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Fakultät Wirtschaftswissenschaften, Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insb. Betriebliche Umweltökonomie
Umweltleistungsmessung von Hochleistungsholztragwerken (HHT)
Forschungsbericht
Aachen, 21.09.2011
Prof. Dr. Edeltraud Günther, Christian Manthey, Ram ona Scheel
Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre Folie 2 von ??
Agenda
1. Ziel und Untersuchungsrahmen
2. Sachbilanz
3. Wirkungsabschätzung
1.KEA als eindimensionaler Indikator
2.CML als mehrdimensionale Methode
4. Auswertung
1.Wesentliche Ergebnisse
2.Sensitivitätsanalyse
5. Diskussion
Betriebliche Umweltökonomie
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1. Ziel und Untersuchungsrahmen
Ziel der Studie
• Umweltleistungsmessung als Teil des BMBF-Projektes• „Hochleistungsholztragwerke – HHT – Entwicklung von hochbelastbaren
Verbundbauweisen im Holzbau mit faserverstärkten Kunststoffen, technischen Textilien und Formpressholz“
• Ziele:• Erkundung wesentlicher Einflussgrößen
• Erkundung potentiell am stärksten betroffenen Wirkungskategorien
• Untersuchung anhand von greifbaren Werten, ob die Idee einer (ökologisch) nachhaltigen Entwicklung durch den Einsatz von Hochleistungsholztragwerken (HHT) unterstützt werden kann
Betriebliche Umweltökonomie
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1. Ziel und Untersuchungsrahmen
Untersuchungsrahmen• Vergleich von 3 geplanten Geh- und Radwegbrücken (Berlin)
• Herkömmliche Holz-Bauweise
• HHT-Bauweise
• Stahl-Bauweise
• Lebensdauern:• 40 Jahre für die Holzbrücken
• 80 Jahre für die Stahlbrücke
• Systemgrenze: • cradle-to-grave
• Stand der Technik von 2000, Berlin (Europa)
• Ausschluss von Infrastrukturprozessen bei selbst erhobenen Daten
• Allokation anhand ökonomischer Werte
Betriebliche Umweltökonomie
Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre Folie 5 von ??Environmental Management and Accounting
1. Ziel und Untersuchungsrahmen
Hochleistungsholztragwerke – HHT
• HHT-Bauweise: beidseitig mit Kunstharzpressholz (KHP) verkleidetes Brettschichtholz
• Einige Eigenschaften:
• Wasserbeständigkeit
• Temperaturbeständigkeit
• Undurchlässig für Kraftstoffe, Öl
• Leichtgewichtig
• Hohe Wetterbeständigkeit
• Niedrige thermische Leitfähigkeit
• Anti-Statik, Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit
• …
Neue Eigenschaften führen zu größerer Haltbarkeit und Tragfähigkeit durch bessere “Outdoor-Performance –
längere Lebensdauer erwartetwww.dehonit.de/english
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2. Sachbilanz
• Wirkungs-abschätzungs-methoden:
• kumulierte Energieaufwand
• CML-Methode
• Datenbasis:• Ecoinvent
• Eigene Erhebungen
• Software:• SimaPro
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Übersicht Sachbilanz/ Lebenszyklus der 3 Brücken
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3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Vergleich des gesamten Lebenszyklus1. Ressourcenverbrauch (KEA)
Abbildung: Ressourcenverbrauch in MWh: Lebenszyklus der drei Brücken
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
Brücke Hummelweg (herkömmliches Holz)
Brücke Hensesteg(HHT-Bauweise)
Brücke Bäkepark (Stahl)
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ADP – Abiotischer Ressourcenabbau
AP – Versauerungspotential
EP – Eutrophierungspotential
GWP – Treibhauspotential
ODP – Ozonpotential
POCP - Sommersmog-potential
3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Vergleich des gesamten Lebenszyklus2. CML-Methode
Abbildung: CML: Lebenszyklus der drei Brücken
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3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Analyse des Lebenszyklus der Brücke aus herkömmlichem Holz1. Ressourcenverbrauch (KEA)
Abbildung: Ressourcenverbrauch in MWh: Lebenszyklus der Brücke aus herkömmlichem Holz
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
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ADP – Abiotischer Ressourcenabbau
AP – Versauerungspotential
EP –Eutrophierungspotential
GWP – Treibhauspotential
ODP – Ozonpotential
POCP - Sommersmog-potential
3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Analyse des Lebenszyklus der Brücke aus herkömmlichem Holz2. CML-Methode
Abbildung: CML: Lebenszyklus der Brücke aus herkömmlichem Holz
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3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Analyse des Lebenszyklus der Brücke in HHT-Bauweise1. Ressourcenverbrauch (KEA)
Abbildung: Ressourcenverbrauch in MWh: Lebenszyklus der Brücke in HHT-Bauweise
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
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ADP – Abiotischer Ressourcenabbau
AP – Versauerungspotential
EP –Eutrophierungspotential
GWP – Treibhauspotential
ODP – Ozonpotential
POCP - Sommersmog-potential
3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Analyse des Lebenszyklus der Brücke in HHT-Bauweise2. CML-Methode
Abbildung: CML: Lebenszyklus der Brücke in HHT-Bauweise
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3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Analyse des Lebenszyklus der Brücke in Stahl-Bauweise1. Ressourcenverbrauch (KEA)
Abbildung: Ressourcenverbrauch in MWh: Lebenszyklus der Brücke in Stahl-Bauweise
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
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ADP – Abiotischer Ressourcenabbau
