Materiallager Verkehrsinfrastruktur

Die bestehende Verkehrsinfrastruktur in Deutschlands umfasst ein Materiallager von rund 9,4 Mrd. t.

Die nicht-mineralischen Rohstoffe sind mit einer absoluten Größe von rund 54 Mio. t höher als bei anderen Infrastruktursystemen, bilden gleichzeitig aber nur 0,61 % des gesamten Rohstofflagers der Verkehrsinfrastruktur (Abbildung 34).

81 Abbildung 34: Materiallager der Verkehrsinfrastruktur [t]

Quelle: eigene Zusammenstellung, zum Teil basierend auf Steger et al. 2011, Schmied/Mottschall 2013 und Mottschall/Bergmann (2013)

Den größten Anteil mit knapp 80 % des Materialbestandes der Verkehrsinfrastruktur steuert die reine Straßeninfrastruktur bei. Bei einer sachlich korrekten Zusammenfassung der Daten der Straßeninfra-struktur mit den Daten zu Straßenausstattung, Lärmschutzwänden und Ingenieurbauwerken erhöht sich der Anteil sogar auf 84 % (7,56 Mrd. t). Die Schienenin-frastruktur folgt mit 1,1 Mrd. t (12,3 % des Materiallagers Verkehrsinfrastruktur). Von überraschend geringer Bedeutung für das Anthropo-gene Lager erweist sich die Flughafeninfrastruktur mit nur rund 90 Mio. t (basierend auf den Daten von Mottschall/Bergmann). Dies entspricht gerade einmal 1 % der gespeicherten Materialmengen in den verschiedenen Verkehrsinfrastruktursystemen. Der Anteil der Binnenschifffahrt und Hafenanla-gen am Materiallager der Verkehrsinfrastrukturen betruHafenanla-gen 2010 zusammen rund 8,1 % oder 763 Mio. t.

Den größten Anteil an den gespeicherten mineralischen Rohstoffen in der Verkehrsinfrastruktur hiel-ten Sand und Kies mit zusammen rund 5,4 Mrd. t. Weitere relevante Rohstoffgruppen waren

Edelsplitt (1,3 Mrd. t), Schotter (1,2 Mrd. t) und Beton (723 Mio. t).

Neben 2,9 Mio. t Holz, vor allem für Schienenschwellen, sind noch 54,2 Mio. t metallische Rohstoffe in den Verkehrsinfrastrukturen gebunden. Kunststoffe (0,45 Mio. t) und sonstige Materialien

(0,28 Mio. t) spielen dagegen keine nennenswerte Rolle für das Materiallager von Verkehrsinfrastruk-turen. Die Gruppe der metallischen Rohstoffe besteht zu 99 % aus Stahl und Eisen (53,6 Mio. t), die sich jeweils mit rund 21 Mio. t in der Straßen- und Schieneninfrastruktur und mit 11 Mio. t der in Binnenschifffahrt und Hafenanlagen aufteilen lassen. Die 0,14 Mio. t Aluminium sind vor allem in der Straßenausstattung wie Ampelanlagen und Lärmschutzwände der Bundesfernstraßen verbaut.

Dagegen ergeben sich die Lagerbestände für Kupfer (0,42 Mio. t) und Bronze (0,05 Mio. t) nahezu ausschließlich aus der Schieneninfrastruktur.

9.334.336.877

54.206.551

451.713

2.936.280

277.986

Mineralische Rohstoffe Metalle Kunststoffe Holz Sonstige Materialen

82 Trinkwasser- und Abwasserinfrastruktur

Im Bereich der Abwasserinfrastruktur wurden die Teilbereiche Kanalnetz, Regenentlastung und Klär-anlagen auf Grundlage der aktuellen Abwasserstatistik von Destatis (Destatis 2013) von 2007 auf 2010 aktualisiert. Gegenüber den Werten des Jahres 2007 (siehe Steger et al. 2011) hat sich der Ma-terialbestand der Abwasserinfrastruktur um 51 Mio. t reduziert, obwohl das Kanalisationsnetz um 21.000 km angewachsen ist. Gleichzeitig ist der Bestand an Kläranlagen von 9.933 auf 9.636 zu-rückgegangen und die Anzahl der Regenentlastungsanlagen leicht gestiegen. Der Materialbedarf hat sich rechnerisch jedoch vor allem deshalb reduziert, da bei der Aktualisierung der Daten von Steger et al. (2011) ein Fehler in der Verteilung des Kanalisationsnetzes auf verschiedene Nenndurchmesser festgestellt wurde, der im Zuge der Aktualisierung behoben wurde. In den Daten für 2010 wurden die Gesamtlänge der Kanalisation diesmal korrekt anhand der Anteile in Steger et al. 2011, Tab. 74 auf die verschiedenen Größenkategorien aufgeteilt. Im Ergebnis ist der Bestand an Kanalisationsrohren mit großen Nenndurchmesser deutlich geringer als noch in Steger et al. (2011), so dass trotz gestie-gener Netzlängen der Materialbestand der Kanalisation in 2010 um 45 Mio. t geringer ausfällt. Die Materiallager der Regenentlastungsanlagen und Klärwerke blieben dagegen nahezu unverändert, trotz leichtem Anstieg der Anlagenzahlen.

