Prozessdetails: FermenterBio-EtOH-2G-Stroh-DE-2030

1.1 Beschreibung

Fermenter für Bioethanol aus Lignozellulose (Stroh) mit Enzym-Aufschluss, Daten nach #1, aktualisiert mit #2

1.2 Referenzen

  1. NREL (National Renewable Energy Laboratory) 2002: Lignocellulosic Biomass to Ethanol Process Design and Economic Utilizing Co-Current Dilut Prehydrolysis and Enzymatic Hydolysis for Corn Stover; A. Aden, M. Ruth, K. Ibsen, J. Jechura, K. Neeves, J. Sheehan, B. Wallace (NREL) L. Montague, A. Slayton, J. Lukas (Harris Group); Contract No. DE-AC36-99-GO10337, Golden, Colorado (http://www.osti.gov/bridge)
  2. Originaldokumentation von 'FermenterBio-EtOH-2G-Stroh-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 BMU BioCouple 2011
Bearbeitet durch IINAS - International Institute for Sustainability Analysis
Datensatzprüfung ja
Ortsbezug Deutschland
Zeitbezug 2030

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 TJ Ethanol (bio)
Auslastung 7500 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Brennstoffe-Bio-fest
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2030
Lebensdauer 15 a
Leistung 100 MW
Nutzungsgrad 55 %
Produkt Brennstoffe-Bio-flüssig

Funktionelle Einheit ist »1 TJ Ethanol (bio)«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Branntkalk (CaO) Steine-ErdenCaO-mix-DE-2030 3611 kg
Prozesswärme Lignin-Kessel-WSF-DE-2030 0,3 TJ
Schwefelsäure Chem-AnorgSchwefelsäure-2000 5000 kg
Stroh-DE-Ballen-2030 Xtra-RestStrohballen-DE-2030 1,82 TJ
Wasser (Stoff) Xtra-generischWasser 283333 kg

Transportaufwendungen

Transport Menge Einheit
Transport von Gütertransport-Dienstleistung mit Lkw-Diesel-DE-2030 13043 tkm

Outputs

Output Menge Einheit
Ethanol (bio) 1 TJ
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Funktionelle Einheit ist »1 TJ Ethanol (bio)«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -4,96*10-9 TJ
Atomkraft 0,000942 TJ
Biomasse-Anbau 0,00887 kg
Biomasse-Anbau 0,00241 TJ
Biomasse-Reststoffe 2,15 TJ
Biomasse-Reststoffe 0,0038 kg
Braunkohle 0,00065 TJ
Eisen-Schrott 5,82 kg
Erdgas 0,00627 TJ
Erdgas 1,06 kg
Erdöl 0,0303 TJ
Erdöl 3,58 kg
Erze 27,4 kg
Fe-Schrott 37,2*10-6 kg
Geothermie 9*10-6 TJ
Luft 1,18 kg
Mineralien 6339 kg
Müll 91,1*10-6 TJ
NE-Schrott 0,161 kg
Sekundärrohstoffe 1651 kg
Sekundärrohstoffe 25,5*10-6 TJ
Sonne 65,1*10-6 TJ
Steinkohle -0,0123 TJ
Wasser 492933 kg
Wasserkraft 0,00018 TJ
Wind 0,000193 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 0,000117 TJ
KEA-erneuerbar 2,15 TJ
KEA-nichterneuerbar 0,026 TJ
KEV-andere 0,000117 TJ
KEV-erneuerbar 2,15 TJ
KEV-nichterneuerbar 0,0258 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) -35,9*10-6 kg
Cd (Luft) 33,8*10-6 kg
CH4 -4,4 kg
CO 106 kg
CO2 4026 kg
Cr (Luft) 1,17*10-6 kg
H2S 13,4*10-6 kg
HCl -0,165 kg
HF -0,00446 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) -45,7*10-6 kg
N2O 12,1 kg
NH3 0,00402 kg
Ni (Luft) 0,000723 kg
NMVOC 1,53 kg
NOx 48,9 kg
PAH (Luft) 55,6*10-9 kg
Pb (Luft) -39,8*10-6 kg
PCDD/F (Luft) 75,7*10-12 kg
Perfluoraethan 0,000109 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 0,000847 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 19,7 kg
Staub 2,35 kg

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

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 7542 kg
SO2-Äquivalent 53,7 kg
TOPP-Äquivalent 72,9 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 7,51 kg
AOX 6,66*10-6 kg
As (Abwasser) 24,3*10-12 kg
BSB5 0,0177 kg
Cd (Abwasser) 59,2*10-12 kg
Cr (Abwasser) 58,6*10-12 kg
CSB 0,584 kg
Hg (Abwasser) 29,6*10-12 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,000357 kg
N 0,00521 kg
P 90*10-6 kg
Pb (Abwasser) 386*10-12 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 623 kg
Asche 0 402 kg
Produktionsabfall 0 60,7 kg
REA-Reststoff 0 -14,8 kg
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