„Ökologischer Rucksack“, „CO2-Fußabdruck“ und „Kumulierter

Transcrição

Universität für Bodenkultur Wien
University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
Department für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften
Institut für Marketing & Innovation
„Ökologischer Rucksack“, „CO2-Fußabdruck“ und
„Kumulierter Energieaufwand“ einer Vollholzbauweise
im Vergleich mit einer mineralischen Bauweise am Beispiel:
Feuerwehrhaus Steinbach am Ziehberg, Oberösterreich
Masterarbeit
zur Erlangung des akademischen Grades
Diplomingenieurin
eingereicht von:
HESSER, FRANZISKA Bakk.techn. MSc.
Betreuer:
Ao. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. nat. techn. Peter Schwarzbauer
Mitbetreuer:
Dipl.-Ing. Dr. Tobias Stern
Studienrichtung::
Master Umwelt- und Bioressourcenmanagement
Studienkennzahl:
066 427
Matrikelnummer:
h0440292
17.10.2012
Vorwort
Diese Masterarbeit ist auf Anregung von ProHolz Oberösterreich entstanden und wurde von
Herrn Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Peter Schwarzbauer und Herrn Dipl.-Ing. Dr. Tobias
Stern betreut.
Ich bedanke mich herzlich bei meinen Betreuern für Ihre fachliche Unterstützung und
Förderung!
Außerdem danke ich der Forschungsförderungsgesellschaft für die Bewilligung des Femtech
Praktikums. Durch diese Anstellung bei der Kompetenzzentrum Holz GmbH im Team für
Marktanalyse und Innovationsforschung konnte ich zahlreiche wertvolle Einblicke ins
wissenschaftliche Umfeld gewinnen!
Des Weiteren möchte ich meiner Projektpartnerin Eva Seebacher meinen Dank ausdrücken!
Ohne die Kooperationsbereitschaft der Akteure und Akteurinnen des Feuerwehrhausbaues,
wäre diese Arbeit nicht zustande gekommen! Ich danke besonders Frau Bürgermeisterin Mag.
Bettina Lancaster, Franz Ziegler, Veronika Pöschl, Ing. Christian Rechberger, DI Ernst Gunhold,
Manfred Aitzetmüller, Franz Bammer, Franz Schmeißl!
Inhaltsverzeichnis
1.
Einleitung ......................................................................................... 1
2.
Zielsetzung und Aufgabenstellung................................................. 3
3.
Hintergrund des Fallbeispiels ......................................................... 6
3.1
3.2
4.
Das Bauprojekt – Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg .................. 6
Das Gebäude – Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg...................... 8
Theoretischer Hintergrund .............................................................. 9
4.1
4.2
4.3
4.4
5.
Die Ökobilanz ............................................................................................................. 9
Die Ökobilanz im Bausektor .................................................................................... 10
Entwicklung ökologischer Bewertungsmethoden ................................................. 12
Beispiele ökologischer Bewertungsmethoden ...................................................... 13
Forschungsdesign ......................................................................... 16
5.1
5.2
Methodenfindung ..................................................................................................... 16
Durchführung der Untersuchung ............................................................................ 17
5.3
Definitionen .............................................................................................................. 19
5.2.1
5.2.2
5.2.3
5.2.4
Erhebung der Daten ........................................................................................................... 17
Grundlagen des Vollholzbaues ........................................................................................... 18
Erstellung des Prozessschaubildes .................................................................................... 18
Berechnung der Ergebnisse ............................................................................................... 18
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.3.5
Holzbau ............................................................................................................................... 19
Kriterien zur Bestimmung eines Vergleichsobjektes .......................................................... 19
Standardbau ....................................................................................................................... 20
Vorgehen beim Vergleich ................................................................................................... 20
Bilanzrahmen ...................................................................................................................... 21
6.
Methoden........................................................................................ 22
6.1
6.2
6.3
7.
Der Ökologische Rucksack ..................................................................................... 22
Der CO2-Fußabdruck ................................................................................................ 26
Der Kumulierte Energieaufwand ............................................................................. 28
Ergebnisse ..................................................................................... 30
7.1
7.2
7.3
7.4
Grundlagen des Vollholzbaues ............................................................................... 30
Grundlagen der Substitution ................................................................................... 32
Prozessschaubilder ................................................................................................. 33
Berechnungen zum regionalen Schnittholz ........................................................... 36
7.4.1
7.4.2
7.4.3
7.4.4
Ökologischer Rucksack des regionalen Schnittholzes ....................................................... 36
CO2-Fußabdruck des regionalen Schnittholzes ................................................................. 41
Kumulierter Energieaufwand des regionalen Schnittholzes ............................................... 43
Resümee der Produktion des regionalen Schnittholzes..................................................... 45
7.5
Berechnungen zum Vergleich Vollholzbau und mineralischer Bau ..................... 45
7.6
Synergie: Regionale Wertschöpfung und Umwelt-Indikatoren ............................. 61
7.5.1
7.5.2
7.5.3
7.5.4
7.5.5
7.5.6
7.5.7
7.5.8
7.5.9
7.5.10
8.
8.1
8.2
8.3
8.4
9.
Ökologischer Rucksack Vollholzbau .................................................................................. 45
Ökologischer Rucksack mineralischer Bau ........................................................................ 49
Vergleich: Ökologischer Rucksack Vollholzbau und mineralischer Bau ............................ 50
CO2-Fußabdruck Vollholz Bau ........................................................................................... 53
CO2-Fußabdruck mineralischer Bau ................................................................................... 53
Vergleich: CO2-Fußabdruck Vollholzbau und mineralischer Bau ....................................... 54
Kumulierter Energieaufwand Vollholzbau .......................................................................... 56
Kumulierter Energieaufwand mineralischer Bau ................................................................ 57
Vergleich: Kumulierter Energieaufwand Vollholzbau und mineralischer Bau .................... 58
Resümee des Vergleiches Vollholzbau und mineralischer Bau ......................................... 59
Diskussion ..................................................................................... 65
Der Ökologische Rucksack ..................................................................................... 65
Der CO2-Fußabdruck ................................................................................................ 69
Der Kumulierte Energieaufwand ............................................................................. 71
Synergie: Regionale Wertschöpfung und Umwelt-Indikatoren ............................. 73
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen .............................. 74
10. Literaturverzeichnis ....................................................................... 78
11. Anhang ........................................................................................... 85
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
Auswahl ökologischer Bewertungsmethoden ....................................................... 85
Kennzahlen für die Berechnungen ......................................................................... 87
Material-Intensitätswerte ......................................................................................... 89
Emissionsfaktoren ................................................................................................... 90
Kumulierter Energieaufwand ................................................................................... 91
Input Vollholzbau ..................................................................................................... 92
Input mineralischer Bau........................................................................................... 94
Tutorium: Berechnung Ökologischer Rucksack .................................................... 95
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg. (Quelle: LOHNINGER, 2010, s.p.) ....... 8
Abbildung 2: Schema der Systemgrenzen einer Gebäude-Ökobilanz. (Quelle: GEISSLER, 2007, S. 23) 11
Abbildung 3: Prozessschaubild der Herstellung des Vollholzbaues von der Wiege bis zur Montage,
inklusive Schnittholzproduktion. (Quelle: e. D.) .......................................................................................... 34
Abbildung 4: Phasen der Herstellung des Vollholzbaues und eines mineralischen Baues. (Quelle: e. D.)35
3
Abbildung 5: Ökologische Rucksäcke der einzelnen Prozessschritte zur Produktion von einem m
Schnittholz. (Quelle: e. D.).......................................................................................................................... 40
Abbildung 6: CO2-Fußabdruck der Schnittholzproduktion nach Prozessschritten und THG-Quelle.
(Quelle: e. D.) ............................................................................................................................................. 42
Abbildung 7: Kumulierter Energieaufwand [%] der einzelnen Prozessschritte der Schnittholzproduktion. 43
Abbildung 8: Vergleich des Globalen Materialaufwandes der Baustoffe für den Vollholzbau und die
Substitution. (Quelle: e. D.) ........................................................................................................................ 52
Abbildung 9: Vergleich der Treibhausgasemissionen der Baustoffe für den Vollholzbau und die
Abbildung 10: Vergleich des Kumulierten Energieaufwandes der Baustoffe für den Vollholzbau und die
Abbildung 11: Ökoeffizienz: Vergleich der Wertschöpfung je Einheit Umweltwirkungen des Vollholzbaues
und des mineralischen Baues. (Quelle: e. D.) ............................................................................................ 62
Abbildung 12: Ökoeffizienz: Verhältnis der regionalen Wertschöpfung zur Größe der Umweltindikatoren
Globaler Materialaufwand, CO2-Fußabruck und Kumulierter Energieaufwand. (Quelle: e. D.) ................. 63
Abbildung 13: Zusammenschau: ökologische und ökonomische Indikatoren der Wertschöpfungskette
des Vollholzbaues. (Quelle: e. D.) .............................................................................................................. 63
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Beschreibung, Fläche und Volumen der konstruktiven Holzelemente des VollholzFeuerwehrhauses.(Quelle: e. E./e. B.) ....................................................................................................... 31
Tabelle 2: Verhältnisanalyse der Baustoffvolumina des gesamten Feuerwehrhausrohbaues.
(Quelle: e. E./e. B.) ..................................................................................................................................... 31
Tabelle 3: Beschreibung, Fläche und Volumen der konstruktiven Holzelemente des mineralischen Baues.
(Quelle: e. E./e. B.) ..................................................................................................................................... 32
Tabelle 4: Materialmengen von Prozess (1): Ernte des stehenden Holzes zur Gewinnung von Rundholz
mit Rinde. (Quelle: e. E./e. B.) ................................................................................................................... 37
3
Tabelle 5: Ökologischer Rucksack der Ernte von einem m atro Rundholz mit Rinde auf den
Holzlagerplätzen. (Quelle: e. B.) ................................................................................................................ 37
Tabelle 6: Materialmengen von Prozess (2): Transport des Rundholzes mit Rinde von den
Holzlagerplätzen zum Sägewerk. (Quelle: e. E.)........................................................................................ 38
3
Tabelle 7: Ökologischer Rucksack des Transportes von einem m Rundholz m. R. von den
Holzlagerplätzen zum Sägewerk. (Quelle: e. B.). ...................................................................................... 38
Tabelle 8: Materialmengen von Prozess (3): Produktion von Schnittholz im Sägewerk. (Quelle: e. E.). .. 39
3
Tabelle 9: Ökologischer Rucksack von einem m Schnittholz am Ende des Prozesses im Sägewerk
(Quelle: e. B.). ............................................................................................................................................ 39
Tabelle 10: Beitrag [%] der einzelnen Prozessschritte zum ÖR der Produktion von Schnittholz.
(Quelle: e. B.) ............................................................................................................................................. 40
Tabelle 11: THG-Emissionen entlang des Lebensweges von Schnittholz von der Wiege bis zum Werktor.
(Quelle: e. E.) ............................................................................................................................................. 41
Tabelle 12: Kumulierter Energieaufwand der Produktion von Schnittholz. (Quelle: e. E./e. B.) ................ 44
Tabelle 13: Anteile der Prozessschritte am Indikator: Vergleich Ökologischer Rucksack, CO 2-Fußabdruck
und Kumulierter Energieaufwand. (Quelle: e. B.) ....................................................................................... 45
Tabelle 14: Materialmengen von Prozess (5) Vorfertigung der Dübelholzelemente aus dem Schnittholz.
(Quelle: e. E.). ............................................................................................................................................ 46
Tabelle 15: Ökologischer Rucksack: Dübelholzelemente nach der Vorfertigung (Transport exkludiert)
(Quelle: e. B.). ............................................................................................................................................ 46
Tabelle 16: Materialmengen und Dieselverbrauch von Prozess (4) und (6) für die Transporte zur
Zimmerei/Baustelle. (Quelle: e. E./e. B.) .................................................................................................... 47
Tabelle 17: Ökologischer Rucksack: Transporte der Baustoffe und Hebebühne zur Baustelle.