Insgesamt sind in der Abwasserinfrastruktur Deutschlands rund 1,07 Mrd. t Rohstoffe gespeichert.

Auch hier dominieren die mineralischen Rohstoffe mit 99 % des gesamten Materiallagers der Abwas-serinfrastruktur. Die großen Mengen Sand/Kies (716 Mio. t) werden dabei vor allem für die Bettung der Rohre des Kanalisationsnetzes benötigt. Weitere 308 Mio. t sind als Beton in der Kanalisation, in Kläranlagen, aber auch in Betonschächten verbaut.

Metallische Rohstoffe sind in einem Umfang von 6,3 Mio. t in der Abwasserinfrastruktur gespeichert.

Den größten Anteil (6,2 Mio. t) umfasst wiederum Eisen und Stahl. Das restliche Metalllager der Ab-wasserinfrastruktur umfassen vor allem 18.400 t Aluminium und 80.900 t Kupfer.

Im Bereich der Trinkwasserinfrastruktur liefern öffentliche Statistiken lediglich Angaben über die Anzahl an Wasserversorgungsunternehmen, die Fördermenge und die Quelle ihrer Wasserentnahme.

Über die Wasserinfrastruktur selbst und seine Bestandteile sind dagegen nur punktuelle Abschät-zungen wie z. B. über die Netzlängen der Trinkwasserinfrastruktur vorhanden. Aus diesem Grund werden für die Abschätzung des Materiallagers der Trinkwasserinfrastruktur die Zahlen aus Steger et al. (2011) übernommen. Insgesamt sind in der Trinkwasserinfrastruktur mit 1,21 Mrd. t in etwa die gleiche Menge an Rohstoffen gespeichert wie in der Abwasserinfrastruktur. Auch die prozentualen Anteile der einzelne Rohstoffkategorien mineralische Rohstoffe (1,20 Mrd. t), metallische Rohstoffe (9,2 Mio. t), Kunststoffe/Sonstiges (1,2 Mio. t) unterscheiden sich nur geringfügig von der Verteilung der Abwasser- oder Verkehrsinfrastruktur: es ist eine absolute Dominanz der mineralischen Rohstoffe festzuhalten, bestimmt durch Sandbettung der Netzleitungen (775 Mio. t), Schütt- und Wasserbau-steinen für Trinkwassertalsperren (293 Mio. t) und Beton (138 Mio. t). Die gespeicherten metallischen Rohstoffe bestehen nahezu vollständig aus Eisen und Stahl und sind überwiegend im Leitungsnetz verbaut. Wie in der Abwasserinfrastruktur ist der größte Anteil an Kunststoffen nur als unspezifische Kunststoffe zu identifizieren.

Insgesamt umfassen die Bestandteile der Wasser- und Abwasserinfrastruktur, für die eine Abschät-zung vorgenommen werden konnte, ein Materiallager von 2,28 Mrd. t, mit einem Anteil von 99 % mineralischer Rohstoffe, vor allem in Form von Sand/Kies (1,49 Mrd. t), Schütt- und Wasserbaustei-nen (293 Mio. t) und Beton (446 Mio. t) (Abbildung 35). Die 15,6 Mio. t metallische Rohstoffe beste-hen zu 99 % aus Eisen und Stahl, während für 4,6 Mio. t der 5,1 Mio. t Kunststoffe nur Angaben als Kunststoffe allgemein vorlagen.

83 Abbildung 35: Materialbestand der Wasser- und Abwasserinfrastruktur in Deutschland [t]

Quelle: eigene Zusammenstellung, zu große Teilen basierend auf Steger et al. 2011

Energieinfrastruktur

Auf Grund der Erweiterung der Datenbasis um die in Deutschland installierten Photovoltaik-Anlagen und der Aktualisierung der Biogas- und Windkraftanlagen erhöht sich der Materialbestand der Ener-gieinfrastruktur gegenüber den Daten in Steger et al. (2011). Die restlichen Bestandsdaten und MKZ wurden unverändert aus Steger et al. (2011) übernommen. Der Materialbestand der Energieerzeu-gungsinfrastruktur erhöhte sich gegenüber den MaRess-Ergebnissen von 93,6 Mio. t (Steger et al.

