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Prozess-Datensatz: Fabrik\H2-DZ-2030 (de) de

Kerninformationen des Datensatzes
Ort MA
Referenzjahr 2030
Name
Fabrik\H2-DZ-2030
Klassifizierung
Klassenname : Hierarchieebene
  • NACE 1.1: Energieversorgung / Gasversorgung / Gaserzeugung
Allgemeine Anmerkungen zum Datensatz Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. GEMIS steht für “Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme“; es ist ein Softwaretool des Öko-Instituts. GEMIS wurde 1987 erstmals angewendet und wird seitdem weiterentwickelt. Die GEMIS-Datensätze beruhen - je nach Anwendung - auf unterschiedlichen Methoden; auch der zeitliche und der örtliche Bezug der Datensätze sind verschieden. Methode bei Prozessen mit mehreren Outputs: Zur Modellierung der Datensätze zu Multi-Output Prozessen wird in GEMIS die Methode der Systemerweiterung verwendet. Hierbei werden Datensätze, in denen jeweils alle Inputs, alle Outputs und alle Umweltaspekte eines Multi-Output Prozesses ausgewiesen sind, als “Brutto“ bezeichnet. Durch Subtraktion von ‚Bonus’-Prozessen, die jeweils einen der Outputs auf herkömmliche Weise bereitstellen, entsteht ein Nettoprozess, in denen das substituierte Nebenprodukt als Gutschrift erscheint. Die Gutschrift ist dabei kein realer Output des Prozesses, sondern ein rechnerischer ‚Merker’. Beispiel: Multi-Output Prozess Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/brutto: Output ist 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ Wärme, der “Netto“-Datensatz soll sich aber nur auf die Elektrizität beziehen. Durch Subtraktion des Bonusprozesses Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020 mit dem Output Wärme(0,6 TJ) entsteht der “Netto“-Datensatz Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/Gas, für den als Output 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ ‚Gutschrift Wärme-Bonus-für-KWK (Bio)-2020 bei Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020’ angegeben werden; die Gutschrift stellt keinen Stoff- oder Energiefluss des Prozesses dar, sie ist allein rechnerisch begründet. Transport: Angaben zu den angesetzten Transportdistanzen werden nicht gegeben. Abschneidekriterien: Wasser wird in der Regel nur auf der Inputseite angegeben (etwa als Kühlwasser), auch wenn es den Prozess wieder verlässt als Abwasser. Weitere Angaben zu angewendeten Abschneidekriterien werden nicht gegeben. Besondere Nomenklatur: Zahlreiche Abkürzungen für Brennstoffe aus Biomasse und entsprechende Technologien. Besonderheiten auf Datensatzebene: Die Datensätze sind mit Vorketten-Datensätzen verknüpft, in denen die jeweils benötigten Vorprodukte, Energien und Transportleistungen erzeugt werden. Die Daten zu den Umweltaspekten werden erstens “direkt“ (d.h., nur aus dem jeweiligen Prozess, falls dieser direkt zu Umweltaspekten beiträgt) als auch “mit Vorkette“ (d.h., einschließlich aller vorausgehenden Prozesse) ausgewiesen. Negative Werte für Stoffflüsse kommen in GEMIS regelmäßig vor; sie entstehen durch die Anwendung von Systemerweiterung um Multi-Output Prozesse in Single Output Prozesse umzurechnen. Teilweise werden Aufwendungen für Produktionsmittel (Anlagen, Fahrzeuge etc.) aufgeführt (als Stoffflüsse im Input); diese sind jedoch nicht auf die funktionelle Einheit bezogen, sondern werden als absolute Werte angegeben; sie werden nur als Input und nicht als Output (Entsorgung der Betriebsmittel) angegeben. Die durch die Herstellung dieser Produktionsmittel verursachten Umweltaspekte sind dagegen über Leistung, jährliche Auslastung und Lebensdauer auf die funktionelle Einheit bezogen Weiterführende Hinweise und Literatur: #1: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.2, Handbuch, Darmstadt, August 2004. #2: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.1, Handbuch, Darmstadt, Darmstadt, Januar 2003. #3: Fritsche, U., et al.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, Verbundprojekt gefördert vom BMU im Rahmen des ZIP, Projektträger: FZ Jülich, Mai 2004, Anhangband zum Endbericht. #4: Fritsche, U., et al.: Umweltanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) Version 2.1 - erweiterter und aktualisierter Endbericht, U. Fritsche u.a., i.A. des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (HMUEB), veröffentlicht durch HMUEB, Wiesbaden 1995
Copyright Ja
Eigentümer des Datensatzes
Hintergrundbericht / Ökobilanzbericht
Quantitative Referenz
Referenzfluss(flüsse)
Funktionelle Einheit 1 TJ H2 (energetisch)
Technologische Repräsentativität
