Umweltauswirkungen von Biogasanlagen und deren Berücksichtigung bei der Planung und Zulassung


Diplomarbeit, 2007

81 Seiten, Note: 2.0


Leseprobe

INHALTSVERZEICHNIS

Tabellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Zielsetzung
1.2 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

2 Die landwirtschaftliche Biogasanlage
2.1 Aufbau einer Biogasanlage
2.2 Die Einsatzstoffe und der Gasentstehungsprozess

3 Rechtlicher Rahmen der Biogaserzeugung und -nutzung
3.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
3.2 Genehmigung und Zulassung von Biogasanlagen
3.2.1 Immissionsschutzrechtliche Genehmigung
3.2.2 Baurechtliche Planung und Genehmigung
3.3 Naturschutz- und umweltrechtliche Prüfverfahren
3.4 Sonstige genehmigungstechnische Anforderungen
3.4.1 Stoffbezogene Regelungen
3.4.2 Sicherheitstechnische Anforderungen
3.5 Untergesetzliche Regelungen

4 Leitfäden, Handbücher und sonstige Hinweise

5 Fallbeispiele
5.1 Biogasanlage A (BGA A)
5.2 Biogasanlage B (BGA B)
5.3 Biogasanlage C (BGA C)
5.4 Biogasanlage D (BGA D)
5.5 Biogasanlage E (BGA E)
5.6 Biogasanlage F (BGA F)
5.7 Zusammenfassung und Auswertung

6 Umweltauswirkungen von Biogasanlagen
6.1 Anlagenbedingte Wirkfaktoren
6.1.1 Flächenverbrauch / Bodenversiegelung
6.1.2 Neue Gebäudekörper
6.2 Baubedingte Wirkfaktoren
6.3 Betriebsbedingte Wirkfaktoren
6.3.1 Geruch
6.3.2 Lärm
6.3.3 Erhöhtes Verkehrsaufkommen
6.3.4 Auswirkungen durch Störfälle
6.3.5 Sekundäre Umweltauswirkungen
6.4 Positive Umwelteffekte

7 Fazit

8 Ausblick

9 Quellen
9.1 Literatur
9.2 Gesetze und Vorschriften
9.3 Dokumente
9.4 Mündliche und schriftliche Mitteilungen
9.5 Sonstiges (Abbildungen)

TABELLENVERZEICHNIS

Tabelle 1: Langfristiges Nutzungspotential Erneuerbarer Energien in Deutschland

Tabelle 2: Unterteilung der Anlagentypen nach Einsatzstoffen

Tabelle 3: Unterteilung von Anlagentypen

Tabelle 4: Vergütung für Strom aus Biomasse in Cent/KWh

Tabelle 5: Zulassungsverfahren und Umweltprüfungen

Tabelle 6: Eigenschaften der Fallbeispiele

Tabelle 7: Wirkfaktoren der Anlage B

Tabelle 8: Wirkfaktoren der Anlage C

Tabelle 9: Wirkfaktoren ausgehend von Anlage D

Tabelle 10: Potentielle Umweltauswirkungen der BGA E

Tabelle 11: Umweltauswirkungen der BGA F

Tabelle 12: Wirkfaktoren der Fallbeispiele - Überblick

Tabelle 13: Antworten aus der Umfrage der TU-Berlin

Tabelle 14: Anlagenbedingte Auswirkungen und deren Ursachen

Tabelle 15: Baubedingte Auswirkungen und deren Quellen

Tabelle 16: Betriebsbedingte Umweltauswirkungen

Tabelle 17: allgemeine Standortanforderungen

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abbildung 1: Einfaches Ablaufschema einer Biogasanlage

Abbildung 2: Maissilage

Abbildung 3: Horizontalsilo

Abbildung 4: Ansichten von Biogasanlagen

Abbildung 5: Farbgebung von Biogasanlagen

1 EINLEITUNG

1.1 Problemstellung und Zielsetzung

Weltweit wächst der Energieverbrauch und führt zu einer anhaltenden Zunahme der Emissionen von Treibhausgasen. Die damit einhergehenden Klimaänderungen und zuneh- menden Naturkatastrophen erfordern neue Konzepte zum Klimaschutz. Die weltweit wichtigsten Energieträger sind Öl (34 %), Kohle (24 %) und Gas (21 %). Um die Emissionen zu verringern und natürliche, endliche Ressourcen und Reserven zu schonen, gewinnen so genannte Erneuerbare Energien immer mehr an Bedeutung. Sie sind zwar weder zeitlich noch mengenmäßig begrenzt, dennoch ist das jährlich realisierbare Potential beispielsweise aufgrund der Flächenkapazitäten und unterschiedlicher meteorologischer Bedingungen eingeschränkt. Die Erneuerbaren Energien decken derzeit 14 % des globalen Energie- verbrauches (vergleiche auch BMWI & BMU 2006, 3, online). Zu Erneuerbaren Energien zählen unter anderem die Windenergie, Energie aus Wasser und Energieerzeugung aus Biomasse.

Die 1994 in Kraft getretene Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und das daraus 1997 entstandene und 2005 in Kraft getretene Kyoto-Protokoll bilden die Grundlage für den weltweiten Klimaschutz (BMWI & BMU 2006, 38, online). Die Vertragspartner verpflichten sich nach Artikel 3 des Protokolls von Kyoto, die Gesamtemission zwischen 2008 und 2012 um mindestens 5 % gegenüber 1990 zu senken.

