Key Data Set Information | |
Location | DE |
Reference year | 2015 |
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 | Wasserstoffherstellung: Das industrielle Verfahren zur Wasserstoffherstellung beruht auf dem katalytischen Reformieren (Nickel-Katalysatoren) von Erdgas mit Wasserdampf (Dampfspaltung - steam reforming - von Methan). Methan wird dabei in Reaktoren bei Temperaturen von ca. 850 °C zu Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) umgesetzt. Danach wird das Gas schnell abgekühlt, wobei Prozessdampf entsteht. In einer Folgereaktion reagieren CO und überschüssiges Wasser mit Hilfe eines Katalysators zu weiterem Wasserstoff und Kohlendioxid. Daran schließt sich eine CO2-Entfernung und die Isolierung von Wasserstoff an [CO2-Druckwäsche (Weissermel 1994); PSA, pressure swing adsorption (Ullmann 1989a)]. Der wichtigste Rohstoff zur Erzeugung von H2 ist Erdgas (Ullmann 1989a). Die Bilanzierung der vorliegenden Kennziffern erfolgt auf der Annahme, daß Wasserstoff zu 100 % aus Erdgas synthetisiert wird. Für die Bilanzierung des Prozesses wurde eine Studie der Arbeitsgemeinschaft Kunststoff (DSD 1995), die Ökoinventare für Energiesysteme (ETH 1995) und Daten aus (Ullmann 1989a) ausgewertet. Da in (DSD 1995) die ausführlichsten Daten vorliegen, wurden diese für die Berechnung der Kennziffern verwendet. Es wird angenommen, daß die dortigen Angaben sich auf die H2-Herstellung in Westeuropa in den 90er Jahren beziehen. Die Massen- und Energiebilanz ist vom verwendeten Rohstoff abhängig, somit ist eine Übertragung der Kennziffern auf andere Einsatzstoffe oder auch Produktionsverfahren nicht möglich. Allokation: keine Massenbilanz: Zur Herstellung von Wasserstoff wird als Rohstoff Erdgas (1990 kg/t H2) und Wasser (4468 kg/t H2) benötigt (DSD 1995). Als weiteres Reaktionsprodukt der chemischen Umsetzung von Erdgas entseht neben H2 auch Kohlendioxid (5458 kg CO2/t H2). Da CO2 kein verwertbares Produkt darstellt, wird es den prozeßbedingten Luftemissionen zugerechnet. Im Vergleich zu den obigen Angaben wird bei (Ullmann 1989a) für eine typische Steamreformer-Anlage ein Erdgasbedarf von 2160 m3 für die Erzeugung von 5000 m3 Wasserstoff (jeweils bei 0 §C und 101,325 kPa) - bzw. umgerechnet 3439 kg Erdgas/t H2 - aufgeführt. (ETH 1995) wiederum gibt einen Erdgasbedarf von 121 MJ/kg H2 (umgerechnet 2881 kg/t H2) an. Die Angaben aus (DSD 1995), (ETH 1995) und (Ullmann 1989a) zeigen deutliche Abweichungen voneinander. Da bei (DSD 1995) die vollständigste Bilanz vorliegt, werden diese Daten übernommen. Es wird angenommen, daß der unterschiedliche Rohstoffbedarf bei den verschiedenen Literaturquellen dadurch zustande kommt, daß die Wasserstoffherstellung je nach Prozeßführung auf eine maximale Produktion an Prozeßdampf, minimalen Einsatz von Erdgas , etc. optimiert werden kann. Energiebedarf: Für den Prozeß der Wasserstofferzeugung wird insgesamt eine Energiemenge von 49,25 MJ/kg H2 benötigt. 47,25 MJ des Gesamtenergiebedarfs werden durch die Verbrennung von Erdgas bereitgestellt. Davon entfallen wiederum 18,144 MJ auf die Dampferzeugung und 8,645 MJ auf die CO2-Druckwäsche. An elektrischer Energie werden 2,0 MJ Energie verbraucht (DSD 1995). Im Vergleich dazu wird der Prozeßenergiebedarf bei (ETH 1995) mit 3,47 MJ/kg elektrischer Energie, 26,55 MJ/kg Heizöl S (Industriefeuerung) und 17,8 Erdgas (Industriefeuerung) angegeben (Summe 47,82 MJ/kg). Der Energiebedarf bei (DSD 1995) und (ETH 1995) zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Es werden die Daten aus (DSD 1995) für GEMIS übernommen. Prozessbedingte Luftemissionen: Nach (Ullmann 1989a) entstehen beim steam reforming 0,25 mol CO2 pro mol H2 (Methan und Wasser werden zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt). Dieser Wert ist identisch mit der Angabe aus (DSD 1995) von 5,458 kg CO2 pro kg Wasserstoff. Wasser: Neben dem Erdgas dient auch Wasser als Rohstoff zur H2-Erzeugung (Reduktion von H2O zu H2). Für die chemische Reaktion werden 4,468 kg H2O pro kg H2 benötigt (DSD 1995). Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß beim Herstellungsprozeß ein Überschuß an Wasserdampf eingesetzt wird. Da hierüber - ebenso wie zum Kühlwasserbedarf - keine Angaben vorliegen, wird der Wert von 4,468 kg Wasser als Kennziffer verwendet. Angaben zu Abwasserwerten und Reststoffen liegen nicht vor. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2015 Lebensdauer: 20a Leistung: 1MW Nutzungsgrad: 143% 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 | |
Data entry by | |
Data set format(s) | |
Data entry by | |
Publication and ownership | |
UUID | a78d98ad-c69a-4714-a49d-cd3477a1528c |
Date of last revision | 2020-09-15T10:32:00 |
Data set version | 02.44.152 |
Permanent data set URI | https://probas.umweltbundesamt.de/daten/resource/processes/3553e3e4-28b0-4aa2-9f8f-71625dd75de0?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 |
---|---|---|---|
8090.0
| MJ | ||
2530.0
| MJ | ||
1210000.0
| MJ | ||
8090.0
| MJ | ||
2530.0
| MJ | ||
1210000.0
| MJ | ||
70437.0
| kg CO2-Äq. | ||
29.7
| kg SO2-Äq. |
Inputs
