Methode zur Ökoeffizienzbewertung wärmetechnischer Anlagen in Gebäuden

Produktbeschreibung

Die vorliegende Arbeit richtet sich an Ingenieur*innen und Wissenschaftler*innen der technischen Gebäudeausrüstung. Sie greift einen sich abzeichnenden Änderungsbedarf in der Umwelt- und Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden und wärmetechnischen Anlagen auf. Der aktuell genutzte nicht erneuerbare Primärenergiebedarf wird insbesondere hinsichtlich künftiger politischer Klima- und Umweltschutzziele als alleinige Bewertungsgröße nicht ausreichend sein. Die mit dieser Arbeit vorgestellte Ökoeffizienzbewertungsmethode kann als geeignetes Instrument zur Lösung der Probleme beitragen. Sie ermöglicht systematische, ganzheitliche Bewertungen und reproduzierbare Vergleiche wärmetechnischer Anlagen bezüglich ihrer ökologischen und ökonomischen Nachhaltigkeit. Die wesentlichsten Neuentwicklungen sind die spezifische Umweltleistung, in Erweiterung zum genutzten Primärenergiefaktor, und der Ökoeffizienzindikator UWI.

Inhalt
Kurzfassung ….. VIII
Abstract ….. X
Nomenklatur ….. XII
1 Einführung 1
1.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Herangehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Nachhaltigkeitsbewertung in Wissenschaft und Technik 7
2.1 Lebenszyklusbasierte Nachhaltigkeitsbewertung . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Nachhaltigkeitsgedanke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 Nachhaltigkeitsquantifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Nachhaltigkeitsbewertung wärmetechnischer Anlagen . . . . . . . . . . . . 14
2.2.1 Primärenergetische Bewertung gemäß Gesetzgebung . . . . . . . . 14
2.2.2 Auswahlkriterium Wirtschaftlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3 Ökoeffizienzbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.1 Methodischer Bewertungsrahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.2 Definition von Ziel und Untersuchungsrahmen . . . . . . . . . . . 24
2.3.3 Umweltbewertung mittels Ökobilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.4 Monetärer Produktsystemnutzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.5 Ökoeffizienzquantifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.6 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3 Methodenentwicklung 34
3.1 „Erfurter Methode” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.1.1 Bewertungskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.1.2 Bewertungsablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2 Umweltbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.1 Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.2 Umweltleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2.2 Anlagenkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2.2.3 Endenergieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.3 Umweltleistungsindikator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.2.4 Spezifische Umweltleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.2.4.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.2.4.2 Sachbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.2.4.3 Wirkungsabschätzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.2.5 Unsicherheitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.2.5.1 Unsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.2.5.2 Standardfehler der Regression . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.2.5.3 Stichprobenstandardabweichung . . . . . . . . . . . . . . 102
3.3 Wirtschaftlichkeitsbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.3.1 Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.3.2 Wirtschaftlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.3.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.3.2.2 Anlagenkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.3.2.3 Endenergieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.3.3 Wirtschaftlichkeitsindikator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3.4 Ökoeffizienzbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3.4.1 Ökoeffizienz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3.4.2 Ökoeffizienzindikator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.4.3 Ökoeffizienznomogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4 Methodenanwendung 127
4.1 Bewertungsszenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
4.1.1 Zielsetzung und Untersuchungsrahmen . . . . . . . . . . . . . . . 127
4.1.2 Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsbewertung . . . . . . . . . . . . . 129
4.2 Ergebnisinterpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.2.1 Umweltbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.2.2 Wirtschaftlichkeitsbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.2.3 Ökoeffizienzbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.2.4 Unsicherheitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5 Zusammenfassung 140
5.1 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Anhang A Ergänzungen zur Nachhaltigkeitsbewertung 145
A.1 Lebenszyklusbasierte Nachhaltigkeitsbewertungsmethoden . . . . . . . . . 145
A.2 Methodenauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Anhang B Ergänzungen zur Methodenentwicklung 148
B.1 Berechnung der Skalierfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
B.2 Spezifische Umweltleistung und deren Unsicherheit . . . . . . . . . . . . . 148
B.3 Sachbilanzpläne der Anlagenkomponente Fußbodenheizung . . . . . . . . 151
B.4 Datenbanken zur Ökobilanzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
B.5 Korrektur des Fernwärmemix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Anhang C Ergänzungen zur Methodenanwendung 170
C.1 Energetische Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
C.2 Unsicherheitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Literatur 17

Keywords: Energiewirtschaft, Nachhaltigkeitsbewertung, Ökobilanz, Ökoeffizienz, Primärenergie, Primärenergiefaktor, regenerative Energien, Umweltleistung, Wärmetechnik, Wirtschaftlichkeit, energy supply chain, energy industry, sustainability assessment, life cycle assessment, eco­efficiency, primary energy, primary energy factor, renewable energies, environmental performance, heat technology, economic efficiency