Country Technology Project Plant Product/ Servicemacro meso micro

1

Umweltverträgliche Technologien: Analyse

und Beurteilung

Teil 2 ^.2 : Ökobilanzen

2

Ökobilanz = Lebenszyklusbetrachtung

Geddes 1884

3

Umweltschäden -> Indikatoren

Wackernagel

& Rees 1997

Methode nach ISO 14040ff.

R a h m e n e i n e r Ö k o b i l a n z L i f e C y c l e A s s e s s m e n t F r a m e w o r k

A u s w e r t u n g I n t e r p r e t a t i o n F e s t l e g u n g d e s

Z i e l s u n d d e s U n t e r s u c h u n g s - r a h m e n s G o a l a n d S c o p e D e f i n i t i o n

S a c h b i l a n z I n v e n t o r y A n a l y s i s

W i r k u n g s - a b s c h ä t z u n g I m p a c t A s s e s s m e n t

D i r e k t e A n w e n d u n g e n : - E n t w i c k l u n g u n d V e r - b e s s e r u n g v o n P r o d u k t e n - s t r a t e g i s c h e P l a n u n g - p o l i t i s c h e E n t s c h e i d u n g s - p r o z e s s e

- M a r k e t i n g - s o n s t i g e

5

Umweltanalyseinstrumente

Substance Flow Analysis Risk/Hazard Assessment

Society Environment Economy

Country Technology Project Plant Product/ Service

Life Cycle Assessment

Integrated Waste Managment Waste Minimisation Analysis

Eco-Audit Eco-Controlling Cleaner Production Integrated Substance Chain Management Social Impact Assessment

Income Statement /Balance

National Income Statement

macro meso micro

Product Declaration Eco-Label

MIPS Product Line Analysis

Technology Assessment Environmental Impact Assessment

Substance Flow Management Environmental Indicators

Green Accounting Integrated Assessment

6

Ökobilanz unterstützt Umwelteffizienz-Betrachtungen

Umweltbelastung pro Nutzen =

(1) Umweltbelastung pro Energie- und Stofffluss (2) Energie- und Stofffluss pro Konsum

(3) Konsum pro Nutzen

7

Ökobilanzen

Umweltnaturwissenschaften, 4. Sem.

Übersicht 2. Teil

• Sachbilanz

• Strommix in Ökobilanzen

• Allokation und Recycling

• Unsicherheiten in Ökobilanzen

8

Sachbilanz

R a h m e n e i n e r Ö k o b i l a n z L i f e C y c l e A s s e s s m e n t F r a m e w o r k

A u s w e r t u n g I n t e r p r e t a t i o n F e s t l e g u n g d e s

Z i e l s u n d d e s U n t e r s u c h u n g s - r a h m e n s G o a l a n d S c o p e D e f i n i t i o n

S a c h b i l a n z I n v e n t o r y A n a l y s i s

W i r k u n g s - a b s c h ä t z u n g I m p a c t A s s e s s m e n t

D i r e k t e A n w e n d u n g e n : - E n t w i c k l u n g u n d V e r - b e s s e r u n g v o n P r o d u k t e n - s t r a t e g i s c h e P l a n u n g - p o l i t i s c h e E n t s c h e i d u n g s - p r o z e s s e

- M a r k e t i n g - s o n s t i g e

1‘000 pkm Transport

Produkt => Produktsystem

=> Hinter 1‘000 pkm Transport steht ein Produktsystem

10

Systemfliessbild

11

Inputs und Outputs eines Einheitsprozesses

Employees Intermediate goods 3rd party services Depreciation of plant equipment Taxes Interests on credits, mortgage Distribution of dividend

Proceeds:

Sales (goods, services) Raising of credit/ own capital Subsidies

emissions to air emissions to water emissions to soil Biotic Resources

Abiotic Resources

Outputs:

Inputs:

Firm A or Unit Process for Product A1 Commercial

Commodities

Expenses:

Ecological Commodities

Economic value ° 0No economic value

to be allocated to to be allocated

money flow physical flow

Techno sphä r e Biosph äre

12

Beispiel Sachbilanzdaten Herstellung 1kg Kalk (CaO)

• Energiebedarf

- 2.8 MJ (100 g) Steinkohle in Feuerung - 2.2 MJ (630 dm

) Erdgas in Feuerung - ...

