Prozessdetails: Stroh-Pellets-Mitverbr-Kohle-KW-DT-DE-2030

1.1 Beschreibung

Mitverbrennung von Holz-Pellets (10% Anteil) in einem neuen Steinkohlekraftwerk mit hochwertiger Dampfturbine mit nasser REA + SCR-DeNOx, Kühlturmbetrieb mit nasser Rückkühlung angenommen. Effizienz und Kosten nach #2, alle anderen Daten nach #1, Wasserbedarf nach eigener Schätzung. Transportentfernung für Hackschnitzel mit 100 km angenommen, Transport per Lkw. Investitionskosten umfassen hier nur die Mehr-Investition für die Brennstoffaufbereitung, Kosten nach #3.

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. 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
  3. IVD (Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen, Universität Stuttgart) 1998: Erforderliche Eigenschaften holz- und halmgutartiger Biobrennstoffe bei einer Zufeuerung in existierenden Kohlekraftwerken, Hartmut Spliethoff/Volker Siegle/Klaus Hein, in: FNR 1998, S. 155-175
  4. Originaldokumentation von 'Stroh-Pellets-Mitverbr-Kohle-KW-DT-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 WBGU-Bio ÖKO 2008
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-fest
Flächeninanspruchnahme 19999 m²
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2030
Lebensdauer 30 a
Leistung 70 MW
Nutzungsgrad 44,9 %
Produkt Elektrizität

Funktionelle Einheit ist »1 TJ Elektrizität«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Stroh-DE-Pellets-2030 FabrikStroh-Pellets-DE-2030 2,23 TJ
Wasser (Stoff) Xtra-generischWasser 513889 kg

Inputs - Aufwendungen für Produktionsmittel

Produkt Aus Vorprozess Menge Einheit
Stahl MetallStahl-mix-DE-2030 11200000 kg
Zement Steine-ErdenZement-DE-2000 30800000 kg

Transportaufwendungen

Transport Menge Einheit
Transport von Gütertransport-Dienstleistung mit Lkw-Diesel->12t-DE-2030 15467 tkm

Outputs

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

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -16,5*10-9 TJ
Atomkraft 0,00144 TJ
Biomasse-Anbau 1,39 kg
Biomasse-Anbau 0,0179 TJ
Biomasse-Reststoffe 2,28 TJ
Biomasse-Reststoffe 0,575 kg
Braunkohle 0,0135 TJ
Eisen-Schrott 180 kg
Erdgas 0,0325 TJ
Erdgas 98,4 kg
Erdöl 0,0809 TJ
Erdöl 23 kg
Erze 593 kg
Fe-Schrott 0,000196 kg
Geothermie 0,000912 TJ
Luft 35,3 kg
Mineralien 1959 kg
Müll 0,00547 TJ
NE-Schrott 2,02 kg
Sekundärrohstoffe 5,84 kg
Sekundärrohstoffe 0,00133 TJ
Sonne 0,0105 TJ
Steinkohle 0,0253 TJ
Wasser 552911 kg
Wasserkraft 0,00384 TJ
Wind 0,0265 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 0,0068 TJ
KEA-erneuerbar 2,34 TJ
KEA-nichterneuerbar 0,159 TJ
KEV-andere 0,0068 TJ
KEV-erneuerbar 2,34 TJ
KEV-nichterneuerbar 0,154 TJ

Luftemissionen

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) k.A. 91,7*10-6 kg
Cd (Luft) k.A. 0,000172 kg
CH4 3,93 16,1 kg
CO 15,7 50 kg
CO2 0 12404 kg
Cr (Luft) k.A. 0,000299 kg
H2S 0 0,414 kg
HCl 3,98 4,07 kg
HF 0 0,0173 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. 0,000125 kg
N2O 3,93 4,71 kg
NH3 0 0,221 kg
Ni (Luft) k.A. 0,00217 kg
NMVOC 3,93 9,15 kg
NOx 70,8 114 kg
PAH (Luft) k.A. 393*10-9 kg
Pb (Luft) k.A. 0,00176 kg
PCDD/F (Luft) k.A. 2,11*10-9 kg
Perfluoraethan 0 0,000767 kg
Perfluorbutan 0 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 0 kg
Perfluorhexan 0 0 kg
Perfluormethan 0 0,00598 kg
Perfluorpentan 0 0 kg
Perfluorpropan 0 0 kg
SF6 0 0 kg
SO2 6,34 12,4 kg
Staub 4,11 7,81 kg

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

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 1270 14264 kg
SO2-Äquivalent 59,1 96,4 kg
TOPP-Äquivalent 92,1 154 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 49,8 kg
AOX 0,000151 kg
As (Abwasser) 1,71*10-6 kg
BSB5 0,612 kg
Cd (Abwasser) 4,19*10-6 kg
Cr (Abwasser) 4,14*10-6 kg
CSB 18,4 kg
Hg (Abwasser) 2,09*10-6 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,000538 kg
N 0,0291 kg
P 0,000385 kg
Pb (Abwasser) 27,3*10-6 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 21778 kg
Asche 15130 15482 kg
Klärschlamm 0 1,59 kg
Produktionsabfall 0 632 kg
REA-Reststoff 706 764 kg
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