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Technischer Treuhänder erhöht Sicherheit und Zuverlässigkeit von komplexen Energieerzeugungsanla gen Umsetzung der EU-Richtlinien bei AGRO Energie Schwy z AG

Bild 1: Die neue Holzenergiezentrale mit ORC-Turbine von AGRO Energie Schwyz AG Thermische Energieerzeugungsanlagen unterliegen ein er Vielzahl von Richtlinien und Normen der EU, die auch in der Schweiz Gültigkeit h aben. Eine Konformitätserklärung oder -bescheinigung, die alle Richtlinien berücksic htigt, existiert nicht. Das Normen- und Regelwerk ist vielmehr komplex und weist oft Übersc hneidungen auf. PROTECH-Consulting GmbH als unabhängige, kompetente Fachfir ma hat AGRO Energie Schwyz AG dabei unterstützt, die von den Behörden geforder te Gesamtkonformität für die neue Heizzentrale in Ibach zu erstellen. Dies mittels ei ner Konformitätsaussage über die verschiedenen Anlagenteile. Auftrag zur Überprüfung der Sicherheit mittels Risi kobeurteilung Im Energiezentrum Wintersried von AGRO Energie Schwyz AG wird aus regionaler Biomasse Ökostrom und Wärme für die Region Schwyz produziert. Ein Fernwärmenetz verteilt die Wärme nach Schwyz, Ibach, Rickenbach, Brunnen und Morschach. Weiter werden auch Seewen und Steinen angeschlossen. Bis heute wurden über 60 km Fernwärmeleitungen verlegt und mehr als 600 Hausanschlüsse wurden realisiert, um mit nachhaltiger Wärme versorgt zu werden. Die verkaufte Wärmemenge entspricht dem durchschnittlichen Verbrauch von 4500 Haushalten.

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Die im 2009 neu erbauten und 2012/2013 nach einem Brandereignis renovierten Anlagen in der Energiezentrale von AGRO Energie Schwyz AG im Energiezentrum Wintersried, Grossried 5, CH-6438 Ibach, wurden im 2014 durch PROTECH-Consulting GmbH einem Sicherheitscheck auf der Basis von harmonisierten Normen gemäss Maschinenrichtlinie (MRL, 2006/42/EG) unterzogen. Dies weil die Brandursache gemäss Untersuchung in einer Entzündung durch im Werkstattraum gelagerte Filterasche zu suchen sei, weshalb die Behörden eine Überprüfung der Anlagensicherheit forderten (womöglich wurden geltende Normen nicht beachtet?). Im 2015 wurde eine weitere neue Holzenergiezentrale hinzugebaut: Die ORC-Anlage . Diese ORC-Anlage produziert aus Altholz Ökostrom und Fernwärme. Mit der Wärme einer 9.9 MW Holzfeuerung wird eine Turbine mit Generator betrieben. Als Arbeitsmittel dient nicht Wasserdampf sondern eine organische Flüssigkeit (Silikonöl) mit niedrigerer Verdampfungstemperatur. Daher kommt der Name ORC (Organic Rankine Cycle). Nach dem Brandereignis von 2012 wurde von den Behörden eine Gesamtkonformitätserklärung für die neue Energiezentrale verlangt, d.h. eine CE-Konformitätsbewertung über alle Gewerke. Dies erfolgte über eine Schnittstellen – Risikobeurteilung gemäss EN ISO 12100:2010 über die Feuerungsanlage mit Holzschnitzel-Einschub, die Thermoölanlage, die ORC-Turbinenanlage, die Rauchgasreinigungsanlage und die Fernwärmeanlagen. Die Anlagen wurden von 3 Herstellern erbaut. Entsprechend waren 3 Konformitätserklärungen notwendig. PROTECH-Consulting GmbH hat die Schnittstellen-Risikoanalysen moderiert sowie die Konformitätsbewertungen untersucht und die Übereinstimmung mit den CE-Anforderungen in einer Konformitätsaussage beurteilt. Diese Konformitätsaussage dient den Behörden als eine Grundlage zur Betriebsbewilligung. In diesem Sinne fungiert PROTECH-Consulting als Technische Treuhandfirma z.H d. von Betreiber und Behörden (analog einer Revisionsgesellschaft im Finanzbereich). Konformitätsaussage über die Gesamtanlage Gesamtanlagen (Baugruppen) müssen heutzutage den EU-Richtlinien entsprechen, wenn die Lieferung in den EU-Raum erfolgt. Werden die entsprechenden harmonisierten Normen angewendet, gilt die Vermutung der Übereinstimmung mit den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen der jeweiligen EU-Richtlinie. PROTECH-Consulting GmbH überprüft die Konformitätserklärungen der Hersteller auf Vollständigkeit und Plausibilität. Wo es die EU-Richtlinien verlangen, werden auch die Konformitätsbescheinigungen der „Notifizierten Stellen“ überprüft (z.B. für Druckgeräte). PROTECH erstellt anhand dieser Untersuchungen einen Bericht zum Stand der Technik bzw. eine Aussage, ob und wie weit die Anforderungen der verschiedenen EU-Richtlinien erfüllt sind (bzw. andere schweizerischen Vorschriften eingehalten werden). Die Konformitätsaussage von PROTECH-Consulting GmbH ist eine zusätzliche (Sicherheits-) Überprüfung von kompetenter, unabhängiger Seite und ersetzt die gesetzlich verlangten Konformitätserklärungen der Hersteller bzw. die Konformitäts-bescheinigungen durch „Notifizierte Stellen“ nach EU-Richtlinien nicht.

