Zweimal gemessen, wenig gewonnen?

Welche Messungen fordert die EU-Methanverordnung?

Die EU-Methanverordnung (VO (EU) 2024/1787), im Folgenden als „MER“ bezeichnet, stellt klare Anforderungen an Betreiber: Bis zum 5. Februar 2027 müssen Betreiber selbst betriebener Anlagen ihrer Berichtspflicht nachkommen und ihre Methanemissionen nicht nur an der Quelle quantifizieren, sondern auch durch Messungen auf Standortebene ergänzen und abgleichen.

Wie die Standortmessung an Gasdruckregel- und Messanlagen (GDRM) in der Praxis aussieht, haben wir in einem Projekt mit einem norddeutschen Verteilnetzbetreiber untersucht. Dabei haben wir viel über die Grenzen des Verfahrens gelernt.

Was ist eine Messung auf Standortebene und auf Quellebene?

Die MER unterscheidet bei der Messung von Methanemissionen zwei Ebenen: Quellebene und Standortebene. Quellmessungen erfolgen direkt an einzelnen Komponenten wie Flanschen, Verschraubungen oder Reglern; hierfür werden oft die Messergebnisse der LDAR-Typ-2-Messung herangezogen. Standortmessungen sollen dagegen einen Standort als Ganzes erfassen. Man spricht hier auch von einer „Top-down-Messung“ (oder auch Site-level Measurement bzw. Site-level Quantification).

Die Ergebnisse beider Messungen werden anschließend in einem Abgleich („Reconciliation“) gegenübergestellt. Überschneiden sich die quantifizierten Emissionswerte innerhalb ihrer Messunsicherheiten, gilt das Emissionsinventar als bestätigt. Die Idee dahinter stammt aus dem OGMP-2.0-Rahmenwerk: Eine unabhängige zweite Messung soll zeigen, dass keine wesentlichen Emissionsquellen übersehen wurden. Dafür müssen Quell- und Standortmessung laut OGMP-Guidance mit unabhängigen Methoden bzw. Technologien erfolgen; eine einzelne Messkampagne kann nicht beide Anforderungen erfüllen (OGMP 2.0 Uncertainty & Reconciliation Guidance, S. 13). Auch die MER legt dieses Ziel verbindlich fest: Quellmessungen werden durch Standortmessungen ergänzt, „wodurch die Bewertung der nach Standorten aggregierten Schätzungen der Methanemissionen an der Quelle und der Vergleich mit diesen ermöglicht wird“ (Art. 12 Abs. 3).

Wichtig ist dabei die Abgrenzung zu LDAR (Leckerkennung und -reparatur), denn beide Messungen stammen aus unterschiedlichen Teilen der Verordnung und verfolgen unterschiedliche Zwecke. LDAR nach Art. 14 ist ein Prozess zur Minderung flüchtiger Emissionen: Leckagen werden gesucht und oberhalb der Reparaturgrenze repariert. Je nach Komponente sind diese Untersuchungen alle 3 bis 15 Monate (Typ 1) bzw. alle 6 bis 30 Monate (Typ 2) vorgeschrieben. Die Standortmessung gehört dagegen zur Berichterstattung nach Art. 12. Sie quantifiziert die Gesamtemissionen eines Standorts, um das berichtete Emissionsinventar zu validieren.

Die Standortmessung ist damit in erster Linie ein Instrument der Validierung. Diese Validierung geschieht aber auch, indem die Standortmessung Emissionsquellen aufdeckt, die im Quellinventar bisher fehlen (Schissel 2024, S. 115 f.). Liegt die Standortmessung deutlich über der Summe der Quellmessungen, ist es sehr wahrscheinlich, dass es Emissionen gibt, die im Quellinventar fehlen. Die punktgenaue Lokalisierung und anschließende Reparatur dieser Leckagen ist mit Standortmessungen jedoch nicht möglich; hier kommt dann LDAR- bzw. Quellmesstechnik zum Einsatz.

Wie misst man Methanemissionen an einem GDRM-Standort?