(Quelle: e. B.) ............................................................................................................................................. 47
Tabelle 18: Materialmengen von Prozess (7) Montage, Versetzen der konstruktiven Elemente des
Vollholzbaues. (Quelle: e. E.) ..................................................................................................................... 48
Tabelle 19: Ökologischer Rucksack: Baustoffe des Vollholzbaues. (Quelle: e. B.) ................................... 48
Tabelle 20: Ökologischer Rucksack: errichtete konstruktive Elemente des Vollholzbaues. (Quelle: e. B.)48
Tabelle 21: Zusammenfassung der Materialmengen für den mineralischen Bau. (Quelle: e. E./e. B.) ..... 49
Tabelle 22: Ökologischer Rucksack: Transport, Baustoffe, und Montage des mineralischen Baues.
(Quelle: e. B.) ............................................................................................................................................. 50
Tabelle 23: Verhältnisse der Rohstoffaufwendungen zum Vergleich des Vollholzbaues mit der
mineralischen Bauvariante. (Quelle: e. B.) ................................................................................................. 51
Tabelle 24: Beiträge der Prozessschritte zum Ökologischen Rucksack der Herstellung Vollholzbau und
mineralischer Bau im Vergleich. (Quelle: e. B.).......................................................................................... 51
Tabelle 25: CO2-Fußabdruck: Vollholzbau von der Wiege bis zur Montage. (Quelle: e. E./e. B.) ............. 53
Tabelle 26: CO2-Fußabdruck: mineralischer Bau von der Wiege bis zur Montage. (Quelle: e. E./e. B.) ... 54
Tabelle 27: Beiträge der Prozessschritte zum CO2-Fußabdruck der Herstellung Vollholzbau und
mineralischer Bau im Vergleich. (Quelle: e. B.).......................................................................................... 54
Tabelle 28: Kumulierter Energieaufwand: Vollholzbau von der Wiege bis zur Montage.
(Quelle: e. E./e. B.) ..................................................................................................................................... 56
Tabelle 29: Kumulierter Energieaufwand: Mineralischer Bau von der Wiege bis zur Montage.
(Quelle: e. B.) ............................................................................................................................................. 57
Tabelle 30: Beiträge der Prozessschritte zum Kumulierten Energieaufwand der Herstellung Vollholzbau
und mineralischer Bau im Vergleich. (Quelle: e. B.) .................................................................................. 58
Tabelle 31: Anteile der Prozessschritte am Indikator: Vergleich Ökologischer Rucksack, CO2-Fußabdruck
und Kumulierter Energieaufwand. (Quelle: e. B.) ....................................................................................... 60
Abkürzungsverzeichnis
atro
absolut trocken
CBA
Cost-Benefit Analysis (deutsch: Kosten-Nutzen Analyse)
CF
carbon-footprint (deutsch: Kohlenstoffdioxid-Fußabdruck)
CO2
Kohlenstoffdioxid
CO2e
Kohlenstoffdioxid Äquivalente (siehe THG)
DMC
Direct Material Consumption (deutsch: Inlandsmaterialverbrauch)
DMI
Domestic Material Input (deutsch: Direkter Material-Input)
e. B.
eigene Berechnung
e. D.
eigene Darstellung
e. E.
eigene Erhebung
EF
ecological footprint (deutsch: Ökologischer-Fußabdruck)
GEMIS
Globales Emmissions-Modell Integrierter Systeme
GMA
Globaler Materialaufwand
IOA
Input-Output-Analyse
KEA
Kumulierter Energieaufwand
kg
Kilogramm
LCA
Life Cycle Assessment (deutsch: Ökobilanz)
LCC
Life Cycle Costing
2
Quadratmeter
3
m
Kubikmeter
MAIA
Material-Intensitäts-Analyse
MFA
Materialflussanalyse
MI
Material-Input
MIPS
Material-Input pro Service-Einheit
MIT
Material-Intensität
ÖR
Ökologischer Rucksack
RA
Risk Assessment (deutsch: Risikoanalyse)
m. R.
mit Rinde
SEEA
System of Economic and Environmental Accounts
SUP
Strategische Umweltprüfung
t
Kilotonne
THG
Treibhausgase: Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffmonoxid (N2O), Fluorkohlenwasserstoffe (FKW)
und Perfluorcarbone (PFC)
UMS
Umweltmanagementsysteme
UVP
Umweltverträglichkeitsprüfung
WF
water footprint (deutsch: Wasser Fußabdruck)
m
Abstract (deutsch)
In Steinbach am Ziehberg, Oberösterreich wurde im Jahr 2009 ein neues Feuerwehrhaus aus
Vollholz gebaut. Die Besonderheit des Baues besteht in der Regionalität der Produktion und
Verarbeitung der verwendeten Holzbaustoffe. Die vorliegende Fallstudie, setzt sich mit den
ökologischen Aspekten der Herstellungsphase des Bauprojektes durch Berechnung der
Umwelt-Indikatoren „Ökologischer Rucksack“, „CO2-Fußabdruck“ und „Kumulierter
Energieaufwand“ auseinander. Zur Durchführung des Vergleiches der Bauvarianten Vollholzbau
und mineralischer Bau wird eine fiktive Baustoffsubstitution der konstruktiven Elemente des
Vollholzbaues durch mineralische Baustoffe vorgenommen. Der Vergleich der Vollholzbauweise
mit einer mineralischen Bauvariante offenbart eine Einsparung des Baustoffbedarfes und
folglich eine Einsparung des „Globalen Materialaufwandes“ des „Ökologischen Rucksackes“ um
den Faktor 3,55, eine Einsparung der Treibhausgasemissionen um den Faktor 7,99 und eine
Einsparung der verbauten Energie um den Faktor 4,33. Durch die Synergie der Berechnungen
der Umweltwirkungen und der Berechnungen der regionalen Wertschöpfungseffekte durch
SEEBACHER (2012) wird eine unmittelbare Aussage über die Umweltrelevanz der baulichen
Alternativenabwägung getroffen. Anhand des Fallbeispiels wird gezeigt, dass die wirtschaftliche
Leistung entkoppelt von der Ressourceninanspruchnahme zu sehen ist. Mit der Berechnung
von drei Indikatoren zur Identifikation der ökologischen Vorteile entsteht ein Bild der jeweiligen
Indikatoren hinsichtlich Kommunizierbarkeit der Ergebnisse, der Anwendung auf andere
Bauprojekte sowie der Berechnungsvorgänge in Hinblick auf deren Anwendbarkeit von
öffentlichen Entscheidungsträgern und Entscheidungsträgerinnen.
Schlüsselwörter: Vollholz, Gebäude, Ökologischer Rucksack, CO2-Fußabdruck, Kumulierter
Energieaufwand, Ökoeffizienz
Abstract (english)
In 2009, a new fire station was built of solid wood in Steinbach am Ziehberg in Upper-Austria.
The distinctive feature of this building is that production and manufacturing of the wood
construction parts completely happened on a local basis. The present case study deals with the
ecological aspects of the construction phase of the building project by calculating the
environmental indicators: ecological rucksack, carbon footprint and cumulative energy demand.
In order to compare two construction alternatives, one of solid wood and the other of mineral
construction material, a virtual substitution of the solid wood bearing units by mineral
construction material was assumed. The comparison of the solid wood building with a building
constructed of mineral materials reveals savings of construction material. With that, savings are
revealed in total material requirement of the ecological rucksack by a factor of 3,55, in carbon
footprint by a factor of 7,99 and in cumulative energy demand by a factor of 4,33. With the
combination of the ecological aspects and the regional value added (SEEBACHER, 2012) the
direct conclusion can be drawn, that the consideration of construction alternatives is of
ecological relevance. The case study shows that economic benefit has to be considered
separately from resource requirement. The calculation of three different ecological indicators
provides a picture for each indicator in respect to communication, the application of the methods
for other building projects and the mode of calculation in view of implementation by decision
makers.
Key words: Solid wood, construction, ecological rucksack, carbon footprint, cumulative energy
demand, eco-efficiency
1. Einleitung
Die Einsicht, dass sich Umweltschutz nicht bloß auf eine ökologische Nachsorge beschränken
darf liegt auf der Hand. Doch gibt es unterschiedliche Auffassungen, unzählige Ideen und
Konzepte, in wie weit und wovor die Umwelt geschützt werden soll. Diesbezüglich
hervorzuheben sind die jüngst populär gewordenen Indikatoren: Ökologischer Rucksack, CO2Fußabdruck, Ökologischer-Fußabdruck und der water footprint. Ihnen gemein ist die
Beschreibung der Auswirkungen der Lebensweise einzelner Menschen und Gesellschaften
anhand einer im Vergleich plakativ dargestellten Zahl. Die Frage, die hinter diesen Indikatoren
steht ist doch, wie es möglich ist, die Wirkung einer Aktivität im komplexen Naturgefüge zu
detektieren und ob ihrer Qualität zu bewerten? Die eben gestellte Frage setzt das Bewusstsein
voraus, dass jede Aktivität eine Umweltwirkung zur Folge hat.
Diesen Konsens gibt es, wie die Veröffentlichung des Ressourceneffizienz Aktionsplanes
(REAP) des Lebensministeriums als Reaktion auf den Fahrplan für ein Ressourcenschonendes
Europa im Rahmen der EU-Strategie 2020 (BMLFUW, 2012, S. 5) bestätigt.
Themenschwerpunkte sind dabei die Tragfähigkeit des Planeten, die Notwendigkeit zur
Verringerung von Umweltbelastungen, die Einhaltung der Klimaschutzziele, die nachhaltige
Bewirtschaftung von natürlichen Ressourcen, den Erhalt der Biodiversität und damit in
Zusammenhang jener der Ökosystemleistungen. Mit der Feststellung, dass die Menge an
Ressourcen zur Herstellung von Gütern und Dienstleistungen stetig ansteigt, wurde der
sorgsame und effiziente Umgang mit natürlichen Ressourcen als Schlüsselstrategie des
Umweltschutzes identifiziert (BMLFUW, 2012, S. 7).
Ein Instrument dieser Strategie ist die Bilanzierung von Aktivitäten beziehungsweise deren
materiellen Einsatz und den daraus resultierenden Outputs, um die Auswirkungen auf die
Umwelt zu modellieren. Eine solche Sachbilanz und Wirkungsanalyse, wie sie bei der
Ökobilanzierung (EN ISO 14040 ff) angewandt werden, können Verbesserungspotentiale für
technische Prozesse und deren Ressourceneinsatz aufdecken oder im Rahmen vergleichender
Untersuchungen zur ökologischen Bewertung von Alternativen führen.
Der zuletzt genannte Ansatz wurde in der vorliegenden Arbeit verfolgt, wobei anhand eines
Feuerwehrhauses erarbeitet wurde, welche ökologischen Vorteile die Vollholzbauweise aus
regional gewonnenem Holz im Vergleich zu einer mineralischen Bauweise bringt.
Aufgrund publizierter Studien (BUCHANAN et HONEY, 1994, s.p.; BÖRJESSON et
GUSTAVSSON, 2000, s.p.; POHLMANN, 2002, s.p.; GONG et al. 2012, s.p.) wird davon
ausgegangen, dass Holzbauten im Vergleich zu Bauten aus mineralischen Baustoffen
geringere Umweltwirkungen verursachen. Das Nutzen lokal vorhandener und erneuerbarer
Ressourcen war der Leitgedanke bei der Planung des Neubaus des Feuerwehrhauses der
Freiwilligen Feuerwehr in Steinbach am Ziehberg (LANCASTER, 2012, s.p.).
Im Jahr 2012 wurden zwei Masterarbeiten zu dem in den Jahren 2009 bis 2010 erbauten
Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg verfasst. Eine davon ist die hier vorliegende Arbeit
zur vergleichenden Abschätzung der ökologischen Aspekte der ausgeführten Vollholzbauweise
und einer mineralischen Bauweise. Parallel dazu beschreibt die zweite Masterarbeit von
SEEBACHER (2012, s.p.) die regionalen Wertschöpfungseffekte dieser beiden Bauvarianten.
