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LASI-Veröffentlichung (LV) 47 - Anforderungen an Anlagen für bioethanolhaltige Kraftstoffe
- Länderausschuss für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik (LASI) -

(Ausgabe 03/2007aufgehoben 2017)

(wird nicht mehr veröffentlicht - 2017 zurückgezogen)

Vorwort

Der Verbrauch von Ottokraftstoffen trägt wesentlich zur Emission von Kohlendioxid in die Erdatmosphäre bei und spielt deshalb bei der beabsichtigten Verminderung der Emissionen bis zum Jahre 2012 eine besondere Rolle. Die verstärkte Nutzung regenerativer Energiequellen kann hierzu einen wesentlichen Beitrag leisten. Bis zum Jahr 2010 soll nach den gegenwärtigen energiepolitischen Vorstellungen der Europäischen Union der Anteil aus Biokraftstoffen am Gesamtkraftstoffverbrauch 5,75 % betragen.

Für den Kraftfahrzeugsektor bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. So können z. Z. für den Betrieb von Ottomotoren in bestimmtem Umfang Ethanol, Gemische aus herkömmlichen Ottokraftstoffen und Bioethanol bzw. Ethyl-Terziär-Butyl-Ether verwendet werden.

In Deutschland spielen vor allen Dingen Gemische aus Ottokraftstoff und Bioethanol eine zunehmende Rolle, so z.B. ein Gemisch aus je 50 Vol. % Ottokraftstoff und Bioethanol (E 50) bzw. aus 85 Vol. % Bioethanol und 15 Vol. % Ottokraftstoff (E 85).

Im Jahr 2003 wurden ca. 280.000 m³ Ethanol erzeugt. Die Produktion von Bioethanol wird in Deutschland vorrangig auf der Grundlage von Getreide und Zuckerrüben realisiert. Weltweit betrug die Produktion 2004 ca. 41 Mio. m³. Der größte Teil der Erzeugung vollzieht sich in Nord-, Mittel- und Südamerika. In den nächsten Jahren ist mit einem weiteren Anstieg der Produktion zu rechnen.

Mit der verstärkten Verwendung bioethanolhaltiger Kraftstoffe stellt sich die Frage, welche technischen Veränderungen an bestehenden Anlagen für die Lagerung und Abgabe von brennbaren Flüssigkeiten, insbesondere von Ottokraftstoffen, notwendig sind, um einen sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten.

Diese Veröffentlichung enthält eine Darstellung der notwendigen Maßnahmen aus der Sicht des technischen Arbeitsschutzes. Auf ebenfalls bestehende Anforderungen des Umweltschutzes wird verwiesen. Die Mehrzahl der Angaben bezieht sich auf Kraftstoffe mit Bioethanolanteilen von weniger als 90 Vol. %, da derzeit davon ausgegangen wird, dass anders als bspw. in Südamerika eine Verwendung von reinem Bioethanol als Kraftstoff in Deutschland in absehbarer Zeit kaum zu erwarten ist.

Ich hoffe, dass diese Veröffentlichung von der Planung über die Errichtung bis hin zum Betreiben im Sinne der Sicherheit der Anlagen eine Hilfestellung geben kann.

Vorbemerkung

Diese Handlungsanleitung basiert auf Untersuchungen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) zur Bestimmung explosionsschutztechnischer Kenngrößen von Mischungen von Bioethanol und Ottokraftstoffen ¹ (im Weiteren als "bioethanolhaltige Kraftstoffe" bezeichnet), welche im Rahmen des temporären Arbeitskreises zur Erarbeitung von Anforderungen an Tankstellen für biogene Kraftstoffe beim ABS Ua 5 durchgeführt wurden. Sie bezieht sich auf die dort verwandten Daten.

Bezüglich grundsätzlicher Anforderungen an Tankstellen wird auf TRbF 40 "Tankstellen" verwiesen. Für Läger ist TRbF 20 "Läger" anzuwenden.

Diese Handlungsanleitung unterstützt die Anwendung der einschlägigen Regelwerke beim Einsatz von bioethanolhaltigen Kraftstoffen an Tankstellen nach TRbF 40 und Lägern nach TRbF 20. Eine Vermischung der Anforderungen aus der TRbF 20 und 40 ist nicht zulässig.

1 Geltungsbereich

Diese Handlungsanleitung gilt für die technischen Anforderungen zum Explosionsschutz an Tankstellen bzw. Lägern, an bzw. in denen bioethanolhaltige Kraftstoffe abgefüllt bzw. gelagert werden.