Gemeinsam mit einem Messdienstleister haben wir an zwölf GDRM-Anlagen beide Messebenen erhoben. Für die Quellmessung wurden alle zugänglichen Komponenten per Kontaktmessung geprüft. Gefundene Leckagen wurden direkt mit einem Handmessgerät quantifiziert.

Für die Standortmessung kam die Absaugmethode nach DVGW G 425-3 zum Einsatz, das sogenannte „Bagging“. Der Name stammt aus der klassischen Anwendung: Über ein einzelnes Bauteil wird eine Hülle gestülpt, das darin austretende Gas abgesaugt und gemessen. An einer GDRM-Anlage wird dieses Prinzip auf das ganze Gebäude übertragen. Die Bagging-Sonde wird dicht über die Lüftungsöffnung des Gebäudes gesetzt; die im Messgerät integrierte Pumpe saugt die Raumluft durch die Sonde ab. Das Gerät misst darin die Methankonzentration und berechnet aus Konzentration und Volumenstrom eine Emissionsrate. Die Messung erfolgte exakt nach Herstellerangaben, die diesen Aufbau als normgerechte Lösung nach G 425-3 ausweisen.

Damit das Verfahren funktioniert, muss die Pumpe die Raumluft allerdings ausreichend oft austauschen, sonst erreicht nur ein Teil des austretenden Methans überhaupt die Sonde. Darauf kommen wir weiter unten zurück.

Hier fiel schnell ein Sonderfall auf: die Ausbläser. Diese leiten Gas, z. B. das der Sicherheitsabblaseventile, über eine eigene Leitung nach außen. Das Absaugen der Raumluft des Gebäudes mittels Bagging erfasst die Öffnungen dieser Anlagenteile jedoch gar nicht.

Sonderfall Ausbläser: Gehören sie zur Standortmessung?

Standortmessungen sehen die vollständige Erfassung der Emissionen einer Anlage vor; Ausbläser sollten daher eigentlich auch bei der Standortmessung berücksichtigt werden.

Derzeit werden Ausbläser häufig einzeln mit einem High-Flow-Sampler oder einem klassischen Handmessgerät an ihrer Öffnung nach außen gemessen, also mit Quellmesstechnik. Für einen sinnvollen Abgleich müssen Quell- und Standortmessung mit unabhängigen Methoden erfolgen. Misst man denselben Ausbläser mit derselben Technik und rechnet das Ergebnis sowohl der Standort- als auch der Quellmessung zu, kürzt es sich im Abgleich einfach heraus: Der Wert stünde auf beiden Seiten und könnte daher nichts bestätigen oder widerlegen. Würde man die Emissionen der Ausbläser nur der Standortebene hinzurechnen und auf der Quellebene auslassen, würde man quasi absichtlich eine einseitige Messdiskrepanz erzeugen, durch die der spätere Abgleich verzerrt wird.

Dies bedeutet strenggenommen, dass zusätzlich eine Messtechnologie wie z. B. eine Gaskamera mit Quantifizierungsfunktion (QOGI) eingesetzt werden müsste. So könnten die Ausbläser z. B. auf Quellebene mittels Handmessgerät und auf Standortebene mittels Gaskamera quantifiziert werden.

Wenn man davon ausgeht, dass diese Messungen in der Praxis innerhalb weniger Minuten nacheinander durchgeführt werden, sollten beide Messungen jedoch dasselbe Ergebnis liefern. Abweichungen ließen sich dann allenfalls auf die Messtechnik oder deren Handhabung zurückführen, nicht auf zusätzliche Emissionen. Aufwand und Erkenntnisgewinn sind fragwürdig. Auch im Quellinventar fehlende Emissionen kann die Standortmessung hier nicht aufdecken, da beide Messungen an denselben, bereits bekannten Austrittsöffnungen der Ausbläser stattfinden.

Das Ergebnis: Formal nicht abgeglichen, aber keine Lücke im Inventar

An zehn der zwölf Anlagen stimmten Quell- und Standortmessung überein, allerdings auf denkbar unspektakuläre Weise: Beide Seiten zeigen 0 g/h. An zwei Anlagen fand die Quellmessung kleine Leckagen von 0,04 g/h und 0,6 g/h, die Standortmessung dagegen nichts.

