Post on 05-Apr-2015
© FH-Prof. Dr. Bernhard Zimmer
Holz –
Multitalent und sein Beitrag zum Klimaschutz
FH-Prof. Dr. Bernhard ZimmerLeiter Forschung und Entwicklung.Fachbereichsleiter Holztechnologie & Ökolgie
Fachhochschule Salzburg GmbHMarkt 136a; A-5431 Kuchl
bernhard.zimmer@fh-salzburg.ac.at
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Holz - Baustoff mit Tradition und Zukunft
Wald und Holz sind in besonderer Weise eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden.
Holz ist einer der ältesten Roh-, Bau-, Werkstoffe und Energieträger und dadurch dem Menschen vertraut wie kein anderer1.
Holz ist der wichtigste nachwachsende Rohstoff.
Holz ist ein Kohlenstoffspeicher und weist damit, gegenüber anderen Rohstoffen nicht zu ersetzende Vorteile für eine nachhaltige Entwicklung auf.
1 Schulz, Horst (1993): Die Entwicklung der Holzverwendung im 19., 20. und 21.Jahrhundert. Holz Roh- Werkstoff, 51: 75-81.
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Globale Jahresproduktion 1999
Holz ist der mengenmäßig wichtigste Rohstoffdie Nutzungspotentiale sind bislang bei weitem nicht ausgeschöpft
Rundholz
Nutzholz
Zement
Stahl
Kunststoff
Aluminium
Mrd. m3
3,6
1,9
1,2
0,10
0,16
Mrd. t
2,1
1,1
1,5
0,8
0,17
0,02 0,01
Quelle: FAO, BDZ, SSV, vke, StBA
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Holzverwendung (global)
Brennholz
48%
Nutzholz
52%
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Holz im Bauwesen
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Moderner Holzbau - ein Beispiel
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Holz - Rohstoff mit Tradition und Zukunft
Im wichtigsten nach-wachsenden Natur- und Rohstoff Holz steckt also aufgrund des chemischen und strukturellen Aufbaus des Holzes auch für die Zukunft ein enormes Potential für eine breite und zukunftsfähige Produktpalette, die Produkte aus fossilen und nicht nachwachsenden Rohstoffen ablösen werden.
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Moderne Holzwerkstoffe
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Das technische Potenzial von Holz
1800 1900 2000
Festigkeit
E-Modul
Rohdichte
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Holz als Energiequelle im Haus
o Scheitholz
o Holzbriketts
o Hackschnitzel
o Holzpellets
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Kohlenstoffspeicher sowie deren jährliche Änderung
Ozeane(38000 Gt)
W älder(1648 G t)
Landpflanzen(2060 G t)
Atmosphäre(750 Gt)
+3
+2
+2
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Primärwälder - Urwälder
Bio
ma
sse
Ze it
C O -Inp ut = C O -O utp ut2 2
Ke ine Ho lznutzung
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WirtschaftswälderBi
om
ass
e
Ze itHo lznutzung
C O -Inp ut > C O -O utp ut2 2
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Kohlenstoffspeicher „Holzprodukte“
W älder(1648 G t)
Landpflanzen(2060 G t)
+2
Ozeane(38000 Gt)
Holzprodukte(14 Gt )
Atmosphäre(750 Gt)
+3(+2)
+0,5(+1,4)
+2
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Der Lebensweg:
„von der Wiege bis zur Bahre“
R o h s t o ff
Recyc ling
K ompos tierung(bio log. A bbau)
Deponie
E nerget is cheN utzung
P r o d u k t -h e r s t e l l u n g
Produkt-herstellung
Rohstoff
N u t z u n gd e s
P r o d u k t e s
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Die Sachbilanz
Erfassung aller Input- und Outputströme
– Energie
– Betriebsstoffe
– Hilfsstoffe
– Emissionen aller Art
E n e r g i e , f o s s i l
E n e r g i e , r e g e n e r a t i v
W a s s e r
B e t r i e b s -s t o f f
H i l f s s t o f f
I n p u t
E m i s s i o n ,g a s f ö r m i g
E m i s s i o n ,f l ü s s i g
E m i s s i o n ,f e s t
W a s s e r
A b w ä r m e
L ä r m
O u t p u t
A l t h o l z A l t f e n s t e r . . . . . . . . . .