2 Explosionsschutztechnische Kenngrößen

Den Anforderungen dieser Handlungsanleitung sind die folgenden explosionsschutztechnischen Kenngrößen zu Grunde gelegt:

*) Die Angaben zur Zündtemperatur basieren auf entsprechenden Untersuchungen der PTB und sind erst ab einem Ethanolanteil von 50 Vol.-% belegt. Ottokraftstoff ohne oder mit geringem Ethanolanteil kann Zündtemperaturen unter 300 °C aufweisen und insofern den Einsatz von Geräten der Temperaturklasse T3 erfordern.

**) OEP: oberer Explosionspunkt

***) UEG /OEG: untere bzw. obere Explosionsgrenze (gemessen bei 20 °C bzw. 100 °C) ****) Werte gelten für 100 % Ethanol

[1] gemäß IEC 60079-1-1, 2002-07-05 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Part 1-1: Flameproof enclosures' d' - Method of test for ascertainment of maximum experimental safe gap

[2] DIN EN 12874, Ausgabe:2001-04 Flammendurchschlagsicherungen - Leistungsanforderungen, Prüfverfahren und Einsatzgrenzen

3 Ausrüstung mit Flammendurchschlagsicherungen

1) Die Notwendigkeit von Flammendurchschlagsicherungen für unterirdische Tanks an Tankstellen hängt vom jeweiligen OEP ab. Für Kraftstoffe mit einem Ethanolanteil von mehr als 60 Vol.-% ist wegen des zu erwartenden OEP von über -4 °C gemäß TRbF 40 Nr. 5.2 Abs. 2 Nr. 3 und 4 eine Absicherung mit Flammendurchschlagsicherungen der Explosionsgruppe IIa nach DIN EN 12874 erforderlich. Bei Ethanolanteilen von mehr als 90 Vol.-% sind Flammendurchschlagsicherungen der Explosionsgruppe IIB1 nach DIN EN 12874 erforderlich.

2) In Lägern mit ober- oder unterirdischen Tanks sind gemäß TRbF 20 Nr. 9.2 Flammendurchschlagsicherungen der Explosionsgruppe IIa bei Kraftstoffen mit einem Ethanolanteil bis zu 90 Vol.-% und der Explosionsgruppe IIB1 bei höherem Ethanolanteil erforderlich.

3) Für Dauerbrandsicherungen für Gemische mit Alkoholen ist gemäß DIN EN 12874 eine besondere Prüfung erforderlich.

4) Die Eignung von Gasrückführpumpen als Flammendurchschlagsicherung ist grundsätzlich gegeben, wenn sie für die entsprechende Explosionsgruppe zulässig sind.

4 Produktverwechselungen

Eine mögliche Produktverwechselung beim Befüllen von Lagerbehältern mit bioethanolhaltigen Kraftstoffen ist explosionsschutztechnisch unbedenklich, wenn die Ausrüstung der Tanks und die Zapfsäule für bioethanolhaltige Kraftstoffe mit bis zu 90 Vol.-% Ethanol für die Explosionsgruppe IIa sowie mindestens für die Temperaturklasse T3 ausgelegt sind.

5 Beständigkeit

Alle mit bioethanolhaltigen Kraftstoffen und deren Dämpfen beaufschlagten Anlagen bzw. Anlagenteile, wie Lagerbehälter, Zapfsäulen, Geräte, Schutzsysteme oder Dichtungen, müssen sowohl gegen die Flüssigkeiten als auch gegen deren Dämpfe beständig sein.

6 Lüftungsleitungen, Gaspendel- und Gasrückführungsleitungen

Bei gemeinsamen Lüftungs-, Gaspendel- und Gasrückführungsleitungen ist eine Verschleppung von Dämpfen in andere Tankkammern möglich. Daher ist bei bioethanolhaltigen Kraftstoffen mit einem Ethanolanteil über 60 Vol.% eine Absicherung aller miteinander verbundenen Tanks mit Flammendurchschlagsicherungen (inkl. Füllleitungen) notwendig (TRbF 40 Nr. 3.4.1 Abs. 10 und 11).

Abweichend von TRbF 40 Nr. 5.5 Abs. 1 Satz 1 reicht bei Tanks für bioethanolhaltige Kraftstoffe mit einem Ethanolanteil über 60 Vol.% die Installation einer Flammendurchschlagsicherung an der Öffnung der Gaspendelleitung im Fernfüllschacht/-schrank aus (siehe auch TRbF 40 Nr. 5.3).

Für Lüftungsleitungen ist TRbF 40 Nr. 5.4 zu beachten.

7 Erlaubnisbedürftigkeit

Montage, Installation, Betrieb, wesentliche Veränderungen und Änderungen der Bauart oder der Betriebsweise der in § 13 Abs. 1 Nr. 3 BetrSichV genannten Anlagen für bioethanolhaltige Kraftstoffe, welche die Sicherheit der Anlage beeinflussen, sind erlaubnisbedürftig.

Abkürzungen

ENDE