Formal lassen sich diese beiden Standorte damit nicht abgleichen: Die Summen der Emissionen aus Quell- und Standortmessungen überschneiden sich also nicht innerhalb ihrer entsprechenden Unsicherheitsintervalle. Hinweise auf ein unvollständiges Inventar gibt es dabei nicht, denn die Quellmessung hat mehr gefunden als die Standortmessung, nicht weniger. Für die Abweichung sehen wir zwei Ursachen: eine messtechnische und eine methodische.

Dass die Standortmessung durchgängig 0 g/h zeigte, führen wir vor allem auf einen zu geringen Luftwechsel zurück. G 425-3 fordert, dass die Absaugung das Raumvolumen mindestens dreimal pro Stunde austauscht. Die integrierte Pumpe unseres Messgeräts förderte jedoch nur rund 110 Liter pro Stunde. Das reicht für einen Raum von etwa 37 Litern, also ungefähr das Volumen einer Bierkiste. Schon für eine kleine Station mit 2–3 m³ wäre ein 55- bis 80-fach höherer Volumenstrom nötig gewesen.

Gemessen wurde dabei exakt nach der Betriebsanleitung des Messgeräts, die den Einsatz an GDRM-Anlagen nach G 425-3 ausdrücklich vorsieht. Einen Hinweis auf den erforderlichen Luftwechsel oder ein zusätzliches Gebläse enthält sie allerdings nicht. Die Einschränkung wird erst ersichtlich, wenn man das Regelwerk im Detail liest. Wer Bagging-Messungen beauftragt oder durchführt, sollte deshalb gezielt darauf achten. Bei unseren nächsten Messungen setzen wir ein zusätzliches Gebläse ein und sind gespannt, ob sich so geringe Leckagen damit zuverlässig erfassen lassen.

Hinzu kommt ein methodisches Problem des Abgleichs selbst, das unabhängig von der Messtechnik besteht. Das lässt sich einfach nachrechnen. Es wurde eine Messunsicherheit von 11,5 % bei den Messungen angesetzt. Damit reicht der Wertebereich der akzeptablen Abweichungen der Quellmessung an der einen Anlage von 0,035 bis 0,045 g/h (0,04 g/h ± 11,5 %), an der anderen Anlage von 0,53 bis 0,67 g/h (0,6 g/h ± 11,5 %). Selbst bei einer deutlich höheren Unsicherheit von z. B. 50 % läge der untere Rand bei 0,02 g/h (0,04 g/h minus 50 %) bzw. 0,3 g/h (0,6 g/h minus 50 %), also weiterhin über dem Standortwert von 0 g/h. Eine Überschneidung wäre rechnerisch erst bei einer Unsicherheit von 100 % erreicht, wenn man davon ausgeht, dass die Standortmessungen mit 0 g/h keine Messunsicherheit besitzen.

Eine Nachweisgrenze für den Bagging-Aufbau nennt die Betriebsanleitung des eingesetzten Messgeräts nicht. Setzt man stattdessen die angegebene Sensorgenauigkeit als Unsicherheit der Nullmessung an, ergibt sich ebenfalls keine Überschneidung.

Damit liegen auf dem Papier „statistisch signifikante“ Abweichungen vor. Laut MER (Art. 12 Abs. 6) müsste in diesem Fall die zuständige Behörde über die Abweichungen informiert werden; weitere Nachmessungen könnten angeordnet werden. Allerdings liegen die gemessenen Emissionen unterhalb der geltenden Reparaturgrenze (500 ppm oder 1 g/h bei Typ-2-Messungen) und müssen somit nicht repariert werden. Aus der MER (Art. 14 Abs. 12 b) ergibt sich hier unabhängig von den Standortmessungen und dem Abgleich eine Pflicht zur Nachkontrolle innerhalb von drei Monaten.

Bei so geringen Emissionsmengen müssten Quell- und Standortmessung also nahezu exakt dasselbe Ergebnis liefern, damit der Abgleich aufgeht. Sonst werden schon kleinste, praktisch bedeutungslose Unterschiede zu „statistisch signifikanten“ Abweichungen. Ob Bagging mit ausreichendem Luftwechsel diese Genauigkeit erreicht, lässt sich aus unseren bisherigen Messungen nicht beantworten. Das werden wir in den nächsten Messungen mit Gebläse prüfen.