Technische Beschreibung inklusive der Hintergrundsysteme Wasserstoff-Elektrolyseur zur H2-Herstellung, inkl. Strombedarf für Wasseraufbereitung nach #1 Das gängige Verfahren ist die konventionelle alkalische Elektrolyse bei Temperaturen bis etwa 90°C und "leichtem" Überdruck bis etwa 10 bar. Druckelektrolyseure (ab etwa 30 bar) haben den Vorteil, den Kompressionsaufwand für den Pipelinetransport oder die Verflüssigung zu reduzieren; sie sind für 35 bis 100 bar verfügbar, aber aufwendig. Seit geraumer Zeit mit wechselnder Intensität in der Entwicklung sind Hochtemperatur(HT)elektrolyseure, bei denen der Strombedarf reduziert wird, indem die Dissoziationsenergie (Gibbs-Energie, Freie Enthalpie) des Wassers thermisch (T um 800°C) reduziert wird. Bei der Membranelektrolyse schließlich soll der Verbrauch durch direkt auf der Membran angebrachte Elektroden reduziert werden. Der Einfluss der Größe auf die Effizienz von Elektrolyseanlagen ist nach [LBST 2001] und [concawe 2006] gering. Zwischen zentralen und dezentralen Anlagen bestünde danach energetisch kein großer Unterschied. Die Datengenerierung orientiert sich am Konzept der Druckelektrolyse (#2 folgend Ausgangsdruck 30 bar), die bereits relativ ausgereift und effizient ist. Die drucklose Elektrolyse hat dagegen eine geringere Effizienz, die Hochtemperaturelektrolyse bedarf noch erheblicher Entwicklungsarbeit. Wichtige Literaturdaten und die hier abgeschätzten Rechenwerte sind in folgender Tabelle zusammengefasst. Erläuterungen Energieverbrauch: [Bossel et al. 2005] und [LBST 2001] dokumentieren und verwenden sehr ähnliche Werte. Die Rechenwerte orientieren sich wie folgt an den Quellen: zentral 2005: Maximum der Bandbreite 2020: Minimum der Bandbreite 2030: 2020 reduziert um die Hälfte der Reduktion 05/20 Verluste: über den Energieverbrauch erfasst Weitere Luftschadstoffemissionen: keine Betriebsstoffe, feste Reststoffe: Es werden wahrscheinlich zur Wasseraufbereitung geringe Menge verschiedener Chemikalien und bei der Elektrolyse selbst geringe Mengen KaOH eingesetzt. Mengenangaben dazu bzw. zu den Reststoffen liegen nicht vor. Hilfsweise wird der Einsatz an NaOH pro kg Cl2 bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse gemäß [ecoinvent 2004] angesetzt. Es erfolgt keine Differenzierung nach Bezugsjahren (hohe Unsicherheiten des Basiswertes bei absehbar geringen Änderungen). Flächenbedarf: [LBST 2001] enthält Flächenangaben, die hier für zentrale und dezentrale Anlagen und für alle Bezugsjahre identisch übernommen werden. Materialvorleistungen: [LBST 2001] gibt Massenangaben zu verfügbaren und in Entwicklung befindlichen Elektrolysemodulen (25 bzw. 11 t / 68 kg H2 / h) sowie für einen Puffer-Druckspeicher. Für die Bezugsjahre werden nur die Elektrolyseurmassen variiert (20, 15, 12,5 t). Mit Lebensdauer und Volllaststunden wird der Einsatz pro MJ berechnet. Die Materialanteile werden gemäß [ecoinvent 2004] für generische Chemieanlagen angesetzt. Kosteninformationen (Investitions- und Betriebskosten) Investitionskosten: In [Nitsch 2003] werden für alkalische Elektrolyseanlagen für "heute" (2003, hier = 2005) und 2020 Investitionskosten angegeben, die hier übernommen werden (Umrechnung Bezug Kapazität in Menge mit 25 Jahren Lebensdauer und 90% Verfügbarkeit). 2030 wird aus 2020 mit der Hälfte der Reduktion 2005/20 abgeschätzt. Betriebskosten: Es liegen keine Daten vor. In erster Näherung können sie aus dem Energieverbrauch und dem Personaleinsatz abgeschätzt werden. Für die Stromkosten werden für 2005 und 2020 die Mittelwerte Windkraft offshore küstennah und küstenfern jeweils für mittlere Windverhältnisse aus [DLR et al. 2004] angesetzt, 2030 wird gleich 2020 gesetzt. Für den Personalstundensatz wird der Wert nach [StatBA 2007] für den Sektor Energie- und Wasserversorgung angesetzt. Personaleinsatz (Personen je Anlage bzw. Durchsatz): Hierzu liegen keine direkten Informationen vor. Eine grobe Abschätzung erfolgt über den Personaleinsatz in der Stromerzeugung in Deutschland 2005 [BMWi 2007]: Arbeitszeit / MJ Brutto-Strom = Arbeitszeit / MJ H2. Es erfolgt keine Differenzierung nach Bezugsjahren (hohe Unsicherheiten des Basiswertes bei absehbar geringen Änderungen). Auslastung: 7000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Elektrizität Flächeninanspruchnahme: 8400m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 25a Leistung: 75MW Nutzungsgrad: 67,8% Produkt: Brennstoffe-Sonstige
LCIA-Methoden-Datensatz Mittelwert Einheit Comment
1510000.0
MJ
6550.0
MJ
90900.0
MJ
1510000.0
MJ
6550.0
MJ
70500.0
MJ
7908.0
kg CO2-Äq.
23.7
kg SO2-Äq.

