Prozessdetails: Bio-SNG-Wind-P2G-KW-GuD-DE-2030

1.1 Beschreibung

grosses gasbefeuertes Gas-und-Dampfturbinen- (GuD) Kraftwerk (KW) in Deutschland mit Low-NOx-Brennkammer, Daten zu Effizienz und Kosten nach #3, NOx- und CO-Emissionen fortgeschrieben mit BACT-Daten für Kalifornien in 2007 (#2), alle anderen Daten nach #1. Es wird angenommen, daß 1/3 der Leistung aus der Dampfturbine stammt, für die eine Naß/Rückkühlung über Kühlturm angesetzt wurde (Wasserbedarf nach eigener Schätzung).

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. California Air Resources Board (CARB) 2002: Guidance for the Permitting of Electrical Generation Technologis; CARB Stationary Source Division, Project Assessment Branch, Sacramento
  3. Öko-Institut (Institut für angewandte Ökologie e.V.)/FhI-UMSICHT (Fraunhofer-Institut für Umwelt- und Sicherheitstechnik) 2003: Zukunftstechnologien; Arbeitspapier und Excel-Datenblätter erstellt im Rahmen des Projekts "Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse", Darmstadt/Oberhausen
  4. DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)/IfnE (Ingenieurbüro für neue Energien) 2009: Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland - Leitszenario 2009; Untersuchung im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit; Stuttgart/Teltow http://www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/leitszenario2009_bf.pdf
  5. ÖKO (Öko-Institut) in Kooperation mit IINAS (Internationales Institut für Nachhaltigkeitsanalyen und -strategien) 2012: Energie- und Klimabilanz von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten im Vergleich zu anderen Energiequellen; Studie für team ewen; Darmstadt http://dialog-erdgasundfrac.de/sites/dialog-erdgasundfrac.de/files/OEKO_IINAS-Fracking-Energie-Klimabilanz.pdf
  6. Originaldokumentation von 'Bio-SNG-Wind-P2G-KW-GuD-DE-2030'

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 -
Bearbeitet durch IINAS - International Institute for Sustainability Analysis
Datensatzprüfung ja
Ortsbezug Deutschland
Zeitbezug 2030

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 TJ Elektrizität
Auslastung 6000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Brennstoffe-Bio-Gase
Flächeninanspruchnahme 45000 m²
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2030
Lebensdauer 15 a
Leistung 900 MW
Nutzungsgrad 62,1 %
Produkt Elektrizität

Funktionelle Einheit ist »1 TJ Elektrizität«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Bio-SNG PipelineBio-SNG-Wind-P2G-DE-2030 1,61 TJ
Wasser (Stoff) Xtra-generischWasser 190500 kg

Inputs - Aufwendungen für Produktionsmittel

Produkt Aus Vorprozess Menge Einheit
Stahl MetallStahl-mix-DE-2030 22500000 kg
Zement Steine-ErdenZement-DE-2030 67500000 kg

Outputs

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

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -252*10-9 TJ
Atomkraft 0,0021 TJ
Biomasse-Anbau 14,8 kg
Biomasse-Anbau 0,00593 TJ
Biomasse-Reststoffe 6,09 kg
Biomasse-Reststoffe 0,0215 TJ
Braunkohle 0,0139 TJ
Eisen-Schrott 1340 kg
Erdgas 0,0326 TJ
Erdgas 3,85 kg
Erdöl 136 kg
Erdöl 0,0107 TJ
Erze 3721 kg
Fe-Schrott 0,00661 kg
Geothermie 0,000973 TJ
Luft 251 kg
Mineralien 3279 kg
Müll 0,00609 TJ
NE-Schrott 32,4 kg
Sekundärrohstoffe 4,76 kg
Sekundärrohstoffe 0,00981 TJ
Sonne 0,0112 TJ
Steinkohle 0,0709 TJ
Wasser 256461 kg
Wasserkraft 0,00474 TJ
Wind 2,64 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 0,0159 TJ
KEA-erneuerbar 2,68 TJ
KEA-nichterneuerbar 0,136 TJ
KEV-andere 0,0159 TJ
KEV-erneuerbar 2,68 TJ
KEV-nichterneuerbar 0,13 TJ

Luftemissionen

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) k.A. 0,000267 kg
Cd (Luft) k.A. 0,000208 kg
CH4 1,84 27,5 kg
CO 36,9 138 kg
CO2 0 10935 kg
Cr (Luft) k.A. 0,00131 kg
H2S 0 0,00112 kg
HCl 0 0,127 kg
HF 0 0,0313 kg
HFC-125 0 0 kg
HFC-134 0 0 kg
HFC-134a 0 0 kg
HFC-143 0 0 kg
HFC-143a 0 0 kg
HFC-152a 0 0 kg
HFC-227 0 0 kg
HFC-23 0 0 kg
HFC-236 0 0 kg
HFC-245 0 0 kg
HFC-32 0 0 kg
HFC-43-10mee 0 0 kg
Hg (Luft) k.A. 0,000437 kg
N2O 2,21 2,93 kg
NH3 0 0,192 kg
Ni (Luft) k.A. 0,00112 kg
NMVOC 7,37 8,52 kg
NOx 36,9 61,4 kg
PAH (Luft) k.A. 29,2*10-9 kg
Pb (Luft) k.A. 0,00829 kg
PCDD/F (Luft) k.A. 12,5*10-9 kg
Perfluoraethan 0 0,0017 kg
Perfluorbutan 0 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 0 kg
Perfluorhexan 0 0 kg
Perfluormethan 0 0,0132 kg
Perfluorpentan 0 0 kg
Perfluorpropan 0 0 kg
SF6 0 0 kg
SO2 0 10,6 kg
Staub 0,737 8,12 kg

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

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 705 12614 kg
SO2-Äquivalent 25,7 53,9 kg
TOPP-Äquivalent 56,4 99,1 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 11,9 kg
AOX 29,2*10-6 kg
As (Abwasser) 4,1*10-9 kg
BSB5 2,98 kg
Cd (Abwasser) 10*10-9 kg
Cr (Abwasser) 9,91*10-9 kg
CSB 105 kg
Hg (Abwasser) 5,01*10-9 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,000833 kg
N 0,0011 kg
P 0,00977 kg
Pb (Abwasser) 65,4*10-9 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 33272 kg
Asche 0 407 kg
Produktionsabfall 0 2356 kg
REA-Reststoff 0 67,8 kg
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