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Bild 2: Die ORC-Turbinenanlage unterliegt den EU-Richtlinien DGV, MRL und ATEX sowie einer Vielzahl von EN_Normen

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EU-Binnenmarkt Ein Eckpfeiler des EU-Binnenmarkts, zu dem auch die Schweiz im Rahmen der bilateralen Abkommen Zugang hat, ist der freie Warenverkehr. Dafür wurden Mechanismen eingerichtet, deren Anliegen die Abwendung neuer Handelshemmnisse, die gegenseitige Anerkennung und die technische Harmonisierung sind. Um innerhalb der EU einen freien Warenverkehr („New Approach“) zu ermöglichen, sind in der EU-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für Maschinen festgelegt worden. Der Hersteller oder Importeur einer Maschine ist gesetzlich dazu verpflichtet, die Erfüllung der grundlegenden Anforderungen sicherzustellen und zu dokumentieren. Sind alle grundlegenden Anforderungen erfüllt, wird dies durch die Konformitätserklärung deklariert bzw. das CE-Kennzeichen an der Maschine / Anlage angebracht. (keine CE-Kennzeichnungspflicht in der Schweiz). Je nach Maschine und Betriebsbedingungen müssen neben der Maschinenrichtlinie oft weitere Richtlinien, wie zum Beispiel die Druckgeräterichtlinie 97/23/EG, die Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG, die EMV-Richtlinie 2004/108/EG oder die ATEX-Richtlinie 94/9/EG, erfüllt werden. Die Umsetzung und Erfüllung grundlegender Anforderungen der Europäischen Richtlinien ist gesetzlich vorgeschrieben; ihre richtige Anwendung setzt allerdings voraus, dass die Bestimmungen bekannt sind. Die präzisierenden Anforderungen sind in einer Vielzahl von harmonisierten europäischen Normen (EN) niedergeschrieben, deren Befolgung (Aufspüren, Kennen, Anwenden) einen grossen Aufwand bedeutet. Unter harmonisierter Norm versteht man eine Norm, die speziell im Zusammenhang mit einer EU-Richtlinie erstellt wurde. Neben den EN-Normen werden weiterhin eine Vielzahl von normativen (nationalen) Regelwerken verwendet, die zwar nicht harmonisiert sind, jedoch auch angewendet werden dürfen (oder müssen), wenn sie allgemein anerkannt sind. Dazu gehören z.B. bei Druckgeräten die Regelwerke AD 2000 (DE) und CODAP (FR) bzw. EKAS 6516 (CH). Wozu muss was konform sein? Eine thermische Kraftwerksanlage ist ein komplexer Verbund aus Teilanlagen und Komponenten. Bei deren Konformitätserklärungen sind im Wesentlichen die folgenden Richtlinien von Relevanz:

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Richtlinie Nummer der

EU-Richtlinie Dampf-kessel-anlage

Turbinen-anlage

Elektrotechnik

Regel-u. Leittech-nik

Fern-wärme Anlagen

Bau-gewerke

Druckgeräte- DGV Richtlinie

97/23/EG (ab 2016 gilt die neue DRGL 2014/68/EU)

X X

Maschinen- MRL Richtlinie

2006/42/EG X X X X

Niederspannungs- NRL Richtlinie

2006/95/EG X X

Elektromagentische EMV Verträglichkeit

2004/108/EG (89/336/EWG)

X X

Explosionsgefährdung, Zoneneinteilung/ Gerätesicherheit ATEX

1999/92/EG (ATEX 137) 94/9/EG (ATEX 95)

X (ORC)

X

Bauprodukte- BPRL Richtlinie

93/68/EWG X

Tabelle 1: Geltende EU-Richtlinien für thermische Kraftwerke Die führende Richtlinie für Dampfkraftwerke ist die Druckgeräterichtlinie 97/23/EG, in der Schweiz formuliert als Verordnung über die Sicherheit von Druckgeräten (Druckgeräteverordnung, DGV) unter SR 819.121 vom 20.11.2002 (verbindlich seit 01.07.2005 nach Ablauf der Übergangsfrist). Dazu kommen die kantonalen und kommunalen Vorschriften (z.B. Brandschutz-Vorschriften der VKF) und spezifisch schweizerische Vorschriften (Umweltvorschriften des BAFU, SVGW-Regelwerk Gas). Hersteller in der Pflicht Die Hersteller sind verpflichtet, ihre Maschinen oder Anlagen gemäss der grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen der EU-Richtlinien zu konstruieren, zu bauen und konform zu erklären. Es gibt jedoch keine Einzelrichtlinie, die alle Gefahren einer Kraftwerksanlage erfasst und aufgrund der Vielzahl der zu berücksichtigenen Gefahren kann keiner Richtlinie der Vorrag eingeräumt werden. Maschinen und vor allem Anlagen sind Baugruppen von Komponenten mit oder auch ohne CE-Konformitätsbewertung und müssen in ihrer Gesamtheit sicher zusammenwirken , wozu alle der nachfolgenen Kriterien erfüllt sein müssen: • funktionale Verknüpfung und • steuerungstechnische Verknüpfung und • sicherheitstechnische Verknüpfung. Ist dieser Zusammenhang gegeben, erfolgt eine Risikobeurteilung aller Teilsysteme gemeinsam und es muss eine Konformitätserklärung für die Gesamtheit der Maschinen bzw. für die Anlage (Baugruppe) erstellt werden .

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Die Abgrenzung von Maschinen, Baugruppen und Anlagen ist nicht genauer definiert. Die Praxis hat gezeigt, dass man diese Einteilung am besten anhand der Lieferlose der einzelnen Lieferanten macht. Ist ein Generalunternehmer vorhanden, ist in der Regel dieser für alle Konformitätserklärungen zuständig. Anforderungsreiche Gesamtbewertung Für die Druckgeräteverordnung (DGRL, DGV) und die Explosionsschutz-Richtlinie (ATEX 95) müssen „Notifizierte Stellen“ die Konformität von Komponenten bescheinigen. Ebenso muss in der Schweiz gemäss DGV SR 819.121 Art. 3 und Art. 10 eine Gesamtbewertung der Konformität von Baugruppen erstellt werden (Baugruppen-Konformitätsbescheinigung). Grundlage jeder Gesamtbewertung sind die Einzelkonformitäten aller Komponenten, die in der Komponenten-Stückliste einzeln für jede EU-Richtlinie aufzuführen sind. Fehlende Konformitätserklärungen oder Konformitätsbescheinigungen bilden die ersten Stolpersteine auf dem oft beschwerlichen Weg. Entscheidend für die Gesamtbewertung der Konformität von Baugruppen sind die Risikobeurteilung sowie eine sicherheitstechnische, gemeinsame Abnahme aller Teilsysteme, in der das sichere Zusammenwirken der Maschinen und Baugruppen in einer Anlage untersucht wird. Dies erfolgt anhand von bewährten Instrumenten, wie z.B nach den in Tabelle 2 aufgeführten Normen:

Norm: Bezeichnung: Normen für Maschinen und Anlagen (Baugruppen)

IEC 61882:2001 HAZOP (PAAG-Verfahren)

SN EN ISO 12100:2010 Sicherheit von Maschinen – Risikobeurteilung – Teil 1: Leitsätze

SN EN 60812:2006 FMEA Funktionsanalyse

SUVA 66037.d Methode SUVA zur Risikobeurteilung von technischen Einrichtungen und Geräten

SUVA 2153.d Explosionsschutz – Grundsätze, Mindestvorschriften, Zonen

ISSA-No.2050 Praxishilfe zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes

SN EN 1127-1:2012 Explosionsfähige Atmosphären – Explosionsschutz – Teil 1: Grundlagen und Methodik

SN EN 13463-1:2009 Nichtelektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Allgemein

SN EN 61508:2002 Funktionale Sicherheit, sicherheitsbezogener elektrischer / elektronischer / programmierbarer elektronischer Systeme

SN EN 61511:2004 Funktionale Sicherheit nach IEC: Sicherheitstechnische Systeme für die Prozessindustrie

SN EN 62061:2005 Sicherheit von Maschinen – Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme

(IEC 62061:2005)

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SN EN ISO 13849-1:2007 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze (ISO 13849-1:2006

AD 2000 Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter

Technische Regelwerke für thermische Kraftwerke

SN EN 12952 Wasserrohrkessel und Anlagenkomponenten

SN EN 12953 Grosswasserraumkessel

SN EN 12828:2012 Warmwasser- Heizungsanlagen

SN EN 13480 Metallische industrielle Rohrleitungen

DIN 4754-1, -2, -3,:2013 Thermoölanlagen

Tabelle 2: Normen und Regelwerke für thermische Kraftwerke Interview mit dem Projektleiter Verfahrenstechnik / Sicherheit von AGRO Energie Schwyz AG, Roman Schelbert: Roman Schelbert ist für die Verfahrenstechnik und Sicherheit im Energiezentrum Wintersried zuständig. Die Fragen stellte Alex Pfeiffer, Technischer Risikoberater bei PROTECH-Consulting GmbH. PROTECH: Warum haben Sie die Risikobeurteilung bzw. Konformitätsaussagen bei PROTECH-Consulting GmbH bestellt? AGRO: Wir haben verschiedene Anbieter geprüft und Referenzen aus vergleichbaren Anlagenbereichen evaluiert. Der pragmatische Ansatz, sowie ein gutes Kosten/ Nutzen Verhältnis hat den Ausschlag für PROTECH-Consulting GmbH gegeben. PROTECH: PROTECH-Consulting GmbH übernahm bei AGRO Energie Schwyz AG die Überprüfung der Gesamtkonformität mit Schnittstellen-Risikobeurteilungen und Konformitätssaussage gemäss MRL, DGV und ATEX. Wie haben Sie das erlebt? AGRO: Die Zusammenarbeit mit PROTECH-Consulting GmbH war für unseren Betrieb lehrreich und effizient. Die Risikoanalyse-Meetings wurden von PROTECH zielführend durchgeführt und war für alle Beteiligten (Fachplaner, Hersteller, Betreiber) eine fachliche Bereicherung in einer angenehmen Arbeitsumgebung.

