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Process Data set: Metall\Stahl-Elektro-DE-2050 (en) de

Key Data Set Information
Location DE
Reference year 2050
Name
Metall\Stahl-Elektro-DE-2050
Classification
Class name : Hierarchy level
  • NACE 1.1: Metallerzeugung und -bearbeitung / Erzeugung von Roheisen, Stahl und Ferrolegierungen
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)
Functional Unit 1 kg Stahl
Technological representativeness
Technology description including background system Elektrostahl-neu: In Elektrostahlwerken werden Elektrolichtbogenöfen in unterschiedlicher Ausgestaltung betrieben. Der einfache Elektrolichtbogenofen, in dem Stahlschrott durch Elektrizität geschmolzen wird, wurde ersetzt durch Elektroöfen mit Sauerstoff- und Brennstoffeinsatz. Diese neueren Öfen schmelzen nicht nur den Schrott, sondern „frischen" den Stahl, d.h. übernehmen Teilfunktionen des Konverters. Die „Eisenträger" Schrott, Roheisen oder Eisenschwamm werden in den Ofen gefüllt und Kalk und Koks als Abdeckung zugegeben. Die Wärme wird über strombelastete Elektroden erzeugt und teilweise mit zusätzlichem Brennstoff / Sauerstoff- Brennern zugeheizt. Nach dem Schmelzen der Stoffe werden durch Sauerstoffzugabe die uner-wünschten Eisenbegleiter Kohlenstoff, Silizium, Phosphor und Mangan oxidiert. Kohlen-stoff entweicht dabei gasförmig als Kohlenmonoxid, während die anderen Stoffe als Oxide in die Schlackephase überführt werden. Das flüssige Eisen wird abgegossen und verarbeitet. Es wird nur Elektrostahl zur Herstellung von Rundstählen / Baustählen betrachtet. Allokation: keine Genese der Daten: In der folgenden Übersicht sind Kennziffern aus bekannten Werken zusammengefaßt: Input Einheit WIKUE Habersatter ETH GEMIS Schrott kg 1098 1075 1100 974 andere Fe-Tr. kg - - - 100 Zuschlagstoffe kg 30 - 57 60 Elektroden kg 12 3 3 3 Öl / Gas kg / MJ - - -/288 5/225 Kohle kg / MJ - 28/812 - 10/290 fos. Brennst. MJ 133 - - - Sauerstoff kg 36 - 24 43 Wasser kg 120 1100 - - Strombedarf MJel 1697a 1944 1800 1440 Output Stahl, fl. kg 1000 1000 1000 1000 Staub kg 15 15 - 15 Schlacke kg 55 70 100 129 Abwasser 20 - - - Kühlwasser kg 4710 - - 1900 a bei einem Wirkungsgrad der Stromerzeugung von 33%. Der Haupteinsatzstoff besteht aus Schrott, der zu 974 kg/t E-Stahl eingesetzt wird. Zusätzliche Eisenträger sind nah #1 Roheisen, Eisenschwamm und Legierungsbestandteile. In GEMIS werden sie nach #2 als Roheisen betrachtet . Es müssen ca. 60 kg Zuschlagsstoffe (Kalk) eingesetzt werden, um die Fremdstoffe des Eisens in der Schlacke aufzunehmen. Nach #1 werden ca. 5 kg Gas und Öl (225 MJ), sowie 10 kg Kohle (290 MJ) pro Tonne E-Stahl eingesetzt. Der Anteil Gas und Öl wird zusammen als 225 MJ Öl in die Berechnung eingestellt. Zusätzlich verbrauchen die Öfen zur Verbrennung 43 kg Sauerstoff. Der Bedarf an elektrischer Energie beträgt nach #2 ca. 400 kWh/t E-Stahl. Kühlwasser wird gebraucht, um wichtige Anlagenteile zu kühlen. Da keine genaueren Daten recherchiert werden konnten, wird der Kühlwasserbedarf von 1,9 m3/t E-Stahl aus der Untersuchung zu Gießereien übertragen. Funktionsweise und Kühlbedarf der Gießereiöfen sind ähnlich. Es wird im Prozeß kein Wasser eingesetzt. Die Entstaubung der Elektrolicht-bogen-öfen erfolgt trocken. An Abfall fallen 15 kg Stäube und 129 kg Schlacke pro Tonne E-Stahl an. Je nach Qualität des Schrottes können die Stäube rückgeführt werden. Ansonsten müssen die Stäube extern verwertet oder deponiert werden. Die Schlacke wird zum größten Teil im Straßenbau verwertet. Die gasförmigen Emissionen setzen sich wie folgt zusammen: Emission Einheit Quelle CO2 kg/t 39,7 stöchiometrisch CO kg/t 11,5 #3 SO2 kg/t - NOx kg/t 0,08 #3 Staub kg/t 0,3 #3 Für CO, NOx und Staub wurden die Emissionen aus der UBA-Liste der prozeßbedingten Emissionen übernommen. (ETH 1995) gibt für die NOx-Emissionen einen Wert von 0,18 kg/t und für Staub (Partikel) 0,14 kg/t an. In (Habersatter 1990) werden 0,13 kg Staub/t und 1,3 kg CO/t bilanziert. Die CO2-Emissionen wurden stöchiometrisch berechnet. Für Schwefeldioxid liegen keine Werte vor. Das Umweltbundesamt stellt für den Prozeß Elektrostahl nur prozeßbedingte Emissionen auf. Emissionen die sich aus dem Einsatz von Zusatzbrennstoffen ergeben können werden nicht berücksichtigt. Die daraus resultierenden Mehremissionen sind allerdings als gering einzuschätzen. Achtung: Die Schwermetall und Dioxin/Furan-Emissionsdaten sind ein Aggregat über die gesamte vorgelagerte Prozesskette, d.h nicht nur die des Oxygenstahlwerks ! (Daten nach ÖKO 2001) Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Recyclate gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 103% Produkt: Metalle - Eisen/Stahl
LCIA Method Data set Mean amount Unit Kommentar
1.51
MJ
0.443
MJ
2.9699999999999998
MJ
1.51
MJ
0.443
MJ
2.96
MJ
0.31
kg CO2-Äq.
5.72E-4
kg SO2-Äq.

