VDI 4600 Blatt 1-2015 Cumulative energy demand - Examples.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREKumulierter EnergieaufwandBeispieleCumulative energy demandExamplesVDI 4600Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch EnergietechnikVDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 1: Grundlagen und PlanungVDI-Handbuch Ressourcenmana

2、gement in der UmwelttechnikVDI-Handbuch Wrme-/HeiztechnikVDI-RICHTLINIENICS 13.020.60, 27.010 August 2015Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative Verweise . . .

3、 . . . . . . . . . . . 43 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Formelzeichen und Indizes . . . . . . . . . . 45 Beispiele zur methodischen Vorgehensweisebei der Ermittlung des kumuliertenEnergieaufwands der Herstellung . . . . . . . 55.1 Amorphe Fotovoltaikmodule . . . . . . . . 55.

4、2 Kleinblockheizkraftwerk . . . . . . . . . . 125.3 Berechnung und Interpretation des KEAH mit Stoff- und Energieflussanalysen am Beispiel Bereitstellung von Rapsl- methylester“. . . . . . . . . . . . . . . . . 165.4 Herstellung eines Waschmitteltensids . . . 255.5 Kupfererzeugung und -verarbeitung

5、aus primren und sekundren Rohstoffen . . . . 326 Kumulierter Energieaufwand von Herstellungund Nutzung am Beispiel der Kraftstoff- bereitstellung an einer Tankstelle . . . . . . . 407 Beispiele zur methodischen Vorgehensweisebei der Ermittlung des kumulierten Energie- aufwands in der Lebenszyklusbet

6、rachtung. . 447.1 Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . 447.2 Offshorewindpark alpha ventus. . . . . . . 51Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative

7、references . . . . . . . . . . . . . 43 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 44 Symbols and indices. . . . . . . . . . . . . . 45 Examples of methodological proceduresfor determination of the cumulative energydemand of production . . . . . . . . . . . . . 55.1 Amorphous photovoltaic panel

8、s . . . . . . 55.2 Compact combined heat and power unit . . 125.3 Calculation and interpretation of the KEAHwith material and energy flow analyses using the example “supply of rape seed oil methyl ester” . . . . . . . . . . . . . . 165.4 Production of a detergent surfactant . . . . 255.5 Copper prod

9、uction and processing from primary and secondary raw materials . . . 326 Cumulative energy demand of productionand use, with the example of fuel supplyat a filling station . . . . . . . . . . . . . . . . 407 Examples of methodological procedurein the determination of cumulative energydemand in life

10、cycle assessments . . . . . . 447.1 Power plants . . . . . . . . . . . . . . . . 447.2 Offshore wind farm alpha ventus. . . . . . 51Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to

11、the English trans-lation.Frhere Ausgabe: 04.13Entwurf, deutschFormer edition: 04/13Draft, in German onlyZubeziehen durch/ AvailableatBeuth Verlag GmbH,10772 Berlin AlleRechte vorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf2015Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZweck

12、e nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedVDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU) Fachbereich RessourcenmanagementB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI 4600 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dssel

13、dorf 2015Seite7.3 Niedrigenergiegebude . . . . . . . . . . . 577,4 Fahrtkilometer mit Elektrostraen- fahrzeugen unter verschiedenen Einsatzbedingungen . . . . . . . . . . . . 648 Beispieldaten zum kumulierten Energie- aufwand zur Herstellung von Stoffen . . . . . 72Schrifttum . . . . . . . . . . . .

14、 . . . . . . . . . 82VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, si

15、nd vorbehalten.Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedin-gungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste

16、 der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4600.EinleitungIm Zuge der Technikbewertung und Technikfolgen-abschtzung versucht man zunehmend, Produkte und Dienstleistungen im Hinblick auf den Aufwand und die Ressourcenbelastung bei ihrer Erstellung

17、 zu quantifizieren und zu analysieren. Diese Bilanzie-rung soll mglichst umfangreiche Informationen fr eine unter dem Aspekt der Umweltvertrglichkeit op-timierte Konstruktion und Fertigung wie auch Ge-brauch und Beseitigung der konomischen Gter be-reitstellen. Der Energieaufwand und die durch ihn ve

18、rursachten Ressourcenbelastungen und Emissio-nen sind dabei von besonderer Bedeutung.Die Richtlinie VDI 4600 soll dazu beitragen, energie-technische Daten in einem einheitlichen Grundrah-men verfg- und vergleichbar zu machen. Sie be-schrnkt sich auf den Teilaspekt der Bilanzierung des kumulierten En