1
Die Bilanzierung der Umweltwirkungen und der regionalen Wertschöpfungseffekte für ein
identes Objekt haben zum Zweck Wechselwirkungen von Ressourcenverbrauch und
Wirtschaftswachstum zu untersuchen sowie fallbeispielbezogen konkrete Argumente zu
generieren, um in Zukunft etwaige Barrieren zur Realisation von Holzbauten im öffentlichen
Sektor zu minimieren. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das untersuchte VollholzFeuerwehrhaus nur durch ein hohes Maß an Engagement der Beteiligten, allen voran Frau
Bürgermeisterin Mag. Lancaster als Entscheidungsträgerin von Steinbach am Ziehberg
realisiert werden konnte. In Oberösterreich ist der Holzbau mit 19% aller im Jahre 2008
errichteten Gebäude (TEISCHINGER, et al., 2008, s.p.) gerade im kommunalen Funktionsbau
auch im Vergleich zu 26% Holzbauanteil österreichweit (STINGL et al., 2011, s.p.)
unterrepräsentiert. Dies ist wahrscheinlich auf Vorbehalte bezüglich Funktion und Kosten
zurückzuführen, während Umweltwirkungen diesbezüglich wohl noch wenig Beachtung finden.
2
2. Zielsetzung und Aufgabenstellung
Vor dem Hintergrund der politischen Bemühungen, den Aspekten der Nachhaltigkeit im
Allgemeinen und nachhaltigem Bauen als konkretes Beispiel gerecht zu werden, kommt
Kommunen eine Vorbildfunktion zu. Der Umgang mit Ressourcen ist zu reflektieren und die
Umsetzung diverser Strategien ist voranzutreiben (BMLFUW, 2012, s.p.; EUA, 2012, s.p.). Der
Bausektor sollte dabei besonders große Beachtung finden, da von den über 169 Millionen
Tonnen im Inland entnommenen Ressourcen (Bezugsjahr 2008) über zwei Drittel als
Baurohstoffe zum Aufbau und Erhalt von Infrastruktur und Gebäuden verwendet wurden
(BMLFUW, 2012, S. 10). Outputseitig gesehen berichtet die EUROPÄISCHE
UMWELTAGENTUR (2012, S. 34) von über einem Drittel der gesamten Abfallmengen des
Europäischen Wirtschaftsraumes aus Bau -und Abrissvorgängen. Aufgrund der großen Masse,
die mineralische Baustoffe meist haben, sind die daraus resultierenden Energieaufwände für
den Transport in der Regel sehr hoch einzuschätzen. Zur Information sei hier angemerkt, dass
der Energiebedarf des Transportsektors der EU 27 für das Jahr 2010 auf 31,7% des
Gesamtenergiebedarfes beziffert wurde (EUROSTAT 2012, s.p.; zit. bei: EUROPEAN
COMMISSION, 2012, S. 117). Dazu kommt, dass der gesamte Transportsektor im Jahr 2009
wiederum für rund 33,6% der CO2 Emissionen in Österreich verantwortlich war (EEA, 2011,
s.p.; zit. bei: EUROPEAN COMMISSION, 2012, S. 131). Auch die Produktion von mineralischen
Baustoffen wird als ressourcenintensiv und energieintensiv eingestuft – die Zementproduktion
zum Beispiel verursacht 5% des weltweiten CO2 Ausstoßes (WBCSD, 2009, s.p.; zit. bei:
O`BRIEN et al., 2011, S. 15).
Aus diesen Gründen ist es von immanenter Bedeutung für den Klima- und Umweltschutz
ressourcenbewusst zu bauen. O`BRIEN et al. (2011, S. 6) merken kritisch an, dass der Fokus
des „nachhaltigen Bauens“ innerhalb der EU auf Energiefragen gerichtet ist. Dies könnte zur
Folge haben, dass schwerpunktmäßig Themen einer umweltverträglicheren Energieproduktion,
anstatt energiesparender Innovationen berücksichtigt werden, beziehungsweise dass
Bestrebungen des Energiesparens bei der Nutzung eines Gebäudes zu einem steigenden
Ressourcenverbrauch beim (Rück-)Bau führen - zum Beispiel durch verstärkte Isolierung von
Gebäuden. Daher steht laut O`BRIEN et al. (2011, S. 6) die Frage nach alternativen Bauweisen
unter Berücksichtigung der Baustoffe inklusive ihrer Rohstoffherkunft, Produktion und
Verwertbarkeit im Raum.
In Gedanken an die Anzahl kommunaler Funktionsbauten je Kommune (beispielsweise
Gemeindeamt, Bauhof, Schule, Kindergarten, Polizei, Rettung, Feuerwehrhaus, Musikverein,
Schwimmbad, …), kann die Chance, die Öffentlichkeit dieser Bauten als Richtungsweiser zu
nutzen, nicht geleugnet werden. Zudem tragen die Kommunen beziehungsweise deren
Entscheidungsträger und Entscheidungsträgerinnen die Verantwortung im öffentlichen
Interesse nachhaltig zu bauen. Die Umweltrelevanz von Bauvorhaben durch deren Ressourcenund Energieintensität und die Möglichkeit öffentlicher Entscheidungsträger und
Entscheidungsträgerinnen alternative Bauweisen nach ökologischen Gesichtspunkten
gegeneinander abzuwägen, ist Anlass dieser Untersuchung.
3
Im Rahmen einer Fallstudie eignet sich das neue Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg
durch seine unkonventionelle Vollholz-Bauweise für einen Vergleich mit einer konventionellen
mineralischen Bauweise, um die folgende Hauptforschungsfrage zu bearbeiten:
-
Was sind die ökologischen Vorteile der Vollholzbauweise im Vergleich zu einer
mineralischen Bauweise?
Die Frage nach den ökologischen Vorteilen wird folgendermaßen konkretisiert1:
-
Welche Bauweise (Holz oder mineralisch) hat einen geringeren Input an Baustoffmengen
bei der Herstellung?
-
Welche Bauweise (Holz oder mineralisch) hat einen geringeren Energie-Input bei der
Herstellung?
Zur Beantwortung der Hauptforschungsfrage unter Berücksichtigung der Entscheidungsgewalt
von öffentlichen Entscheidungsträgern und Entscheidungsträgerinnen werden zunächst Fragen
nach einer geeigneten Methode gestellt:
-
Welche Methode eignet sich zur vergleichenden Feststellung der ökologischen Aspekte des
Feuerwehrhauses in Steinbach am Ziehberg und anderer kommunaler Funktionsbauten?
-
Eröffnet diese Methode öffentlichen Entscheidungsträgern und Entscheidungsträgerinnen
die Möglichkeit verschiedene Bauweisen hinsichtlich ihrer Umweltwirkungen in öffentliche
Abwägungen und Entscheidungen miteinzubeziehen?
Grundlegend für diese Studie zur Bewertung der ökologischen Aspekte sind folgende
konzeptionelle Fragen:
-
Welche Bauelemente des Hauses sind für die Untersuchung relevant?
-
Was ist die Bezugsgröße des Vergleiches der Vollholzbauweise und einer mineralischen
Bauweise?
-
Wie wird das Vergleichsobjekt aus mineralischen Baustoffen definiert?
-
Welche Lebenszyklusphasen sind für die Untersuchung relevant?
Der Ablauf der Arbeit ist nicht chronologisch beschreibbar, da iterativ und parallel gearbeitet
wurde. Prioritär war jedenfalls die Definition des Untersuchungsrahmens, wobei Systemgrenzen
Bezugsgrößen und die Kriterien zur Durchführung des Vergleiches festgelegt wurden (siehe
Kapitel 5). Parallel dazu führte die Literaturrecherche zur Auswahl einer geeigneten Methode.
Ein vorgegebenes Kriterium war es, eine Methode zu wählen, die ohne spezielle Software
angewendet werden kann (siehe Kapitel 6), damit die Ergebnisse auch fachfremden Personen
besser zugänglich gemacht werden können. Nach Festlegung des Bilanzrahmens sowie der
Methodik der Untersuchung, konnte gezielt mit der Datenerhebung begonnen werden.
Daraufhin folgten die Berechnung der Baumassen und erhobenen Inputs, um im Vergleich eine
1
Die Ausführung des Vollholz-Feuerwehrhauses muss der Richtlinie des Bundesfeuerwehrverbandes
(ÖBFV-RL FH-01) und damit auch den thermischen Mindestanforderungen entsprechen. Zu beachten
ist zudem der sporadische Heizbedarf von Freiwilligen Feuerwehren im Vergleich zu kontinuierlich
genutzten Wohnhäusern oder Bürogebäuden. Nach RECHBERGER (2012, s.p.) wird der geschätzte
Energiebedarf der Nutzung des Vollholz-Feuerwehrhauses mit jenem eines mineralischen Baues
gleichgesetzt, weshalb die Herstellungsphase des Baues im Fokus liegt.
4
Bewertung vornehmen zu können. Abschließend wurden die Ergebnisse der ökologischen
Aspekte mit den Ergebnissen der ökonomischen Aspekte von SEEBACHER (2012, s.p.)
zusammengeführt, mit dem Ziel die Beziehung der Ressourceninanspruchnahme zur
wirtschaftlichen Leistung herzustellen (Ökoeffizienz). Im Anschluss an die Ergebnispräsentation
in Kapitel 7 folgen die Diskussion (Kapitel 8) und die Zusammenfassung und
Schlussfolgerungen (Kapitel 9). Der Anhang beinhaltet alle für die Berechnungen notwendigen
Daten und ein kurzes Tutorium zur Berechnung des Ökologischen Rucksackes.
Der Ablauf der Untersuchung gliedert sich grob in folgende Phasen:
-
Definition des Bilanzrahmens;
-
Auswahl einer geeigneten Methode;
-
Erhebung der Daten;
-
Berechnung der Indikatoren zum Vergleich der ökologischen Aspekte;
-
Vergleich der Berechnungen des Vollholzbaues und des mineralischen Baues;
-
Synergie der Ergebnisse mit den Ergebnissen aus der Untersuchung der regionalen
Wertschöpfungseffekte von SEEBACHER (2012, s.p.).
5
3. Hintergrund des Fallbeispiels
3.1 Das Bauprojekt – Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg
In der Gemeinde Steinbach am Ziehberg in Oberösterreich wurde in der Zeit von 2009 bis 2010
ein neues Feuerwehrhaus gebaut. Aufgrund der vorherrschenden Rahmenbedingungen musste
von einer Adaptierung des alten Feuerwehrhauses an den Stand der Technik und an den
erhöhten Platzbedarf abgesehen werden (LANCASTER, 2012, s.p.; HINTERWIRTH, 2012,
s.p.).
Der Planung eines neuen Feuerwehrhauses sind teilweise enge Grenzen gesetzt, vor allem um
übermäßigen Flächenanspruch und die damit verbundenen Errichtungs- und laufenden
Betriebskosten einzudämmen. Regelungen dazu finden sich in der Baurichtlinie über die
Errichtung von Feuerwehrhäusern des österreichischen Bundesfeuerwehrverbandes (ÖBFV-RL
FH-01). Neben den allgemeinen Anforderungen, der Auswahl des Grundstückes und den
technischen Anforderungen, regelt das genehmigungspflichtige Raumerfordernisprogramm die
Aufteilung, der an die Mitgliederzahl gekoppelten Nutzfläche, auf die verschiedenen Räume:
Fahrzeughalle, Kommandoraum, Garderobe, Schulungsraum, Jugendraum, Teeküche, usw.
(ÖBFV, 2000, s.p.).
Seit Anbeginn des Planungsprozesses für das neue Feuerwehrhaus der Freiwilligen Feuerwehr
Steinbach am Ziehberg gab es von Seiten einiger engagierter Feuerwehrleute das Bestreben
dieses als Vollholzhaus zu realisieren. Ziel war es dabei die Rundholzbereitstellung, den
Einschnitt und die Verarbeitung zu Holzbauelementen in der unmittelbaren Region zu
bewerkstelligen – es sollte also ein regionales Vollholz-Feuerwehrhaus errichtet werden
(SCHMEIßL, 2012, s.p.).