• Rohstoffbedarf - 2.0 kg Kalkstein - 1.1 kg Wasser

• Bedarf an Transportdienstleistungen - 0.04 tkm Lkw

• Direkte Emissionen

- 18 g Partikel

- 880 g CO

13

Tabellarische Darstellung eines Einheitsprozesses (unit process)

Beispiel Kalkherstellung

Techno sphä r e Biosph äre

pro kg Einheit Kalk (CaO)

Ökonomische Güter:

Kohlefeuerung 1-10 MW MJ -2.8

Erdgasfeuerung >100kW MJ -2.2

Strom - Mittelspannung, UCPTE MJ -0.13

Schwerölfeuerung 1 MW MJ -0.076

Feuerung Heizöl EL 1 MW MJ -0.15

Kalk (CaO) kg 1

Wasser kg -1.1

Kalkstein kg -2.0

Transport Lkw 40 t tkm -4.0⋅10

Abfälle in Inertstoffdeponie kg -0.182 Umweltliche Güter, Luftschadstoffe:

Abwärme MJ 0.13

Partikel kg 0.018

CO

Kohlendioxid kg 0.88

= Bezugsgrösse

14

Aufbauen von Produktsystemen

Einheitsdatensätze werden miteinander verknüpft Transport by

Crude Oil Carrier

unit tkm

Requirements & Product:

Transport by Crude Oil Carrier tkm 1 Heavy Fuel Oil from Refinery t -1.80E-06 Emissions:

CO2, Carbon dioxide g 5.5

SOX, Sulphur oxides g 0.13

NMVOC g 8.30E-04

Heavy Fuel Oil from Refinery

t -10'000

1 180000

1000 500

15 Exploration

Long distance transport Extraction

Refinery Regional distribution

1 kWh heat from LowNOx- Boiler 10 kW Exploration

Long distance transport Extraction

Refinery Regional distribution

Heavy fuel oil

Light fuel oil in industrial boiler Diesel

Oil boiler Diesel aggregate

Crude oil carrier

Exploration

Long distance transport

Regional distribution Extraction

Refinery

Heavy fuel oil

Crude oil carrier

Exploration

Long distance transport Extraction

Refinery Regional distribution

Exploration

Long distance transport Extraction

Refinery Regional distribution Exploration

Long distance transport

Regional distribution Extraction

Refinery

Heavy fuel oil

Crude oil carrier

Prozessnetzwerk (=Produktsystem)

16

Relevanz Strombedarf

Ökobilanz Credit Suisse

17

Relevanz Strombedarf

Ökobilanz Geberit

18

Motivation:

• Strom in Ökobilanzen oftmals sehr relevant

- Banken,

- Elektromobile, - Wärmepumpen

• physikalische und ökonomische Realität divergieren

• interessengeleitete Modellierung (!) Wie soll Strombereitstellung in

Ökobilanzen modelliert werden?

19

Strommix in Ökobilanzen Stromhandel Schweiz

20

Strommix in Ökobilanzen

• Anteil Stromhandel in der Schweiz ist sehr gross (2003):

Inlandproduktion: 65.3 TWh

Import: 42.4 TWh

Export: 45.5 TWh

• Berichterstattung der

Stromversorgungsunternehmungen nicht sehr transparent

• Es existieren verschiedene Modellansätze;

vier werden nachfolgend gezeigt

21

Strommix in Ökobilanzen Modell 1 für Durchschnittsmix:

Mix Inlandproduktion = Verbrauchermix

Erzeugung

Verbrauch Erzeugung

Verbrauch

22

Erzeugung

Verbrauch

Importe

Exporte Erzeugung

Verbrauch

Importe

Exporte Strommix in Ökobilanzen Modell 2 für Durchschnittsmix

Mix Inlandproduktion plus Importe

= Verbrauchermix

23

Strommix in Ökobilanzen Modell 3 für Durchschnittsmix:

Mix Inlandproduktion minus Exporte plus Importe

= Verbrauchermix Erzeugung

Verbrauch

Importe Exporte Erzeugung

Verbrauch

Importe Exporte

24

Strommix in Ökobilanzen Modell 4 für Durchschnittsmix:

Mix Inlandproduktion plus Handelssaldo

= Verbrauchermix Erzeugung

Verbrauch

Saldo Importe *

Saldo Exporte * Erzeugung

Verbrauch

Saldo Importe *

Saldo

Exporte *

25

Realität:

• Transitgeschäfte werden in

Energiestatistik NICHT ausgewiesen

• Stromeinkauf ist i.d.R. vom Verkauf getrennt

=> Kundin erhält unspezifischen Mix

• Ökobilanz ergänzt ökonom. Informationen

=> ökonomische Realität abbilden

• Änderung durch Marktliberalisierung und Ökostrom-Produkte wahrscheinlich

Strommix in Ökobilanzen

26

Deshalb für durchschn. Ländermix:

Inlandproduktion plus Import = Verbrauchermix (Modell 2)

Strommix in Ökobilanzen

Erzeugung

Verbrauch

Importe

Exporte Erzeugung

Verbrauch

Importe

Exporte

27

Strommix in Ökobilanzen Beschreibende LCA: Durchschnittsmix

Betrachtungszeitpunkt Durchschnitt

28

Strommix in Ökobilanzen Entscheidorientierte LCA:

Mix des Kraftwerkszubaus (infolge Strom-Mehrbedarf) Betrachtungszeitpunkt

Grenztechnologie

29

Geothermisches Kraftwerk Blue Lagoon, Island

Therapien für Hautkranke Strom und Fernwärme

Wie Energie- und Stoffflüsse zwischen ENergiebereitstellung und Therapie

aufteilen (Allokation)?

Koppelprodukt, Nebenprodukt und Abfall

Waste

By-product

Joint Product Main Product

0 Relative

Sales Value

Abfall

tief neg.

Was ist ein Abfall, was ein Nebenprodukt?

Nebenprodukt

Hauptprodukt Koppelprodukt

Relativer Ertrag _hoch 0

Erträge und Kosten im Unternehmen:

31

Allokationsverfahren gemäss ISO 14041

Verfahrensschritte bei Mehrprodukt-Prozessen:

1 Allokation vermeiden durch - höheren Detaillierungsgrad - Systemerweiterung

2 Allokation nach physikalischen Gesetzmässigkeiten

3 Allokation nach anderen

Gesetzmässigkeiten (z.B. ökonomischen)

32

1.1 Allokation vermeiden durch höhere Detaillierung

Shell

Bsp. Raffinerie:

- Flüssiggase

- Benzin

- Naphtha

- Heizöl EL

- Diesel

- Heizöl S

- Bitumen

- Petrolkoks

- Schwefel

33

1.1 Allokation vermeiden durch höhere Detaillierung

Möglich und angezeigt, falls

• Informationen vorliegen

• zeitl. & finanz. Ressourcen vorhanden

aber

• meist bleiben Koppelprozesse übrig

=> Allokation durch Systemerweiterung

34

Allokationsverfahren gemäss ISO 14041

Verfahrensschritte bei Mehrprodukt-Prozessen:

1 Allokation vermeiden durch - höheren Detaillierungsgrad - Systemerweiterung

2 Allokation nach physikalischen Gesetzmässigkeiten

3 Allokation nach anderen

Gesetzmässigkeiten (z.B. ökonomischen)

35

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Produkt A Produkt B

Produkt A

Produkt B Prozess I

Prozess III

Prozess II

I I

III

II

Variante 1: Variante 2:

Zielsetzung: Vergleich verschiedener Prozesse zur Herstellung von Produkt A

z.B. Wärmekraftkopplung

z.B. Netzstrom z.B. Gasheizung

36

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Prozess I Prozess III

Produkt A

Produkt B

Produkt A

Warenkorb-Konzept:

Prozess II Produkt B

plus Funktionell äquivalent,

d.h. vergleichbar

37

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Was bedeutet „Warenkorb“?