19、ergieaufwands (KEA), der unter ande-ren bei der kobilanz oder Lebenszyklusanalyse nach DIN EN ISO 14 040 (LCA Life Cycle Assess-ment) ein wichtiger Kennwert fr eine energetische Ressourceneffizienz und eine kologische Bewer-tung des jeweils betrachteten Systems sein kann.Page7.3 Low-energy buildings

20、 . . . . . . . . . . . 577.4 Kilometres travelled by electric road vehicles under different conditions of use . 64 8 Typical data on cumulative energy demand for production of materials . . . . . . . . . . 72Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Preliminary noteThe content of this s

21、tandard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of ex

22、tracts.The use of this standard without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.A catalogue of all available parts of this series

23、 of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/4600.IntroductionIn the course of assessing technology and estimating its consequences, there are increasing attempts to quantify and analyse products and services in terms of the expenditure and burden on resources involved in their provis

24、ion. This analysis is intended to supply as extensive information as possible to be used in op-timized design and manufacture from the point of view of ecological impact, and also optimized use and disposal of the commercial goods. The energy demand and the burden on resources and emissions it cause

25、s are of especial importance in that context. The standard VDI 4600 is intended to assist in mak-ing energy technological data available and compara-ble within a uniform framework. It is confined to the partial aspect of calculating the cumulative energy demand (KEA) which is one possible important

26、char-acteristic value among others in the ecological bal-ance or LCA (life cycle assessment) in accordance with DIN EN ISO 14 004 for an ecological assess-ment of the system under consideration. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08VDI 4600 Blatt 1 / Part 1 3 All right

27、s reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20151 AnwendungsbereichDer kumulierte Energieaufwand KEA stellt eine ag-gregierte Kenngre dar. Die einzelnen Beitrge, die zu seiner Ermittlung fhren, knnen in zeitlich und rumlich sehr unterschiedlichen Bilanzgrenzen ent-stehen. Die Bilanzelemen

28、te knnen zum Teil direkt gemessen und andere durch indirekte Bestimmungs-verfahren ermittelt werden. Auch gibt es in manchen Bereichen der unvermeidbaren Zuordnung und Zu-rechnung keine eindeutig als falsch oder richtig fest-legbaren Verfahren. Eine begriffliche Festschreibung in der Richtlinie VDI

29、4600 erfolgt demnach in der Weise, dass nicht jedes Detail vorgeschrieben wird. Die zur Anwendung kommenden methodischen Al-ternativen werden grundstzlich anhand jeweils ver-schiedener Mglichkeiten aufgezeigt. Ihre Auswahl durch die Anwender richtet sich letztendlich nach Plausibilittsgesichtspunkte

30、n im Rahmen der jeweili-gen Fragestellung im Untersuchungsrahmen. Auch sollen der methodischen Weiterentwicklung Mg-lichkeiten bewusst offengelassen werden.Die in VDI 4600 Blatt 1 zusammengestellten Bei-spiele sollen potenziellen Anwendern der Richtlinie anhand von ausgewhlten Produkten und Dienstle

31、is-tungen eine praxisbezogene Hilfestellung geben, wie die Definitionen methodisch ergebnisorientiert ein-gesetzt werden knnen. Daher wurden bewusst Bei-spiele aus verschiedenen Gebieten ausgewhlt. An dieser Stelle muss auch deutlich darauf hingewiesen werden, dass die methodische Herangehensweise i

32、m Vordergrund steht und weniger die Aktualitt der Da-ten und Ergebnisse.Die hier vorliegende Beispielsammlung zeigt, in welch vielseitiger Weise der kumulierte Energieauf-wand von konomischen Gtern bestimmt werden kann und wie die verschiedenen Vorgehensweisen miteinander zum Einsatz kommen. Sie mac

33、ht deut-lich, wie notwendig die in die Richtlinie eingebauten Bemessungs- und Bewertungsspielrume sind. Es wird deutlich, dass selbst bei den Sachbilanzen Ele-mente auftreten, die sich einer eindeutigen objektiven Quantifizierung entziehen, z. B. die primrenergeti-sche Bewertung von Abfall- und Rest

