Notstrom- & Energiesysteme (Biogas)

Gasbetriebene Notstrom- und Biogas-Energiesysteme finden sich vor allem in größeren und kritischen Einrichtungen. Typische Beispiele sind Krankenhäuser (zur Versorgung lebenserhaltender Systeme), Rechenzentren und Serverfarmen (zur Absicherung der IT-Infrastruktur), Industrieanlagen und Logistikzentren (zur Aufrechterhaltung von Prozessen), ausgedehnte Bürogebäude oder Campus-Anlagen sowie kommunale Einrichtungen (etwa Versorgungsbetriebe oder Notleitstellen). In all diesen Umgebungen sind zuverlässige Notstromlösungen gefragt; teils werden zudem aus Gründen der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Biogas-BHKW eingesetzt.

Je nach Auslegung und Betriebsziel können solche Anlagen unterschiedlich betrieben werden. Manche Gas-Generatoren dienen ausschließlich als Reserve im Standby-Betrieb und werden nur im tatsächlichen Notfall aktiviert (z. B. ein Notstromaggregat, das bei Stromausfall anspringt). Andere Anlagen – insbesondere Biogas-BHKW – laufen im Dauerbetrieb oder decken die Grundlast an Strom und Wärme kontinuierlich ab. Wiederum andere Systeme arbeiten in einem Mischmodus: Im Normalbetrieb produzieren sie Strom (und Wärme) je nach Bedarf oder zu Spitzenlastzeiten, und im Falle eines Netzausfalls übernehmen sie definierte Notfunktionen. In speziell dafür ausgerüsteten Einrichtungen kann ein Gas-BHKW sogar einen Inselbetrieb ermöglichen, bei dem ein Gebäude oder Areal zeitweise vollständig autark, getrennt vom öffentlichen Netz, weiter versorgt wird.

Gasbetriebene Stromerzeugungsaggregate bestehen im Kern aus einem Verbrennungsmotor (Gasmotor), der mit Gas als Kraftstoff betrieben wird, und einem angekoppelten Generator zur Stromerzeugung. Hinzu kommen Steuerungs- und Schaltgeräteeinheiten, Kühlsysteme zur Motor- und Generatorkühlung sowie – bei Anlagen in Kraft-Wärme-Kopplung – Wärmetauscher, um die Abwärme des Motors und der Abgase für Heizungszwecke nutzbar zu machen. Je nach baulichen Gegebenheiten werden solche Anlagen in einem Technikraum oder einem speziellen Generatorraum innerhalb des Gebäudes aufgestellt, oder als komplette Einheit in einem schallgedämmten Container im Freien platziert. Unabhängig vom Aufstellort müssen bestimmte Anforderungen erfüllt werden: Es ist für ausreichende Zu- und Abluft zu sorgen (Verbrennungsluft und Kühlluft), Maßnahmen zur Schall- und Schwingungsdämpfung sind einzuhalten, und ein sicherer Zugang für Wartung und Instandhaltung der Komponenten muss gewährleistet sein.

Die elektrische Einbindung gasbetriebener Notstromaggregate oder BHKW in die Gebäudeverteilung erfolgt üblicherweise über definierte Einspeisepunkte und Schaltanlagen. Wichtig ist, dass kritische Verbraucher über eine entsprechende Notstromschiene oder separate Stromkreise versorgt werden können. Häufig kommt ein automatischer Netzumschalter (Automatic Transfer Switch, ATS) zum Einsatz, der im Falle eines Netzausfalls innerhalb von Sekunden vom öffentlichen Netz auf den Generatorbetrieb umschaltet und umgekehrt. In manchen Anlagen ist auch ein Parallelbetrieb des Generators mit dem öffentlichen Netz möglich, allerdings nur unter klar geregelten Bedingungen und in Abstimmung mit dem Netzbetreiber (inklusive Synchronisation und Rückspeiseschutz). Grundsätzlich muss im Vorfeld definiert werden, welche prioritären Lasten im Notstromfall bedient werden sollen – z. B. Notbeleuchtung, Aufzüge in Evakuierungsbetrieb, wichtige Kühlanlagen oder Kommunikationssysteme – da ein Notstromaggregat in der Regel nicht das gesamte Gebäude versorgen kann. Nicht essentielle Verbraucher werden bei Stromausfall automatisch abgeworfen, um die begrenzte Leistung auf die wirklich notwendigen Systeme zu konzentrieren.