Seit Mitte der 90er Jahre hat sich die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien, vor allem aus Windenergie, in Deutschland deutlich erhöht. Sie liegt mittlerweile bei rund 10 %. Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch erreichte 2005 einen Anteil von 4,6 %. In Deutschland soll der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung (am Gesamtenergieverbrauch) bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 % (4,2 %) und bis 2020 auf mindestens 20 % (10 %) erhöht werden (BMWI & BMU 2006, 15, online). In Tabelle 1 sind die aktuelle Nutzung sowie das langfristige Nutzungspotential Erneuerbarer Energien in Deutschland für den Strom- und Wärmesektor dargestellt. Es wird deutlich, dass die Energiegewinnung aus Biomasse nicht nur im Stromsektor, sondern auch in der Wärmebereitstellung von Bedeutung ist. Es besteht ein hohes Ausbaupotential.

Die Energiegewinnung aus der Wasserkraft ist in Deutschland weitestgehend ausgeschöpft, Biomasse dagegen gehört zu den noch ungenutzten Potentialen Erneuerbarer Energien (BMWI & BMU 2006, 5, online). Derzeit ist ein erheblicher Boom an Biogasanlagen zur Nutzung von Biomasse zu verzeichnen. Bereits Ende 2004 gab es ca. 1.900 Biogasanlagen in Deutschland (C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online) und der Zuwachs hält an. Die derzeitige Entwicklung der Biogaserzeugung und -nutzung führt zu einer Wandlung der Landwirte zu Energiewirten. Die Energiewirtschaft bietet den Landwirten eine lukrative Alternative zur kommerziellen Landwirtschaft, da sie derzeit rechtlich garantiert vergütet wird (vergleiche hierzu Vergütung nach § 8 EEG). Der Landwirt erhält sowohl für der Anbau nachwachsender Rohstoffe, als auch für den daraus erzeugten Strom Zuschüsse.

Tabelle 1: Langfristiges Nutzungspotential Erneuerbarer Energien in Deutschland (Quelle: BMWI & BMU 2006, 5, online)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Biogasanlagen dienen der elektrischen und thermischen Energieerzeugung aus Biomasse. Zur Biomasse zählen sowohl nachwachsende Rohstoffe, so genannte Anbaubiomasse, als auch biologische Abfälle wie beispielsweise Gülle. In so genannten Co-Fermentations- Anlagen werden auch Abfälle aus der Lebensmittelindustrie vergoren und als Biomasse verwertet.

Die Erzeugung und Nutzung von Biogas kann einen großen Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasen leisten. Dennoch sind Konflikte mit den Zielen des Natur- und Umwelt- schutzes denkbar. Diese können sowohl direkt von der Anlage ausgehen, als auch indirekt durch den Biomasseanbau. Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden die spezifischen Wirk- faktoren einer landwirtschaftlichen Biogasanlage erfasst und deren potentielle Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Naturhaushaltes und der Umwelt analysiert. Darauf aufbauend werden Hinweise zur Vermeidung und Minderung der Auswirkungen durch Standortwahl und technische Anlagenkonzipierung formuliert. Zusätzlich werden Vorschläge erarbeitet, wie die Auswirkungen im Rahmen der Planung und der einschlägigen Zulassungsverfahren besser berücksichtigt werden können.

1.2 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

Die vorliegende Diplomarbeit baut auf einer intensiven Literaturrecherche (insbesondere Leitfäden und Handbücher), Expertenbefragungen und der Auswertung von Fallbeispielen auf. Die Analyse von sieben Fallbeispielen stellt einen Schwerpunkt dar, da sich daraus sowohl potentielle Umweltauswirkungen, als auch Angaben zu Planungs- und Zulassungs- verfahren ergeben.

Um potentielle Umweltauswirkungen von Biogasanlagen erfassen zu können, ist es zunächst notwendig zu wissen, was Biogasanlagen sind und welche Funktionsweise sie besitzen. Im Rahmen dieser Arbeit geht es um die landwirtschaftliche Biogasanlage. In Kapitel 2 ist der Aufbau einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit ihren spezifischen Anlagenkomponenten und ihren Verfahrensschritten, insbesondere des Gasentstehungsprozesses, beschrieben.

Darauf aufbauend werden in Kapitel 3 die spezifischen rechtlichen Rahmenbedingungen und Anforderungen für die Biogaserzeugung und -nutzung erläutert. Biogasanlagen bedürfen in der Regel entweder einer immissionsschutzrechtlichen Genehmigung, einschließlich der baurechtlichen Genehmigung, oder einer reinen baurechtlichen Genehmigung (vergleiche Kap. 3.2). Aufgrund der Einsatzstoffe können weitere Zulassungen, beispielsweise eine wasserrechtliche Genehmigung, erforderlich werden. Diese werden in Kapitel 3.4 näher erläutert. Eingriffe in Natur und Landschaft werden durch entsprechende umwelt- und natur- schutzrechtlichen Prüfverfahren in die Genehmigung integriert (siehe Kap. 3.3). Hierzu zählen unter anderem die Eingriffsregelung, aber auch die Umweltverträglichkeitsprüfung. Während die Eingriffsregelung für alle Anlagen obligatorisch ist, muss die Umweltverträglich- keitsprüfung nur für bestimmte Biogasanlagen durchgeführt werden.

In den Kapiteln 4 und 5 werden die untersuchten Leitfäden und Handbücher zum Thema Biogas sowie die sieben Fallbeispiele vorgestellt. Aus der Analyse der Fallbeispiel und der Leitfäden ergeben sich die spezifischen Wirkfaktoren einer landwirtschaftlichen Biogasanlage und ihre potentiellen Umweltauswirkungen, welche in Kapitel 6 dargestellt sind und erläutert werden. Die Untergliederung der Wirkfaktoren erfolgt nach Anlage, Bau und Betrieb. Ebenfalls enthalten sind die positiven Effekte der Biogaserzeugung und -nutzung, wie zum Beispiel die Reduzierung von Treibhausgasen. Die sekundären Umweltaus- wirkungen, welche überwiegend durch den Anbau von Biomasse entstehen, können im Rahmen dieser Arbeit nur angerissen werden. Neben einer allgemeinen Beschreibung der Wirkfaktoren sind in Kapitel 6 Hinweise zur Vermeidung und Verminderung der Auswirkungen sowie Anforderungen an die Untersuchungen im Rahmen der Zulassung enthalten. Diese Hinweise beziehen sich insbesondere auf die Standortwahl und die technische Anlagenkonzipierung.

