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O+P Fluidtechnik 6/2021

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O+P Fluidtechnik 6/2021

CO2-BILANZ

CO2-BILANZ BERECHNUNGSTOOL ZUR BESTIMMUNG DES CO 2 -FUSSABDRUCKS VON PRODUKTEN FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Die Vermeidung von Treibhausgasen sollte im 21. Jahrhundert eine intrinsische Motivation aller Unternehmen sein. Die Fähigkeit zur Abschätzung der eigenen CO 2 -Emissionen ist dafür essenziell. Gültige Normen sind unübersichtlich und weisen Unterschiede auf, die einen direkten Vergleich verschiedener CO 2 -Analysen erschweren. Aufbauend auf dem methodischen Ansatz der DIN EN ISO 14067 bietet das vom ifas entwickelte Berechnungstool ein praktikables Werkzeug zur Abschätzung der CO 2 -Emissionen von Produkten. 1 MOTIVATION Der Klimawandel ist allgegenwärtig und als eines der größten Probleme der aktuellen Generation identifiziert. Die Zerstörung der Ozonschicht macht die Atmosphäre durchlässiger für UV- Strahlung und führt zu einer Erwärmung der Atmosphäre während Treibhausgase gleichzeitig den Wärmeabtransport blockieren. Das Phänomen ist als Treibhauseffekt bekannt. Sogenannte menschenverursachte Treibhausgase entstehen primär in fünf Sektoren: Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr und Landwirtschaft /BMU20/. Während die Emissionen in den Sektoren Verkehr, Landwirtschaft, Gebäude und Energiewirtschaft ein- fach nachvollziehbar und präsent sind, herrscht im industriellen Umfeld meist ein Wissensdefizit über die detaillierte Energieverteilung. Aufgrund der zunehmenden Globalisierung kommt im industriellen Sektor verstärkend hinzu, dass gleiche Produkte durch verschiedene Fertigungsverfahren in unterschiedlichen Teilen der Welt hergestellt werden und weltweit zur Anwendung kommen. Um in Zukunft den ökologischen Einfluss eines Produktes besser einordnen zu können, entwickelt das Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) der RWTH Aachen eine Methodik zur Ermittlung der CO 2 -Emissionen von Produkten über ihren gesamten Lebenszyklus. Ein auf dieser Methodik basierendes Berechnungstool ermöglicht die Quantifizierung der ökologischen Auswirkungen und eine detaillierte Analyse der Lebenszyklen von Produkten. Für die Bilanzierung der Umweltbelastung wird der sogenannte Product Carbon Footprint (PCF) genutzt. Das Berechnungstool arbeitet dabei mit CO 2 -Äquivalenten, die alle Treibhausgase mit einem CO 2 -Wert abbilden, um eine für den Anwender einheitliche Basis zu schaffen. Die Bilanzierungsgrenzen beginnen bei der Rohstoffgewinnung und schließen mit dem Recycling bzw. der Entsorgung der Produkte. Im Folgenden wird außerdem auf die Herstellungsprozesse, die Distribution sowie den Betrieb in der Bilanzierung näher eingegangen. 1.1 BESTEHENDE NORMEN DER ÖKOBILANZIERUNG Um die ökologischen Auswirkungen von Produkten zu bestimmen, ist die Definition einer gemeinsamen Basis essentiell. Nur Autoren: Yannick Duensing, Oliver Richert, Katharina Schmitz, Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme der RWTH Aachen 32 O+P Fluidtechnik 2021/06 www.oup-fluidtechnik.de