• Nachfragezunahme bei allen Koppelprodukten

• Nachfragezunahme entspricht dem

Verhältnis des Koppelprodukteausstosses

• Umweltbelastung des zusätzlich separat erzeugten Produktes ist (auch hier) die zentrale Grösse

38

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Konsequenzen „Warenkorb“:

• Funktionelle Einheit ändert

(statt einzelnes Produkt -> „Warenkorb“) Für Fragestellung noch zweckmässig?

• Versorgungsszenarien notwendig

(welche Technologien werden eingesetzt für zusätzliche Produktion?)

39

Beispiel Warenkorb:

Entsorgung/Recycling Kunststoffe

40

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Prozess I

Prozess III Produkt A

Produkt B

Produkt A

Avoided burden-Konzept:

Prozess II Produkt B

minus

Funktionell äquivalent,

d.h. vergleichbar

41

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Was bedeutet „avoided burdens“?

• Koppelprodukt verdrängt andere Produktionsweise

• D.h. Nachfrage nach diesem Koppelprodukt ist insgesamt konstant

• Umweltbelastung Koppelprodukt = Umweltbelastung verdrängtes Produkt

42

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Konsequenzen „avoided burdens“:

• volle Gutschrift für den Einen

• keine (zusätzlichen) Anreize für den/die Andern

=> Ist das fair?

43

1.2 Allokation vermeiden durch Systemerweiterung

Voraussetzungen, um Systemerweiterung anwenden zu können:

• Wahl zusätzlich einzubindende Prozesse / Produktsysteme

• zusätzlich einzubindende Prozesse / Produktsysteme müssen bekannt sein

• Aufwendungen und Emissionen der Systeme müssen bekannt sein

44

Allokationsverfahren gemäss ISO 14041

Verfahrensschritte bei Mehrprodukt-Prozessen:

1 Allokation vermeiden durch - höheren Detaillierungsgrad - Systemerweiterung

2 Allokation nach physikalischen Gesetzmässigkeiten

3 Allokation nach anderen

Gesetzmässigkeiten (z.B. ökonomischen)

45

Physikalische Gesetzmässigkeiten:

• Emissionen und Energie- und Materialbedarf abhängig von Parametern eines einzelnen Koppelproduktes

resp. Koppelprodukte lassen sich unabhängig voneinander variieren

2. Allokation nach physikalischen Gesetzmässigkeiten

46

2. Allokation nach physika-lischen Gesetzmässigkeiten

Beispiele

• Kehrichtverbrennung ist Koppelprozess, da gemeinsame Entsorgung versch. Abfälle:

Abhängigkeit Emissionen von Elementgehalt eines Abfalls

=> Abfallspezifische Emissionsfaktoren

47

Beispiel Kehrichtverbrennung

Kehricht- verbrennungs-

anlage Zusätzl.

Cl-Input

Zusätzl.

Cl-Fluss in:

Luft

Filterasche

Abwasser

Schlacke

48

KEINE phys. Gesetzmässigkeiten:

• Masse der Koppelprodukte (Ausnahme gewisse Transportprozesse)

• Energie- oder Exergieinhalt der Koppelprodukte

2. Allokation nach physikalischen

Gesetzmässigkeiten

49

2. Allokation nach physikalischen Gesetzmässigkeiten

Beispiele

• Kehrichtverbrennung:

Abhängigkeit Emissionen von Elementgehalt

• Flugzeug:

Emissionen / Energiebedarf abhängig von Zuladung (Masse)

aber: Unterschied Personen <-> Güter ?

50

Allokationsverfahren gemäss ISO 14041

Verfahrensschritte bei Mehrprodukt-Prozessen:

1 Allokation vermeiden durch - höheren Detaillierungsgrad - Systemerweiterung

2 Allokation nach physikalischen Gesetzmässigkeiten

3 Allokation nach anderen

Gesetzmässigkeiten (z.B. ökonomischen)

51

3. Allokation nach anderen Gesetzmässigkeiten

Meist ökonomische:

• Preise der Produkte

• Verhältnis Verkaufs- zu Produktionsvolumen

aber auch:

• Masse der Produkte

• Dichte der Produkte

• Energiegehalt der Produkte

• „Konvention“

52

Beispiel andere Gesetzmässigkeiten Gasbefeuerte Wärmekraftkopplung

Erdgas

Strom

Wärme

53

Kombinierte Betrachtung

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Umweltbelastung pro kWh Strom