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Der Lebensweg aller Holzprodukte beginnt im Wald
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Holz - Zusammensetzung
Eine Tonne Holzatro:
– 500 kg Kohlenstoff
– 430 kg Sauerstoff
– 60 kg Wasserstoff
– 10 kg andere Elemente
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Holzbildung durch Photosynthese
Photosynthese:
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Modellrechnungzur Berechnung der Massenströme beim Aufbau von Holz:
8,4 CO2 + 12 H2O C8,4H12O5,4 + 8,7 O2 + 6 H2O
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Sachbilanz der Photosynthese
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Forstliche Produktion
Bestandesbegründung
Kulturpflege
Jungwuchspflege
Läuterung
Durchforstung - ErnteDurchforstung - Rücken
Endnutzung - ErnteEndnutzung - Rücken
KalkungPestiz ideinsatzW egebauEntrindung
K o h l e n s t o ff s p e i c h e rF i c h t e n h o l z
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Transport - Module
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Holz braucht keine langen Transportwege
Holz wächst dezentral und braucht deshalb keine langen Transportwege
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Hohe RohstoffausnutzungDie während der Produktion anfallenden Resthölzer sind entweder Rohstoff für andere Produkte oder können zur Energieerzeugung eingesetzt werden.
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Energieeffizienz
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Späne undHackschnitzel
SonstigesRestholz
Schnittholz, frisch Schnittholz, frischund imprägniert
Schnittholz,technischgetrocknet
Schnittholz,getrocknet und
imprägniert
Hobelware, frisch Hobelware,technischgetrocknet
Schnittholzproduktion (regenerativ)
Schnittholzproduktion (fossil)
Rundholztransport
Forstwirtschaft
Die Holzbe- und -verarbeitung ist energieeffizient; der Anteil an erneuerbaren Energieträgern ist überdurchschnittlich groß.
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Schnittholzherstellung
Verbrauch an fossiler Prim ärenergie
Forstliche Produktion
Rundholztransport (300km)
Rundholztransport (50km)
Einschnitt
Technische Trocknung
K o h l e n s t o ff -s p e i c h e r
F i c h t e n h o l z
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Das Treibhauspotential (GWP100)
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
Beton Ziegel Kalksandstein Porenbeton Schnittholz(u=30-40%)
GW
P [
kg
]
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Furnierschichtholz
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GWP100 von Kerto-Furnierschichtholz
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
GW
P100 [
kg
CO
2-Ä
qu
ivale
nte
]
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Holz im Bauwesen
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Materialeinsatz für „La Grande B“
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45A
nte
il a
n d
er
Ge
sam
tma
sse
[%
]
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Energiebilanz „La Grande B“
Energiebilanz
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Tran
spor
t des
Fer
tigha
uses
Aufst
ellen
des
Fer
tigha
uses
Herst
ellun
g de
r Fer
tigha
usele
mente
Schnit
tholz
Spanp
latte
V20
Spanp
latte
V10
0
Dachs
teine
Gipska
rtonp
latte
Minera
lwoll
e
Glasw
olle
WDVS
Schor
nste
in
Fens
ter u
nd T
üren
Metall
- und
Kun
stst
ofba
uteil
e
Abfall
beha
ndlun
g
Pri
mä
ren
erg
ie [
MJ]
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GWP 100
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Tran
spor
t des
Fer