2011) auf nun 99 Mio. t. Der Anstieg um 5,4 Mio. t verteilt sich dabei über alle drei Aktualisierungen bzw. Ergänzungen der Datengrundlage: Windenergie: + 2,1 Mio. t, Biogasanlagen: + 1 Mio. t, PV-Anlagen: + 2,3 Mio. t. Interessanterweise ist damit der Anstieg an Materialbestand der Windenergie-anlagen zwischen 2008 und 2010 (+ 1.439 Anlagen) ähnlich materialintensiv wie der komplette Ma-terialbestand von annähernd 800.000 Photovoltaik-Anlagen.

Von den 99 Mio. t in Energieerzeugungseinrichtungen gespeicherten Materialmengen können etwas mehr als die Hälfte (55 %) den konventionellen Kraftwerken (Stein- und Braunkohle, Erdgas und Kernkraft) zugerechnet werden, während 45 % der Rohstoffmengen in erneuerbaren Energieerzeu-gungsanlagen (Wasserkraft, Windenergie, Biogas und Photovoltaik) gebunden sind.

Der Materialbestand der Energieerzeugungseinrichtungen ist zwar durch mineralische Rohstoffe ge-prägt, vor allem Beton (z. B. für Fundamente von Windenergie und Biogasanlagen), aber nicht so dominant wie in anderen Infrastrukturbereichen. Den 76,3 Mio. t mineralischer Rohstoffe stehen knapp 14,9 Mio. t Metalle (vor allem Eisen/Stahl und Aluminium), 0,97 Mio. t Kunststoffe und 6,6 Mio. t sonstige Rohstoffe gegenüber.

Für die Bestandsschätzung des deutschen Stromnetzes wird von einer Netzlänge von 1,79 Mio. km ausgegangen. Das entspricht einem Zuwachs von 66.500 km gegenüber den Netzlängen im Jahr 2008. Die Länge des Gasnetzes wurde ebenfalls aktualisiert und beträgt als Grundlage für die

Be-2.265.699.530

15.595.616

5.120.032

6.804 Mineralische Rohstoffe Metalle Kunststoffe Holz Sonstige Materialen

84 standsschätzung eine Länge von 472.000 km (BDEW 2014) gegenüber einer Netzlänge von

420.000 km im Jahr 2007. Für die aktualisierten Längen der Stromnetz-infrastruktur wurde im Ver-gleich zur MaRess-Studie mit erhöhten Anteilen an Kabelbauweise gegenüber Freileitungen im Niederspannungs- und Mittelspannungsnetz gerechnet. Für die Gasnetzinfrastruktur wurden aller-dings die Zuwächse des Gasnetzes anhand der in Steger et al. (2011) verwendeten Verteilung auf die verschiedenen Nenndurchmesser und Materialarten aufgeteilt. Für Nah- und Fernwärmenetze liegen keine neueren Daten vor bzw. beruhen im Fall der Nahwärmenetze nur auf gröberen Schätzungen bezüglich der Gesamtlänge für Deutschland.

Der Materialbestand der Energienetzinfrastruktur summiert sich auf 731 Mio. t und damit auf deut-lich mehr als nach den Zahlen des Jahres 2008 in Steger et al. (2011) mit 650 Mio. t. Den größten Anteil am Materiallager bildet Sand für die Bettung der Gas- und Wärmerohre sowie Erdkabel: der Anteil beträgt 91,4 % oder 668 Mio. t. Somit ist auch bei der Energieverteilungsinfrastruktur der An-teil der mineralischen Rohstoffe am Materiallager dominant. Er beträgt 95,1 % oder 695 Mio. t. Mit 24,6 Mio. t ist Beton die zweite wichtige Kategorie der mineralischen Rohstoffe. Gleichzeitig sind in den Energienetzen 30,1 Mio. t metallische Rohstoffe gespeichert, vor allem Eisen und Stahl

(23,4 Mio. t), aber auch 3,6 Mio. t Kupfer, 1,9 Mio. t Aluminium sowie 1,3 Mio. t Blei.

Das Gasnetz ist dabei mit rund 374 Mio. t der größte Materialspeicher innerhalb der Energienetze, gefolgt von der Stromnetzinfrastruktur mit rund 318 Mio. t. Die Wärmenetze spielen für das Material-lager der Energieverteilungsinfrastruktur mit 21,2 Mio. t dagegen nur eine untergeordnete Rolle.