Umweltbelastung pro kWh Wärme

100% auf Produkt ρ 0% auf Produkt α

0% auf Produkt ρ 100% auf Produkt α 67% auf Produkt ρ

33% auf Produkt α

33% auf Produkt ρ 67% auf Produkt α

=> Umweltbelastung Strom und Wärme voneinander abhängig

100% auf Wärme 0% auf Strom

67% auf Wärme 33% auf Strom

33% auf Wärme 67% auf Strom

0% auf Wärme 100% auf Strom

54

Recycling

55

Modellierung Recycling gemäss ISO 14041

Unterscheidung

• closed-loop

Verwendung des rezyklierten Materials in identischen Produkten

• open-loop

Verwendung des rezyklierten Materials in anderen

Produkten

56

Modellierung Recycling gemäss ISO 14041

• Closed-loop:

Allokation vermieden, da Sekundärmaterial das Primärmaterial ersetzt

• Open-loop:

Allokationsbasis

- physikalische Eigenschaften - ökonomischer Wert (Schrottpreis im Vergleich zum Preis des

Primärmaterials)

- Anzahl Verwendungen des

rezyklierten Materials

57

Recycling: 3 Funktionen mit einem Input an Ressourcen

Produktion Produktion Produktion

Recycling Recycling

Produkt A Produkt B Produkt C

Funktion A Funktion B Funktion C

58

Closed-loop: Substitution gemäss Allokationsverfahren nach ISO 14041

• Allokation vermeiden

- Erhöhung Detaillierungsgrad - Systemerweiterung

• Physikalische Gesetzmässigkeiten

• Andere Gesetzmässigkeiten (z.B.

ökonomische)

59

Systemerweiterung Recycling

Produktion Produktion Produktion

Recycling Recycling

Produkt A Produkt B Produkt C

Produktion Produktion Produktion

Produkt A Produkt B Produkt C

Funktion A Funktion B Funktion C

Funktion A Funktion B Funktion C

Herstellung aus Neumaterial:

Recycling:

60

Beispiel Aluminium

20 Mio t/a 2 Mio t/a

Stock:

ca. 500 Mio t + 18 Mio t/a Post consumer scrap:

4 Mio t/a Process scrap:

12 Mio t/a

Quelle: Werner 2000

Biosphere Technosphere

Globale Aluminium-Flüsse

61

Abschätzung Globale Treibhausgas (THG)-Emissionen Aluminium

• Primäraluminium-Produktion:

260 Mio. Tonnen CO ₂ -eq pro Jahr

• Schrott-Recycling:

16 Mio. Tonnen CO ₂ -eq pro Jahr Zum Vergleich:

• THG-Emissionen Schweiz:

50 Mio. Tonnen CO ₂ -eq pro Jahr

62

Zeitaspekt beim Recycling

Produktion Produktion

Recycling

Produkt A Produkt B

Funktion A Funktion B

z.B. Fassade z.B. Motorblock 30 bis 100 Jahre

63

Real auftretende

Umweltbelastungen im zeitlichen Ablauf

Zeit

U m w e l t b e l a s t u n g

Entscheid t=80a (Primär- oder Sek.-Alu) Entscheid t=0a

(Alu oder Alternative) Gewinnung

Nutzung

Recycling Produkt 1

(Fassade)

Produkt 2 (Motorblock)

64

Avoided burden approach

• Rezyklieren von Aluminium verhindert Abbau und Herstellen von

Primäraluminium

• Die damit auch vermiedenen

Aufwendungen und Emissionen werden

vollumfänglich demjenigen Produkt

gutgeschrieben, aus dem das Aluminium

rezykliert wird

65

Rechnerische Umweltbelastungen gemäss avoided burden-Ansatz

Zeit U m w e l t b e l a s t u n g

Entscheid t=80a Entscheid t=0a

Gewinnung

Nutzung Recycling

Produkt 1 (Fassade)

Produkt 2 (Motorblock)

66

Interpretation Avoided burden

• Zukünftige Generationen gewähren

“Umweltdarlehen” (beisp. ca. 200 Mio.

Tonnen CO ₂ -eq pro Jahr), das als Gutschrift dem Primäraluminium heute gewährt wird.