Type of flow | Classification | Flow | Location | Mean amount | Resulting amount | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Waste flow | End-of-life treatment / Material recycling | 0.0949 kg | 0.0949 kg | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Energy recycling | 587.0 MJ | 587.0 MJ | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 0.11 kg | 0.11 kg | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 1940.0 MJ | 1940.0 MJ | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Material recycling | 9.48E-7 kg | 9.48E-7 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Material recycling | 105.0 kg | 105.0 kg | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air | 2080.0 MJ | 2080.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from water / Renewable energy resources from water | 1120.0 MJ | 1120.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from water / Renewable material resources from water | 52.11 m3 | 52.11 m3 | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 12100.0 MJ | 12100.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air | 898.0 MJ | 898.0 MJ | ||||
Elementary flow | 617.0 kg | 617.0 kg | |||||
| |||||||
Elementary flow | Resources / Resources from air / Renewable material resources from air | 14.1 kg | 14.1 kg | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Renewable energy resources from ground | 3.06 MJ | 3.06 MJ | ||||
Elementary flow | 214.0 kg | 214.0 kg | |||||
| |||||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 1477.825 MJ | 1477.825 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 1180036.278 MJ | 1180036.278 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground | 9370.0 MJ | 9370.0 MJ | ||||
Elementary flow | Resources / Resources from biosphere / Renewable energy resources from biosphere | 4021.602052 MJ | 4021.602052 MJ | ||||
Elementary flow | 0.00754 MJ | 0.00754 MJ | |||||
| |||||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | -1.0E-4 MJ | -1.0E-4 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 | 33.7 kg | 33.7 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 114.0 kg | 114.0 kg | ||||
| |||||||
Waste flow | End-of-life treatment / Raw material recycling | 0.0213 kg | 0.0213 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Other end-of-life services | 142.0 kg | 142.0 kg | ||||
Waste flow | End-of-life treatment / Landfilling | 14264.0 kg | 14264.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 1.26 kg | 1.26 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 2.59 kg | 2.59 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 | 1.99E-4 kg | 1.99E-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 | 6.92E-5 kg | 6.92E-5 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 | 8.73E-6 kg | 8.73E-6 kg | ||||
Elementary flow | 8.15E-10 kg | 8.15E-10 kg | |||||
| |||||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 5.76E-4 kg | 5.76E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 7.6E-9 kg | 7.6E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 7.73E-9 kg | 7.73E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 2.56E-6 kg | 2.56E-6 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 37.6 kg | 37.6 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 3.27 kg | 3.27 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 2.0E-4 kg | 2.0E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.438 kg | 0.438 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.745 kg | 0.745 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to water, unspecified | 1.55E-4 kg | 1.55E-4 kg | ||||
Elementary flow | 0.00284 kg | 0.00284 kg | |||||
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Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 5.31E-5 kg | 5.31E-5 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 5.83E-10 kg | 5.83E-10 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 | 0.01064 kg | 0.01064 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.00412555134 kg | 0.00412555134 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 0.12643444866 kg | 0.12643444866 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 9.87E-4 kg | 9.87E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 6.82 kg | 6.82 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 1.02E-4 kg | 1.02E-4 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.15E-9 kg | 1.15E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 66515.0 kg | 66515.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 23.3 kg | 23.3 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 124.0 kg | 124.0 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 2.06E-5 kg | 2.06E-5 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.17E-9 kg | 1.17E-9 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 0.191 kg | 0.191 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified | 3.36E-5 kg | 3.36E-5 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 4.77E-10 kg | 4.77E-10 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 1.86E-6 kg | 1.86E-6 kg | ||||
Elementary flow | Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water | 6.13 kg | 6.13 kg |