Kapitel 7 fasst die Probleme und Potentiale der Biogaserzeugung und -nutzung zusammen und formuliert Hinweise zur verbesserten Erfassung und Bearbeitung von Umweltaus- wirkungen in die Zulassungsverfahren. Im darauf folgenden Kapitel sind die zukünftige Entwicklung der Biogasanlagen und weiterführende beziehungsweise offene Frage- stellungen dargestellt.

2 DIE LANDWIRTSCHAFTLICHE BIOGASANLAGE

Der Begriff der Biogasanlage wird in der Praxis vielseitig verwendet und soll im Rahmen dieses Kapitels für die Bearbeitung der Umweltauswirkungen definiert werden. Sowohl land- wirtschaftliche Anlagen, Co-Fermentationsanlagen, als auch industrielle Anlagen werden als Biogasanlagen bezeichnet. Ein wichtiges Unterscheidungskriterium sind die Einsatzstoffe (vgl. Tabelle 2). Gelegentlich beschreiben Fachleute Deponien, auf denen das entstehende Deponiegas in Blockheizkraftwerken verbrannt wird, ebenfalls als Biogasanlagen. Laut dem BUNDESVERBAND DER LANDWIRTSCHAFTLICHEN BERUFSGENOSSENSCHAFTEN e.V. ist eine Biogasanlage eine „Anlage zur Erzeugung, Lagerung und Verwertung von Biogas unter Einschluss aller dem Betrieb dienenden Einrichtungen und Bauten. Die Erzeugung erfolgt aus der Vergärung organischer Stoffe“ (2002, 5).

Tabelle 2: Unterteilung der Anlagentypen nach Einsatzstoffen (verändert nach BMWA 2003, 41, online)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Im Rahmen dieser Diplomarbeit geht es um die „landwirtschaftliche Biogasanlage“, in der die Stoffe Gülle, Mist und/oder Grünschnitt zum Einsatz kommen.

Um alle potentiellen Umweltauswirkungen erfassen zu können, sind in Kapitel 2.1 die möglichen Anlagenbestandteile einer landwirtschaftlichen Biogasanlage erläutert. Kapitel 2.2 umfasst eine Beschreibung der verwendbaren Einsatzstoffe und der Funktionsabläufe.

2.1 Aufbau einer Biogasanlage

Grundsätzlich haben landwirtschaftliche Biogasanlagen einen ähnlichen Aufbau (siehe Abbildung 1). Zu einer landwirtschaftlichen Biogasanlage gehören in der Regel eine Vorgrube, ein oder mehrere Fermenter, ein oder mehrere Nachgärer, ein Endlager und ein Blockheizkraftwerk. Der konkrete Aufbau gestaltet sich in Abhängigkeit von den eingesetzten Ausgangsstoffen und der spezifischen Funktionsweise.

Jede Biogasanlage, die Gülle vergärt, benötigt eine Vorgrube oder einen ähnlichen Behälter zur Sammlung und Homogenisierung des Substrats (C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online). Größe und Ausstattung der Vorgrube mit Mixer, Zerkleinerungseinrichtungen und Pumpen richtet sich nach den eingesetzten Materialien (FACHVERBAND BIOGAS e.V. o. J. b, online). Ein oder mehrere Fermenter sind die Kernstücke der Biogasanlage. Hier werden die Gemische aus Flüssig- und Feststoffen vergoren und in Gas umgewandelt. Der Fermenter muss luft- und lichtundurchlässig sein, um die optimalen Bedingungen für die Bakterien zu gewährleisten, die das Biogas erzeugen (vergleiche auch Kapitel 2.2). Das entstehende Biogas wird überwiegend drucklos im Kunststofffoliensack oder im Luftraum über der Flüssigkeit im Nachgärer gespeichert, von wo aus es zum Blockheizkraftwerk weitergeleitet wird. Das erzeugte Biogas wird in einem Diesel- oder Otto-Gas-Motor verbrannt und treibt einen Generator an, wobei sowohl elektrische (ca. [1] /3), als auch thermische Energie (ca. [2] /3) entsteht. Die elektrische Energie wird in den meisten Fällen in das öffentliche Elektrizitäts- netz eingespeist. Um den Fermenter auf der notwendigen Gärtemperatur zu halten, kann der Betreiber die thermische Energie nutzen. Aber auch andere Einsatzmöglichkeiten wie die Beheizung von Stallungen oder von Wohngebäuden sind denkbar. Diese Kombination aus Verbrennungsmotor mit Elektrogenerator und Wärmetauscher wird als Blockheizkraftwerk (BHKW) bzw. Kraft-Wärme-Kopplungseinheit bezeichnet. Der Gärrest aus dem Fermenter wird bis zur Ausbringung auf die landwirtschaftlichen Flächen oder der ordnungsgemäßen Entsorgung in einem oder mehreren Endlagern gespeichert (vgl. C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online). Das Endlager kann als gasdicht verschlossener Nachgärbehälter genutzt werden, um das noch entstehende Gas ebenfalls zu nutzen (FACHVERBAND BIOGAS e.V. o. J b, online).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Einfaches Ablaufschema einer Biogasanlage (Quelle: LANDWIRTSCHAFTSKAMMER NORDRHEIN-WESTFALEN o. J.)