• Zukünftige Generationen erhalten als Gegenleistung konzentriertes

Aluminium (ca. 15 Mio. Tonnen jährl.)

67

Entscheidungssituationen

• Entscheidungsgrundlagen sollen beinhalten, was beeinflussbar ist.

• Aus der Ökonomie:

Kosten, die durch einen Entscheid nicht beeinflusst werden (sunk costs), sollen nicht berücksichtigt werden

=> Prinzip der sunk costs

Sollte auch auf Umweltbelastungen angewendet werden, d.h. in Ökobilanzen gelten

68

Substitution im

Allokationsverfahren nach ISO

• Allokation vermeiden

- Erhöhung Detaillierungsgrad - Systemerweiterung

• Physikalische Gesetzmässigkeiten

• Andere Gesetzmässigkeiten (z.B.

ökonomische)

69

Real auftretende

Umweltbelastungen im zeitlichen Ablauf

Zeit

U m w e l t b e l a s t u n g

Entscheid t=80a (Primär- oder Sek.-Alu) Entscheid t=0a

(Alu oder Alternative) Gewinnung

Nutzung

Recycling Produkt 1

(Fassade)

Produkt 2 (Motorblock)

70

Problematik avoided burden- Ansatz

• Heute real auftretende

Umweltbelastungen werden nicht erkannt (da durch Gutschriften erheblich reduziert)

• In Zukunft verlagerte, jedoch bereits in der Vergangenheit erfolgte Umweltbelastungen werden in zukünftigen Entscheiden nicht berücksichtigt!

71

Konsequenzen “Avoided burden”

• Erhöhte Wettbewerbsfähigkeit

Primäraluminium (siehe Fallstudien)

=> Mengenwachstum Primäralu-Markt

=> gesamthaft höhere UB durch Bauxitabbau und Primäralu-Herst.

• Verschlechterung der Umweltbilanz für Sekundäraluminium

=> Nachhaltigkeit?

72

Anwendungsfeld

Cut-off (sunk costs) Ansatz

• Materialwahl unter dem

Gesichtspunkt “Nachhaltigkeit”:

alle heute verursachten Emissionen werden heute verbucht,

kein Verschieben in die Zukunft (keine “Umweltdarlehen”)

=> Vorsorgeprinzip

da unsicher, ob unsere Nachfahren

unsere “Vorinvestitionen” (Aufbau

eines Aluminiumlagers) benötigen /

wünschen

73

Umgang mit Unsicherheit bezüglich Recycling in der Zukunft

Haltung Recycling-Gutschrift für zukünftige Verwer- tung

Technologieentwicklung

Risikofreudig gewähren Verbesserungen teilweise berücksichtigen, z.B. best available technology

Risikoneutral nicht gewähren Verbesserungen berücksichtigen, z.B. best available technology

Risikoscheu nicht gewähren Heutiger Stand auch für zukünftige Prozesse

74

Unsicherheiten in Ökobilanzen

Verschiedene Typen von Unsicherheiten:

- Variabilität und stochastische Fehler - Eignung des modellierten Inputs oder

Outputs

Beispiel: Antimon-Bedarf wird mit Daten zu Aluminium-Herstellung angenähert

- Modellunsicherheiten

Beispiel: Lachgas-Emissionen beim Düngen - Vernachlässigen wichtiger Flüsse

Beispiel: FCKW-Emissionen bei der Herstellung von FKW-Kältemitteln

75

Unsicherheiten in Ökobilanzen

Umgang mit diesen Unsicherheiten:

- Grobschätzungen:

für (infolge fehlender Daten) vernachlässigte Inputs und Outputs - Sensitivitätsanalysen:

für Modellunsicherheiten und Eignung der modellierten Inputs und Outputs

- Probabilistische Unsicherheitsanalyse mittels Monte Carlo-Simulation:

für Variabilität und stochastische Fehler

76

Variabilität und stoch. Fehler

- Pro Input/Output eines Einheitsprozesses:

Abschätzung der Verteilungsfunktion und der Max/Min-Werte

- Beispiele:

- Wärmebedarf eines Gebäudes - Erdgasbedarf pro erzeugte Wärme - NO _X -Emission pro kWh Erdgas - In vielen Fällen ist

Lognormalverteilung angebracht

77

Monte Carlo-Simulation

- 1’000 und mehr Rechengänge pro Simulation

- Bei jedem Rechengang:

für jeden Input/Output zufällige Wahl eines Datenpunktes entsprechend seiner Wahrscheinlichkeitsverteilung - Auf Abhängigkeiten achten!