Grenze 1: Zu wenig Luft für zu viel Raum

Ein ausreichender Luftwechsel ist Voraussetzung für normgerechtes Bagging. Genau hier liegt aber auch eine grundsätzliche Grenze des Verfahrens, denn selbst mit zusätzlichem Gebläse lässt sich das Kriterium nur bis zu einer bestimmten Raumgröße erfüllen. Ein tragbares Absauggerät, wie es im Feldeinsatz verfügbar ist, fördert beispielsweise rund 266 Liter pro Minute, also etwa 16 m³ pro Stunde. Bei dreifachem Luftwechsel ergibt das ein maximales Raumvolumen von etwa 5 m³ (16 m³/h ÷ 3 ≈ 5,3 m³).

Kleine, kompakte Stationen lassen sich so normgerecht absaugen. Größere, begehbare Stationen dagegen nicht: Hier bräuchte es deutlich leistungsstärkere Technik, die im Feldeinsatz erst einmal verfügbar und handhabbar sein muss. Hinzu kommt ein Zielkonflikt: Je höher der Volumenstrom, desto stärker wird das abgesaugte Methan verdünnt. Damit steigt die Nachweisgrenze, und gerade sehr kleine Leckagen können eher unbemerkt bleiben.

Grenze 2: Was soll die Standortmessung hier noch finden?

Formal erfüllt das Bagging den Zweck der Validierung. Es liefert einen unabhängig gemessenen Gesamtwert für die Station, der sich mit der Summe der Quellmessungen abgleichen lässt. An zehn unserer zwölf Anlagen stimmten Quellmessung und Standortmessung formal überein.

Ein Mehrwert einer Standortmessung liegt jedoch darin, Emissionsquellen aufzudecken, die im Quellinventar fehlen. Genau das kann das Bagging in einer GDRM-Station kaum leisten. Die Station ist ein geschlossener, überschaubarer Raum, in dem alle Komponenten bekannt, zugänglich und eingehaust sind. Wurden sie bei der Quellmessung einzeln geprüft, bleibt praktisch kein Ort, an dem sich eine übersehene Quelle verbergen könnte. Anders sieht es bei weitläufigen Anlagen wie Untergrundspeichern oder Verdichterstationen aus: Dort können Standortmessungen, etwa per Drohne, tatsächlich verdeckte Quellen aufdecken.

Grenze 3: Bagging-Messungen sind Momentaufnahmen

Wie oben beschrieben, finden Quellmessung und Bagging in der Praxis direkt nacheinander statt: Zuerst werden alle Komponenten der GDRM-Anlage mit dem Handmessgerät abgesucht. Direkt danach folgt die Bagging-Messung an der Lüftungsöffnung, die alle Emissionen innerhalb des Gebäudes quantifizieren soll. Beide Messungen sind damit ein Schnappschuss desselben zufällig gewählten Zeitpunkts. Sie sagen etwas über den Zustand der Anlage an diesem einen Tag aus, aber nichts über ein Leck, das zwei Wochen später an einem Flansch entsteht. Solche Leckagen bleiben bis zum nächsten Messtermin unentdeckt. Das verzerrt auch das Emissionsinventar: Da unbekannt ist, wann eine später gefundene Leckage entstanden ist, muss ihre Dauer für die Berechnung der Gesamtemissionen geschätzt werden.

Würde man Bagging unabhängig von der Quellmessung durchführen, zum Beispiel an einem Termin mehrere Wochen nach den Quellmessungen, würde dies Mehraufwand in Planung, Anfahrt und Personal bedeuten. Und es bliebe eine Momentaufnahme, nur zu einem anderen Zeitpunkt. Zeigt das Bagging dabei Emissionen an, müssten die Leckagen anschließend ohnehin mit einem Handmessgerät lokalisiert und repariert werden. Am Ende stünde also doch wieder eine Quellmessung.