Zu den Hauptkomponenten gehören zusätzlich Pumpen, Rührwerke und Rohrleitungen. Bei speziellen Anlagen können auch Hygienisierungsanlagen, Separationsanlagen oder andere notwendige Bestandteile hinzukommen.

Zudem gehören zu einer Biogasanlage Nebenanlagen wie zum Beispiel Siloflächen (Hochsilos oder Horizontalsilos). In den Silos werden Silagen, meist Maissilage, hergestellt, gelagert und aufbereitet. Diese sind bei landwirtschaftlichen Betrieben häufig schon vorhanden. Müssen die Betreiber die Silos neu angelegen, ist mit einer erhöhten Neuver- siegelung zu rechnen.

2.2 Die Einsatzstoffe und der Gasentstehungsprozess

In einer Biogasanlage wird Gas, vorwiegend Methan, produziert. Je nach Ausgangs- materialien und Vergärungsverfahren ergeben sich spezifische Mengen an Biogas. In der Regel werden landwirtschaftliche Biogasanlagen mit dem Grundsubstrat Gülle (z. B. Schweine- oder Rindergülle) oder auch Festmist betrieben. Mehr als 90 Prozent der in den letzten Jahren errichteten Biogasanlagen sind Co-Fermentationsanlagen (C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online). Das heißt, dass sie zusätzlich, zur Erhöhung des Gasertrages, mit Stoffen wie Schälresten, Flotatfetten, nachwachsenden Rohstoffen (siehe Abbildung 2) oder Abfällen beschickt werden. Bei der Verwendung dieser Zusatzstoffe sind Regelungen wie die Bioabfallverordnung (BioAbfV) oder auch die Düngemittelverordnung zu beachten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Wie bereits im vorherigen Kapitel beschrieben, existieren für Biogasanlagen eine Vielzahl unter- schiedlicher Systeme und Anlagentypen. Die gebräuchlichsten Systeme, also Vergärungs- mechanismen, sind in Tabelle 3 dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.

Die Vergärung der Einsatzstoffe erfolgt in zwei grundlegenden Verfahren. Zum einen durch die Trockenvergärung mit einem Trockenmasse- Abbildung 2: Maissilage gehalt (TS-Gehalt) zwischen 22 % und 35 % und zum anderen durch die Nassvergärung mit einem TS-Gehalt bis ca. 15 %. Da ein Haupteinsatzstoff die Gülle ist, kommt in erster Linie das Nassvergärungsverfahren zum Einsatz (vergleiche C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online).

Anaerobe Bakterien (Säure- und Methanbildner) erzeugen unter Luftabschluss das Biogas. Diese Bakterien sind sehr empfindlich und benötigen eine konstante Prozesstemperatur, welche in der Regel im mesophilen Bereich zwischen 33°C und 40°C liegt (C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online). Der Prozess der Biogasbildung kann durch ein 4-stufiges Modell beschrieben werden. In der ersten Stufe, der Aufspaltung der Makromoleküle, werden Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße durch hydrolytische Bakterien in Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren und Basen umgewandelt. Fermentative Bakterien vergären in der zweiten Stufe die Spaltprodukte zu Carbonsäuren, Gasen und Alkoholen. Diese Stoffe sind die Nahrungsmittel der acetogenen Bakterien der dritten Stufe. Sie bilden methanogene Substrate wie Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid, die in der vierten Stufe schließlich durch die methanogenen Bakterien in das eigentliche Biogas (Methan und Kohlendioxid) umgewandelt werden (TMLNU 2003, o. S., online).

Das Biogas besteht zu 50 - 75 % aus Methan, 25 - 50 % aus unverwertbarem Kohlendioxid und aus Spurengasen (FACHVERBAND BIOGAS e.V. o. J. b, online). Methan und einige der Spurengase sind so genannte Klima schädigende Treibhausgase. Bei der Biogaserzeugung befinden sich diese Gase in einem geschlossenen Kreislauf und gelangen somit nicht in die Umwelt.

Die Spurengase Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff machen weniger als ein Volumenprozent des gesamten Biogases aus. Problematisch sind vor allem der Schwefelwasserstoff (H2S) und der Ammoniak. Der Schwefelwasserstoff gilt als sehr aggressiv und korrosiv, wodurch die Funktionstüchtigkeit der Motoren des Blockheiz- kraftwerkes einschränkt kann. Es gibt mehrere Verfahren, den Schwefelwasserstoff aus dem Gasgemisch zu entfernen (FACHVERBAND BIOGAS e.V. o. J. b, online). Am Bekanntesten ist die Zufuhr von Luftsauerstoff, die dazu führt, dass der Schwefelwasserstoff biologisch durch Bakterien abgebaut wird. Alternativen sind die externe Entschwefelung, die Zugabe von Eisenoxidlösungen zum Substrat oder spezielle Filter, die mit Hilfe von Aktivkohle den Schwefelwasserstoff aus dem Biogas entfernen (vergleiche C.A.R.M.E.N. 2004, o. S., online).

Ammoniak hat laut der Verwaltungsvorschrift wassergefährdender Stoffe (VwVwS), die WGK-Klasse 2 - wassergefährdend. Obwohl Ammoniak ähnlich schädlich ist, wie der Schwefelwasserstoff, erhält er in der Praxis seltener Beachtung. Wie das Gas H2S kann auch Ammoniak die Motoren beeinträchtigen. Bei der Abkühlung des Biogases kann Ammoniak gut an das Kondensatwasser gebunden werden. Auch Gaswäscher oder Aktivkohle verhindern, dass Ammoniak in den Brennraum gelangt und Schäden verursacht (EDER & SCHULZ 2006, 112ff.).