AP – Versauerungspotential
EP –Eutrophierungspotential
GWP – Treibhauspotential
ODP – Ozonpotential
POCP - Sommersmog-potential
3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Analyse des Lebenszyklus der Brücke in Stahl-Bauweise2. CML-Methode
Abbildung: CML: Lebenszyklus der Brücke in Stahl-Bauweise
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4. Auswertung
• Wesentliche Lebenszyklen:
• Produktion
• End-of-Life
• Wesentliche Einflussgrößen:
• Fundament
• Tragwerke ����Biegeträger ����HHT: Phenolharz
• Bohlenbelag
• Wesentliche Wirkungskategorien:
• Gutschriften in ADP + GWP
• Belastungen in AP, EP
• Brücken in Holzbauweise (herkömmlich und HHT) ökologisch vorteilhafter als Brücke in Stahlbauweise
• Herkömmliche Holz-Bauweise grundsätzlich vorzuziehen, wo diese an ihre Grenzen stößt, kann HHT-Bauweise neue Anwendungsgebiete bieten
Betriebliche Umweltökonomie
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4. Auswertung
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch: Produktionsphase der Brücke aus herkömmlichem Holz
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
Analyse der Produktionsphase der Brücke in Holz-BauweiseRessourcenverbrauch (KEA)
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4. Auswertung
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch: Produktionsphase der Brücke aus HHT-Holz
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
Analyse der Produktionsphase der Brücke in HHT-BauweiseRessourcenverbrauch (KEA)
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4. Auswertung
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch: Produktionsphase der Brücke aus Stahl
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
Analyse der Produktionsphase der Brücke in Stahl-BauweiseRessourcenverbrauch (KEA)
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4. Auswertung
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch: Vergleich der Lebenszyklen der Biegeträger
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
Vergleich der Lebenszyklen der Biegeträger1. Ressourcenverbrauch (KEA)
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4. Auswertung
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch: Vergleich der Lebenszyklen der Biegeträger
Vergleich der Lebenszyklen der Biegeträger2. CML-Methode
ADP – Abiotischer Ressourcenabbau
AP – Versauerungspotential
EP –Eutrophierungspotential
GWP – Treibhauspotential
ODP – Ozonpotential
POCP - Sommersmog-potential
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4. Auswertung
Sensitivitätsanalyse• Vergleich der Tragwerkskonstruktionen mit/ ohne
Infrastrukturprozessen:
• i. d. R. Abweichungen von weniger als 1,5 %
• HHT-Tragwerk hat höhere Abweichungen in den Kategorien NRE (KEA) sowie ADP und GWP (CML) bedingt durch Produktion der KHP-Biegeträger (Phenolharz)
• HHT: Überprüfung des eigenen Datensatzes für Holzleim
• Geringere Verbräuche in ODP, aber höhere in POCP durch den Einsatz von Resorzin-Formaldehydharz statt Melaminharz
• Wirkungskategorien zur Toxizität
• Humantoxizität mit höheren Belastungen für Holztragewerke
• Frischwasser-, Gewässer- und Bodentoxizität mit höheren Belastungen für Stahltragewerke
Betriebliche Umweltökonomie
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4. Auswertung
Sensitivitätsanalyse1. Infrastrukturprozesse
Betriebliche Umweltökonomie
Tabelle: Einfluss der Infrastrukturprozesse (Ressourcenverbrauch)
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3. Wirkungsabschätzung
Betriebliche Umweltökonomie
Tabelle: Einfluss der Infrastrukturprozesse (Ressourcenverbrauch)
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4. Auswertung
Sensitivitätsanalyse2. Eigener Datensatz für Holzleim (harzbasiert)
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch Holzleim (KEA)
NRE – nicht regenerative Energieträger
EE – erneuerbare Energieträger
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4. Auswertung
Sensitivitätsanalyse3. Wirkungskategorien zur Toxizität (CML)
Betriebliche Umweltökonomie
Tabelle: CML: Wirkungskategorien zur Toxizität
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4. Auswertung
Sensitivitätsanalyse2. Eigener Datensatz für Holzleim (harzbasiert)
Betriebliche Umweltökonomie
Abbildung: Ressourcenverbrauch Holzleim (CML)
ADP – Abiotischer Ressourcenabbau
AP – Versauerungspotential
EP –Eutrophierungspotential
GWP – Treibhauspotential
ODP – Ozonpotential
POCP - Sommersmog-potential
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5. Diskussion
• Peer Review – Herausforderungen
• Bestimmung der funktionellen Einheit
• unterschiedliche Materialien,
• unterschiedliche Lebensdauern und
• unterschiedliche Dimensionen
• Wechsel des Bohlenbelags
• „Perpetuum Mobile“
• Energierückgewinnung durch Holzverbrennung
• Trockenholzgehalt
• Verdampfungsenthalpie
• Szenarien für Nutzungs- und End-of-Life-Phase
• Gutschriften basierend auf heutigen Annahmen und Stand der Technik mit regionalem Kontext
Betriebliche Umweltökonomie
Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre Folie 29 von ??Betriebliche Umweltökonomie
Die TU Dresden ist seit Januar 2003 validiert nach EMAS. Im Dezember 2006 und im Dezember 2009 wurde sie erfolgreich revalidiert.Informationen unter www.tu-dresden.de/umwelt
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Bei weiteren Fragen: www.tu-dresden.de/wwbwlbu/
E-Mail: bu@mailbox.tu-dresden.de