Ein wesentliches Merkmal von Biogas-BHKW ist die gekoppelte Produktion von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung). Dabei wird die Abwärme, die beim Motorbetrieb entsteht, konsequent genutzt: Sowohl die Wärme aus dem Motorkühlkreislauf (z. B. Kühlwasser) als auch die Hochtemperaturwärme aus den Abgasen wird über Wärmetauscher zurückgewonnen. Diese gewonnene Wärme kann direkt in das Heizungsnetz des Gebäudes eingespeist werden und Räume beheizen oder zur Trinkwassererwärmung genutzt werden. Gegebenenfalls wird auch Prozesswärme in betrieblichen Abläufen durch diese Abwärme gedeckt. Aus Sicht des Facility Managements ist es entscheidend, dass das BHKW in die bestehende Wärmeinfrastruktur integriert ist – etwa durch geeignete Verbindungsleitungen zum Heizungsverteiler, Pufferspeicher zum Zwischenspeichern überschüssiger Wärme und Steuerungen, die ein optimales Zusammenspiel mit vorhandenen Kesselanlagen gewährleisten. Nur durch eine abgestimmte Wärmenutzung kann ein Biogas-BHKW seine hohe Gesamtenergieeffizienz (häufig 80–90 % Brennstoffnutzungsgrad) erreichen. Sollte die Wärme zeitweise nicht vollständig nutzbar sein, müssen Kühleinrichtungen oder Notkühler vorhanden sein, um eine Überhitzung der Anlage zu verhindern.

Je nach Anlage gibt es verschiedene Möglichkeiten der Gasversorgung. Manche Notstrom-Generatoren und BHKW werden direkt aus dem öffentlichen Erdgasnetz gespeist, sofern ein Gasanschluss verfügbar und zuverlässig ist. Andere Systeme nutzen Biogas, das vor Ort produziert wird – beispielsweise durch eine eigene Biogasanlage auf dem Gelände – und leiten dieses Rohbiogas direkt zum BHKW. Wiederum gibt es Anlagen, die aufbereitetes Biomethan über das allgemeine Gasnetz beziehen oder per Tankwagen/Lieferung als Flüssiggas (Propan/Butan) bereitgestellt bekommen. Für das Facility Management ist die Zuverlässigkeit der Gasquelle von hoher Bedeutung: Bei einem gasbetriebenen Notstromaggregat muss bedacht werden, ob das öffentliche Gasnetz im Krisenfall weiterhin Gas liefert oder ob zusätzliche Vorsorgemaßnahmen (wie etwa ein eigener Gasvorrat oder eine Umschaltung auf Flüssiggas) erforderlich sind. Bei Biogas-betriebenen Systemen wiederum steht im Vordergrund, dass die kontinuierliche Verfügbarkeit des Biogases sichergestellt ist – Schwankungen in der Biogasproduktion (etwa durch Prozessstörungen in einer Biogasanlage) können die Energieversorgung beeinträchtigen und erfordern Pufferlösungen oder Regelstrategien.

Biogas wird in der Regel dort, wo es entsteht, zumindest kurzfristig gespeichert, um Produktion und Verbrauch auszugleichen. In landwirtschaftlichen oder industriellen Biogasanlagen kommen häufig Gasspeicher in Form von flexiblen Hauben oder Membranspeichern auf Fermentern zum Einsatz, in denen das Biogas bei relativ niedrigem Druck (oft wenige Millibar bis einige hundert Millibar) bevorratet wird. Dieses Zwischenspeichern ermöglicht es, Schwankungen in der Gasproduktion – zum Beispiel zwischen Tag und Nacht oder durch variierende Substrateinspeisung – auszugleichen und das BHKW gleichmäßig zu betreiben. Bei aufbereitetem Biomethan oder Erdgas kann hingegen auch eine Speicherung in Druckbehältern oder Flaschenbündeln erfolgen, insbesondere wenn eine unabhängige Reservehaltung vorgesehen ist. Generell dient jeder Gasspeicher als Puffer, der kurzfristige Unterschiede zwischen Gasbereitstellung und Gasbedarf überbrückt.