Inputs

Type of flow Classification Flow Location Mean amount Resulting amount
Waste flow
End-of-life treatment / Material recycling 1.73E-5 kg1.73E-5 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Energy recycling 0.401 MJ0.401 MJ
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 3.2E-5 kg3.2E-5 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.041600000000000005 MJ0.041600000000000005 MJ
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow End-of-life treatment / Material recycling 0.975 kg0.975 kg
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air 1.12 MJ1.12 MJ
Elementary flow Resources / Resources from water / Renewable energy resources from water 0.06470000000000001 MJ0.06470000000000001 MJ
Elementary flow Resources / Resources from water / Renewable material resources from water 0.0014 m30.0014 m3
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 2.2199999999999998 MJ2.2199999999999998 MJ
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable energy resources from air 0.223 MJ0.223 MJ
Elementary flow
0.142 kg0.142 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Resources / Resources from air / Renewable material resources from air 0.0431 kg0.0431 kg
Elementary flow Resources / Resources from ground / Renewable energy resources from ground 0.0138 MJ0.0138 MJ
Elementary flow
0.145 kg0.145 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 0.5351435 MJ0.5351435 MJ
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 0.17743075 MJ0.17743075 MJ
Elementary flow Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 0.015399999999999999 MJ0.015399999999999999 MJ
Elementary flow Resources / Resources from biosphere / Renewable energy resources from biosphere 0.0880173591612 MJ0.0880173591612 MJ
Elementary flow
2.6E-8 MJ2.6E-8 MJ
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:

Outputs

Type of flow Classification Flow Location Mean amount Resulting amount
Product flow Systems / Other systems 1.0 kg1.0 kg
Waste flow End-of-life treatment / Landfilling 3.39E-4 kg3.39E-4 kg
Waste flow
End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.181 kg0.181 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Waste flow End-of-life treatment / Raw material recycling 7.57E-6 kg7.57E-6 kg
Waste flow End-of-life treatment / Other end-of-life services 0.00241 kg0.00241 kg
Waste flow End-of-life treatment / Landfilling 0.518 kg0.518 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.24E-4 kg2.24E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.24E-4 kg2.24E-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 urban air close to ground 1.87E-9 kg1.87E-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 1.9E-8 kg1.9E-8 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 2.44E-9 kg2.44E-9 kg
Elementary flow
1.81E-12 kg1.81E-12 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.13E-7 kg5.13E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 2.1E-12 kg2.1E-12 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.25E-13 kg2.25E-13 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.09E-9 kg1.09E-9 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 4.99E-4 kg4.99E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.35E-5 kg2.35E-5 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.01E-7 kg1.01E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.43E-7 kg1.43E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 3.15E-6 kg3.15E-6 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to water, unspecified 6.51E-8 kg6.51E-8 kg
Elementary flow
9.72E-9 kg9.72E-9 kg
General comment Nicht eindeutig mappbarer Fluß – kontextabhängige Verwendung ist zwingend zu überprüfen:
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.51E-7 kg2.51E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.61E-13 kg1.61E-13 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 5.2725E-8 kg5.2725E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.8655417122E-8 kg1.8655417122E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.63119582878E-7 kg5.63119582878E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 3.2E-8 kg3.2E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 0.00418 kg0.00418 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 2.01E-7 kg2.01E-7 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 3.19E-13 kg3.19E-13 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.289 kg0.289 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.0148 kg0.0148 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 6.45E-4 kg6.45E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 1.02E-8 kg1.02E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 3.22E-13 kg3.22E-13 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.17E-4 kg1.17E-4 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 5.02E-8 kg5.02E-8 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 1.32E-13 kg1.32E-13 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 6.98E-10 kg6.98E-10 kg
Elementary flow Emissions / Emissions to water / Emissions to fresh water 4.62E-5 kg4.62E-5 kg