Tabelle 3: Unterteilung von Anlagentypen (BMWA 2003, 41, online)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3 RECHTLICHER RAHMEN DER BIOGASERZEUGUNG UND -NUTZUNG

In diesem Kapitel sind die rechtlichen Rahmenbedingungen der Biogaserzeugung und -nutzung dargestellt. Da es zu den erläuterten Gesetzen eine Vielzahl untergesetzlicher Vorschriften gibt, werden nur die wichtigsten und grundlegenden vorgestellt. Es besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit.

Strom, der aus Biogas einer Biogasanlage erzeugt wird, gehört zu einer Reihe Erneuerbarer Energien. In Deutschland gibt es das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), welches unter anderem die Vergütung des Stroms aus Biomasse bzw. Biogas regelt. Kapitel 3.1 erläutert die für die Biogasnutzung relevanten Inhalte des Gesetzes sowie die konkreten Vergütungssätze, die sich daraus ergeben.

Biogasanlagen sind Vorhaben, die einer rechtlichen Zulassung bedürfen. Durch die Komplexität einer Biogasanlage in Bezug auf ihre Anlagenbestandteile und Einsatzstoffe gelten unterschiedliche Genehmigungsverfahren, die in Kapitel 3.2 dargelegt und konkretisiert werden. Die zwei Hauptverfahren sind die immissionsschutzrechtliche Genehmigung nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) und die baurechtliche Genehmigung nach dem Baugesetzbuch (BauGB).

Kapitel 3.3 befasst sich mit den umweltrechtlichen Prüfverfahren, im Zuge derer die Umweltauswirkungen erfasst und bewertet werden. Weitere genehmigungstechnische Anforderungen, die sich beispielsweise durch den Einsatz von Gülle und anderen Stoffen ergeben, sind in Kapitel 3.4 zusammengefasst.

Das BImSchG und das BauGB regeln die Zulassungsvoraussetzungen und die Genehmigungsverfahren. Untergesetzliche Vorschriften wie beispielsweise die Technische Anleitung Luft (TA Luft) und die Technische Anleitung Lärm (TA Lärm) sind vor allem bei der Planung von Bedeutung und werden in Kapitel 3.5 erläutert.

3.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

In der Bundesrepublik Deutschland werden Erneuerbare Energien, speziell im Stromsektor, durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz unterstützt und deren Entwicklung gefördert. Energie aus Biomasse einschließlich Biogas zählt laut § 3 EEG zu Erneuerbaren Energien.

Die Biomasseverordnung konkretisiert die Vorschriften des EEG und definiert „Biomasse“. Anerkannte Biomasse sind laut § 2 BiomasseV unter anderem Pflanzen und Pflanzen- bestandteile sowie Abfälle und Nebenprodukte pflanzlicher und tierischer Herkunft aus der Landwirtschaft.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz von 2002 (BGBl. I S. 305) wurde 2004 novelliert. Ziel ist es, den Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 % und bis 2020 auf mindestens 20 % zu erhöhen (§ 1 Abs. 2 EEG).

Die Netzbetreiber sind nach § 2 EEG verpflichtet, die Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien an das Netz anzuschließen, den Strom vorrangig abzunehmen und entsprechend den Angaben des § 8 EEG zu vergüten. Die Vergütung richtet sich nach der Leistung der Anlage, dem eingesetzten Energieträger, der Energieeffizienz sowie der Verfahren und Techniken der Stromerzeugung (vergleiche dazu Tabelle 4). Die garantierte Vergütung von Strom aus Biomasse ist eine der Ursachen für den „Biogasboom“ in Deutschland.

Für Strom, der beispielsweise aus Pflanzen oder Pflanzenteilen gewonnen wird, erhöht sich die Mindestvergütung (§ 8 Abs. 2 EEG) um 4 bis 6 Cent pro Kilowattstunde (KWh). Dies kann zu Nutzungsänderungen und einer Nutzungsintensivierung in der Landwirtschaft führen.

Tabelle 4: Vergütung für Strom aus Biomasse in Cent/KWh (ENERGIEAGENTUR MITTELFRANKEN e.V. o. J., 2, online)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Den Technologie-Bonus gibt es für Verfahren und Techniken wie zum Beispiel die Nutzung der Trockenfermentation zur Umwandlung von Biomasse. Feuerungs- und Verbrennungsmotoranlagen einer Biogasanlage zählen nach § 4 Abs. 1 BiomasseV ebenfalls zu den technischen Verfahren der Stromerzeugung aus Biomasse.

In der Biomasseverordnung sind Umweltanforderungen formuliert, die sich lediglich auf die Verwendung von Altholz beziehen (§ 5 Abs. 2 und 3 BiomasseV). Für alle weiteren Stoffe wird auf die jeweiligen technischen Verfahren und für den Einsatzstoff geltende Vorschriften des öffentlichen Rechts verwiesen (§ 5 Abs. 1 BiomasseV).

3.2 Genehmigung und Zulassung von Biogasanlagen

Für landwirtschaftliche Biogasanlagen gibt es zwei zentrale Genehmigungsverfahren. Zum einen immissionsschutzrechtlich genehmigungsbedürftige Anlagen (siehe Kap. 3.2.1) und zum anderen Anlagen, die lediglich einer Baugenehmigung (siehe Kap. 3.2.2) bedürfen. Bei besonders großen und leistungsstarken Biogasanlagen kann eine Umweltverträglichkeitsprüfung erforderlich sein (siehe dazu Kap. 3.3). Sie ist kein eigenes Verfahren, sondern ein unselbstständiger Bestandteil des Kerngenehmigungsverfahrens.

