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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
www.kit.edu
J. Buchgeister
Umweltbezogene Entscheidungsunterstützung - Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines Energieumwandlungsprozesses
NTA4 – Vierte Konferenz des Netzwerkes TADer Systemblick auf Innovation – Technikfolgenabschätzung in der Technikgestaltung
Berlin, 24. – 26. November 2010
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
2 25.11.2010
Gliederung
Einführung umweltbezogene Entscheidungsunterstützung
Quantitative Abschätzung der Umweltauswirkungen im Rahmen der Ökobilanzierung - Generelles Vorgehen - Spezifische Methoden der Wirkungsabschätzung - Strukturelle Auswertung
Fallbeispiel Energieumwandlungsprozess
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
3 25.11.2010
Umweltbezogene Entscheidungsunterstützung
Quelle: Nasa 25. April 2010Quelle: DPA 20. April 2010
Kerndilemma menschlicher Produktion: sie regelt sich nicht selbst, wie natürliche Prozesse, sondern wird primär auf das Ergebnis (ein Produkt) und nicht den Umwelterhalt hingesteuert.
In der Regel Neben- und Nachprodukte zur Folge, (Emissionen), die keinen Wert haben und die natürliche Umwelt belasten bzw. langfristig irreversibel Schäden herbeiführen.
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
4 25.11.2010
Beispiel: Integrierte Klima- und Energiepolitik der Bundesrepublik (2006) zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
Umweltbezogene Entscheidungsunterstützung
Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB):Zertifizierung zum Erhalt des Gütesiegels sieht zur Einhaltung der Ökologischen Qualität für die Konstruktion und Nutzung des Gebäudes 5 Indikatoren aus der Ökobilanzierung vor.
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
5 25.11.2010
Die ÖkobilanzVon der Wiege ... über Produktion ... Nutzung ... Recycling ... zur Entsorgung
[Quelle: Daimler Chrysler]
Bewertung der Umweltauswirkungen über den gesamten Produktlebensweg
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
6 25.11.2010
Die Ökobilanz – DIN EN ISO 14040 und 14044
1. Festlegung des Ziels und
Untersuchungs-rahmens
2. Sachbilanz
3. Wirkungs-abschätzung
4. Auswertung
Aufbau einer Ökobilanz
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
7 25.11.2010
Umweltaspekte und Wirkungsbeziehungen
Öko-sphäre
Atmosphäre
Hydrosphäre
Lithosphäre
PhysikalischeBeeinträchtigung
PhysikalischeBeeinträchtigung
PhysikalischeBeeinträchtigung
ChemischeBelastung
ChemischeBelastung
ChemischeBelastung
Erosion
ErschütterungAbwärme
Flächennutzungund -umwandlung
Altlasten
Lärm
Abwärme
Troposphärische
Stratosphärische
Strahlung
Abwärme
Ökotoxische
Akut toxische
Wasserhaushalt
Abschwemmung Abio. und Biot. Ressourcen
Ionisierende
Ultraviolette SichtbareElektro-
magnetische
Menschliches Empfinden,
sozio- ökonomische
Effekte
Arbeitsplatzqualität
Landschaftsbild, Kulturgut
Gesamte Umwelt-
belastung
Stör- und Unfälle
nach Hofstetter, P.; Braunschweig, A.: Bewertungsmethoden in Ökobilanzen – ein Überblick. Zeitschrift GAIA 3 (1994) Heft-Nr. 4, S. 227 – 236, oekom Verlag: 1995, Nr. 6 S. 395
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
8 25.11.2010
Allgemeines Konzept der Wirkungskategorien
nach Jolliet et al.: The LCIA Midpoint-Damage Framework .... Int. Journal of LCA 2004, Nr. 6 S. 395
Darstellung derWirkungspfadeüber Midpoint zum Endpoint
4
1
2
3
SachbilanzErgebnisse
Humantoxizität
Unfälle
Lärm
Bildung vonPhotooxidantien
Ozonzerstörung
Klimaänderung
Versauerung
Eutrophierung
Ökotoxizität
Flächeninan -spruchnahme
Zerstreuung von Spezies und Organismen
Abiot. Ressour-cenzerstörung
Biot. Ressour-cenzerstörung
SachbilanzErgebnisse
Midpoint Wirkkategorien
Lärm
Bildung vonPhotooxidantien
Ozonzerstörung
Klimaänderung
Versauerung
Eutrophierung
Ökotoxizität
Flächeninan -spruchnahme
Zerstreuung von Spezies und Organismen
Abiot. Ressour-cenzerstörung
Biot. Ressour-cenzerstörung Beschreibarer funktionaler Zusammenhang
EndpointKategorien=̂
Umweltschadens-kategorien
Menschliche Gesundheit
Biotische & abiotischenatürliche Umwelt
Biotische & abiotischenatürliche Ressourcen
Biotische & abiotischeKulturlandschaft u.