Der Anspruch an die Vollholzbauweise sowie an die Regionalität stieß im Zuge der Planung
wiederholt auf Hürden (BAMMER, 2012, s.p.; LANCASTER, 2012, s.p.; RECHBERGER, 2012,
s.p.):
-
Skepsis gegenüber der unkonventionellen Idee durch die Bevölkerung;
-
Probleme der Finanzierung durch die Gemeinde;
-
und finanzielle und technische Vorbehalte seitens des Generalübernehmers.
Auf eine detaillierte Darstellung des Planungsprozesses, der beteiligten Akteure und der
Kostenstruktur wird in dieser Arbeit verzichtet. Stattdessen werden lediglich die für diese
Untersuchung relevantesten Akteure und Akteurinnen ihre Rolle im Projekt „Neubau des
Feuerwehrhauses“ und die Kostenstruktur kurz und bündig vorgestellt.
Die Akteure und ihre Rolle im Projekt „Neubau des Feuerwehrhauses“ (BAMMER, 2012, s.p.;
LANCASTER, 2012, s.p.; RECHBERGER, 2012, s.p.; SCHMEIßL, 2012, s.p.):
-
Die Gemeinde als Bauherr war zuständig für die Koordination des Projektes, für die
Verhandlungen mit dem Bauleiter und Generalübernehmer und der beteiligten Firmen, für
die Bereitstellung des Baugrundes und die Aufstellung der Finanzierung
(Bedarfszuweisungen des Landes und Kredit) für die Errichtung. Außerdem trägt die
Gemeinde die laufenden Betriebskosten. Das Feuerwehrhaus ist Eigentum der Gemeinde.
6
-
Die Freiwillige Feuerwehr stellte das Ansuchen für den Neubau des Vereinshauses, war
beteiligt an der Planung, leistete Eigenleistungen während der Errichtung und ist schließlich
Nutzerin des Feuerwehrhauses.
-
Der Bauleiter und Generalübernehmer übernahm die Planung und Koordinierung des
Projektes inklusive Ausschreibung des Architekturwettbewerbes und stellte die
Vorfinanzierung sicher.
-
Der Baumeister war unter anderem zuständig für die Einrichtung der Baustelle und die
Ausführung der Betonierarbeiten.
-
Die Architektur des Hauses wurde von einem Linzer Architekturbüro geplant, welches über
einen vom Bauübernehmer ausgeschriebenen Wettbewerb ermittelt wurde.
-
Die Holzliefergemeinschaft war ein temporärer Zusammenschluss von neun bäuerlichen
Waldbesitzern aus der Gemeinde, die sich nach dem Aufruf des Waldwirtschaftsmeisters
bereit erklärten, nach den gewünschten Anforderungen, Holz aus ihren Wäldern für den
Vollholzbau zu schlägern. Die Holzernte fand im Dezember 2008 und im Jänner 2009 statt.
-
Das Sägewerk in der Gemeinde, leistete im Frühjahr 2009 den Einschnitt des Steinbacher
Rundholzes und die Holztransporte zum und vom Sägewerk.
-
Die Zimmerei in der Nachbargemeinde war beteiligt an der Planung, stellte die
erforderlichen Dübelholzelemente her und führte die Montage durch.
Kostenstruktur aus dem Prüfbericht
LANDESREGIERUNG (2012, S. 33):
des
AMTES
DER
ÖBERÖSTERREICHISCHEN
Die Gesamtkosten des Feuerwehrhaus-Neubaues beliefen sich auf ein Volumen von rund
1.148.000 €. Der vorschriftsmäßig zu leistende Anteil von 60.000 € wurde von der Freiwilligen
Feuerwehr Steinbach am Ziehberg als Eigenleistungen erbracht. Die Bedarfszuweisungen des
Landes Oberösterreich erreichen eine Höhe von 765.000 €. Die Gemeinde hat daher einen
Kostenanteil von 323.000 € zu tragen.
7
3.2 Das Gebäude – Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg
Das dreitorige Vollholz-Feuerwehrhaus (Abbildung 1) in Steinbach am Ziehberg zeichnet sich
durch die Regionalität der Produktion und Verarbeitung der verwendeten Holzbaustoffe aus.
Die konstruktiven Elemente des Vollholzbaues bestehen aus rund 123 m³ Fichten- und TannenVollholz und 16 m³ Brettschichtholz (BSH) der Träger. Abgesehen vom BSH stammt das Holz
aus der Gemeinde, wo auch der Einschnitt des Rundholzes erfolgte. Die nahegelegene
Zimmerei in der Nachbargemeinde übernahm die Vorfertigung der Dübelholzelemente, die als
Wände, Decken, und Dach verbaut wurden. Einzig Dübel und Vollholz bilden den Aufbau eines
Dübelholzelementes, das in der Stärke von 8 cm für nicht tragende Elemente und in Stärken
von 14-18 cm für tragende Elemente gefertigt wurde.
Das Erdgeschoß des Gebäudes wurde aufgrund der Bedingungen am Baugrundstück in den
Hang gebaut, wodurch das Erdgeschoß in mineralischer Bauweise (Stahlbeton und Ziegel)
ausgeführt werden musste. Das Dachgeschoss inklusive Flachdach und der Schlauchturm ab
Höhe des Dachgeschosses wurden komplett in Holzbauweise ausgeführt.
Die Dübelholzelemente der Außenwände wurden mit einem Dämmungsaufbau für den ZellstoffDämmstoff und einer Lärchenfassade versehen.
Abbildung 1: Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg. (Quelle: LOHNINGER, 2010, s.p.)
8
4. Theoretischer Hintergrund
Kapitel 4.1 behandelt eingangs die „Königsdisziplin“ der ökologischen Bewertungsmethoden:
die Ökobilanz, um in Kapitel 4.2 die Thematik der Ökobilanz speziell im Bausektor zu
beschreiben. Des Weiteren wird der Entwicklungskontext der Ökobilanz-Methode skizziert
(Kapitel 4.3). Dass diese im Feld der ökologischen Bewertungsmethoden nicht alleine dasteht,
wird abschließend in Kapitel 4.4 erläutert.
4.1 Die Ökobilanz
Die Ökobilanz ist ein Instrument, welches dazu dient, die potentiellen Umweltwirkungen von
Produkten und Dienstleistungen aufzuzeigen. Die damit verbundenen Stoff- und Energieflüsse
werden während des gesamten Lebensweges analysiert. Dieser umfasst die ursprüngliche
Entnahme der Rohstoffe zur Herstellung, die Nutzung des Gutes an sich und schließlich dessen
Entsorgung – „von der Wiege bis zur Bahre“ (DIN EN ISO14040 2006, S. 4; LUTHE, 2008,
S.18).
Um die wissenschaftliche Aussagekraft und Vergleichbarkeit von Ökobilanz-Studien zu erhöhen
wurde im Laufe der Entwicklungsgeschichte der Ökobilanz an einer einheitlichen
Rahmengebung vor allem für das methodische Vorgehen und die Darstellung der Ergebnisse
gearbeitet. Vorangetrieben wurden diese Bestrebungen nicht zuletzt durch das gestiegene
öffentliche Interesse am Umweltschutz (LUTHE, 2008, S. 21 f).
Die Methode der Ökobilanz ist in der Normenreihe EN ISO 14040 ff festgeschrieben. Die
folgende Kurzbeschreibung bezieht sich auf DIN EN ISO 14040:2006 (S. 4 f).
Eine Ökobilanz kann genutzt werden um:
-
Möglichkeiten zur Entwicklung und Verbesserung von Umwelteigenschaften eines Gutes in
den verschiedenen Phasen des Lebensweges aufzeigen;
-
zur Information und Entscheidungsunterstützung von Entscheidungsträgern und
Entscheidungsträgerinnen in Industrie, Regierungs- und Nichtregierungsorganisationen
dienen;
-
relevante Indikatoren von Umwelteigenschaften zu identifizieren;
-
umweltorientiertes Marketing umzusetzen.
Eine Ökobilanz-Studie gliedert sich in vier Phasen:
(1) Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen:
Die Zielfestlegung bestimmt den Umfang, die erforderliche Datenqualität und die
Darstellungsform der Ergebnisse der Untersuchung. Eine klare Zielformulierung ist
Voraussetzung für die Nachvollziehbarkeit. Die Festlegung des Untersuchungsrahmens und der
damit getroffenen Annahmen und Definitionen ist ein kritischer Schritt (SIEGENTHALER, 2006,
S. 90). Dabei wird auch die funktionelle Einheit bestimmt, die im weiteren Verlauf der
Untersuchung als Bezugsgröße dient.
9
Während der Datenerhebung können verschiedene Aspekte des Untersuchungsrahmens eine
Veränderung erfordern, um das definierte Forschungsziel zu erreichen, wodurch die Ökobilanz
als eine iterative Methode gilt (DIN EN ISO 14040, 2006, S. 23).
(2) Erstellen der Sachbilanz:
Die Sachbilanz entspricht der Inventur aller Stoff- und Energieflüsse entlang des Lebensweges
des Produktes und innerhalb des definierten Untersuchungsrahmens (DIN EN ISO 14040,
2006, S. 25). Alle Materialien und Güter sind in Rohstoffentnahmen und Emissionen
umzurechnen (SIEGENTHALER, 2006, S. 92). Der Prozess der Sachbilanzierung ist iterativ, da
durch die Datenerhebung neue Erkenntnisse über das System gewonnen werden und sich
daraus neue Datenanforderungen oder Einschränkungen ergeben (DIN EN ISO 14040, 2006,
S. 25).
(3) Wirkungsabschätzung:
Die Daten aus der Sachbilanz werden nicht direkt beurteilt sondern erst nach der Untersuchung
mittels naturwissenschaftlicher Modelle (SIEGENTHALER, 2006, S. 94).
Der relative Beitrag einzelner Stoffe entlang des Lebensweges des Produktes zu wichtigen
Umweltthemen wird in Wirkungskategorien über Indikatoren quantifiziert. Durch diese
Verknüpfung der Sachbilanzdaten mit den Wirkungskategorien und Wirkungsindikatoren, wird
versucht die resultierenden potentiellen Umweltwirkungen zu erkennen (DIN EN ISO 14040,
2006, S. 27).
(4) Auswertung:
Die Ergebnisse aus der Sachbilanz und der Wirkungsabschätzung werden gemeinsam
betrachtet, um festzustellen, was die wesentlichen Erkenntnisse der Untersuchung sind. Die
Ökobilanz sollte schlüssig, vollständig und leicht verständlich zusammengefasst werden. In
Form von Schlussfolgerungen oder Empfehlungen können die Ergebnisse der Auswertung
Entscheidungsträgern und Entscheidungsträgerinnen vorgelegt werden (DIN EN ISO 14040,
2006, S. 31 f).
4.2 Die Ökobilanz im Bausektor
Das Thema der Ökobilanzierung von Gebäuden ist schon seit den 1990er Jahren virulent. Auf
der einen Seite besteht das Bewusstsein, dass Gebäude - allgemein formuliert - aufgrund der
ressourcenintensiven Baustoffproduktion und des Heiz- beziehungsweise Kühlbedarfes
wesentlich zur Umweltbelastung beitragen. Auf der anderen Seite gibt es trotz
Normgebungsverfahren der Ökobilanz Schwierigkeiten bei der Umsetzung einer GebäudeÖkobilanz. KHASREEN et al. (2009, S. 677) bemerken, dass die Ökobilanz für Gebäude nicht
so weit entwickelt ist, wie etwa für die Industrie. Dies beruht auf mehreren Gründen:
-
Das Gebäude wird als ein einziges Produkt untersucht, wenngleich es tatsächlich aus
vielen Einzelprodukten (GEISSLER, 2007, S. 21) besteht und ein komplexes System bildet
(Abbildung 2). Die Lebenszyklusphasen umfassen die Herstellung der diversen Baustoffe,
die Nutzung, eventuelle Sanierungen oder Umbauten und den damit verbundenen erneuten
Materialinput und den Rückbau, der den Abriss und die Entsorgung der Baumassen
bezeichnet. Damit erhöht sich der Bearbeitungsumfang enorm.