Für die Einrichtung von Gasspeichern gelten hohe Sicherheitsanforderungen. Speicherbehälter müssen technisch dicht sein, mit Drucküberwachung und Überdruckventilen ausgestattet werden und gegen unzulässige Füllgrade gesichert sein. Zudem sind ausreichende Lüftung oder Freiaufstellung nötig, um im Fall von Leckagen Gasansammlungen zu verhindern. Sicherheitsabstände zu Gebäuden und Zündquellen sind einzuhalten, wie in einschlägigen Regeln festgelegt. Das Facility Management muss darauf achten, dass diese Speicheranlagen regelmäßig auf Dichtheit und Funktion der Sicherheitseinrichtungen überprüft werden, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Vom Gasvorrat oder Anschlusspunkt bis zum Motor erstreckt sich ein System von Gasleitungen und Armaturen, das den Brennstoff sicher zum Generator bzw. BHKW führt. In der Regel ist eine Hauptgasleitung verlegt, die je nach Erfordernis eine oder mehrere Druckregelstufen durchläuft. Druckregelgeräte sorgen dafür, dass der Gasdruck auf den für den Motorbetrieb erforderlichen Wert herabgesetzt wird – z. B. von typischen Netzdrücken (etwa 100 mbar oder einige Bar, je nach Versorgungsart) auf den Niederdruck, den der Gasmotor benötigt (oft im Bereich 20–50 mbar bei Standard-Gasmotoren). Entlang der Leitungen sind manuelle und automatische Absperrventile installiert, um im Bedarfsfall die Gaszufuhr unterbrechen zu können. Wichtige Sicherheitseinrichtungen umfassen unter anderem Sicherheitsventile gegen Überdruck, mechanische Absperrventile, die bei bestimmten Störungen (z. B. Gasleck-Erkennung oder Stromausfall) schließen, sowie Rückschlagsicherungen, die verhindern, dass Flammen oder Druckstöße zurück in das Gasnetz gelangen.

Aus Perspektive des Facility Managements ist vor allem auf eine fachgerechte Verlegung und Kennzeichnung der Gasleitungen zu achten. Die Leitungen müssen vor mechanischen Beschädigungen geschützt (beispielsweise durch geeignete Verlegung außerhalb von Verkehrswegen oder Verwendung von Rohrschutz) und korrosionsgeschützt sein. Alle relevanten Absperreinrichtungen sollten klar beschriftet und leicht zugänglich sein, sodass im Notfall oder für Wartungsarbeiten schnell gehandelt werden kann. Es empfiehlt sich zudem, dass Personal mit der Funktionsweise der Sicherheitsarmaturen vertraut ist – etwa wo ein Gasdruckregler eingestellt wird oder wie ein Notabsperrventil manuell betätigt werden kann. Regelmäßige Kontrollen auf Dichtheit und die Einhaltung der Technischen Regeln (z. B. DVGW-Regelwerke für Gasinstallationen) sind ebenfalls Teil der Betreiberverantwortung.

Notstromaggregate und Biogas-Energiesysteme funktionieren nicht isoliert, sondern als Teil des Gesamtversorgungskonzepts eines Gebäudes. Daher müssen sie mit den übrigen Energieerzeugern und Verbrauchern abgestimmt betrieben werden. Typischerweise wird ein gasbetriebenes Notstromaggregat so in die Elektroversorgung eingebunden, dass es im Normalfall vom öffentlichen Netz getrennt ist, jedoch bei Ausfall automatisch einspringt. Im Alltag obliegt es dem Facility Management, sicherzustellen, dass die Betriebsstrategie für solche Anlagen klar definiert ist: Es muss festgelegt sein, unter welchen Umständen der Generator anlaufen soll (z. B. automatisch bei Netzausfall oder manuell bei Bedarfsszenarien), welche Verbraucher im Notbetrieb versorgt werden und wie die erzeugte Energie – insbesondere Wärme bei BHKW – im Gebäudekontext genutzt wird.

