Notstromdieselmotoranlagen in Rechenzentren Auf die Höhe der Datacenter-Schornsteine kommt es an

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Ein kleines Detail kann für Datacenter-Betreiber zum Alptraum werden: die Schornsteinhöhe für den Betrieb von Diesel-Notstromaggregaten. Sie ist gesetzlich reguliert, was in der Planung häufig nicht bedacht wird. Nachträgliche Änderungen sind oft schwierig. Folgekosten können dann besonders hoch ausfallen. Umso wichtiger ist die präzise Berechnung bereits bei der Planung.

Rechenzentren benötigen für ihre Notstromversorgung zumeist Dieselmotoren. Um deren Abgase abzuführen, sind Schornsteine notwendig. Ihre Höhe kann bei der Planung von Rechenzentren zu einer Hürde werden, denn sie ist Teil des Genehmigungsprozesses, worüber sich viele Betreiber und Planer nicht im Klaren sind.

Im Genehmigungsprozess wird in der Regel angestrebt, dass die so genannte Feuerungswärmeleistung (die gesamte freigesetzte Energie beim Verbrennen des Kraftstoffs) aller Dieselaggregate unter 50 Megawatt liegt, da für diese Anlagengröße keine Immissionsschutz-rechtliche Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutz-Gesetz (BImSchG in Verbindung mit der 4. BImSchV) notwendig ist und nur eine Baugenehmigung eingeholt werden muss.

Übersteigt die Leistung 50 Megawatt, muss dagegen ein Immissionsschutz-rechtliches Verfahrenerfolgen. Das aber ist mit größerem Aufwand verbunden.

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Auch immissionsschutzrechtlich nicht regulierte Rechenzentren betroffen

Oft wird dabei übersehen, dass auch Betreiber auch von immissionsschutz-rechtlich nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen nach § 22 Bundes-Immissionsschutzgesetz die Vermeidung von schädlichen Umwelteinwirkungen sicherstellen müssen. Da Notstromdieselmotoranlagen (NDMA) als Verbrennungsmotoren unter die 44. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutz-Gesetz fallen, ergeben sich Pflichten der Betreiber aus den Anforderungen dieser Verordnung

Für die Bestimmung der Schonsteinhöhe ist dies konkret der § 19, der die Ableitbedingungen festlegt. Der Paragraph schreibt fest, dass auch für nicht genehmigungsbedürftige Anlagen ab einem Megawatt Feuerungswärmeleistung eine Berechnung der erforderlichen Schornsteinhöhe erfolgen muss.

Dies wird oft vernachlässigt und bringt verschiedene Risiken mit sich. Kommt es beispielsweise zu Änderungen, weil die Anlage vergrößert werden soll, wird vielfach festgestellt, dass die installierte Schornsteinhöhe zu niedrig ausfällt und für eine Ertüchtigung der Anlage erhöht werden muss.

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Dies ist wiederum nicht ohne Weiteres möglich, da sich oft Probleme mit der Statik ergeben oder die vorhandenen Schornsteine gruppiert werden müssten, dafür aber Platz fehlt. Für die Betreiber ist das mit einem Rattenschwanz an Mehrkosten und Mehraufwänden verbunden: Während der Planung eines Rechenzentrums entstehen die meisten Fehler – und auch die teuersten. (siehe: Blog „Datacenter-Praxis“

Die Berechnung der Schornsteinhöhe

Die Bestimmung der Schornsteinhöhe ist eine so genannte Vorsorgeanforderung gegen schädliche Umwelteinwirkungen. Sie wird von zwei Faktoren beeinflusst: den Emissionen des Dieselmotors und der Bebauung, also jenem Gebäude, auf dem der Kamin steht, sowie der umliegenden Bebauung. Die Aufgabe des Schornsteins ist es, die Abgase abzuleiten – sie müssen frei abströmen und sich verteilen können.

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Mit einer korrekt berechneten Schornsteinhöhe wird die Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen sichergestellt, etwa dass die Abgase nicht in offene Fenster ziehen oder sich nicht am Boden anreichern. Die Bestimmung der Schornsteinhöhe wird in den oben genannten Ableitbedingungen, § 19 der 44. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutz-Gesetz, geregelt.

Sie richtet sich nach der Feuerungswärmeleistung; Dabei ist zu beachten, dass bei Rechenzentren mit mehreren Notstromanlagen die Feuerungswärmeleistung zusammengezählt werden muss.

Mindesthöhe zehn Meter

Die Ableitbedingungen legen fest, dass für nicht genehmigungsbedürftige Anlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von einem bis zehn Megawatt Mindestanforderungen gelten: Der Schornstein muss mindestens zehn Meter hoch sein und auf einem Gebäude den First mindestens um drei Meter überragen.

Bei genehmigungsbedürftigen Anlagen sowie nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen ab einer Feuerungswärmeleistung von zehn Megawatt wird die Schornsteinhöhe nach den Bestimmungen der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) berechnet.

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Insgesamt werden zwei Schornsteinhöhen berechnet; zum einen die gebäudebedingte Höhe gemäß VDI 3781, Blatt 4. Da hier keine direkte Berücksichtigung der Emissionen stattfindet, wird zusätzlich noch die emissionsbedingte Höhe im Programm BESTAL ermittelt, welche um die vorhandene Bebauung beziehungsweie die Höhe des Bewuchses korrigiert werden muss. Die höhere Zahl ist die ausschlaggebende.