10
-
Gebäude sind unbewegliche Güter, somit gewinnt der eigentliche Standort in Hinblick auf
Umweltwirkungen des Gebäudes an Bedeutung (GEISSLER, 2007, S. 22).
-
Viele der mit Gebäuden in Verbindung stehenden Umweltwirkungen, entstehen während
der Nutzungsphase (KHASREEN et al., 2009, S. 677).
-
Aufgrund der unbestimmt langen Lebensdauer/Nutzungsphase von Gebäuden, ist eine
Prognose des gesamten Lebensweges und seiner Stoffflüsse erschwert (GEISSLER, 2007,
S. 22).
-
Gebäude können während der Nutzungsphase umgebaut oder überhaupt einem anderen
Verwendungszweck gewidmet werden. Damit besteht die Möglichkeit, dass die zu Beginn
definierte funktionelle Einheit nicht mehr zutreffend ist (GEISSLER, 2007, S. 22).
-
Der Bausektor besteht aus einer Vielzahl an Akteuren und Akteurinnen (KHASREEN et al.,
2009, S. 677). Dies erschwert Prozesse wie zum Beispiel die Datenerhebung oder die
Umsetzung von Verbesserungspotentialen.
-
Traditionellerweise ist jedes Gebäude ein Unikat, weshalb der Grad an Standardisierung
sehr gering ist (KHASREEN et al., 2009, S. 677). Ergebnisse aus Gebäude-Ökobilanzen
sind daher oft nicht vergleichbar, oder andernorts verwertbar.
Abbildung 2: Schema der Systemgrenzen einer Gebäude-Ökobilanz. (Quelle: GEISSLER, 2007, S. 23)
11
Trotz allem oder aufgrund dessen wurden etliche Softwaretools für Gebäude-Ökobilanzen als
Adaption der etablierten Ökobilanz-Software programmiert. Dass die Gesamtsituation jedoch
unbefriedigend ist, zeigt sich in den Bemühungen, sowohl eine ISO Norm für das komplexe
Thema der Gebäude-Ökobilanzen zu schaffen, als auch eine einheitliche Vorgehenswiese
sogenannter simplified oder streamlined LCAs (deutsch: vereinfachte Ökobilanz)
durchzusetzen. In beiden Fällen soll die Vereinheitlichung der Methodik die Vergleichbarkeit
gewährleisten. Diese vereinfachte Variante der Ökobilanz ist nichts anderes als eine ÖkobilanzStudie geringeren Umfangs. Eingedämmt wird der Bearbeitungsumfang beispielsweise durch
die Exklusion mancher Lebenszyklusphasen oder die Beschränkung auf die Sachbilanz oder
nur wenige Wirkungskategorien.
Bezeichnend ist in diesem Kontext die Aussage von WALLBAUM (2012, s.p.) (Lehrstuhl für
nachhaltiges Bauen ETH Zürich): „... die Tatsache, dass richtungssichere und dabei einfache
vergleichende Ökobilanzen von Wohngebäuden zur Zeit nicht möglich sind. Bislang gibt es
keine breit abgestützte Grundlage, um jene Gebäude-Parameter zu identifizieren, die den
größten Einfluss auf die Umweltwirkung eines Wohngebäudes über seinen gesamten
Lebenszyklus (von der Erstellung über den Betrieb bis zum Rückbau) haben.“
4.3 Entwicklung ökologischer Bewertungsmethoden
Die Entwicklung des Konzeptes der Ökobilanzierung reicht zurück bis in die frühen siebziger
Jahre und ist immer wieder geprägt von ökonomischen Trends und Wogen unterschiedlich
motivierter Umweltbewegungen (SIEGENTHALER, 2006, S. 53). Unter dem Spannungsbogen
von Umweltkatastrophen auf der einen Seite (als Beispiel die zahlreichen Öl-Tanker Unfälle der
1970er) und prognostizierter Rohstoffverknappung auf der Anderen („Die Grenzen des
Wachstums“ eine 1972 vorgestellte Studie zur Zukunft der Weltwirtschaft von Denis
MEADOWS), gewinnen die Problematiken der zunehmenden Belastung von Wasser, Luft und
Boden an gesellschaftlicher Relevanz, womit das neue Politikfeld der Umweltpolitik entsteht
(BPB, s.a., s.p.).
Genau zu dieser Zeit entstanden nach SIEGENTHALER (2006, S. 53 ff) auch erste Studien
verschiedener Herangehensweisen, mit dem einen Ziel die Umweltbelastungen von Produkten
und Unternehmen zu erfassen und zu beurteilen: Material-/Stoff- und Energiebilanzen,
entsprechende Flussdiagramme und teilweise mit Angabe von sozialen Kosten. Die technische
Stoffflussanalyse aus der Verfahrenstechnik und ökonomische Input-Output-Bilanzen der
Buchhaltung wurden im Sinne der Umweltanalyse aufgegriffen, um Rohstoffbedarf und
Emissionen zu erfassen. Fundamental war daraufhin die Implementierung der
lebenswegspezifischen Betrachtungsweise von Produkten. Von der „Wiege bis zur Bahre“ wird
ein Systemverständnis gewonnen, welches ermöglicht die wichtigsten Stoffumsätze und deren
Einflussnehmer zu identifizieren.
Aus den thematischen Umständen (Ölkrise, Abfallprobleme) und aus der methodischen
Entwicklung ist es wenig verwunderlich, dass die ersten Ökobilanzen von der Industrie in
Auftrag gegeben wurden und dabei die folgenden Themen dominieren: Getränkeverpackungen,
Einweg/Mehrwegverpackungen, Kunststoffe, Packstoffe und Energiebedarf zur Produktion von
Werkstoffen (LAHL et al., 2000, S. 53 ff).
12
Anzumerken ist, dass die Ökobilanz damals als Methode noch nicht normiert war. Das Konzept
Ökobilanz entwickelte sich zu einer eigenständigen Wissenschaft mit einem Pool an
unterschiedlichen Methoden. Der damit einhergehende Mangel an Vergleichbarkeit führte
jedoch erst mit dem Ökobilanz-Boom und der Instrumentalisierung von Ökobilanz-Studien
Anfang der 1990er Jahre zu konkreten Bemühungen die inzwischen sehr differenzierte
Ökobilanz-Methodik zu strukturieren (SIEGENTHALER, 2006, S. 85 f).
Auf Basis der Vorschläge einer SETAC (Society of Environmental Toxicology & Chemistry)
Arbeitsgruppe begann der internationale Normierungsprozess der Ökobilanz-Methodik 1993
(SIEGENTHALER, 2006, S. 192, S. 200). Die Norm zu den Grundsätzen und
Rahmenbedingungen der Ökobilanz erschien erstmals 1997 (ISO 14040:1997 „Principles and
Framework“). Damit bezeichnet der Begriff „Ökobilanz“ eine genormte Methode zur Erfassung
und Beurteilung von Umweltwirkungen. Aufgrund der im Deutschen oft ungenauen Verwendung
dieses Begriffes wird fallweise die englische Bezeichnung Life Cycle Assessment (LCA)
verwendet.
Bis 2003 erschienen insgesamt sieben Normen der Arbeitsgruppe „Life Cycle Assessment“, die
immer wieder überarbeitet und weiterentwickelt werden.
4.4 Beispiele ökologischer Bewertungsmethoden
Im vorangegangenen Kapitel wurde bereits erwähnt, dass verschiedene Ansätze einerseits zur
Erfassung und andererseits zur Beurteilung von Umweltwirkungen entwickelt wurden und bist
dato (weiter-)entwickelt werden. Entsprechend dem Untersuchungsgegenstand, der
Fragestellung und der verfügbaren Ressourcen sollte abgewogen werden, welche Methode sich
am besten eignet. Die Bandbreite an Methoden reicht inzwischen von der bloßen Bilanzierung
der Stoffflüsse über die Beurteilung der ökologischen Auswirkungen dieser Stoffflüsse bis hin zu
ganzheitlichen Umweltmanagementsystemen als Evaluierungsprozess. In der Literatur werden
außerdem beschreibende Studien zum Informationsgewinn und veränderungsorientierte
Studien zum Erkenntnisgewinn durch den Prozess der Ökobilanzierung unterschieden
(GUINÉE et al., 2002, S. 463; zit. bei SIEGENTHALER, 2006, S. 91). Der folgende Abschnitt
skizziert eine Auswahl an Methoden zur Untersuchung der Umweltwirkungen durch
Ressourcennutzung, deren Kontext und Bandbreite. Im Anhang (11.1) sind die folgenden
Erläuterungen zu einer Auswahl an ökologischen Bewertungsmethoden nach FINNVEDEN et
MOBERG (2005, s.p.) stichwortartig und mit Quellenverweis beschrieben:
Nach FINNVEDEN et MOBERG (2005, s.p.) eignen sich je nach Untersuchungsgegenstand
(Stoff, Produkt/Funktion, Betriebe, Region und Volkswirtschaft, Projekt/Programm/Politik) und
Aspekt (natürliche Ressourcen, Umweltwirkungen, ökonomische Aspekte) nicht alle Methoden
gleichermaßen. So kann über die Materialflussanalyse (MFA), den Kumulierten Energieaufwand
(KEA) und den ecological footprint (EF) auf allen Ebenen die Nutzung natürlicher Ressourcen
erfasst werden. Die MFA lässt sich noch weiter differenzieren in den Globalen Materialaufwand
(GMA), domestic material input (DMI) und domestic material consumption (DMC) zur Erfassung
der Materialflüsse auf regionaler oder volkswirtschaftlicher Ebene. Im Gegensatz dazu
betrachtet die Methode Material-Input pro Service-Einheit (MIPS) die Materialflüsse nur auf der
Produktebene.
13
Risikoanalysen (RA) werden sehr vielfältig angewandt und beinhalten wiederum mehrere
methodische Ansätze. Im Kontext von Umwelt auf stofflicher Ebene (zum Beispiel chemische
Substanzen) oder auf der Politikebene (zum Beispiel Unfälle mit Umweltaspekten infolge von
Bränden) beziehen sich RA ausschließlich auf die Beurteilung von Umweltwirkungen.
Zur Erfassung der natürlichen Ressourcen und der Beurteilung ihrer Umweltwirkungen wird auf
Produktebene die Ökobilanz angewandt. Auf betrieblicher Ebene muss dazu ein
Umweltmanagementsystem mit Ökoaudit implementiert werden. System of Economic and
Environmental Accounts (SEEA) und Input-Output Analysen (IOA) werden für Regionen und
Volkswirtschaften
und
Strategische
Umweltprüfungen
(SUP)
und
Umweltverträglichkeitsprüfungen (UVP) auf politischer Ebene angewandt.
Werden zur Erfassung der natürlichen Ressourcen und der Bewertung ihrer Umweltwirkungen
auch ökonomische Aspekte betrachtet, wird auf Produktebene das Life Cycle Costing (LCC), für
Regionen und Volkswirtschaften das SEEA und die IOA und auf politischer Ebene die CostBenefit-Analysis (CBA) angewandt.
Um einer Fragestellung oder dem Ziel der Untersuchung gerecht zu werden, kann es
erforderlich sein verschiedene Methoden zu kombinieren. Zum Beispiel ist die Ökobilanz trotz
ihrer Tiefe bei weitem nicht allumfassend – nicht abgedeckt werden unter anderem Aspekte der
Nachhaltigkeit, soziale und ökonomische Aspekte, die Konsistenz zwischen verschiedenen
Ebenen, die Integration von bürokratischen und politischen Mechanismen oder auch die
Möglichkeit der Vereinfachung einer Ökobilanz. Der Prozess zur methodischen Entwicklung der
Ökobilanz ist weiterhin im Gange.