Wichtig ist außerdem die Koordination mit anderen Energiequellen. Ein BHKW, das parallel zu einem Heizkessel arbeitet, muss beispielsweise so gesteuert werden, dass Wärmeüberschüsse vermieden oder in einem Pufferspeicher aufgenommen werden. Falls erneuerbare Energiequellen wie Photovoltaik vorhanden sind, sollte das Zusammenspiel so geregelt sein, dass die Eigenstromerzeugung optimiert wird und zugleich die Notstrombereitschaft nicht beeinträchtigt wird. Die Integration in ein Gebäudeleitsystem oder Energiemanagementsystem ist hierbei hilfreich: zentrale Parameter wie Generator-Status, Betriebsstunden, Leistungsabgabe, Temperaturwerte und Störmeldungen können dort überwacht und aufgezeichnet werden. Schließlich ist die Abstimmung zwischen Facility Management, Gebäudeeigentümer, externen Energieversorgern und gegebenenfalls betroffenen Betriebs- oder Produktionsabteilungen entscheidend, damit Notstrom- und Biogasanlagen ihre vorgesehene Rolle im Gesamtbetrieb erfüllen können.

Der Betrieb gasbetriebener Notstrom- und Biogasanlagen bringt einige charakteristische Gefahren mit sich, deren Bewältigung zum Pflichtenheft des Facility Managements gehört. An erster Stelle steht das Risiko von Gaslecks: Austretendes Erdgas oder Biogas kann in geschlossenen Räumen explosionsfähige Gemische mit Luft bilden. Daher müssen Gaswarneinrichtungen und ein wirksames Lüftungskonzept vorhanden sein, um eine Zündgefahr zu minimieren. Biogas besitzt zudem Eigenschaften, die besondere Beachtung erfordern – es enthält in der Regel Methan (brennbar) und Kohlendioxid sowie oft geringe Anteile von Schwefelwasserstoff und Wasserdampf. Letztere können korrosiv wirken und sind toxisch; deshalb ist eine Gasaufbereitung (Entschwefelung, Trocknung) nicht nur für die Anlagenerhaltung, sondern auch aus Sicherheitsgründen wesentlich.

Neben der Explosions- und Vergiftungsgefahr durch das Gas selbst bestehen weitere Risiken. Heiße Motoroberflächen und Abgaskomponenten bergen Brandgefahren, wenn sich brennbare Materialien in der Nähe befinden oder Leckagen auftreten. Daher sind Brandschutzmaßnahmen – wie die Verwendung nicht brennbarer Baumaterialien im Aufstellraum und automatische Lösch- oder Alarmierungseinrichtungen – gegebenenfalls vorzusehen. Die Abgase der Motoren (insbesondere Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte Kohlenwasserstoffe) stellen eine Gesundheitsgefahr dar, sodass eine einwandfreie Ableitung ins Freie und gegebenenfalls Abgasnachbehandlung (Katalysatoren, Filter) erforderlich ist. Schließlich dürfen die mechanischen und elektrischen Gefahren nicht vergessen werden: Rotierende Teile (z. B. Lüfter, Generator) müssen gegen Berührung geschützt sein, und die elektrische Anlage (Generatorausgang, Schaltanlagen) unterliegt den Vorschriften der Elektrosicherheit. Wartungsarbeiten dürfen nur von geschultem Fachpersonal nach Freischaltung und Abkühlung der Anlagen durchgeführt werden.