34、stoffen oder auch die rtliche und zeitliche Abgrenzung von Bi-lanzgrenzen.Anmerkung: Im Sinne dieser Richtlinie wird unter dem Begriff Herstellung“ auch der Bau von Gebuden, Anlagen und Kraftwer-ken verstanden.Beispieldaten fr Bereitstellungsnutzungsgrade so-wie den KEA und begleitende Emissionen fr

35、 die Herstellung von ausgewhlten Metallen, Bau- und Kunststoffen sind am Ende dieser Richtlinie zusam-mengestellt.1 ScopeThe cumulative energy demand KEA is an aggregated characteristic. The individual amounts from which its calculation results may arise at highly different times and within highly d

36、ivergent spatial balancing bound-aries. Some of the elements of the assessment can be measured directly, and others calculated by indirect methods. In some areas of unavoidable assignment and attribution, it is also impossible to classify meth-ods as clearly wrong or right. Accordingly, the termi-no

37、logical stipulations of the standard VDI 4600 con-sciously refrain from specifying every detail. The al-ternative methods applied are fundamentally illus-trated on the basis of different possibilities. In the fi-nal analysis, their selection by the user is determined by aspects of plausibility withi

38、n the framework of the actual question to be answered within the study. Op-portunities for further methodical development are also consciously left open. The examples presented in VDI 4600 Part 1 are in-tended to provide a practical aid to potential users of the standard on the basis of selected pro

39、ducts and services, indicating how the definitions can be used systematically in a result-oriented manner. It must be clearly pointed out here that the methodical approach is in the foreground, rather than the topicality of the data and results. The collection of examples presented here shows the di

40、versity of ways in which the cumulative energy de-mand of commercial goods can be determined, and how the various procedures are applied together. It makes clear how necessary the room for discretion in calculation and assessment incorporated in the stand-ard is. It becomes apparent that, even in th

41、e life cycle inventory analysis, elements which cannot be finally and objectively quantified occur, e. g. the primary en-ergy assessment of waste and residues, or indeed the demarcation of balancing boundaries in space and time. Note: In this standard, the term “production” is also understood to inc

42、lude the construction of buildings, plant and power plants. Example data on overall efficiencies of supply and the KEA and accompanying emissions for the pro-duction of selected metals, construction materials and plastics are presented at the end of this standard. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09

43、DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI 4600 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20152 Normative VerweiseDas folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich:VDI 4600:2012-01 Kumulierter Energieaufwand (KEA); Begriffe, B

44、erechnungsmethoden3 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Be-griffe nach VDI 4600.4 Formelzeichen und IndizesFormelzeichenIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet:a) Diese Energiegren werden auf die funktionale Einheit f E bezo-gen. Darunter wi

45、rd das jeweils betrachtete Produkt, dessen Masse, Volumen, Energie usw. oder die Dienstleistung verstanden.IndizesIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Indizes verwendet:Be BereitstellungBr BrennstoffE EntsorgungET Energietrgerel elektrischfoss fossilH HerstellungFormel-zeichenBez

46、eichnung EinheitEAZ energetische Amortisationszeit aEE Endenergie J/fE,Wh/fE a)g BereitstellungsnutzungsgradKEA kumulierter Energieaufwand J/fE,Wh/fE a)KEV kumulierter Energieverbrauch (frher kumulierter Prozessener-gieaufwand)J/fE,Wh/fE a)LD Lebensdauer an Anzahl der Recyclingzyklen NEV nicht energ

47、etischer Verbrauch J/fE,Wh/fE a)Q Recyclingquote ta Jahresausnutzungsdauer h/aW Energie J/fE,Wh/fE a)xP Primrmetallanteil 2 Normative referencesThe following referenced document is indispensable for the application of this standard:VDI 4600:2012-01 Cumulative energy demand (KEA); Terms, definitions,

48、 methods of calculation3 Terms and definitionsThe terms and definitions as per VDI 4600 apply in the application of this standard.4 Symbols and indicesSymbolsThe following symbols are used throughout this standard:a) These energy values are relative to the functional unit f E. This means the product

49、 under consideration in each case, its mass, volume, energy, etc., or the service.IndicesThe following indices are used throughout this stand-ard:Be supplyBr fuelE disposalET energy carrierel electricalfoss fossilH productionSymbol Designation UnitEAZ energy payback period aEE final energy J/fE,Wh/fE a)g overall efficiency of supplyKEA cumulative energy demand J/fE,Wh/fE a)KEV cumulative energy consumption J/fE,Wh/fE a)LD life span an number of recycling cycles NEV non-energy cons