Genauso befinden sich auch viele andere Methoden in stetiger Entwicklung, da das Konzept
der Erfassung und Beurteilungen von Umweltwirkungen selbst mit dem Forschungs- und
Wahrnehmungsprozess wächst. Durch die Verfeinerung jeder einzelnen Methode, das heißt der
Präzisierung der Regeln für die Festlegung der Bilanzgrenzen, Datenerhebung und
Verarbeitung erschließen sich auch neue Kombinationsmöglichkeiten der Methoden. Mit der
Erweiterung droht jedoch wiederum die Anwendbarkeit der Methoden der Komplexität
anheimzufallen. Dazu bemerken BIERTER et al. (2000, S. 48), dass die Ökobilanz vor allem
von der Wissenschaft und von der Großindustrie forciert und genutzt wurde und wird. Um die
Leitbilder der nachhaltigen Entwicklung auf der makro- und mikrowirtschaftlichen Ebene
umzusetzen bedarf es Instrumente, die einer breiten und allgemeinen Anwendung zugeführt
werden können (BIERTER et al., 2000, S. 48 f).
Vielversprechend als Instrument zur Reduktion des Ressourcenverbrauch und der damit
verbundenen Belastungen der Umwelt scheinen, basierend auf die MFA, Indikatoren zur
Erfassung der Ressourcennutzung zu sein. Indikatoren sind Kenngrößen, die einen Zustand
eines Sachverhaltes oder eines komplexen Systems beschrieben (WIGGERING et MÜLLER,
2004, S. 614). Des Öfteren praktiziert wird die Aggregation mehrerer Indikatoren zu einem
Indikatorensystem, da ein Indikator alleine eine nur sehr eingeschränkte Sichtweise auf die
Ressourceninanspruchnahme darstellt. Die Berechnung mehrerer Indikatoren stellt praktisch
gesehen auch eine gewisse Absicherung der Ergebnisse dar und ermöglicht eine flexiblere
Kommunikation der Ergebnisse. GILJUM et al. (2009, s.p; 2010, s.p.) beschreiben
Kombinationsmöglichkeiten von Indikatoren (zu einem Indikatoren-Set) und die sich daraus
ergebenden Synergien bei der Datenerhebung, den Berechnungen und der Kommunikation der
Ergebnisse. Das vorgeschlagene Indikatoren-Set beinhaltet auch solche in der Einleitung als
populär geworden bezeichneten Indikatoren.
14
Ausgehend von der MFA und der Kategorisierung der Ressourcen in abiotische Materialien,
biotische Materialien, Wasser, Luft und Fläche lassen sich eine Reihe von Indikatoren
berechnen (GILJUM et al., 2010, S. 10), die vor allem für „begin-of pipe“-orientierte
Entwicklungsstrategien Optionen eröffnen (KANNING, 2001, S. 65). Ressourcenindikatoren
allgemein können differenziert werden als Input-Indikatoren und Output-Indikatoren.
Eine Auswahl an Input-Indikatoren nach GILJUM et al. (2010, S. 11):
-
MIPS (Material-Input pro Service-Einheit);
-
KEA (Kumulierter Energieaufwand);
-
WF (water footprint);
-
EF (ecological footprint; deutsch: Ökologischer Fußabdruck).
Eine Auswahl an Output-Indikatoren nach GILJUM et al. (2010, S. 11):
-
CF (carbon footprint; deutsch: CO2 -Fußabdruck);
-
EF (ecological footprint; deutsch: Ökologischer Fußabdruck).
15
5. Forschungsdesign
Die Verinnerlichung der Fragestellung und des Zieles sowie die genaue Analyse des
Untersuchungsgegenstandes sind Grundvoraussetzungen für die Präzisierung der
Untersuchung. Es muss ins Bewusstsein gerückt werden, dass die Beantwortung der
Forschungsfragen und die Zielerreichung (siehe Kapitel 2) der Untersuchung nur iterativ
geschehen kann (siehe Kapitel 4.1). Auch bei dieser Untersuchung erfolgten einige
Arbeitsschritte parallel oder iterativ, wodurch die Dokumentation der Forschung kompliziert
wurde. Um den Verlauf der Untersuchung trotzdem nachvollziehen zu können, folgen
einleitende Worte.
Zu Beginn der gegenständlichen Arbeit wurde ein Kick-off Meeting unter Beteiligung fast aller
Akteure und Akteurinnen des Baues abgehalten. Dabei wurden die Forschungsfrage und das
Ziel der Untersuchung festgelegt. Die wichtigsten Informationen bezüglich Planungsprozess,
Akteure, Holz und Ansprechpartner wurden erläutert. Infolge dessen konnte ein vorläufiges
Prozessschaubild des Vollholzbaues inklusive der Schnittholzproduktion erstellt werden. Mit
diesem ersten Anhaltspunkt konnte der Umfang der Untersuchung und die Eignung der zur
Auswahl stehenden Methoden besser abgeschätzt werden. Etwa parallel zum Prozess der
Auswahl der Methodik wurden die Voraussetzungen für die Analyse, etwa durch elementare
Definitionen geschaffen (siehe Kapitel 5.3), die im anschließenden Text teilweise in Bezug auf
die Methoden beschrieben werden. Die ausgewählten Methoden der Untersuchung werden
separat in Kapitel 6 erklärt.
5.1 Methodenfindung
Als Einstieg in die Thematik wurde eine Literaturrecherche angesetzt, um einen Überblick zu
bekommen, wie die ökologischen Vorteile eines Gebäudes nach dem Ökobilanz-Konzept eruiert
werden könnten. Es wurde allgemein nach ökologischen Bewertungsmethoden (siehe Kapitel
4.4) und speziell im Bausektor und im Holzsektor gesucht, um ein Bild der Möglichkeiten zur
Beantwortung der Forschungsfrage zu bekommen. Durch diese Recherche, dem Kick-off
Meeting und einer ersten Datenerhebung (Kapitel 5.2.1) konnten die Voraussetzungen für die
Untersuchung der ökologischen Aspekte des Vollholzbaues und eines Vergleichsobjektes
erarbeitet werden. Diese beinhalten vor allem Definitionen zum Untersuchungsobjekt, den
Kriterien des Vergleichsobjektes, den Untersuchungsrahmen, der Vorgehensweise des
Vergleiches und dessen Bezugsgröße. Während dieser Phase konkretisierte sich außerdem die
Eignung einiger Methoden zur Bilanzierung und damit einhergehend die Ansprüche an die
Datenerhebung und deren Planung.
Im nächsten Kapitel werden vorab die erarbeiteten Definitionen dargelegt, um die
Methodenwahl zu begründen.
16
5.2 Durchführung der Untersuchung
Dieses Kapitel beschreibt die Durchführung der Untersuchung der ökologischen Vorteile des
Vollholzbaues im Vergleich zum mineralischen Bau unter Anwendung der Methoden zur
Berechnung des ÖR, CF und KEA. Da bei einer solchen Untersuchung iterativ vorgegangen
wird, stellt die Abhandlung der Untersuchungsschritte keine Chronologie dar.
Die Grundlagen der Berechnungen werden bei der Datenerhebung geschaffen, weshalb als
erstes auf diesen Punkt eingegangen wird. Die Untersuchung des Vollholzbaues als zweiter
Schritt basiert schon auf einem Teil der Datenerhebung und ist selbst wiederum
datengenerierend für die Berechnungen. Ebenso stützt sich die Erstellung des
Prozessschaubildes auf die frühe Datenerhebung und ist eine essentielle Grundlage für die
Planung des zweiten Erhebungsschwerpunktes. Das letzte Unterkapitel dieses Abschnittes
erklärt, wie die Berechnungen der Indikatoren als Zusammenführung aller gewonnen Daten
vorgenommen werden.
5.2.1 Erhebung der Daten
Die Datenerhebung gliedert sich retrospektiv in drei Themenblöcke. Genauer formuliert
handelte es sich um vielzählige Einzelerhebungen - hier nicht chronologisch angeführt - da
diese überlappend durchgeführt wurden und teilweise aufeinander aufbauen.
Erstens wurde mit der Sammlung von Daten zum Vollholzbau begonnen. Ziel der
Datenerhebung war die Überprüfung und Detaillierung des vorläufigen Prozessschaubildes, die
Erhebung von Material- und Energieflüssen sowie die Analyse der Baupläne. Letzter Punkt ist
essentiell zur Untersuchung des Vollholzbaues an sich und zur Schaffung einer Definitionsbasis
für das Vergleichsobjekt. Die Daten zur Analyse des Vollholzbaues setzen sich zusammen aus
den eben erwähnten Bauplänen des Feuerwehrhauses, dem Holzauszug, Materiallisten,
Lieferscheinen, mündlichen und schriftlichen Mitteilungen.
Unter Zuhilfenahme eines vorläufigen Prozessschaubildes konnte die Datenerhebung geplant
werden. Es bot sich an, die Datenerhebung nach den Prozessstufen zu gliedern. Die
Verantwortlichen eines jeden Prozessschrittes wurden zunächst anhand von Leitfragen zum
Ablauf des Prozesses befragt. Zudem wurden in dieser Befragung in Anlehnung an den
Standarderhebungsbogen
der
MAIA
(abrufbar
unter:
http://www.wupperinst.org/projekte/themen_online/mips/index.html) die jeweiligen Material- und
Energieflüsse einer einfachen Input-Tabelle folgend abgefragt. Die Befragung der Akteure fand
konzentriert an zwei Tagen (Mai 2012) direkt in den Betrieben statt.
Zweitens wurde mit der Schaffung einer Datengrundlage für das Vergleichsobjekt begonnen.
Ziel dieser Datenerhebung war es Kriterien für den Vergleich und für ein Vergleichsobjekt zu
eruieren. Die Kriterien für einen Vergleich nach dem Konzept der Ökobilanzierung stützen sich
auf die Literatur (LOEWE et al., 2010, s.p.; GUSTAVSSON et SATHRE 2010, s.p.;
POHLMANN, 2002, s.p.; ROSSI et al., 2011, s.p.) und den ersten Befunden des Vollholzbaues.
Anhand dieser Kriterien lieferte die Befragung des Bauübernehmers eine Auswahl an
Feuerwehrhäusern, die für die Definition des Vergleichsobjektes beziehungsweise zur Definition
des Standardbaues herangezogen werden konnten.
17
Anzumerken ist hier die Tatsache, dass die Suche nach vergleichbaren Feuerwehrhäusern
wesentlich erleichtert wurde, da über die „Torigkeit“ (Anzahl der Tore) von Feuerwehrhäusern
die Größe eines Feuerwehrhauses weitgehend vorgegeben ist (ÖBFV-RL FH-01). Weiters
wurde der Bauplan des Erdgeschoßes des Vollholzbaues genutzt, um über die verwendeten
mineralischen Baustoffe die Datenbasis betreffend die Substitution zu generieren. Das heißt,
die Informationen der tatsächlichen Hersteller, Monteure und Transporteure wurden für die
Substitutionsberechnungen herangezogen.
Da im Laufe der Untersuchung immer wieder Informationsbedarf bestand, wurden einige
Anfragen per Internet, E-Mail und Telefon geklärt. Diese sporadische Vor- beziehungsweise
Nacherhebung erstreckte sich über einen Zeitraum von sechs Monaten (Mitte Jänner bis Mitte
Juli 2012).
Drittens war es notwendig für die Berechnungen der Umwelt-Indikatoren, Werte wie Dichte,
Emissionsfaktor, Material-Intensität und Kumulierter Energieaufwand aus spezifischen
Datenbanken (MIT-Faktoren: WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA, ENERGIE UND UMWELT,
GEMIS: ÖKO-INSTITUT, PROBAS: UMWELTBUNDESAMT) und Produktdatenblättern der
Baustoffe zu sammeln. Die Software und Datenbank GEMIS (Globales Emissions-Modell
Integrierter Systeme) bietet Bilanzierungs- und Analysemöglichkeiten für Lebenszyklen von
Energie-, Stoff- und Transportprozessen sowie ihrer beliebigen Kombination (FRITSCHE et
SCHMIDT, 2007, S.10).
5.2.2 Grundlagen des Vollholzbaues
Der Vollholzbau wurde zunächst eingehend anhand von Bauplänen auf Baustoffarten,
Baustoffmengen, und Baustoffherkunft untersucht. Es musste geprüft werden ob das
Feuerwehrhaus per Definition ein Holzbau ist. Die Erkenntnisse aus diesem Prozess dienen zur
Festlegung der Kriterien des Vergleiches, den Berechnungen des Vollholzbaues und denen der
Baustoffsubstitution.