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PROTECH: Anhand der eingereichten Unterlagen (R&I-Schema, Projektbeschrieb, technische Daten) führte PROTECH-Consulting GmbH die Risikobeurteilungen für die einzelnen Anlageteile in Zusammenarbeit mit Hersteller und Betreiber durch. Hat dieses Prozedere das Projekt nicht verzögert? AGRO: Nein, die tranchenweise Bearbeitung der Projektunterlagen durch PROTECH-Consulting GmbH war zweckmässig. Bauliche, sicherheits –und prozesstechnische Massnahmen aus den Risikobeurteilungen konnten während der Projektrealisierung rechtzeitig implementiert werden. Aufgrund des gedrängten Projektablaufs war eine sinnvolle Priorisierung der Bearbeitung sowie der enge Kontakt zu Fachplaner und Hersteller wichtig. PROTECH: Die sicherheitstechnische Ausrüstung der Anlagenteile wurde anhand von EN-Normen und SUVA-Vorschriften durch PROTECH-Consulting GmbH beurteilt und durch den Hersteller als auch den Betreiber überprüft und allenfalls ergänzt. Gibt es dadurch einen Mehrwert für Hersteller und Betreiber? AGRO: Ja, durch das spezifische Knowhow und die Normenkenntnis von PROTECH konnten Anpassungen in der Ausrüstung erkannt werden. Der Hersteller profitiert letztlich von einer Qualitätssteigerung seiner Produkte. Als Betreiber eignet man sich in diesem Prozess schon sehr genaue Anlagenkenntnisse an, die im Betrieb direkt umgesetzt werden können. PROTECH: PROTECH-Consulting GmbH hat die Schnittstellen-Risikoanalysen moderiert und protokolliert. Sind die Resultate dieser Risikoanalysen (Massnahmen und Checklisten) eine Unterstützung für Ihre Sicherheitsanstrengungen bzw. fliessen diese in das SHB (Sicherheits-Handbuch) ein? AGRO: Gerade für uns als junge Unternehmung hat die neutrale Sicht von aussen mit Verfahrens-Know-How und Normenkenntnis unsere Sicherheitsanstrengungen wesentlich unterstützt. Beispielsweise konnten organisatorischen Massnahmen direkt im betrieblichen Sicherheitssystem aufgenommen worden. PROTECH: Worin sehen Sie für AGRO Energie Schwyz AG einen Vorteil infolge der Konformitätsaussage durch die Fachfirma PROTECH-Consulting GmbH? AGRO: Sie beschleunigt das behördliche Abnahmeprozedere, wenn die Anlagen und Dokumente von einer unabhängigen Stelle umfassend auf Gesetzeskonformität überprüft worden sind. Eben im Sinne eines Technischen Treuhänders.

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PROTECH: Welche Schritte zur Information der Behörden hat AGRO Energie Schwyz AG unternommen, und wie erlebte AGRO Energie Schwyz AG das Abnahmeprozedere? AGRO: Die Behörden (Amt für Umwelt, kantonale Feuerpolizei, Arbeitsinspektorat, SUVA) wurden regelmässig über die Projektfortschritte informiert. Das Plangenehmigungsverfahren konnte in guter Zusammenarbeit mit den Behörden abgewickelt werden. Die bisherigen Abnahmen konnten erfolgreich durchgeführt werden. Wir sind überzeugt, dass auch die noch ausstehenden Abnahmen zufriedenstellend erfolgen werden. PROTECH:: Stehen Kosten und Nutzen für die Baugruppen-Konformitätsbewertungen bei der neuen Energiezentrale mit ORC-Prozess bei AGRO Energie Schwyz AG aus Ihrer Sicht in einem guten Verhältnis? AGRO: Die Beurteilung der Anlagensicherheit durch die unabhängige, kompetente Fachfirma PROTECH-Consulting GmbH steht in einem guten Verhältnis zum Aufwand. Nicht zu vergessen ist der indirekte Nutzen wie zusätzliches Anlagenknowhow und Unterstützung in betrieblichen Sicherheitsanstrengungen. Autoren:

Alex Pfeiffer Roman Schelbert Technischer Risikoberater Projektleiter Verfahrenstechnik / Sicherheit Protech-Consulting GmbH AGRO Energie Schwyz AG alex.pfeiffer@protech-consulting.ch roman.schelbert@agroenergie.ch