CO2-BILANZ so ist eine quantitativ fundierte nachträgliche Bewertung der Auswirkungen gewährleistet und eine globale Vergleichbarkeit garantiert. Im Jahr 2008 wurde die PAS2050 (engl. public available specification) durch das britische Normungsinstitut BSI veröffentlicht und stellte zu ihrer Zeit die erste international anerkannte Methode zur Bewertung der Treibhausgas-Emissionen von Produkten und Diensten dar. Der Fokus des Standards liegt auf der einfachen Anwendbarkeit, der Vergleichbarkeit erzielter Ergebnisse sowie der Erhöhung des Verständnisses von ökologischen Auswirkungen hergestellter Waren oder angebotener Dienstleistungen. Angeregt wurde die Entwicklung der Norm durch die Erkenntnis, dass die produzierende Industrie einen großen Anteil der CO 2 - Emissionen verursacht und für eine Bilanzierung von Produkten konsistente, methodische Grundlagen benötigt werden. Der Ansatz der PAS2050 beschreibt, wie die Normen ISO 12040 und ISO 14044, die Bilanzierung des PCF. Alle Ansätze versuchen relevanten Sachverhalte zu berücksichtigen, weisen jedoch in einigen Kriterien Unterschiede auf, die einen wechselseitigen Vergleich berechneter Ergebnisse erschweren. Um die Normen zu homogenisieren, wurde die DIN EN ISO 14067 entwickelt und im Februar 2019 final veröffentlicht. Diese hat das Potenzial, ein allgemein anerkannter Standard für die Bestimmung des PCF zu werden, auf dessen Basis qualitative Produktvergleiche ermöglicht würden. Das Vorgehen zur Bestimmung einer vollständigen Ökobilanz ist in der DIN EN ISO 14067 innerhalb von vier Prozessschritten vorgegeben. Die wesentlichen Inhalte der vier Prozessschritte sind nachfolgend aufgeführt. FESTLEGUNG DES ZIELS & UNTERSUCHUNGS- RAHMENS Zu Beginn jeder Ökobilanz ist es notwendig, Rahmenbedingungen in Abhängigkeit der Zielstellung festzulegen. Die anschließende Definition des zu bilanzierenden Produktes oder Systems muss hinsichtlich des gewählten Ziels einige Kriterien erfüllen. Mit der Datenverfügbarkeit wird eine untere Grenze definiert. Sollten nicht ausreichend Daten für ein Produkt oder ein System vorhanden sein, ist eine sinnvolle Bilanzierung nicht realisierbar. Dies umfasst nicht nur vollständige Komponentenlisten und Materialzusammensetzungen, sondern auch die Herstellungsverfahren und Prozessschritte. Weiterhin sind zur Gewährleistung einer Vergleichbarkeit die Bilanzgrenzen einheitlich festzulegen. So müssen die CO 2 -Emissionen bei der Materialherstellung und in der Weiterverarbeitung (Produktion) sowie bei internen Distributionswegen eingeschlossen werden. Die entstehenden CO 2 - Emissionen im Betrieb sollten hingegen gesondert betrachtet werden, da es hier zu großen Unterschieden aufgrund stark variierender Einsatzgebiete kommen kann. Gleiches gilt für Gutschriften in der Bilanzierung durch Recycling, da nicht sichergestellt werden kann, dass jedes Produkt gleichermaßen recycelt wird. SACHBILANZ Nach der Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen erfolgt in der Sachbilanzierung die Identifikation von zu- und abfließenden Material- oder Energieströmen des betrachteten Produktes. Hierfür werden bspw. die verwendeten Materialien zur Herstellung unter Berücksichtigung der Herkunft und Transportlogistik bilanziert. Ein wesentlicher Bestandteil ist die Validierung der Daten. Eine große Problematik stellt die geringe Verfügbarkeit ökorelevanter Daten dar. Daher muss im Verlauf der Sachbilanz ebenfalls entschieden werden, ob ggfs. die zuvor definierten Systemgrenzen angepasst werden müssen. WIRKUNGSABSCHÄTZUNG Die Wirkungsabschätzung dient der effektiven Berechnung der ökologischen Auswirkungen der einzelnen Lebenszyklusabschnitte. Ziel ist es, die gewonnenen Informationen der Sachbilanz auf wenige Parameter zusammenzufassen. In der Regel wird dafür die Einheit kgCO2Äq/kgMaterial verwendet. Die Einheit entspricht der Menge an CO 2 -Äquivalent bezogen auf die Umweltauswirkungen pro eingesetztem Material. Die Angabe des Materials kann jedoch auch auf Basis einer Volumenangabe oder einer Energiemenge erfolgen. AUSWERTUNG Als letzter Schritt der Analyse erfolgt die Auswertung der Berechnung. Diese umfasst unter anderem die Bewertung der Vollständigkeit der berücksichtigten Aspekte und der Konsistenz der verwendeten Datenbanken. Darüber hinaus müssen zu einer vollständigen Berichterstattung alle getroffenen Annahmen (bspw. zur Datenlage, Szenarien, etc.), die verwendeten Daten und die genutzten Bewertungsmethoden dokumentiert werden. Abschließen sollte jede PCF Auswertung mit Schlussfolgerungen und möglichen Handlungsempfehlungen, wie beispielsweise die Erarbeitung möglicher PCF Optimierungsstrategien. 01 Teilprozesse des Product Life-Cycle (PLC) zur Berechnung des Product Carbon Footprint (PCF) www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2021/06 33

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