Überdies wurden alle Akteure und deren Aktivitäten in Zusammenhang mit dem Vollholzbau
identifiziert und zur Datenerhebung konsultiert.
5.2.3 Erstellung des Prozessschaubildes
Der Errichtung des Vollholzbaues gehen diverse Prozesse voran, wie zum Beispiel der Ernte
des Holzes und der Produktion von Schnittholz. Die Zusammenführung all dieser Prozesse
bildet eine Prozesskette, die grafisch im Prozessschaubild dargestellt wird. Damit wird ein
„Plan“ zur Strukturierung der Datenerhebung und der Berechnungen geschaffen.
Infolge des Kick-off Meetings konnte ein vorläufiges Prozessschaubild erstellt werden, welches
sich im Laufe der Untersuchung weiterentwickelte. Das Prozessschaubild ist die gemeinsame
Basis aller Indikatoren und stellt auch die Wertschöpfungskette des Projektes von
SEEBACHER (2012, s.p.) dar.
5.2.4 Berechnung der Ergebnisse
Die Berechnungen der Indikatoren haben alle einen Bilanzrahmen und somit das
Prozessschaubild, die Material- und Energieflüsse des Untersuchungsgegenstandes sowie das
Vorgehen beim Vergleich als gemeinsame Basis. Zu Beginn musste die funktionelle Einheit die konstruktiven Elemente – aus den Bauplänen berechnet werden.
18
Darauf folgte die Berechnung der Materialflüsse der Prozesskette aus den Daten der
Datenerhebung. Danach konnte zur Berechnung der Indikatoren übergegangen werden.
Zur Berechnung der Ergebnisse wurde zunächst die Material-Intensität, der CF und der KEA
des regionalen Schnittholzes berechnet. Darauf aufbauend wurde die Vollholzbauweise mit der
mineralischen Bauweise über die Berechnung des jeweiligen ÖR, CF und KEA verglichen. Der
Vergleich wird über die Verhältnisrechnung - Indikator von mineralischem Bau zu Indikator vom
Vollholzbau - dargestellt. Die Berechnung der Indikatoren wurde in einem einfachen
Rechenprogramm nach der vorgestellten Methodik durchgeführt. Für etwaige Kennzahlen wie
Dichte, Emissionsfaktor, Material-Intensität und KEA werden die Werte aus
Produktdatenblättern und Datenbanken (MIT-Faktoren: WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA,
ENERGIE UND UMWELT, GEMIS: ÖKO-INSTITUT, PROBAS: UMWELTBUNDESAMT)
herangezogen.
5.3 Definitionen
5.3.1 Holzbau
Da das zu untersuchende Objekt per se als Vollholzbau bezeichnet wurde, erschien es sinnvoll
zu hinterfragen, was einen Holzbau definiert und in Folge zu prüfen, ob die Bezeichnung
Vollholzbau des Untersuchungsobjekt diesen Definitionen entspricht.
Die Literaturrecherche lieferte zwei Perspektiven der Definition von Holzbau:
(a) „Verwendung von Holz als Baustoff für tragende Konstruktionen" (LOHMANN, 2010, S. 549)
(b) Der Holzanteil des Baustoffvolumens der statisch tragenden Teile eines Gebäudes exklusive
Fundament, Fundamentplatten und Kellerwände ist über 50% (TEISCHINGER et al., 2008,
S.9).
Die Ergebnisse der Prüfung, ob das Untersuchungsobjekt diesen Definitionen entspricht,
werden in Kapitel 7.1 angeführt.
5.3.2 Kriterien zur Bestimmung eines Vergleichsobjektes
Um einen soliden Vergleich anstellen zu können, ist es notwendig definierten
Vergleichskriterien gerecht zu werden. Vom Untersuchungsobjekt (Vollholz-Feuerwehrhaus)
wurden folgende Kriterien zur Bestimmung eines realen Vergleichsobjektes abgeleitet:
-
Bau nach 2000 (in Hinblick ähnlicher thermischer Eigenschaften und Raumerfordernis, vgl.
ÖBFV-RL FH-01);
-
dreitorig (vgl. Feuerwehrhaus Steinbach am Ziehberg und ÖBFV-RL FH-01);
-
in Oberösterreich (in Hinblick ähnlicher klimatischer Bedingungen);
-
freistehend (vgl. Feuerwehrhaus Steinbach am Ziehberg);
-
Hanglage (vgl. Feuerwehrhaus Steinbach am Ziehberg).
19
5.3.3 Standardbau
Nach der ersten Befragung (Kapitel 5.2.1) konnte eine im Vergleich zum Vollholzbau übliche
Bauweise für Feuerwehrhäuser der Freiwilligen Feuerwehr in Oberösterreich abgeleitet werden.
Dies wurde über die Ermittlung der häufigsten Bauweise aus der Gesamtheit, der in den letzten
15 Jahren erbauten Feuerwehrhäuser des Bauübernehmers des Feuerwehrhauses in
Steinbach am Ziehberg, bewerkstelligt. Daraus wurde die Definition für das Vergleichsobjekt als
Standardbau festgelegt:
Bezogen auf die Dreitorigkeit und dem sich daraus ergebenden Raumerfordernis (gemäß der
Baurichtlinie des Bundesfeuerwehrverbandes von 2000, ÖBFV-RL FH-01) wird die
Standardbauweise über die Mehrheit der Baustoffwahl und Bauart unabhängig von der
Architektur von Feuerwehrhäusern in Oberösterreich definiert. Die charakteristischen Baustoffe
für den Rohbau eines Standardbaues sind demnach:
-
Stahlbeton für Fundamente, tragende Wände, Stützmauern und Decken;
-
Ziegel für tragende Wände, Außen- und Innenwände;
-
und Holz für den Dachstuhl.
Aufgrund der Eigenschaften der Baustoffe des Standardbaues und zur besseren Assoziation
wird des Weiteren von einer mineralischen Bauweise gesprochen.
5.3.4 Vorgehen beim Vergleich
Einigen anderen vergleichenden Studien folgend (GUSTAVSSON et SATHRE, 2010, s.p.;
LOEWE et al., 2010, s.p.; POHLMANN, 2002, s.p.; ROSSI et al., 2011, s.p.) gibt es auch in
dieser Untersuchung eine Konzentration des Vergleiches auf die relevanten Unterschiede der
beiden zu untersuchenden Bauweisen. Identifizierte Unterschiede des Untersuchungsobjektes
(Holzbau) und Vergleichsobjektes (mineralischer Bau):
-
Architektur, Raumaufteilung, Inneneinrichtung;
-
Dachkonstruktion: Dachtyp, Dachdeckung;
-
Deckenkonstruktion: Baustoffe;
-
Außenwandkonstruktion: Baustoffe;
-
Innenwandkonstruktion: Baustoffe;
-
Fassadengestaltung: Fassadentyp, Baustoffe.
Da abgesehen von der Gestaltung des Hauses, die Unterschiede vor allem der konstruktiven
Elemente essentiell sind, wurde eine weitere Konzentration der Untersuchung auf den Rohbau
festgelegt. Dazu liefert eine Definition von Rohbau die Bezugsbasis (GRÜTZE, 2007, S. 219):
"Rohbau. (...) er umfasst den konstruktiven und tragenden Teil des Gebäudes sowie die
massiven Schornsteine und Brandwände, die Massivtreppen und die zimmermannsmäßig
hergestellte Dachkonstruktion.“
In Übereinstimmung mit den Holzbaudefinitionen (vgl. weiter oben), die sich ebenfalls auf die
konstruktiven Elemente beziehen, wurde schlussendlich die Untersuchung auf jene
konstruktiven Elemente bezogen, die sich beim Holzbau und beim Standardbau in Baustoffwahl
voneinander unterscheiden.
20
Um der Vergleichbarkeit gerecht zu werden wurde der Vergleichsansatz der fiktiven Substitution
der Baustoffe gewählt. Damit werden all jene konstruktiven Elemente des Holzbaues - die beim
Standardbau nicht aus Holz sind – durch funktionell korrespondierende und nach Definition
Standardbau (vgl. weiter oben) festgelegten mineralischen Baustoffe substituiert.
Konkret gestaltet sich das Vorgehen beim Vergleich wie angeführt:
-
Substitution der tragenden Vollholzwände (16 cm Dübelholzelemente) durch Mauerziegel
(Nut und Feder 30 x 25 x 23,5 cm);
-
Substitution der Vollholzdecken (14-18 cm Dübelholzelemente) durch Stahlbeton (20-25 cm
Bewährungsgehalt 140 kg/m³);
-
Substitution des Vollholzdaches (14-18 cm Dübelholzelemente) durch Stahlbeton (20-25
cm Bewährungsgehalt 140 kg/m³);
-
Substitution der Brettschichtholzträger (BSH; Breite 16-20 cm) durch Stahlbetonträger
(Breite 33 cm, Bewährungsgehalt 200 kg/m³).
Anmerkung: Um komplizierte Beschreibungen im Text zu vermeiden, gelten fortan die
Bezeichnungen konstruktive Elemente des Vollholzbaues oder Vollholzbau und analog
konstruktive Elemente des mineralischen Baues oder mineralischer Bau für die von der
Substitution betroffenen Elemente des Gebäudes. Das Feuerwehrhaus wurde nicht komplett
bilanziert und der mineralische Bau wurde nicht gebaut – er beschreibt eine fiktive Situation.
5.3.5 Bilanzrahmen
Um die Analyse der ökologischen Aspekte des Baues vornehmen zu können und eine
Vergleichbarkeit auch mit anderen Studien zu ermöglichen muss der Bilanzrahmen festgelegt
werden. Dieser beinhaltet die Definition der Komponenten:
-
Das Untersuchungsobjekt umfasst die Einheit der konstruktiven Vollholzelemente des
Vollholzbaues im Vergleich zu den korrespondierenden konstruktiven Elementen aus
mineralischen Baustoffen des Standardbaues.
-
Die funktionelle Einheit (Bezugsgröße) des Untersuchungsobjektes ist die tragende
Funktion der konstruktiven Elemente, die in kg und m³ verbautem Baustoff ausgedrückt
wird.
-
Die Untersuchung beschränkt sich auf die Lebenszyklusphase der Herstellung des Baues.
Diese Phase beinhaltet die Produktion der Baustoffe der konstruktiven Elemente, deren
Errichtung und den damit verbundenen Transporten.
-
Das System des Bilanzrahmens inkludiert alle direkten stofflichen Inputs der
Herstellungsphase des Baues mit deren Vorketten (Produktion der Inputs). Ausgeklammert
wird die Infrastruktur der Prozesse, das sind: die verwendeten Maschinen, die
Betriebsanlagen und Straßen. Kuppelprodukte sind Outputs eines Hauptprozesses und
werden nach physikalischen Anteilen bestimmt, deren Weiterverarbeitung aber, ist nicht
Teil der Untersuchung.
21
6. Methoden
Aufgrund der Fragestellung konzentrierte sich die Auswahl einer geeigneten Methode auf den
Pool der ökologischen Bewertungsmethoden. Um dem Ziel der Untersuchung gerecht zu
werden, wurden die Kriterien: einfache Anwendbarkeit der Methode, Anwendung zum Vergleich
ähnlicher Projekte und gute Kommunizierbarkeit der Ergebnisse für fachfremde Personen;
formuliert. Unter Berücksichtigung dieser Kriterien wurde in Anlehnung an GUILJUM et al.
(2009, s.p.) ein Indikatoren-Set bestehend aus dem „Ökologischen Rucksack“ (ÖR) in
Kombination mit dem „CO2-Fußabdruck“ (CF) und dem „Kumulierten Energieaufwand“ (KEA)
als geeignet erachtet. Die Erweiterung des ÖR um die Aspekte der Energie und des CO2
Ausstoßes, soll den Vergleich aus den Perspektiven des In- und Outputs ermöglichen.