Zusammengefasst stößt Bagging als Standortmessung an GDRM-Anlagen an drei Grenzen:

Umgekehrt gedacht: Dauerhaft überwachen, dann gezielt messen

Bagging liefert an GDRM-Anlagen also eine Validierung, allerdings als eine Momentaufnahme. Die zweite Funktion der Standortmessung, im Inventar fehlende Leckagen aufzudecken, lässt sich hier räumlich kaum erfüllen. Die vorausgehende Quellmessung hat die wenigen, klar abgegrenzten Komponenten der Station bereits vollständig abgesucht.

Wo die Standortmessung räumlich kaum Neues finden kann, bleibt die Frage nach dem Wann: Was passiert zwischen zwei Messterminen? Hier setzt die Idee der kontinuierlichen Überwachung der Raumluft als Standortmessung an. An der Quelle gemessen wird nur noch dann, wenn die Überwachung eine Leckage anzeigt, also zeitlich sehr nah an ihrer Entstehung. Damit verschiebt sich die indirekte Funktion der Standortmessung vom Räumlichen ins Zeitliche. Räumlich kann sie in einer geschlossenen Station kaum unbekannte Leckagen aufdecken, zeitlich aber sehr wohl, nämlich solche, die zwischen zwei Begehungen neu entstehen. Zugleich ist bekannt, wann eine Leckage entstanden ist. Ihre Dauer muss für das Emissionsinventar also nicht mehr geschätzt werden.

Damit dreht sich die Logik um. Die Standortebene wird zum durchgehenden Frühwarnsystem, die Quellmessung zum gezielten Werkzeug. Quellmessungen finden nicht mehr nach Kalender statt, sondern dann, wenn tatsächlich etwas austritt. Leckagen werden entdeckt, wenn sie entstehen, und nicht erst bei der nächsten Begehung.

Bei atmio setzen wir diesen Ansatz mit dem stationären Leckage-Detektor SLD um. Er wird in der Station installiert und misst die Methankonzentration der Raumluft in regelmäßigen Abständen, standardmäßig alle sechs Stunden. Einen festen Schwellenwert gibt es dabei nicht: Der SLD lernt, wie das Signal der leckfreien Station aussieht. Weicht das Signal davon ab und erkennt die Auswertung darin eine Leckage, wird der Betreiber automatisch benachrichtigt. Er fährt dann zur Anlage, lokalisiert und quantifiziert die Leckage per Quellmessung und repariert sie. Bei dieser Gelegenheit werden auch die Ausbläser überprüft. Sobald eine neue Leckage auftritt, beginnt der Prozess von vorn. Ein einzelnes Gerät deckt dabei Stationen mit bis zu 100 m³ Raumvolumen ab.

Fazit

Bagging nach G 425-3 ist ein etabliertes Verfahren und erfüllt als Standortmessung an GDRM-Anlagen seinen formalen Zweck: Es liefert einen unabhängigen Gesamtwert, mit dem sich das Quellinventar validieren lässt. Unser Projekt zeigt aber auch, wo das Verfahren an Grenzen stößt. Damit die Messung aussagekräftig ist, sind einige Vorgaben des Regelwerks G 425-3 zu beachten, die aus den Herstellerangaben der entsprechenden Messgeräte nicht immer hervorgehen. Größere, begehbare Stationen lassen sich selbst mit zusätzlichem Gebläse kaum normgerecht absaugen. Und bei sehr geringen Emissionen kann die Logik des Abgleichs zu formalen Abweichungen führen, ohne dass Emissionen übersehen wurden.

Vor allem aber bringt eine zweite Messung im selben Moment wenig zusätzliche Erkenntnis. In einer geschlossenen, vollständig abgesuchten Station gibt es räumlich kaum etwas Neues zu finden. Entscheidend ist deshalb der Zeitpunkt. Eine kontinuierliche Überwachung der Raumluft, kombiniert mit gezielten Quellmessungen, verschiebt die Suche nach unbekannten Leckagen vom Räumlichen ins Zeitliche. Leckagen werden entdeckt, wenn sie entstehen, und fließen mit realistischer Dauer ins Emissionsinventar ein.

Für kleine, geschlossene Anlagen wie GDRM-Stationen braucht es zudem praxisnahe Leitlinien, wie Standortmessung, Abgleich und Ausbläser sinnvoll zu behandeln sind.