Die Umgebungsbedingungen am Aufstellort einer gasbetriebenen Anlage beeinflussen direkt deren Sicherheit und Verfügbarkeit. Ein zentrales Element ist die Belüftung: In Räumen, in denen Gasmotoren oder gasführende Anlagenteile installiert sind, muss ausreichend Frischluftzufuhr und Abluftabführung gewährleistet sein. Nur so kann die Verbrennungsluft bereitgestellt und eine Ansammlung von eventuell austretendem Gas verhindert werden. Technische Lüftungssysteme, eventuell mit Überwachung der Luftströmung, werden eingesetzt, um z. B. bei Biogas-BHKW den Vorgaben des Explosionsschutzes zu genügen (vergleichbar den Empfehlungen der TRAS 120 für Biogasanlagen). Auch die Abgasführung muss baulich so gelöst sein, dass Abgase sicher ins Freie gelangen und nicht in Gebäudebereiche zurückdringen können – dazu gehören gasdichte Leitungen, ausreichende Schornsteinhöhe und Rückstauklappen.

Weitere Aspekte betreffen den Platz und die bauliche Ausführung. Es sollte genügend Freiraum um die Anlage geben, damit Wartungspersonal sicher arbeiten kann und im Störfall schnell eingreifen kann. Schwere Anlagenteile wie Motor und Generator erfordern ein tragfähiges Fundament und Schwingungsdämpfer, um Vibrationen nicht auf das Gebäude zu übertragen. Lärmschutz spielt insbesondere bei Innenaufstellung oder in dicht besiedelter Umgebung eine Rolle: Wände, Türen und Luftschächte sind oft mit Schalldämmmaterialien ausgestattet, um die Immissionsrichtwerte (z. B. nach TA Lärm) einzuhalten. Bei Aufstellung im Freien ist darauf zu achten, dass die Anlage wetterfest untergebracht ist (Schutz vor Regen, Frost, direkter Sonneneinstrahlung) und gegen unbefugten Zugriff gesichert wird. Innenaufstellungen erfordern hingegen die Einhaltung von Brandschutzvorgaben (Feuerwiderstandsklassen der Räume, Abschottung von Leitungsdurchführungen) und eine Temperatursteuerung im Anlagenraum, damit im Betrieb keine Überhitzung oder unzulässige Abkühlung auftritt. Insgesamt müssen die Aufstellbedingungen so gestaltet sein, dass der sichere, zuverlässige Betrieb der Notstrom- oder Biogasanlage unter allen vorhersehbaren Umgebungsbedingungen gewährleistet ist.

Damit Notstrom- und BHKW-Anlagen im Ernstfall zuverlässig funktionieren, hat das Facility Management eine Reihe regelmäßiger Aufgaben zu erfüllen. Zunächst ist die Einsatzbereitschaft der Anlagen durch planmäßige Prüfungen und Probeläufe sicherzustellen. In der Praxis bedeutet dies, dass Notstromaggregate in festgelegten Intervallen testweise gestartet und unter Last betrieben werden. Üblich sind beispielsweise monatliche Testläufe, bei denen das Aggregat für eine gewisse Zeit unter einer realistischen Last läuft (empfohlen werden häufig ca. 50–60 % der Nennleistung für mindestens eine Stunde; in kritischen Einrichtungen wie Krankenhäusern sind sogar ca. 80 % Last zur Prüfung der Leistungsfähigkeit vorgesehen). Solche Lasttests verhindern nicht nur Standschäden und Kraftstoffprobleme, sondern überprüfen auch das automatische Anspringen und die Umschalteinrichtungen. Die Ergebnisse der Tests (Startzeit, erreichte Leistung, eventuelle Störungen) sind zu dokumentieren.

