Key Data Set Information | |
Location | MA |
Reference year | 2030 |
Name |
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Classification |
Class name
:
Hierarchy level
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General comment on data set | 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 | Yes |
Owner of data set | |
Data set LCA report, background info | |
Quantitative reference | |
Reference flow(s) |
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Functional Unit | 1 TJ H2 (energetisch) |
Technological representativeness | |
Technology description including background system | 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 |
LCI method and allocation | |||||
Type of data set | LCI result | ||||
Data sources, treatment and representativeness | |||||
Data source(s) used for this data set | |||||
Completeness | |||||
Completeness of product model | All relevant flows quantified | ||||
Completeness elementary flows, per topic |
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Validation | |||||
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Commissioner and goal | |
Commissioner of data set | |
Project | GEMIS-Stammdaten |
Data generator | |
Data set generator / modeller | |
Data entry by | |
Data set format(s) | |
Data entry by | |
Publication and ownership | |
UUID | 008ae78b-3c2e-420b-9235-1b7b17386769 |
Date of last revision | 2020-09-15T12:06:00 |
Data set version | 02.44.152 |
Permanent data set URI | https://probas.umweltbundesamt.de/daten/resource/processes/fc7b8aff-dc35-4d21-85c2-fcc46793f784?Version=02.44.152 |
Workflow and publication status | Data set finalised; entirely published |
Owner of data set | |
Copyright | Yes |
License type | Free of charge for all users and uses |
Access and use restrictions | Es gelten die Probas Nutzungsbedingungen, die hier eingesehen werden können: https://probas.umweltbundesamt.de/daten/static/Nutzungsbedingungen_ProBas.pdf |
LCIA Method Data set | Mean amount | Unit | Kommentar |
---|---|---|---|
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
Type of flow | Classification | Flow | Location | Mean amount | Resulting amount | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Waste flow | End-of-life treatment / Energy recycling | 3600.0 MJ | 3600.0 MJ | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Material recycling | 85.6 kg | 85.6 kg | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 68.0 kg | 68.0 kg | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 2950.0 MJ | 2950.0 MJ | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Material recycling | 9.36E-6 kg | 9.36E-6 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Material recycling | 862.0 kg | 862.0 kg | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air | 15699.999999999998 MJ | 15699.999999999998 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from water / Renewable energy resources from water | 4750.0 MJ | 4750.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from water / Renewable material resources from water | 89.752 m3 | 89.752 m3 | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 30500.0 MJ | 30500.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air | 1480000.0 MJ | 1480000.0 MJ | ||||
Elementary flow | 3166.0 kg | 3166.0 kg | |||||
| |||||||
Elementary flow | Resources / Resources from air / Renewable material resources from air | 175.0 kg | 175.0 kg | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Renewable energy resources from ground | 376.0 MJ | 376.0 MJ | ||||
Elementary flow | 1887.0 kg | 1887.0 kg | |||||
| |||||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 34495.0 MJ | 34495.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 25865.96 MJ | 25865.96 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 1240.0 MJ | 1240.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from biosphere / Renewable energy resources from biosphere | 7284.841794000001 MJ | 7284.841794000001 MJ | ||||
Elementary flow | 0.00122 MJ | 0.00122 MJ | |||||
| |||||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | -0.00126 MJ | -0.00126 MJ |
Outputs
Type of flow | Classification | Flow | Location | Mean amount | Resulting amount | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Product flow | Systems / Other systems | 1000000.0 MJ | 1000000.0 MJ | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Landfilling | 17.6 kg | 17.6 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 2539.0 kg | 2539.0 kg | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Raw material recycling | 0.539 kg | 0.539 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 159.0 kg | 159.0 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Landfilling | 11513.0 kg | 11513.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 7.09 kg | 7.09 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 11.9 kg | 11.9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to urban air close to ground | 1.36E-4 kg | 1.36E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0586 kg | 0.0586 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified (long-term) | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.00753 kg | 0.00753 kg | ||||
Elementary flow | 4.91E-9 kg | 4.91E-9 kg | |||||
| |||||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0568 kg | 0.0568 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.44E-8 kg | 1.44E-8 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 5.62E-8 kg | 5.62E-8 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 9.77E-5 kg | 9.77E-5 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 16.6 kg | 16.6 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 2.04 kg | 2.04 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.00104 kg | 0.00104 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0139 kg | 0.0139 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.203 kg | 0.203 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to water, unspecified | 0.00574 kg | 0.00574 kg | ||||
Elementary flow | 5.2E-4 kg | 5.2E-4 kg | |||||
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Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 2.49E-4 kg | 2.49E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.1E-9 kg | 1.1E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.0 kg | 0.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.1007 kg | 0.1007 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.00872841475 kg | 0.00872841475 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.12157158525 kg | 0.12157158525 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 2.36E-4 kg | 2.36E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 42.3 kg | 42.3 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 5.22E-4 kg | 5.22E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 2.18E-9 kg | 2.18E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 6849.0 kg | 6849.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 65.4 kg | 65.4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 17.7 kg | 17.7 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 1.01E-4 kg | 1.01E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 2.2E-9 kg | 2.2E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.22 kg | 1.22 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 1.21E-4 kg | 1.21E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 9.02E-10 kg | 9.02E-10 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.65E-5 kg | 1.65E-5 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 250.0 kg | 250.0 kg |