Prozessdetails: PipelineGH2-DE-2030 (P2G)-onshore

1.1 Beschreibung

Pipeline für gasförmigen H2-Transport in Deutschland; alle Daten nach #1
Energieverbrauch: Der Wert aus #2 für die Kompression von 30 auf 80 bar wird hier für alle Bezugsjahre übernommen.
Verluste: Die prozentualen Verluste werden gleich denen des Erdgasferntransportes nach #3 gesetzt. Mit 0,026% / 1.000 km ist dieser Wert sehr niedrig. Falls korrekt abgeschätzt sind die Verluste, da anders als bei Erdgas ohne signifikante Umweltwirkungen, vernachlässigbar.
Materialvorleistungen: Die Werte nach #3 für Erdgaspipelines werden mit der Annahme eines Drucks von etwa 80 bar für Erdgas und 40 bar für Wasserstoff nach #2 auf Wasserstoff hochgerechnet.
Investitionskosten: #2 enthält Kostenschätzungen von 370 Euro / m basierend auf mehreren in ihren Bezügen nicht ganz eindeutige Literaturangaben (Erdgas oder H2, on- oder offshore, Durchmesser). In der Bandbreite nach #2 liegen die Angaben aus [ngo-online 2006] für eine Ethylenpipeline (450 Euro / m). Mit Angaben aus #3 (Volumen-bezogene Kapazität und Lebensdauer von Erdgaspipelines) und der Skalierung über typische Druckniveaus für Erdgas und Wasserstoff (s.o.) werden aus [ngo-online 2006] Kosten pro MJkm abgeschätzt.
Betriebskosten: #2 gibt die Betriebskosten mit jährlich 2% der Investitionskosten an. Der Wert passt relativ gut zu den Relationen Betriebs-/Investitionskosten für eine geplante Erdölpipeline [BFAI 2007]. Hier wird der Wert nach #2 angesetzt.
Personaleinsatz (Personen je Anlage bzw. Durchsatz): Der Personalaufwand ist vernachlässigbar und wird gleich 0 gesetzt.

1.2 Referenzen

  1. Ludwig-Bölkow-Sytemtechnik (LBST) 2001: Wasserstoff-Erzeugung in offshore Windparks (Handout). Ottobrunn
  2. Faist Emmenegger, M.; Heck, T.; Jungbluth N 2003.: Erdgas. Endbericht ecoinvent 2000 No. 6-V. Paul Scherrer Institut Villigen/CH, Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf/CH
  3. 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
  4. Originaldokumentation von 'PipelineGH2-DE-2030 (P2G)-onshore'

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 H2 (energetisch)
Auslastung 5000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Brennstoffe-Sonstige
Flächeninanspruchnahme 100000 m²
Jahr 2030
Länge 100 km
Lebensdauer 20 a
Leistung 100 MW
Produkt Brennstoffe-Sonstige
Verlust 0,00026 %/100 km

Funktionelle Einheit ist »1 TJ H2 (energetisch)«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Elektrizität Netz-el-DE-Verteilung-MS-2030 37,8*10-9 TJ
H2 (energetisch) FabrikH2-DE-2030 (P2G)-onshore 1 TJ

Inputs - Aufwendungen für Produktionsmittel

Produkt Aus Vorprozess Menge Einheit
Stahl MetallStahl-mix-DE-2030 24000000 kg

Outputs

Output Menge Einheit
H2 (energetisch) 1 TJ
Zum Seitenanfang

Funktionelle Einheit ist »1 TJ H2 (energetisch)«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -319*10-9 TJ
Atomkraft 0,00166 TJ
Biomasse-Anbau 17,1 kg
Biomasse-Anbau -5,42*10-6 TJ
Biomasse-Reststoffe 7,05 kg
Biomasse-Reststoffe -45,2*10-6 TJ
Braunkohle 0,00137 TJ
Eisen-Schrott 940 kg
Erdgas 0,00319 TJ
Erdgas 1,34 kg
Erdöl 167 kg
Erdöl 0,00653 TJ
Erze 2501 kg
Fe-Schrott 0,00836 kg
Geothermie -1,61*10-6 TJ
Luft 186 kg
Mineralien 6073 kg
Müll 0,000283 TJ
NE-Schrott 29,6 kg
Sekundärrohstoffe 0,847 kg
Sekundärrohstoffe 0,00657 TJ
Sonne -77,3*10-6 TJ
Steinkohle 0,0377 TJ
Wasser 33369 kg
Wasserkraft 0,000832 TJ
Wind 1,43 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 0,00686 TJ
KEA-erneuerbar 1,43 TJ
KEA-nichterneuerbar 0,0572 TJ
KEV-andere 0,00686 TJ
KEV-erneuerbar 1,43 TJ
KEV-nichterneuerbar 0,0505 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 0,00017 kg
Cd (Luft) 0,000102 kg
CH4 13,5 kg
CO 62,8 kg
CO2 4461 kg
Cr (Luft) 0,000832 kg
H2S -5,32*10-6 kg
HCl 0,0422 kg
HF 0,0178 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) 0,000254 kg
N2O 0,061 kg
NH3 -75*10-6 kg
Ni (Luft) 0,000719 kg
NMVOC 0,434 kg
NOx 10,1 kg
PAH (Luft) 5,36*10-9 kg
Pb (Luft) 0,00525 kg
PCDD/F (Luft) 8,35*10-9 kg
Perfluoraethan 0,00115 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 0,00897 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 6,38 kg
Staub 4,89 kg

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

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 4898 kg
SO2-Äquivalent 13,5 kg
TOPP-Äquivalent 19,9 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 0,152 kg
AOX 19,2*10-6 kg
As (Abwasser) -22,9*10-12 kg
BSB5 1,96 kg
Cd (Abwasser) -56*10-12 kg
Cr (Abwasser) -55,4*10-12 kg
CSB 68,1 kg
Hg (Abwasser) -28*10-12 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,000653 kg
N 0,000654 kg
P 0,0124 kg
Pb (Abwasser) -365*10-12 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 10943 kg
Asche 0 37,2 kg
Produktionsabfall 0 1741 kg
REA-Reststoff 0 7,42 kg
Zum Seitenanfang