Zurzeit gibt es mehrere Leitfäden die sich mit dem Thema Biogas befassen (vergleiche auch Kap. 4). In ihnen sind die Genehmigungsverfahren und -erfordernisse ausführlich dargestellt und bezogen auf das jeweilige Bundesland konkretisiert.

Aus rechtlicher Sicht gibt es eine „Biogasanlage“ als solche nicht. Lediglich nach Baurecht kann die Biogasanlage als komplexe Anlage zur energetischen Nutzung von Biomasse (§ 35 BauGB) betrachtet werden. Die Biogasanlage ist aus mehreren Komponenten zusammen- gesetzt (siehe dazu Kap. 2.1), die als eigenständige bauliche Anlagen betrachtet werden können. In der Praxis richtet sich zwar das immissionsschutzrechtliche Zulassungsverfahren nach bestimmten Anlagenkomponenten, wie beispielsweise der Verbrennungsanlage, oder nach den Einsatzstoffen. Dennoch wird die Biogasanlage durch Genehmigungsbehörden in der Regel als „Gesamtvorhaben“ betrachtet. Neben den „Hauptgenehmigungsverfahren“ können noch weitere Zulassungserfordernisse hinzukommen (siehe Kap. 3.4). Beim Einsatz von tierischen Nebenprodukten ist beispielsweise eine zusätzliche Zulassung nach Art. 15 der EG-Hygiene-Verordnung notwendig.

3.2.1 Immissionsschutzrechtliche Genehmigung

Das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) regelt die Genehmigung von Anlagen, die durch Emissionen potentiell schädliche Umweltauswirkungen verursachen. Die Erforderlich- keit einer immissionsschutzrechtlichen Genehmigung richtet sich nach Art, Leitung/Größe der Anlagenbestandteile sowie der Menge der Einsatzstoffe. Das BImSchG unterscheidet zwei Genehmigungsverfahren. Zum einen das reguläre Verfahren nach § 10 BImSchG und zum anderen das vereinfachte Verfahren nach § 19 BImSchG. Beim regulären Verfahren findet im Gegensatz zum vereinfachten Verfahren, eine Öffentlichkeitsbeteiligung statt. Welches Verfahren Anwendung findet, ergibt sich aus dem Anhang der 4. BImSchV (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen). Er enthält eine Auflistung aller genehmigungsbedürftigen Anlagen. Für Anlagen der Spalte 1 des Anhangs zur 4. BImschV ist ein reguläres Genehmigungsverfahren durchzuführen, für Anlagen der Spalte 2 lediglich ein vereinfachtes Verfahren.

Im Falle einer landwirtschaftlichen Biogasanlage kommen folgende Abschnitte und Anlagenbestandteile nach den Aussagen des Anhangs zur 4. BImSchV in Betracht:

- Nr. 1: Anlagen zur Wärmeerzeugung, Bergbau und Energie, insbesondere Nr. 1.1 - 1.5: Anlagen zur Erzeugung von Strom und Prozesswärme durch den Einsatz von Brennstoffen (beispielsweise Biogas) in Verbrennungsein- richtungen (Heizkraftwerk, Gasturbinenanlage, Verbrennungsmotoranlage u. a.)
- Nr. 8: Anlagen zur Verwertung und Beseitigung von Abfällen und sonstigen Stoffen, insbesondere Nr. 8.6: Anlagen zur biologischen Behandlung von Abfällen, worunter unter anderem Vergärungsanlagen und Fermenter von Biogasanlagen gezählt werden können
- Nr. 8.12 - 8.14: Anlagen zur Lagerung von Abfällen, wie beispielsweise die Vorgrube und das Endlager einer Biogasanlage
- Nr. 9.36: Anlagen zur Lagerung von Gülle mit einem Fassungsvermögen von 2.500 m3 oder mehr

§ 1 Abs. 2 der 4. BImSchV schließt die Genehmigungserfordernis alle Anlagenteile und Ver- fahrensschritte, die zum Betrieb notwendig sind sowie Nebeneinrichtungen, die in einem räumlichen und betriebstechnischen Zusammenhang mit den Anlagenteilen stehen, mit ein. Es kann passieren, dass bestimmte Komponenten der Anlage nicht unter die nach dem Anhang der 4. BImSchV genehmigungspflichtigen Anlagen fallen und demnach nicht immis- sionsschutzrechtlich genehmigungsbedürftig sind. Demnach würden sich unterschiedliche Genehmigungsverfahren ergeben.1

Nach § 13 BImSchG schließt die immissionsschutzrechtliche Genehmigung durch ihre Konzentrationswirkung alle weiteren behördlichen Entscheidungen, wie beispielsweise eine Zulassung nach Baurecht mit ein. Werden dabei Aufgabenbereiche anderer Behörden und Fachgebiete durch das Vorhaben berührt, wie beispielsweise Naturschutzbelange, holt die Genehmigungsbehörde laut § 10 Abs. 5 BImSchG entsprechende Stellungnahmen ein.

Da das Bundesimmissionsschutzrecht nach § 1 dazu dient alle Schutzgüter vor schädlichen Umwelteinwirkungen zu schützen und dem Entstehen schädlicher Umwelteinwirkungen vorzubeugen, sind in der Regel die technischen Anleitungen Luft und Lärm (vergleiche Kapitel 3.5) zu beachten.

3.2.2 Baurechtliche Planung und Genehmigung

Für die Zulassung von Vorhaben unterscheidet das Baugesetzbuch (BauGB) drei Geltungsbereiche:

- Gebiete im Außenbereich (§ 35 BauGB),
- Gebiete mit Bebauungsplänen (§ 30 BauGB) und
- x Gebiete innerhalb bebauter Ortsteile (§ 34 BauGB).

