Notstromdieselmotoranlagen in Rechenzentren: Auf die Schornsteinhöhe kommt es an

Es ist nur ein Detail unter vielen, aber es kann Betreiber von Rechenzentren den Schlaf kosten: die Schornsteinhöhe für den Betrieb von Dieselaggregaten, die für eine Notstromversorgung vorgehalten werden müssen. Diese Höhe ist gesetzlich reguliert – auch bei ansonsten immissionsschutzrechtlich genehmigungsfreien Anlagen – was in der Planung aber oft nicht bedacht wird. Die Folgen können massive Kostensteigerungen im Nachhinein sein, da eine nachträgliche Erhöhung der Schornsteine oder eine andere Platzierung nicht ohne weiteres möglich ist. Deswegen muss die Schornsteinhöhe bei der Planung von Rechenzentren präzise berechnet werden, was Betreiber von Rechenzentren vor entsprechende Herausforderungen stellt. 

Im Genehmigungsprozess wird in der Regel angestrebt, dass die sogenannte Feuerungswärmeleistung (FWL) aller Dieselaggregate unter 50 Megawatt liegt, da für diese Anlagengröße keine immissionsschutzrechtliche Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG i.V.m 4. BImSchV) notwendig ist und nur eine Baugenehmigung eingeholt werden muss. Übersteigt die Leistung 50 Megawatt, muss dagegen ein immissionsschutzrechtliches Verfahren durchlaufen werden, welches mit größerem Aufwand verbunden ist. 

Was nicht berücksichtigt wird ist, dass Betreiber auch von immissionsschutzrechtlich 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-Immissionsschutzgesetz fallen, ergeben sich ihre Betreiberpflichten aus den Anforderungen dieser Verordnung. Für die Bestimmung der Schonsteinhöhe ist dies konkret der §19, der die Ableitbedingungen festlegt. Er 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 nun zu Änderungen, etwa weil die Anlage vergrößert werden soll, wird vielfach festgestellt, dass die installierte Schornsteinhöhe zu niedrig dimensioniert und für eine Ertüchtigung der Anlage erhöht werden muss. Dies ist wiederum nicht ohne Weiteres möglich, da sich Probleme mit der Statik ergeben oder die vorhandenen Schornsteine gruppiert werden müssten, es hierfür aber an 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.  

Die Berechnung der Schornsteinhöhe 

Die Bestimmung der Schornsteinhöhe ist eine sogenannte Vorsorgeanforderung gegen schädliche Umwelteinwirkungen; sie wird von zwei Faktoren beeinflusst: den Emissionen des Dieselmotors und der Bebauung, das heißt, 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. Mit einer korrekt berechneten Schornsteinhöhe wird die Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen sichergestellt, z.B. dass die Abgase nicht in offene Fenster ziehen oder sich nicht am Boden anreichern.  

Die Bestimmung der Schornsteinhöhe wird in den oben genannten Ableitbedingungen, der 44. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz, §19 geregelt. Sie richtet sich nach der Feuerungswärmeleistung; dabei ist zu beachten, dass bei Rechenzentren mit mehreren Notstromanlagen die Feuerungswärmeleistung aggregiert, das heißt zusammengezählt werden muss. 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.  

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 bzw. des Bewuchses korrigiert werden muss. Die höhere 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 Immissionskenngrößen zu ermitteln. Immission beschreibt die Einwirkung der Abgase auf das Umfeld. 

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 oder eine irrelevante Gesamtzusatzbelastung nachgewiesen werden kann. 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 nicht mehr als eine irrelevante Gesamtzusatzbelastung in diesen Gebieten verursacht. 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. 

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, ihre Anordnung 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 werden 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 zudem 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. 

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

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-Managementsystemen (DIN EN /ISO 27001). 

Fazit 

Rechenzentren benötigen als Notstromversorgung ein Dieselaggregat – und dieses wiederum einen Schornstein. Dessen Höhe wird von verschiedenen Regularien bestimmt, unter anderem vom Bundes-Immissionsschutzgesetz und der ersten allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft sowie der 44. Bundes-Immissionsschutzverordnung. Betreiber, die auf der sicheren Seite sein wollen, beauftragten einen externen Gutachter mit der Berechnung der erforderlichen Schornsteinhöhe, um ausufernde Folgekosten durch Planungsversäumnisse und -fehler zuverlässig zu vermeiden.