-gut
Menschliche Gesundheit
Biotische & abiotischenatürliche Umwelt
Biotische & abiotischenatürliche Ressourcen
Biotische & abiotischeKulturlandschaft u.
-gut
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
9 25.11.2010
Midpoint- und Endpoint-Wirkungskonzept – Beispiel Ozonzerstörung
Sachbilanz- ergebnisse
Midpoint
Endpoint
Ozonzerstörende Emission (FCKW)
Troposphärische Ozonzerstörung
Stratosphärische Ozonzerstörung
Reduktion des Ozons
Erhöhte UV-B Strahlung
UV-B Strahlungs- aufnahme
Haut Auge Boden- pflanzenKörper Plank-
tonPflan- zen
Kunst- stoffe
Mate- rialHolzGetrei-
dePhyto-
planktonBoden-
vegetation
Anthropogene Kulturlandschaft
Natürliche Biotische Umwelt
Menschliche Gesundheit
Haut- krebs
Grauer Star
Immun- system
Wirkindikator:Ozone Depletion Potential (ODP)
[ ][ ] 113
3
−
=CFC
xx O
OODP
δδ
Wirkungs-mechanismus 1
Wirkungs-mechanismus 2
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
10 25.11.2010
Wirkungsabschätzungsmethode – CML 2001
Ozone formation index– ref. kg ethenOzone formation index - ref. kg ethen
Substances toxic stress on humans– ref. kg 1,4- Dichlorobenzene
Ozone depletion pot. ind. - ref. kg CFC11
Global warming potential - ref. kg CO 2
Substances toxic stress in air, watera. soil - ref. kg 1,4 Dichlorobenzene
Nutrificationpotential index- ref. kg PO4
H+- Potential index - ref. kg SO2
Area index – ref. 1 m 2
Resource depletion ind. - ref. kg Antimon
Midpoint Cha- rakterisierung
Minerals and fossil fuelsLand UseOccupationEmissions- NOx, SOx, - PO4,
- Pesticides
- CO2, CH4- HCFC
- Particle Matter - Heavy metals
- NMVOC
Abiotic resource depletion
Stratospheric ozone layer depletion
Human toxicity
Chemical Photooxidant formation
Ecotoxicity - freshwater aquatic, marine aquatic, air and terrestrial
Klassifizierung
Competition of land
Acidification
Climate Change
Eutrophication
Gewichtung (je- de Kategorie =1)
KumulierteUmwelt-belastung
[Jahr]
Normierung jeder Kategorie
InventorySpecific
conribution
in relation
to total
emissions
of Western
Europe
per year
(für Methoden- vergleich)
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
11 25.11.2010
Wirkungsabschätzungsmethode – Eco-Indicator 99
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
12 25.11.2010
Wirkungsabschätzungsmethode – Impact 2002
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
13 25.11.2010
Struktureller Vergleich der LCIA-Methoden I
Zahl gibt die Anzahl bewerteter Elementarflüsse an!
