Prozessdetails: El-Wärmepumpe-mono-Luft-DE-2000-max

1.1 Beschreibung

monoenergetische elektrische Wärmepumpe für Niedertemperatur-Heizsystem, Wärmequelle Luft, mit elektrischer Nachheizung für kalte Tage. Der Wärmepumpen-Strom kommt hier zu 100 % aus Steinkohle-Kraftwerken (Maximal-Fall); Daten zum Jahresnutzungsgrad aus einer Auswertung der folgenden Quellen:

Jahresarbeitszahl bei NT-Systemen, ohne Umwälzpumpen
System BEI LBST IZW G4
mono-Luft 3,2 3 3,3 3,25
mono-Boden 4,6 4 3,8 3,90
mono-Wasser 4,9 4,5 4,3 4,25

Quellen: BEI 1998, IZW 1999, LBST 1997

1.2 Referenzen

  1. Öko-Institut (Institut für angewandte Ökologie e.V.) 1994: 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
  2. Bremer Energie-Institut (BEI) 1998: Energieeinsparung im Wohnungsneubau Teil 2 - Kosten-Nutzen-Verhältnisse bei Investitionen in elektrische Wärmepumpen und in Wärmerückgewinnunganlagen sowie Vergeich dieser Systeme mit Wärmeschutzmaßnahmen und thermischen Solaranlagen, W. Schulz u.a., Bremen
  3. Informationszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik (IZW) 1999: Untersuchungen von Praxisdaten zum Primärenergiebedarf und den Treibhausgasemissionen von modernen Wärmepumpen, R. Heidelck/H.J. Laue, IZW-Bericht 2/99, Karlsruhe
  4. Originaldokumentation von 'El-Wärmepumpe-mono-Luft-DE-2000-max'

1.3 ProBas-Anmerkungen

Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. Werte des Prozesses in Spalte ‚Prozess direkt’, Werte des Prozesses einschließlich Vorkette in Spalte ‚Prozess inkl. Vorkette’. Weiter…

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 (s.a. Bild 1):

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.

Bild 1: Beispiel zur GEMIS-Methode der Gutschriftsrechnung / Systemerweiterung

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, siehe Glossar #link#.

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 (#link auf Systemerweiterung oben) 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

Website: http://www.gemis.de

1.4 Weitere Metadaten

Quelle Öko-Institut
Projekte GEMIS-Stammdaten
Bearbeitet durch System
Datensatzprüfung nein
Ortsbezug Deutschland
Zeitbezug 2000

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 TJ Raumwärme
Auslastung 1600 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Elektrizität
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2000
Lebensdauer 20 a
Leistung 0,005 MW
Nutzungsgrad 325 %
Produkt Wärme - Heizen

Funktionelle Einheit ist »1 TJ Raumwärme«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Elektrizität Netz-el-DE-Verteilung-NS-2000 0,02 TJ
Elektrizität-DE-HH/KV-Heizen-2000 Netz-el-DE-2000-lokal-Heizstrom-StK 0,308 TJ

Inputs - Aufwendungen für Produktionsmittel

Produkt Aus Vorprozess Menge Einheit
PVC-Granulat Chem-OrgPVC-mix-DE-2000 135 kg
Stahl MetallStahl-mix-DE-2000 275 kg

Outputs

Output Menge Einheit
Raumwärme 1 TJ
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Funktionelle Einheit ist »1 TJ Raumwärme«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -110*10-12 TJ
Atomkraft 0,0204 TJ
Biomasse-Anbau -0,000877 kg
Biomasse-Anbau -22,7*10-6 TJ
Biomasse-Reststoffe -0,0128 kg
Biomasse-Reststoffe 0,000253 TJ
Braunkohle 0,0168 TJ
Eisen-Schrott 246 kg
Erdgas 0,00704 TJ
Erdgas 50,4 kg
Erdöl 0,00607 TJ
Erdöl 177 kg
Erze 603 kg
Fe-Schrott 598*10-9 kg
Geothermie -7,21*10-9 TJ
Luft 68 kg
Mineralien 1666 kg
Müll 0,00156 TJ
NE-Schrott 0,076 kg
Sekundärrohstoffe 0,035 kg
Sekundärrohstoffe 0,00142 TJ
Sonne -5,49*10-6 TJ
Steinkohle 0,824 TJ
Wasser 370144 kg
Wasserkraft 0,00136 TJ
Wind 0,00032 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 0,0028 kg
Cd (Luft) 0,000325 kg
CH4 422 kg
CO 30,5 kg
CO2 80265 kg
Cr (Luft) 0,00157 kg
H2S 6,68*10-6 kg
HCl 2,96 kg
HF 0,147 kg
HFC-125 0 kg
HFC-134 0 kg
HFC-134a 0 kg
HFC-143 0 kg
HFC-143a 0 kg
HFC-152a 0 kg
HFC-227 0 kg
HFC-23 0 kg
HFC-236 0 kg
HFC-245 0 kg
HFC-32 0 kg
HFC-43-10mee 0 kg
Hg (Luft) 0,00272 kg
N2O 4,04 kg
NH3 0,000437 kg
Ni (Luft) 0,00332 kg
NMVOC 3,59 kg
NOx 48 kg
PAH (Luft) 488*10-9 kg
Pb (Luft) 0,00985 kg
PCDD/F (Luft) 4,77*10-9 kg
Perfluoraethan 13,3*10-6 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 0,000106 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 55,7 kg
Staub 2,99 kg

Luftemissionen (Aggregierte Werte, TOPP-Äquivalent, SO2-Äquivalent, inkl. Vorkette)

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 92028 kg
SO2-Äquivalent 91,9 kg
TOPP-Äquivalent 71,4 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 3,3 kg
AOX 7,73*10-6 kg
As (Abwasser) 3,85*10-12 kg
BSB5 0,476 kg
Cd (Abwasser) 9,41*10-12 kg
Cr (Abwasser) 9,31*10-12 kg
CSB 17,1 kg
Hg (Abwasser) 4,7*10-12 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,00748 kg
N 0,00245 kg
P 41,5*10-6 kg
Pb (Abwasser) 61,4*10-12 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 76780 kg
Asche 0 4368 kg
Produktionsabfall 0 239 kg
REA-Reststoff 0 1502 kg
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