Die Energieverteilung- und Energieerzeugungsinfrastruktur stellt zusammen ein Materiallager in der Größenordnung von 830 Mio. t dar (Abbildung 36). Die mineralischen Rohstoffe summieren sich auf 771 Mio. t und entsprechen damit einem Anteil von 93 %. Die mineralischen Rohstoffe werden wie-derum durch Sand/Kies mit 673 Mio. t vor allem für die Bettung der Rohre und Kabel und Beton mit 95 Mio. t dominiert. 74 % des Betons sind in Energieerzeugungseinrichtungen gespeichert, die restli-chen 26 % in Verteilungsnetzen und da vor allem für Masten und Fundamente in Freileitungen.

Die metallischen Rohstoffe von 45 Mio. t setzen sich fast vollständig aus 37,1 Mio. t (83 %) Eisen und Stahl, 3,8 Mio. t (9 %) Kupfer und 2,7 Mio. t (6 %) Aluminium zusammen. Die 5,44 Mio. t Kunststof-fe, die in Energieinfrastrukturen gespeichert sind, werden zu großen Teilen aus den Fraktionen Po-lyethylen (PE) (2,8 Mio. t) und Polyvinylchlorid (PVC) (1,7 Mio. t) bestimmt. Zusätzlich bilden Glasfa-serverstärkte Kunststoffe (GFK), die vor allem für Rotorblätter von WEA eingesetzt werden, mit knapp 0,43 Mio. t eine wichtige Kunststofffraktion im Materiallager der Energieinfrastruktur. Der hohe An-teil der sonstigen Materialien (7,4 Mio. t) lässt sich nur sehr unvollständig weiter differenzieren:

5,4 Mio. t sonstige Rohstoffe ergeben sich aus nicht weiter differenzierten Rohstoffen der kleinen Laufwasserkraftwerke, rund 1 Mio. t sind Solarglas der PV-Anlagen. Hinzu kommen größeren Men-gen an Transformatorenöl (0,65 Mio. t) und Flachglas (0,12 Mio. t).

85 Abbildung 36: Materialbestand der Energieinfrastruktur [t]

Quelle: eigene Zusammenstellung

IuK-Infrastruktur

Das Materiallager der IuK-Infrastruktur wird auf insgesamt 1,93 Mio. t geschätzt (Abbildung 37).

Davon entfallen 1,69 Mio. t auf die Festnetzinfrastruktur und jeweils 120.000 t auf Rechenzentren und Mobilfunk. Die Daten für Mobilfunk und Rechenzentren wurden unverändert von Hintemann et al. (2010) bzw. Scharp (2011) übernommen. Die Abschätzung des Materiallagers für IuK umfasst keine mineralischen Rohstoffe. Es wurden also im Gegensatz zu anderen Infrastruktursystemen (Bahnhöfe, Kraftwerke) keine Gebäude abgeschätzt, da hierfür keine Daten vorlagen. Ebenso wurde keine eigene Sandbettung für Telefonkabel unterstellt, sondern vielmehr die Annahme getroffen, dass diese üblicherweise zusammen mit anderen Infrastruktursystemen verlegt sind. Für Betonfun-damente, z. B. für KVZ, waren ebenfalls keine Daten vorhanden. Ebenso wenig zum Anteil an oberir-dische Freileitungen von Telefonleitungen am Gesamtnetz. Die Zahlen sind daher als Mindestab-schätzung zu interpretieren. 68,2 %, oder 1,32 Mio. t des Materiallagers sind metallische Rohstoffe und davon wiederum 1 Mio. t Kupfer, 232.000 t Eisen/Stahl und 25.000 t Aluminium. Die Gruppe der Kunststoffe (559.000 t) besteht zu großen Teilen aus PE (480.000 t), sowohl als Kabelummante-lung wie auch als Bestandteil diverser Bauteile in KVZ und HVt. Die 53.000 t Sonstiges bestehen vor allem aus 12.200 t elektronischer Bauteile, 21.200 t nicht zu spezifizierender Bauteile bzw. Materia-lien, Glas (5.000 t) für Serverschränke, Glasfaserkabel (6.000 t), Keramik (5.300 t) und Schwefelsäu-re (2.000 t) für Batterien der Notstromversorgung.

771.376.957

45.070.391

5.448.715 629.325 7.390.074

Mineralische Rohstoffe Metalle Kunststoffe Holz Sonstige Materialen

86 Abbildung 37: Materialbestand in IuK-Infrastrukturen [t]

Quelle: eigene Zusammenstellung

6.1.2.3 Materialflüsse