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
14 25.11.2010
Struktureller Vergleich der LCIA-Methoden II
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
15 25.11.2010
Fallbeispiel: Elektrizitätserzeugung mittels SOFC und allothermer Biomassenvergasung
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
Adsorber
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Gasifier
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas
SOFCExhaust Air Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
Anode Flue Gas
ProductGas
Raw
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11
6501.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1
10001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B
2201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST1
2201.03
211.7
A4C
5014,90 29,5
STH3
251,00
317,4
0AStream LabelT (°C)lP (bar)Flow (kmol/h)
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
GasProduct
Gas
Gas
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B025
1.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11751
1.02 163.6
G11
6501.10 40.9
G1650
1.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2550
1.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3450
1.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4900
1.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B759
1.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G57591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G710001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8641
1,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1800
1.04 317.4
A1
10001.04
302.4
A310001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B31
1.05 317.4
A0B
2201.03
302.4
A42201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A55241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G132351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MWWP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST125
5,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W125
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST10,0003 MWWST1
WA00.017 MW
2201.03
211.7
A4C
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
Adsorber
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Gasifier
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas
SOFCExhaust Air Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
Anode Flue Gas
ProductGas
Raw
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B025
1.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11751
1.02 163.6
G11
6501.10 40.9
G1650
1.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2550
1.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3450
1.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4900
1.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B759
1.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G57591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G710001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8641
1,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1800
1.04 317.4
A1
10001.04
302.4
A310001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B31
1.05 317.4
A0B
2201.03
302.4
A42201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A55241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G132351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MWWP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST125
5,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W125
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST10,0003 MWWST1
2201.03
211.7
A4C220
1.03 211.7
A4C
5014,90 29,5
STH3501
4,90 29,5
STH3
251,00
317,4
0AStream LabelT (°C)lP (bar)Flow (kmol/h)
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
GasProduct
Gas
Gas
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B025
1.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11751
1.02 163.6
G11
6501.10 40.9
G1650
1.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2550
1.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3450
1.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4900
1.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B759
1.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G57591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G710001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8641
1,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1800
1.04 317.4
A1
10001.04
302.4
A310001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B31
1.05 317.4
A0B
2201.03
302.4
A42201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A55241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G132351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MWWP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST125
5,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W125
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST10,0003 MWWST1
WA00.017 MW
2201.03
211.7
A4C
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
16 25.11.2010
Fallbeispiel: Elektrizitätserzeugung mittels SOFC und allothermer Biomassenvergasung
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
Adsorber
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Gasifier
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas
SOFCExhaust Air Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
Anode Flue Gas
ProductGas
Raw
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11
6501.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1
10001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B
2201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST1
2201.03
211.7
A4C
5014,90 29,5
STH3
251,00
317,4
0AStream LabelT (°C)lP (bar)Flow (kmol/h)
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
GasProduct
Gas
Gas
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B025
1.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11751
1.02 163.6
G11
6501.10 40.9
G1650
1.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2550
1.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3450
1.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4900
1.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B759
1.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G57591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G710001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8641
1,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1800
1.04 317.4
A1
10001.04
302.4
A310001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B31
1.05 317.4
A0B
2201.03
302.4
A42201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A55241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G132351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MWWP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST125
5,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W125
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST10,0003 MWWST1
WA00.017 MW
2201.03
211.7
A4C
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
Adsorber
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Gasifier
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas
SOFCExhaust Air Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
Anode Flue Gas
ProductGas
Raw
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B025
1.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11751
1.02 163.6
G11
6501.10 40.9
G1650
1.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2550
1.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3450
1.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4900
1.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B759
1.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
G57591.04 71.6
G5800
1.03 71.6
G6800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G710001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8641
1,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1800
1.04 317.4
A1
10001.04
302.4
A310001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B31
1.05 317.4
A0B
2201.03
302.4
A42201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A55241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G132351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MWWP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST125
5,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W125
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST10,0003 MWWST1
2201.03
211.7
A4C220
1.03 211.7
A4C
5014,90 29,5
STH3501
4,90 29,5
STH3
251,00
317,4
0AStream LabelT (°C)lP (bar)Flow (kmol/h)
=~
SOFC
Heat G6
HX G4MIX
HX A1
Blower
HX A5
HXSTWater
GasifierFlue GasElectricity
Exhaust Air
Biomass
Water / Steam
Raw a.Prduct gas /Anode Flue Gas
==
SOFC
Inverter
Tar Reform.