tigha
uses
Aufst
ellen
des
Fer
tigha
uses
Herst
ellun
g de
r Fer
tigha
usele
mente
Schnit
tholz
Spanp
latte
V20
Spanp
latte
V10
0
Dachs
teine
Gipska
rtonp
latte
Minera
lwoll
e
Glasw
olle
WDVS
Schor
nste
in
Fens
ter u
nd T
üren
Metall
- und
Kun
stst
ofba
uteil
e
Abfall
beha
ndlun
g
kg C
O2
Äq
uiv
ale
nt
Treibhauspotential (GWP100) „La Grande B“
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Kohlenstoffbilanz (La Grande B)
Gesamtfixierung CO2
[32957 kg]
Gesamte CO2- Emission
[17784 kg]
Überschuß CO2- Fixierung im Holz
[15173 kg]
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GWP für die Produktion eines Fertighauses (Haas)
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Materialvergleiche
Masse Primärenergieverbrauch Energie-
[kg]
fossil [MJ]
erneuerbar [MJ]
gesamt [MJ]
inhalt [MJ]
Brettschichtholz 2398 25317 10850 36167 39802
Stahl 3980 51740 2388 54128 0
Stahlbeton 14838 15816 890 16706 0
Tab. 1: Materialvergleich für einen 20 m Dachbinder
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Aufforderung zur Energieverschwendung
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Alt - Neu
0
50
100
150
200
250
300
Heiz
en
erg
ie [
kW
h/m
²a]
vor 1980 heute -Standard
heute -modern
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Fazit – Energieversorgung
Heizenergiebedarf nach Brennstoffen
Sonne16%
Holz84%
Elektrischer Strom nach Energieträgern
PV-Anlage51%
Netz49%
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Ökobilanz (LCA) - Pelletherstellung
PelletherstellungInput Output
Submodul
Pelletierung
Zerkleinerung
Submodul
Trocknung
Submodul
Rohstoff Späne trocken
Rohstoff Späne feucht
Produkt Holzpellets
Energiethermisch
Energieelektrisch
BetriebsstoffStärke
Wasser
Lärm
Abwärme
Emissionfest,
flüssig,gasförmig
Wasser
Quelle: Witzlinger (2002)
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Ökobilanz (LCA) - Pelletherstellung
Quelle: Witzlinger (2002)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Energ
ieein
satz
[M
J/t]
Zerkleinern Trocknen Verpressen
Energieeinsatz zur Herstellung von Holzpellets
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Ökobilanz (LCA) - Pelletherstellung
Quelle: Witzlinger (2002)
81%
19%
Energieeinsatz versus Energieinhalt (Hu)
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Feinstaub (PM10)
Quelle: UBA (2006) Hintergundpapier: Die Nebenwirkungen der Behaglichkeit: Feinstaub aus Kamin und Holzofen
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Feinstaub
Quelle: UBA (2006) Hintergundpapier: Die Nebenwirkungen der Behaglichkeit: Feinstaub aus Kamin und Holzofen
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Feinstaub - Diskussion
Quelle: Klippel (2006): Gesundheitswirkung von Feinstäuben aus Holzverbrennung und Dieselmotoren im Vergleich
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Wärme und Strom aus Holz im Haushalt ?
Energie aus Holz ein Freibrief zur
Energieverschwendung?
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Fazit (Thesen)
Holz wird unter einmalig ökologischen Bedingungen produziert, wobei die Wälder zugleich einzigartige und vielfältige Wohlfahrtswirkungen erbringen.
Holz ist ein nachwachsender und nachhaltig verfügbarer Rohstoff.
Holz ist umweltfreundlich und mit geringem Energieaufwand bereitzustellen, zu bearbeiten, mehrfach zu nutzen und zu entsorgen.
Holz ist kreislauffähig.
Holz hat stoffliches und energetisches Potential.
Holz erfüllt alle technischen und konstruktiven Anforderungen an einen modernen Baustoff.
Holz ist dem Menschen vertraut und angenehm, Holz ist menschenfreundlich.