Beispiel: CO ₂ -Emissionen hängen direkt vom Brennstoffbedarf ab.

78

Monte Carlo-Simulation

Eingabe- daten:

Resultate:

Max (97.5%)

Min (2.5%)

0 10 20 30 40 50 60

NOx, high pop. [mg/MJheat]

Emissionen Heizkessel Kette der Feuerung

kumulierte NOx-Emissionen

Monte-Carlo- Berechnung

Credits: PSI direkte NO

-Emissionen

79

Unsicherheitsverteilung im Ergebnis

aus ecoinvent Datenbank

80

Falls ungenügende Datenlage

Ansatz in ecoinvent Datenbank Pedigree-Ansatz (Halbquantitatives

Verfahren):

Unsicherheit bestimmt durch Einschätzung der Datenquelle bezüglich:

- Verlässlichkeit - Vollständigkeit

- Zeitlicher Übereinstimmung - Geographischer Übereinstimmung - Technischer Übereinstimmung - Grösse der Stichprobe

+ Basisunsicherheit für Schadstoffe und Inputs

=> lognormal verteilte Unsicherheit

81

Kriterien Pedigree-Matrix

- Zeitliche Übereinstimmung (bzgl. 2000):

1: weniger als 3 Jahre alt 2: weniger als 6 Jahre alt 3: weniger als 10 Jahre alt 4: weniger als 15 Jahre alt 5: älter oder Alter unbekannt

- Geographische Übereinstimmung: Daten von 1: identischer Region (z.B. Schweiz für Schweiz)

2: grösserer Region (z.B. Westeuropa statt Deutschland)

3: kleinerer oder ähnlicher Region 5: unbekannter oder stark unterschiedl.

Region

(z.B. Nordamerika statt Mittlerer Osten)

82

Unsicherheiten – Pedigree- Ansatz

Indikatorwert 1 2 3 4 5

Verlässlichkeit 1.00 1.05 1.10 1.20 1.50 Vollständigkeit 1.00 1.02 1.05 1.10 1.20 Zeitliche Übereinstimmung 1.00 1.03 1.10 1.20 1.50 Geographische Übereinstimmung 1.00 1.01 1.02 1.10 weitere techn. Übereinstimmung 1.00 1.20 1.50 2.00 Grösse Stichprobe 1.00 1.02 1.05 1.10 1.20 Gesamtunsicherheit eines

Pedigreewertes 1.00 1.07 1.27 1.65 2.56

83

Unsicherheiten – Pedigree- Ansatz

Basisunsicherheit

Energiebedarf [MJ, kWh] 1.05 Transportleistungen [tkm] 2.00 Infrastruktur [unit] 3.00 Kohlendioxid in Luft 1.05 PM2.5 aus Verbrennung 3.00 Schwermetalle in Wasser 5.00 Radionuklide in Wasser 3.00

84

Was steckt hinter Sachbilanz-Ergebnissen?

Kupfer Mangan Einheit kg kg Emissionen Luft:

CO

, Kohlendioxid kg 5.21 5.11 SO

, Schwefeloxide als SO

kg 0.136 0.0305 NMVOC g 6.04 3.07 NO

, Stickoxide als NO

g 8.0 9.7

Radon-222 kBq 2’750 6’010 Emissionen Wasser:

Sulfate g 11.5 21.4

Zink g 0.014 0.022

Radioaktive Abfälle:

Hochaktive Abfälle mm

8.6 18.7

Ausschnitt

85

Eingabedaten Kupfer

Oekoinventare von Energiesystemen (1996)

Eingabedaten Mangan

In den Resultatdaten kaum Unterschiede erkennbar

Aber: Sachbilanz Kupfer ist deutlich detaillierter

Oekoinventare von Energiesystemen (1996)