Inputs

Flusstyp Klassifizierung Fluss Ort Mittelwert Ergebnis
Waste flow
End-of-life treatment / Energy recycling 3600.0 MJ3600.0 MJ
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Material recycling 85.6 kg85.6 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 68.0 kg68.0 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 2950.0 MJ2950.0 MJ
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow End-of-life treatment / Material recycling 9.36E-6 kg9.36E-6 kg
Waste flow End-of-life treatment / Material recycling 862.0 kg862.0 kg
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air 15699.999999999998 MJ15699.999999999998 MJ
Elementary flow Resources / Resources from water / Renewable energy resources from water 4750.0 MJ4750.0 MJ
Elementary flow Resources / Resources from water / Renewable material resources from water 89.752 m389.752 m3
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 30500.0 MJ30500.0 MJ
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air 1480000.0 MJ1480000.0 MJ
Elementary flow
3166.0 kg3166.0 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable material resources from air 175.0 kg175.0 kg
Elementary flow Resources / Resources from ground / Renewable energy resources from ground 376.0 MJ376.0 MJ
Elementary flow
1887.0 kg1887.0 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 34495.0 MJ34495.0 MJ
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 25865.96 MJ25865.96 MJ
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 1240.0 MJ1240.0 MJ
Elementary flow Resources / Resources from biosphere / Renewable energy resources from biosphere 7284.841794000001 MJ7284.841794000001 MJ
Elementary flow
0.00122 MJ0.00122 MJ
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified -0.00126 MJ-0.00126 MJ

Outputs

Flusstyp Klassifizierung Fluss Ort Mittelwert Ergebnis
Product flow Systems / Other systems 1000000.0 MJ1000000.0 MJ
Waste flow End-of-life treatment / Landfilling 17.6 kg17.6 kg
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 2539.0 kg2539.0 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow End-of-life treatment / Raw material recycling 0.539 kg0.539 kg
Waste flow End-of-life treatment / Other end-of-life services 159.0 kg159.0 kg
Waste flow End-of-life treatment / Landfilling 11513.0 kg11513.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 7.09 kg7.09 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 11.9 kg11.9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to urban air close to ground 1.36E-4 kg1.36E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0586 kg0.0586 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified (long-term) 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.00753 kg0.00753 kg
Elementary flow
4.91E-9 kg4.91E-9 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0568 kg0.0568 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.44E-8 kg1.44E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.62E-8 kg5.62E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 9.77E-5 kg9.77E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 16.6 kg16.6 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.04 kg2.04 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.00104 kg0.00104 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0139 kg0.0139 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.203 kg0.203 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to water, unspecified 0.00574 kg0.00574 kg
Elementary flow
5.2E-4 kg5.2E-4 kg
Übersichtsbeschreibung Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.49E-4 kg2.49E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.1E-9 kg1.1E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0 kg0.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.1007 kg0.1007 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.00872841475 kg0.00872841475 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.12157158525 kg0.12157158525 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.36E-4 kg2.36E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 42.3 kg42.3 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.22E-4 kg5.22E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 2.18E-9 kg2.18E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 6849.0 kg6849.0 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 65.4 kg65.4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 17.7 kg17.7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.01E-4 kg1.01E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 2.2E-9 kg2.2E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.22 kg1.22 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.21E-4 kg1.21E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 9.02E-10 kg9.02E-10 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.65E-5 kg1.65E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 250.0 kg250.0 kg