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

1.1 Beschreibung

monovalente elektrische Wärmepumpe für Niedertemperatur-Heizsystem, Wärmequelle Boden (Erdreich), falsche Investitionskosteneingabe korrigiert (Okt. 2000). 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-Erdreich-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 390 %
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 0,025 TJ
Elektrizität-DE-HH/KV-Heizen-2000 Netz-el-DE-2000-lokal-Heizstrom-StK 0,256 TJ

Inputs - Aufwendungen für Produktionsmittel

Produkt Aus Vorprozess Menge Einheit
Beton Steine-ErdenBeton-DE-2000 2500 kg
Kupfer MetallKupfer-DE-mix-2000 50 kg
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 -163*10-12 TJ
Atomkraft 0,0257 TJ
Biomasse-Anbau -0,000853 kg
Biomasse-Anbau -22,1*10-6 TJ
Biomasse-Reststoffe -0,0124 kg
Biomasse-Reststoffe 0,000322 TJ
Braunkohle 0,022 TJ
Eisen-Schrott 240 kg
Erdgas 0,00862 TJ
Erdgas 42,8 kg
Erdöl 0,00798 TJ
Erdöl 178 kg
Erze 671 kg
Fe-Schrott 977*10-9 kg
Geothermie 10,1*10-9 TJ
Luft 67,1 kg
Mineralien 5976 kg
Müll 0,00201 TJ
NE-Schrott 95,2 kg
Sekundärrohstoffe -26,8 kg
Sekundärrohstoffe 0,00151 TJ
Sonne -5,34*10-6 TJ
Steinkohle 0,697 TJ
Wasser 335431 kg
Wasserkraft 0,00165 TJ
Wind 0,000409 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 0,00237 kg
Cd (Luft) 0,000283 kg
CH4 357 kg
CO 29 kg
CO2 69616 kg
Cr (Luft) 0,00136 kg
H2S 8,21*10-6 kg
HCl 2,55 kg
HF 0,129 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) 0,0023 kg
N2O 3,46 kg
NH3 0,00192 kg
Ni (Luft) 0,00294 kg
NMVOC 3,23 kg
NOx 45,2 kg
PAH (Luft) 416*10-9 kg
Pb (Luft) 0,00848 kg
PCDD/F (Luft) 4,31*10-9 kg
Perfluoraethan 22,4*10-6 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 0,000178 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 48,9 kg
Staub 3,2 kg

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

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 79563 kg
SO2-Äquivalent 82,8 kg
TOPP-Äquivalent 66,5 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 3,31 kg
AOX 7,8*10-6 kg
As (Abwasser) 7,05*10-12 kg
BSB5 0,501 kg
Cd (Abwasser) 17,2*10-12 kg
Cr (Abwasser) 17*10-12 kg
CSB 18 kg
Hg (Abwasser) 8,61*10-12 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,00943 kg
N 0,0026 kg
P 44,1*10-6 kg
Pb (Abwasser) 112*10-12 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 80088 kg
Asche 0 3745 kg
Produktionsabfall 0 2753 kg
REA-Reststoff 0 1280 kg
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