MIX
Particle Filter
Pump
Biomass
GasifierFlue Gas Air Electricity
System Power
Electricity
SOFC
Steam
GasProduct
Gas
Gas
Electricity
Gasifier Flue Gas
1 MW el.(AC)
Air / SOFC Exhaust Air
Legend:
251.00 28.3
B025
1.00 28.3
B0
7511.02
163.6
G11751
1.02 163.6
G11
6501.10 40.9
G1650
1.10 40.9
G1
5501.07 40.9
G2550
1.07 40.9
G2
4501.06 40.9
G3450
1.06 40.9
G3
4701.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B470
1.06 70.4
G3B
5014.90
6.9
STH0
6411.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9641
1.03 79.6
G9
9001.05 70.4
G4900
1.05 70.4
G4
7591.04 71.6
G4B759
1.04 71.6
G4B
7591.04 71.6
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G5800
1.03 71.6
G6800
1.03 71.6
G6
0,033 MWWG5
0,033 MWWG5
10001.03 79.6
G710001.03 79.6
G7
6411,02 79,6
G8641
1,02 79,6
G8
8001.04
317.4
A1800
1.04 317.4
A1
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302.4
A310001.04
302.4
A3
311.05
317.4
A0B31
1.05 317.4
A0B
2201.03
302.4
A42201.03
302.4
A4220
1.03 90.7
A4B220
1.03 90.7
A4B5241,02 90.7
A55241,02 90.7
A5
6151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G126151.01
163.6
G12
2351,00
163,6
G132351,00
163,6
G13
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
1.000 MWWP2
WP1 1.087 MWWP1 1.087 MW
255,00 36,4
ST125
5,00 36,4
ST15014,90 36,4
ST225
1,00 36,4
W125
1,00 36,4
W1
0,0003 MWWST10,0003 MWWST1
WA00.017 MW
2201.03
211.7
A4C
Randbedingungen der Ökobilanzierung: Standort der Anlage in EuropaLebensdauer der Gesamtanlage: 100.000 h bzw. 15 JahreLebensdauer Brennstoffzelle: 40.000 hFunktionelle Einheit: 100 MWh
Transportentfernung der Biomasse: 50 kmBiomassedurchsatz (Hackschnitzel): 500 kg/hBrennwert der Biomasse: 19,8 MJ/kgDichte der Biomasse (wasserfrei): 169 kg/m³Holzfeuchte bei Transport: 40 %
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
17 25.11.2010
Vergleich der Gesamtumweltbelastungen von den Inputströmen und den Systemkomponenten
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
biomas
s sup
plywate
r sup
ply
electr
ic su
pply
(pump)
electr
ic su
pply
(blow
er)
electr
ic su
pply
(heate
r G6)
Gasifie
r
Particl
e Filte
rAds
orber
HX G4
Tar Refo
m.Hea
ter G
6SOFCInv
erter
HX A1
Blower
HX ST
Pump
HX A5
Envi
ronm
enta
l Im
pact
Eco-Indicator 99CML 2001Impact 2002
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
18 25.11.2010
Vergleichende Dominanzanalyse der eingesetzten LCIA Methoden
Eco-indicator 99 IMPACT 2002 CML 2001
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Envi
ronm
enta
l Im
pact
All others
SOX in air
CO2 in air
As in water
Natural gas in ground
Cd in water
NOx in air
Crude oil in ground
Land Occup. & Transf.
Particles in air
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Envi
ronm
enta
l Im
pact
All othersNOx in airParticles < 2.5 in airCO2 in airOil, coal, gas, uranDioxin (TCDD) in air
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Envi
ronm
enta
l Im
pact
All others
Dioxin (TCDD) in air
SOx in air
NOx in air
CO2 in air
Oil, coal, gas
Land Occupation
Ni,V,Co,Cu,Hg in water
HF in air
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
19 25.11.2010
Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Die in der Diskussion stehenden Wirkungsabschätzungs- methoden weisen strukturelle Unterschiede sowohl hinsichtlich der berücksichtigten Umweltaspekte als auch der mathematischen Abbildung zur quantitativen Bestimmung der Umweltauswirkung.
Die ökologischen Verbesserungspotenziale zur Optimierung des Prozesses werden in ähnlicher Weise aufgedeckt, allerdings sind je nach angewendeter Methode unterschiedliche Sachbilanzergebnisse (Schadstoffe) für die Hauptbelastung verantwortlich.
Um die einzelnen Stärken der Methoden bei der Analyse zu berücksichtigen, wird empfohlen mehrere Methoden zur Umweltwirkungsabschätzung einzusetzen.
J. Buchgeister Vergleich von Wirkungsabschätzungsmethoden aus der Ökobilanzierung am Beispiel eines E-Prozesses
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
20 25.11.2010
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Diskussion und Fragen