Prozessdetails: Stroh-Ballen-Mitverbr-Kohle-KW-DT-DE-2010

1.1 Beschreibung

Mitverbrennung von Strohballen (5% 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-Ballen-Mitverbr-Kohle-KW-DT-DE-2010'

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 Biomasse 2004
Bearbeitet durch System
Datensatzprüfung ja
Ortsbezug Deutschland
Zeitbezug 2010

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 TJ Elektrizität
Auslastung 6000 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Brennstoffe-Bio-fest
Flächeninanspruchnahme 10000 m²
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2010
Lebensdauer 30 a
Leistung 35 MW
Nutzungsgrad 45,4 %
Produkt Elektrizität

Funktionelle Einheit ist »1 TJ Elektrizität«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Stroh-DE-Ballen-2010 Xtra-RestStrohballen-DE-2010 2,2 TJ
Wasser (Stoff) Xtra-generischWasser 480000 kg

Inputs - Aufwendungen für Produktionsmittel

Produkt Aus Vorprozess Menge Einheit
Stahl MetallStahl-mix-DE-2000 5600000 kg
Zement Steine-ErdenZement-DE-2000 15400000 kg

Transportaufwendungen

Transport Menge Einheit
Transport von Gütertransport-Dienstleistung mit LKW-2010-mix-DE 15802 tkm

Outputs

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

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -8,81*10-9 TJ
Atomkraft 0,000758 TJ
Biomasse-Anbau 0,000105 kg
Biomasse-Anbau 0,00165 TJ
Biomasse-Reststoffe 2,2 TJ
Biomasse-Reststoffe 0,000807 kg
Braunkohle 0,00131 TJ
Eisen-Schrott 116 kg
Erdgas 0,00501 TJ
Erdgas 138 kg
Erdöl 8,71 kg
Erdöl 0,0443 TJ
Erze 305 kg
Fe-Schrott 61,5*10-6 kg
Geothermie 222*10-9 TJ
Luft 17,8 kg
Mineralien 1968 kg
Müll 47,7*10-6 TJ
NE-Schrott 0,388 kg
Sekundärrohstoffe 2,15 kg
Sekundärrohstoffe 0,000709 TJ
Sonne 817*10-9 TJ
Steinkohle 0,00595 TJ
Wasser 490902 kg
Wasserkraft 0,000212 TJ
Wind 9,69*10-6 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 0,000756 TJ
KEA-erneuerbar 2,2 TJ
KEA-nichterneuerbar 0,0639 TJ
KEV-andere 0,000756 TJ
KEV-erneuerbar 2,2 TJ
KEV-nichterneuerbar 0,0573 TJ

Luftemissionen

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) k.A. 44,2*10-6 kg
Cd (Luft) k.A. 66,9*10-6 kg
CH4 3,91 8,82 kg
CO 39,1 53,1 kg
CO2 0 4861 kg
Cr (Luft) k.A. 0,000128 kg
H2S 0 0,198 kg
HCl 8,73 8,77 kg
HF 0 0,00683 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. 36,2*10-6 kg
N2O 11 11,2 kg
NH3 0 0,324 kg
Ni (Luft) k.A. 0,00119 kg
NMVOC 3,91 5,35 kg
NOx 106 135 kg
PAH (Luft) k.A. 182*10-9 kg
Pb (Luft) k.A. 0,000726 kg
PCDD/F (Luft) k.A. 1,1*10-9 kg
Perfluoraethan 0 0,000252 kg
Perfluorbutan 0 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 0 kg
Perfluorhexan 0 0 kg
Perfluormethan 0 0,00199 kg
Perfluorpentan 0 0 kg
Perfluorpropan 0 0 kg
SF6 0 0 kg
SO2 9,47 11,8 kg
Staub 3,63 6,18 kg

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

Luftemission direkt inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 3364 8427 kg
SO2-Äquivalent 90,7 114 kg
TOPP-Äquivalent 137 176 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 9,1 kg
AOX 73,7*10-6 kg
As (Abwasser) 821*10-9 kg
BSB5 0,273 kg
Cd (Abwasser) 2,01*10-6 kg
Cr (Abwasser) 1,98*10-6 kg
CSB 8,11 kg
Hg (Abwasser) 1*10-6 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,000276 kg
N 0,015 kg
P 0,000129 kg
Pb (Abwasser) 13,1*10-6 kg

Abfälle

Abfall direkt inkl. Vorkette Einheit
Abraum 0 2730 kg
Asche 7265 7276 kg
Produktionsabfall 0 158 kg
REA-Reststoff 1314 1317 kg
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