Neben den Testläufen muss die Energiequelle selbst überwacht werden. Bei gasbetriebenen Anlagen bedeutet dies, die Gasversorgung im Blick zu behalten – etwa den Gasdruck am Eintritt, den Füllstand eines vorhandenen Tanklagers oder die Betriebsdaten einer Biogasanlage, falls das Gas vor Ort erzeugt wird. Das Facility Management muss sicherstellen, dass im Notfall ausreichend Brennstoff vorhanden ist oder dass alternative Versorgungen bereitstehen. Weiterhin sind Wartungsintervalle strikt einzuhalten: Motor, Generator und Peripheriesysteme wie Ölversorgung, Kühlung, Zündung etc. benötigen regelmäßige Inspektionen und einen Austausch von Verschleißteilen gemäß Herstellervorgaben. Diese Wartungsarbeiten werden oft durch externe Fachfirmen durchgeführt, müssen aber vom Facility Manager koordiniert und überwacht werden. Auch die Einhaltung gesetzlicher Prüfpflichten – z. B. die wiederkehrende Prüfung der Elektroanlage (DGUV Vorschrift 3) oder emissionsschutzrechtliche Überprüfungen bei BHKW – fällt in den Verantwortungsbereich des Betreibers.

Schließlich müssen klare Betriebsanweisungen und Verantwortlichkeiten definiert sein. Das umfasst Prozeduren für das manuelle Starten oder Abschalten des Aggregats, Anweisungen für das Verhalten beim Ausfall des öffentlichen Netzes (wer informiert wird, welche Schritte einzuleiten sind) und Regeln für die Rückkehr zum Normalbetrieb nach Wiederkehr der Netzspannung. Nach einem Netzausfall muss beispielsweise abgestimmt werden, wann und wie das Aggregat vom Inselbetrieb wieder synchron ans Netz geht oder kontrolliert abgeschaltet wird, um einen unterbrechungsfreien Übergang zu gewährleisten. Alle beteiligten Personen – von Technikern bis zum Wachpersonal – sollten in diesen Abläufen unterwiesen sein, damit im Ernstfall jeder Handgriff sitzt und keine Zeit verloren geht.

Eine sorgfältige Dokumentation und ständige Überwachung der Notstrom- und Biogassysteme ist für ein professionelles Facility Management unerlässlich. Alle technischen Unterlagen sollten aktuell und vollständig vorliegen – von Schaltplänen und Rohrleitungsdiagrammen über Bedienungsanleitungen bis hin zu Wartungsplänen. Jede Wartung, jede Prüfung und jeder Probealarm bzw. Testlauf ist schriftlich festzuhalten (Wartungsprotokolle, Prüfnachweise), ebenso wie Störmeldungen oder besondere Vorkommnisse im Betrieb. Diese Dokumentation dient nicht nur dem Nachweis gegenüber Aufsichtsbehörden oder Versicherern, sondern vor allem der eigenen Kontrolle: Sie ermöglicht es, Trends zu erkennen (z. B. schleichend nachlassende Batteriekapazität der Startbatterie oder steigender Ölverbrauch) und rechtzeitig gegenzusteuern.

Zugleich sollten moderne Überwachungssysteme genutzt werden. Viele Anlagen verfügen über Fernüberwachungs- und Alarmierungseinrichtungen, die Störungen sofort melden (z. B. per Gebäudeleittechnik oder SMS/E-Mail an den Bereitschaftsdienst). Wichtige Parameter wie Betriebsstunden, aktuelle Leistungsabgabe, Temperatur und Druckwerte oder Füllstände können zentral erfasst und im Leitstand visualisiert werden. Das Facility Management sollte solche Tools einsetzen, um jederzeit einen Überblick über den Status der Anlage zu haben. Schließlich ist die Koordination mit Dritten ein weiterer Punkt: Betreiber, Eigentümer, Energielieferanten und gegebenenfalls behördliche Stellen (z. B. im Rahmen von Abnahmen oder Audits) müssen in die Kommunikationskette eingebunden sein. Intern ist abzustimmen, wie die Zusammenarbeit zwischen Energieversorgungstechnikern, Brandschutzbeauftragten und anderen Abteilungen aussieht, damit im Notfall oder bei Wartung alles reibungslos verläuft. Nur durch umfassende Dokumentation, laufende Überwachung und enge Abstimmung aller Beteiligten kann sichergestellt werden, dass Notstrom- und Biogas-Energiesysteme ihre Aufgabe im Gebäudebetrieb zuverlässig erfüllen.