Die Immissionsprognose erstellen

Ab einer bestimmten Größe der Notstromdieselmotoranlage, wenn die sogenannten Bagatellmassenströme überschritten werden, muss neben der Ermittlung der Schornsteinhöhe eine Immissionsprognose erstellt werden, um für die die Einwirkung der Abgase auf das Umfeld (Immission) Kenngrößen zu ermitteln.

Mit der Immissionsprognose wird die maximale Betriebszeit aller Anlagen im Notstromfall ermittelt, ohne die geltenden Grenzwerte zu überschreiten. Dafür wird der fiktive, ganzjährige Betrieb mit Voll- und Teillast aller Anlagen berechnet und die Ergebnisse skaliert, bis die Grenzwerte eingehalten werden oder eine irrelevante Gesamtzusatzbelastung nachgewiesen werden kann.

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Ein weiterer Faktor bei der Immissionsprognose ist der Eintrag von Stickstoff und Säure durch die Abgase in geschützte Fauna-Flora-Habitat-Gebiete (FFH) und Biotope – der Betreiber des Rechenzentrums ist in der Regel bestrebt nachzuweisen, dass er durch sein Vorhaben eine lediglich irrelevante Gesamtzusatzbelastung in diesen Gebieten verursacht.

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In Hessen beispielsweise gibt es den Leitfaden zur „Ermittlung von Schornsteinmindesthöhen und zulässiger maximaler Betriebszeiten durch Immissionsprognosen in Genehmigungsverfahren für Rechenzentren mit Notstromdieselmotoranlagen“ des Regierungspräsidiums Darmstadt. Er stellt einen Mindeststandard zur Ermittlung der Schornsteinmindesthöhen und gegebenenfalls der notwendigen zeitlichen Einschränkungen im Betrieb der Notstromversorgung in Rechenzentren dar. Der Leitfaden legt eine einheitliche Vorgehensweise fest, die neben einer Gleichbehandlung auch Planungssicherheit bei Sachverständigen, Planungsbüros, Antragstellern und den Genehmigungsbehörden schafft.

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Die Immissionsprognose erfüllt noch einen weiteren Zweck: Ein Notstromaggregat wird in der Regel einmal im Monat für eine Stunde getestet und hat damit eine planbare jährliche Betriebszeit von rund zwölf Stunden. Ergebnisse der Schornsteinhöhenberechnung etwa von 50 bis 100 Metern können im Vergleich zu dieser geringen Betriebszeit unverhältnismäßig sein. Der Betreiber hat dann die Möglichkeit, über die Immissionsprognose nachzuweisen, dass er auch mit einem niedrigeren Schornstein alle nötigen Grenz- und Irrelevanzwerte einhalten kann.

Die Immissionsbelastung im Nahbereich der Anlage kann zum Beispiel durch eine Gruppierung der Schornsteine in engem Abstand verringert werden, da die Abgase besser abströmen können. Zudem kann die Isolierung der Kamine sinnvoll sein; sie reduziert den Temperaturverlust der Abgase, so dass sie ebenfalls besser abströmen. Die Emissionen der Motoren lassen sich durch eine Abgasreinigung mit einer SCR-Anlage oder einem Oxidationskatalysator reduzieren.

Strengere Umweltauflagen kommen

Die „TA Luft“ wurde Ende 2021 novelliert. Sie entspricht jetzt dem neuesten Stand der Technik. Schornsteine von neu geplanten Rechenzentren sind damit höher geworden.

Rechenzentren, die nach den alten Vorgaben gebaut wurden, genießen zwar Bestandsschutz. Sollen sie aber verändert oder ausgebaut werden, muss die gesamte Anlage auf den aktuellen technischen Stand gebracht werden, was in der Regel eine Erhöhung der Schornsteine bedeutet.

TÜV-Verband-Studie

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Mit der neuen Luftqualitätsrichtlinie der EU, die am 14. Oktober 2024 verabschiedet wurde, werden außerdem verschärfte Immissionsgrenzwerte ab 2030 eingeführt. Damit steigen die Anforderungen an Abgasreinigungsanlagen, um Emissionen und Immissionen zu verringern.

Das könnte bedeuten, dass Notstromaggregate entweder nur noch mit Abgasreinigungsanlagen genehmigungsfähig sind oder die maximal mögliche Betriebszeit im Notstromfall sinkt. Insgesamt sind strengere Vorgaben zur Luftreinhaltung wahrscheinlich.

Externer Gutachter berechnet die Schornsteinhöhe

TÜV Hessen etwa berechnet als Gutachter anhand der Planungen für das Rechenzentrum, wie hoch die erforderliche Schornsteinhöhe sein muss. Außerdem kann ermittelt werden, ob die geplanten Positionen oder eine Gruppierung sinnvoll sind.

Auch im Bebauungsplanverfahren kann TÜV Hessen bei der Ermittlung der Schornsteinhöhen unterstützen, ebenso bei Machbarkeitsstudien, die Kaufentscheidungen für ein Gelände vorausgehen. Es ist sinnvoll, einen solchen externen Partner früh einzubeziehen, um nachträgliche Schwierigkeiten zu vermeiden.

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TÜV Hessen führt zudem Immissionsprognosen durch, die bei größeren Anlagen notwendig werden. Neben der Unterstützung bei der Planung von Rechenzentren bleibt TÜV Hessen auch während des Betriebs Ansprechpartner, zum Beispiel bei Lärmmessungen, Gebäudetechnikprüfungen oder der Zertifizierung von Informationssicherheits-Management-Systemen (DIN EN /ISO 27001). Bei all diesen Schritten, kann die Zuschaltung eines externen Gutachters helfen, ausufernde Folgekosten durch Planungsversäumnisse und -fehler zu vermeiden.

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