig davon, ob diese im wasser-, abfall- oder landwirtschaftlichen Bereich betrieben werden. Ziel ist es, mögliche Gefahren, die von einem Biogasspeicher für seine Umgebung und insbesondere für das Betriebspersonal ausgehen, zu vermeiden. Im Mittelpunkt steht die Definition von Sicherheitsgrundsätzen zur Vermeidung von Brand- und Explosionsgefährdungen. Neben den technischen werden auch betriebliche und organisatorische Anforderungen beschrieben. Dabei geben Hinweise zur In- und Außerbetriebnahme, zum Umfang turnusmäßiger Prüfungen sowie zur Durchführung von Dichtheitsprüfungen dem Praktiker klare Hilfestellungen.

Ziel dieses Arbeitsblatts ist es, den Umfang der Instandhaltung von Biogas-Aufbereitungsanlagen, Biogas-Einspeiseanlagen und Wasserstoff-Einspeiseanlagen sowie Rückspeiseanlagen so zu gestalten, dass die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit der Anlagen unter Berücksichtigung von Umweltaspekten und wirtschaftlichen Gesichtspunkten gesichert werden.Aufgrund der umfangreichen Ansprüche geht das Arbeitsblatt dabei auch auf die technische Qualifikation des Betriebspersonals sowie die Anforderungen an die zur Prüfung befähigten Personen ein. Einen Schwerpunkt des Arbeitsblatts bilden Maßnahmen zur Instandhaltung. Es enthält übersichtliche Tabellen zu Prüffristen der Anlagen, notwendige Qualifikationen und Tätigkeiten.

Das Merkblatt definiert Anforderungen an die Gewährleistung der Dichtheit von (quasi-)drucklosen Biogasspeichersystemen und beschreibt die nach dem Stand der Technik geeigneten Prüfmethoden. Dabei werden die für die Gewährleistung der Dichtheit relevanten technischen Komponenten in Bezug auf dieses Schutzziel betrachtet (Membran, Einspannung, Einbauten, Durchführungen, relevante Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen). Das Merkblatt soll insbesondere den mit Planung, Bau und Betrieb von Biogasspeichersystemen befassten Fachleuten konkrete technische Hinweise geben, wie Speichersysteme auszuführen, zu prüfen und instand zu halten sind, um den Anforderungen an die technische Dichtheit gerecht zu werden. Das Merkblatt DWA-M 375 und das DVGW-Merkblatt G 436-2 sind inhaltsgleich.