Nach § 35 BauGB Abs. 1 Nr. 6 sind Vorhaben, die Biomasse energetisch nutzen und im Rahmen eines land- oder forstwirtschaftlichen Betriebes stehen, unter bestimmten Voraussetzungen zulässig (privilegiert). Die elektrische installierte Leistung der Anlage darf 0,5 MW nicht überschreiten. Für Vorhaben, die im Außenbereich nicht privilegiert sind, wird in der Regel durch die Gemeinden ein vorhabensbezogener Bebauungsplan aufgestellt, um Sondergebiete für die Biogasnutzung auszuweisen.

Besteht ein Bebauungsplan nach § 30 BauGB so sind Biogasanlagen dann zulässig, wenn sie den Festsetzungen des Bebauungsplanes nicht widersprechen und die Erschließung gesichert ist. Nach § 11 Abs. 2 der Baunutzungsverordnung (BauNVO) können „[…] Gebiete für Anlagen, die der Erforschung, Entwicklung oder Nutzung Erneuerbarer Energien, wie Wind- und Sonnenenergie, dienen“ ausgewiesen werden. In diesen Sondergebieten sind Biogasanlagen zulässig.

Biogasanlagen können nach § 34 BauGB prinzipiell auch innerhalb bebauter Ortsteile errichtet werden, wenn sie den dortigen Festsetzungen nicht widersprechen. In der Regel handelt es sich bei den bebauten Ortsteilen um Wohngebiete. Durch das Erscheinungsbild der Anlage dürfte sie sich in der Regel nicht in ein Wohngebiet einpassen lassen. Anwohner und Nachbarn vermuten eine Geruchsbelästigung durch den Betrieb von Biogasanlagen. Biogasanlagen werden daher lediglich im Innenbereich erbaut, wenn dieser als Industrie- gebiet ausgewiesen ist.

Alle Anlagenbestandteile einer Biogasanlage bedürfen in der Regel einer baurechtlichen Genehmigung. Bei einem immissionsschutzrechtlichen Verfahren ist diese Zulassung durch die Konzentrationswirkung nach § 13 BImschG inbegriffen. Liegen die erzeugte Nutzenergie oder der Durchsatz von Abfällen bzw. Gülle unterhalb der Schwellenwerte einer immissions- schutzrechtlichen Genehmigungsbedürftigkeit ist zu prüfen, in wieweit die Anlage einer Bau- genehmigung bedarf. Dies ergibt sich aus den landesgesetzlichen Vorschriften der jeweiligen Bauordnung (KLINSKI 2006, 17).

3.3 Naturschutz- und umweltrechtliche Prüfverfahren

Potentielle Umweltauswirkungen von Biogasanlagen sind durch umweltrechtliche Prüfver- fahren in den Genehmigungsprozess integriert. Je nach Genehmigungsverfahren können unterschiedliche Umweltprüfungen notwendig sein (siehe Tabelle 5). In Deutschland ist die Eingriffsregelung nach dem Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) generell vorgeschrieben. Sie greift sowohl bei der Baugenehmigung als auch bei der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung. In § 18 BNatSchG ist definiert, was als Eingriff in Natur und Landschaft gilt. Welche Verursacherpflichten einzuhalten sind bzw. wann ein Eingriff unzulässig wird, ist in § 19 BNatSchG festgelegt. Die Eingriffsregelung hat nach § 20 in bestimmten Verfahrens- schritten abzulaufen. Zunächst gilt das Vermeidungsgebot. Kann der Eingriff nicht vermieden werden, erfolgen Ausgleichsmaßnahmen. Sind diese nicht ausreichend um das Vorhaben vollständig auszugleichen, sind Ersatzmaßnahmen möglich. Erst in letzter Instanz kommt es gegebenenfalls zu Ersatzzahlungen. Konkrete Angaben zur Eingriffsregelung sowie detail- lierte Informationen zur Entscheidungskaskade sind KÖPPEL, PETERS, WENDE 2004 zu entnehmen.

Für das Baurecht gelten andere Verfahrensschritte. Das Verhältnis der Eingriffregelung zum Baurecht ist in § 21 BNatSchG erläutert. Dies wird relevant, wenn es sich beispielsweise um ein Bebauungsplanverfahren handelt. In diesem speziellen Fall erfolgt die Eingriffsregelung bzw. die Umweltprüfung nach dem Baugesetzbuch. Siehe dazu § 1 Abs. 6 Punkt 7 und § 1a BauGB. Die potentiellen Umweltauswirkungen sind in einem Umweltbericht erfasst und analysiert. Vermeidungs- und Minderungsmaßnahmen können in einem Grünordnungsplan graphisch dargestellt sein.

Bei immissionsschutzrechtlichen Genehmigungen wird eine Umweltverträglichkeitsprüfung notwendig, wenn immissionsschutzrechtliche Schwellenwerte überschritten werden. In der Anlage 1 des UVPG sind die UVP-pflichtigen Vorhaben aufgelistet, für die entweder eine obligatorische Umweltverträglichkeitsprüfung (Spalte 1) stattzufinden hat oder nach Spalte 2 eine „standortbezogene Vorprüfung des Einzelfalls“ (S) oder eine „allgemeine Vorprüfung des Einzelfalls“ (A), dem so genannten Screening. Wie bei der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung, gelten diese Vorschriften für bestimmte Anlagenteile und nicht für eine gesamte Biogasanlage. Von Relevanz ist Nr. 1 der Anlage 1 des UVPG: Anlagen zur Erzeugung von Wärme und Energie, zu denen vor allem die Verbrennungsmotoren und Gas- turbinen einer Biogasanlage zählen. Bei Co-Fermentationsanlagen und Biogasanlagen in denen Gülle eingesetzt wird, können auch Anlagen zur biologischen Behandlung von Abfällen, beispielsweise Fermenter, nach Nr. 8.3 und Nr. 8.4 für die Beurteilung der UVP- Pflichtigkeit eine Rolle spielen. Für die Lagerung von Gülle und Abfällen finden sich keine Angaben in der Anlage 1 des UVPG. Lediglich bei der Lagerung von Schlämmen kann es nach Nr. 8.8 zu einer allgemeinen Vorprüfung kommen.

Neben den anlagenbezogenen Prüfverfahren können aufgrund der Standorteigenschaften weitere Prüfungen notwendig werden. Liegt das Plangebiet beispielsweise in oder in der Nähe eines NATURA 2000 Gebietes erfolgt gegebenenfalls eine FFH-Verträglichkeits- prüfung2. Liegt die Biogasanlage innerhalb von Landschaftsschutzgebieten oder Naturschutzgebieten muss eine Befreiung von Schutzgebietsauflagen beantragt werden. Artenschutzrechtliche Prüfungen erfolgen, wenn beispielsweise streng geschützte Arten nach § 10 Abs. 2 BNatSchG durch das Vorhaben potentiell beeinträchtigt werden.

Tabelle 5: Zulassungsverfahren und Umweltprüfungen (PETERS 2006, 16)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.4 Sonstige genehmigungstechnische Anforderungen

Neben der „Hauptgenehmigung“ können bei Biogasanlagen zusätzliche Zulassungsverfahren erforderlich werden. Dazu zählen unter anderem eine wasserrechtliche Zulassung oder eine Zulassung nach der EG-Hygiene-Verordnung. Die immissionsschutzrechtliche Genehmigung beinhaltet durch die Konzentrationswirkung bereits diese zusätzlichen Zulassungen. Bei baurechtlichen Genehmigungen dagegen müssen die Zulassungsverfahren zusätzlich durchlaufen werden.

3.4.1 Stoffbezogene Regelungen

Wasserrechtliche Anforderungen

Da in einer Biogasanlage wassergefährdende Stoffe wie Ammoniak und Schwefelwasser- stoff entstehen, kann eine wasserrechtliche Zulassung nach dem Wasserhaushaltsgesetztes (WHG) erforderlich werden. Hierzu sei auf § 19g WHG verwiesen, der sich auf „Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen“ bezieht. § 19g Abs. 5 WHG gibt eine grobe Einstufung der wassergefährdenden Stoffe, die durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit in Verwaltungsvorschriften konkretisiert werden.

Die Vorgrube, das Endlager und/oder die Fahrsilos gelten als Anlagen zum Lagern und Abfüllen von Jauche, Gülle und Silagesickersäfte, bedürfen aber nach § 19 g Abs. 6 Satz 2 WHG keiner Eignungsfeststellung durch die zuständige Behörde. Für die Erteilung der Genehmigung ist laut Vorschriften des Landeswasserrechts, lediglich das Einvernehmen der Wasserbehörde erforderlich (KLINSKI 2006, 21).

Untergesetzliche Regelungen sind in diesem Zusammenhang die Landeswassergesetze, die das Wasserhaushaltsgesetz konkretisieren, und die Verordnungen über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (VAwS).

Einige Biogasanlagen nutzen Frischwasser aus Grundwasserbrunnen oder pumpen die betrieblichen Abwässer in die Vorfluter. In diesen Fällen kommen weitere spezielle wasserrechtlichen Genehmigungen hinzu (vgl. KLINSKI 2006, 21).

Im Bundesland Brandenburg gibt es den „Brandenburgischer Katalog wasserwirtschaftlicher Anforderungen an Anlagen zum Lagern und Abfüllen von Jauche, Gülle, Festmist und Silagesickersäften“ vom 11. Juli 1995 (ABl. 1206).

Abfall- und düngemittelrechtliche Anforderungen

Biogasanlagen in denen Gülle oder andere „nicht zum menschlichen Verzehr bestimmte tierische Nebenprodukte“ eingesetzt werden, erfordern eine zusätzliche behördliche Zulassung nach Art. 15 „Zulassung von Biogasanlagen und Kompostieranlagen“ Abs. 1 der EG-Hygiene-Verordnung (Verordnung (EG) Nr. 1774/2002). Vorschriften für Gülle, verarbeitete Gülle und verarbeitete Gülleprodukte sind vor allem dem Kapitel III der EGHygiene-Verordnung zu entnehmen.

Biogasanlagen in denen lediglich nachwachsende Rohstoffe eingesetzt werden fallen nicht unter die EG-Hygiene-Verordnung.

[...]


1 Näheres zu dieser Problematik siehe KLINSKI 2006 11

2 Nach der Fauna-Flora-Habitat Richtlinie (Richtlinie 92/43/EWG des Rates vom 21. Mai 1992 zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen)

Ende der Leseprobe aus 81 Seiten

Details

Titel
Umweltauswirkungen von Biogasanlagen und deren Berücksichtigung bei der Planung und Zulassung
Hochschule
Technische Universität Berlin
Note
2.0
Autor
Jahr
2007
Seiten
81
Katalognummer
V93292
ISBN (eBook)
9783638056458
ISBN (Buch)
9783640128051
Dateigröße
1012 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Umweltauswirkungen, Biogasanlagen, Berücksichtigung, Planung, Zulassung
Arbeit zitieren
Esther Pusch (Autor), 2007, Umweltauswirkungen von Biogasanlagen und deren Berücksichtigung bei der Planung und Zulassung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/93292

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