6.1 Der Ökologische Rucksack
„Der Indikator basiert auf der Erfahrung, dass Masse oft mit Umweltbelastung korreliert.“
(SIEGENTHALER, 2006, S. 149)
Der ÖR entspringt dem Konzept „Material-Input pro Service-Einheit“ (MIPS). Der Material-Input
eines Produktes oder einer Dienstleistung umfasst alle Rohstoffe, die über den gesamten
Lebensweg eingesetzt, bewegt oder verbraucht werden müssen. Dieser Materialaufwand wird
auf den Nutzen des Produktes oder der Dienstleistung bezogen, womit der MIPS zu einem Maß
der Ressourcenproduktivität wird (SCHMIDT-BLEEK, 1998, S. 20).
Da jeder Input in einen Prozess zu einem Output wird, werden mit der Erfassung der Inputs
auch indirekt die Outputs erfasst. Die Messung der Inputs liefert keine qualitative
Wirkungsabschätzung, jedoch einen quantitativen Indikator für die Umweltbelastungspotentiale
(RITTHOFF et al., 2002, S 11).
MIPS kann genutzt werden für:
-
die Identifikation von Hotspots bezüglich des Material-Inputs;
-
die Prozessoptimierung durch Reduktion des Material-Inputs;
-
die Produktoptimierung durch Reduktion des Material-Inputs oder die Erhöhung des
Nutzens;
-
den Vergleich von Produkt- oder Dienstleistungsalternativen.
Der Material-Input eines Produktes oder einer Dienstleistung kann reduziert werden durch die
Veränderung von zum Beispiel:
-
der eingesetzten Werkstoffe;
-
der eingesetzten Produktionsmittel;
-
der Produktionsprozesse;
-
des Designs;
22
-
des Transportregimes;
-
der Verpackung;
-
der Recyclingoptionen.
Berechnet wird der MIPS über die Material-Intensitäts-Analyse (MAIA), welche die Ressourcen
erfasst, die zur Bereitstellung eines Inputs bewegt oder Verbraucht werden.
Beispielsweise werden zur Produktion einer Tonne Stahl 8,14 t abiotische Stoffgemische zur
Gewinnung der Erze bergbaulich abgebaut und damit dem Produktionsprozess unterzogen –
weites werden 63,67 t Wasser und 0,44 t Luft benötigt (WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA,
UMWELT UND ENERGIE, 2011, S. 1). Es ist ersichtlich, dass hinter der Masse des Produktes
Stahl, ein Vielfaches der Masse an prozessierten Rohstoffen steht. Damit kann man Stahl als
einen materialintensiven Werkstoff bewerten.
Sämtliche in einem Produkt oder einem Prozess enthaltenen Materialien werden bis zu ihrer
Entnahme aus der Natur zurückverfolgt und nach fünf Kategorien getrennt berechnet.
I.
Abiotische Rohmaterialien:
mineralische Rohstoffe (verwertete Rohförderung und nicht verwertete Rohförderung),
fossile Energieträger, bewegte Erde.
II. Biotische Rohmaterialien:
pflanzliche Biomasse (bewirtschaftet und unbewirtschaftet).
III. Bodenbewegungen in der Land- und Forstwirtschaft:
mechanische Bodenbearbeitung, Erosion.
IV. Wasser:
Oberflächenwasser, Grundwasser, Tiefengrundwasser.
V. Luft:
Verbrennungsluft, chemische Umwandlung (Reaktionsluft).
Der Material-Input (MI) eines Produktes oder einer Dienstleistung muss erst aus der
Materialeinsatzmenge und seiner Material-Intensität (MIT) berechnet werden:
MI [kg] = Materialeinsatzmenge [kg] x MIT [kg/kg]
(Die Material-Intensität wird auch als MI-Faktor bezeichnet.)
Aus der Material-Intensität, lässt sich der ÖR ableiten, welcher durch die Differenz zwischen
dem Materialinput und der Eigenmasse des jeweiligen Produktes definiert ist (SCHMIDTBLEEK et al., 1998, S. 38).
ÖR [kg] = MI [kg] – Eigengewicht des Produktes in der jeweiligen Material-Input-Kategorie [kg]
Zur Verdeutlichung wird das oben angeführte Beispiel vom Stahl wieder aufgegriffen: der ÖR
von einer t Stahl setzt sich zusammen aus 7,14 t abiotische Rohstoffe, 63,37 t Wasser und 0,44
t Luft. Das Eigengewicht von einer Tonne wurde nur von den abiotischen Rohstoffen
abgezogen, da der Stahl als abiotisches Material gilt.
23
Trotz der Bezeichnung ÖR, werden die fünf verschiedenen Rohstoffkategorien separat
ausgewiesen und als abiotischer Rucksack, biotischer Rucksack, Boden-Rucksack, WasserRucksack und Luft-Rucksack geführt.
Abgesehen von Produkten und Dienstleistungen, wird der ÖR auch auf volkswirtschaftlicher
Ebene zur Materialflussanalyse von Wirtschaftsräumen angewandt. Eine nationale
Materialflussbilanz umfasst die Materialströme, die der Umwelt innerhalb dieses
Wirtschaftsraumes entnommen wurden und die ÖR importierter und exportierter Güter
(SCHMIDT-BLEEK et al., 1998, S. 22). Der Globale Materialaufwand (GMA; englisch: total
material requirement, TMR) stellt die Summe der inländischen Stoffentnahmen und der mit den
Importen verbundenen Stoffentnahmen dar. In diesem Fall werden die Materialinput-Kategorien
abiotische Rohstoffe, biotische Rohstoffe und Boden zum GMA aggregiert. Dieser Indikator
zeigt die Größenordnung der Stoffextraktionen aus der Umwelt eines Landes auf und in
Beziehung zum Bruttoinlandsprodukt, kann die Entwicklung der Material-Intensität einer
volkswirtschaftlichen Leistung abgebildet werden. (SCHMIDT-BLEEK et al., 1998, S. 24).
Durchführung MAIA/ Berechnung ÖR und MIPS:
Zur Berechnung des ÖR oder des MIPS (über den gesamten Lebensweg) muss eine MAIA
vorgenommen werden. Die Beschreibung der Durchführung wurde nach RITTHOFF et al.
(2002, S. 17 ff) zusammengefasst. Zur näheren Auseinandersetzung mit den
Anrechnungsregeln der Materialinput-Kategorien und der Differenzierung von Hauptprodukt,
Kuppelprodukt und Abfällen wird entsprechende Grundlagenliteratur von SCHMIDT-BLEEK et
al. (1998, s.p.) empfohlen, da hier nicht explizit darauf eingegangen wird.
Schritt 1: Definition des Ziels, der Objekte und der Service-Einheit
Zu Beginn der Untersuchung müssen die Fragestellung, das Ziel der Untersuchung sowie das
Untersuchungsobjekt klar definiert werden. Des Weiteren ist die Service-Einheit (vgl.
Funktionelle Einheit der Ökobilanz) zu definieren, auf welche alle Zahlenwerte bezogen werden.
Schritt 2: Darstellung der Prozesskette
Zur Strukturierung der Berechnung wird der zu untersuchende Produktlebenszyklus in Form der
einzelnen Prozessschritte und ihrer Beziehungen zueinander in einem Prozessschaubild
abgebildet.
Schritt 3: Datenerhebung
Die Datenerhebung der In- und Outputs der einzelnen Prozesse erfolgt schrittweise für jeden
Prozess. Es ist unbedingt notwendig eine genaue Dokumentation der Daten (Einheiten, Quelle,
Bezugsjahr, Erläuterungen, ...) zu führen. Datenquellen können sein: direkte Messungen,
Interviews, Literaturwerte, qualifizierte Abschätzungen, ... Das WUPPERTAL INSTITUT FÜR
KLIMA, ENERGIE UND UMWELT stellt Standarderhebungsbögen der MAIA im Internet zur
Verfügung (www.mips-online.info).
Schritt 4: Berechnung des Material-Inputs „von der Wiege bis zum Produkt“
Mit den Werten aus der Datenerhebung wird der Materialaufwand bis zum fertigen Produkt
schrittweise von der Ressourcenextraktion über jede Prozessstufe aufeinander aufbauend
berechnet. Nach jedem Prozessschritt erhält man so die Material-Intensitäten für das jeweilige
Zwischenprodukt.
24
Diese Material-Intensitäts-Faktoren werden daraufhin im nachfolgenden Prozess mit der
eingehenden Menge dieses Produktes verrechnet (Material-Intensität mal Materialmenge, in
kg/kg oder kg/MJ).
Das WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA, ENERGIE UND UMWELT hat für über 50 Werk- und
Baustoffe bereits MIT-Faktoren berechnet, die auch zur Verfügung gestellt werden (online
unter: www.mips-online.info). Seit den frühen 90er Jahren wird diese Datenbank aufgebaut und
stetig aktualisiert. Schwerpunkt der Datenrecherche liegt auf den in die Technosphäre
eintretenden Stoffströme, wobei zur Schaffung einer möglichst belastbaren Datenbasis neben
den Inputs auch die Outputs erhoben werden. Ziel der Arbeit des WUPPERTAL INSTITUTES
FÜR KLIMA, ENERGIE UND UMWELT ist es mit dem MIPS-Konzept richtungssichere leicht
handhabbare Abschätzungen von Umweltbelastungspotentialen zu ermöglichen (SCHMIDTBLEEK et al., 1998, S. 20 f).
Wesentlich ist auch die Differenzierung von Hauptprodukt und Nebenprodukt. Da ein Prozess
ursächlich für das Hauptprodukt betrieben wird, wird diesem der gesamte Material-Input
zugerechnet. Dem Nebenprodukt wird nur der Material-Input von eventuell notwendigen
Weiterverarbeitungsschritten zugerechnet.
gegebenenfalls Schritt 5: Berechnung des Material-Inputs „von der Wiege bis zur Bahre“
Der Ressourcenverbrauch wird für jeden Lebensabschnitt verrechnet und zusammengefasst.
Dabei muss beachtet werden, dass die Nutzungsphase nutzerabhängig ist und damit der
Ressourcenverbrauch sehr unterschiedlich ausfallen kann.
gegebenenfalls Schritt 6: Vom Material-Input zu MIPS
Dieser abschließende Berechnungsschritt der vorangegangen MAIA setzt den Material-Input
mit der Service-Einheit in Beziehung:
MIPS [kg/Einheit] = Masse an bewegter Natur [kg] / Service-Einheit [Einheit].
Schritt 7: Interpretation der Ergebnisse
Abschließend sollten die Ergebnisse leicht verständlich zusammengefasst werden. Es ist
anzumerken, dass in einer abschließenden Betrachtung die Kategorien abiotische
Rohstoffentnahmen, biotische Rohstoffentnahmen und Bodenbewegungen zusammengefasst
werden können. Die Summe dieser Kategorien entspricht dem GMA.
25
6.2 Der CO2-Fußabdruck
„‘Carbon footprint’ … is a way for organisations and individuals to assess their contribution to
climate change. Understanding these [Carbon footprint] emissions, and where they come from,
is necessary in order to reduce them.“ (BSI, 2008, S. 1)
Das folgende Kapitel basiert auf BSI (2008, s.p.).
Die Methode carbon footprint (CF; deutsch: CO2-Fußabdruck) ist eine Methode zur Erfassung
der Treibhausgasemissionen (THG) eines Produktes oder einer Dienstleistung entlang des
gesamten Lebensweges. Die im CF berücksichtigten Treibhausgase umfassen:
Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffmonoxid (N2O), Fluorkohlenwasserstoffe
(FKW) und Perfluorcarbone (PFC). Basierend auf dem Konzept des Treibhausgaspotentials
(wie auch in Ökobilanzen verwendet), werden die Auswirkungen aller THG-Emissionen über
einen Zeitraum von 100 Jahren als CO2-Äquivalente (CO2e) formuliert (STICHNOTHE, 2009, S.
41).
In der „Publicly Available Specification 2050:2008“ (kurz: PAS 2050) der BRITISH
STANDARDS (BSI) wurde die Methode des CF standardisiert.
Der CF kann genutzt werden zur:
-
Identifikation von Hotspots entlang des Lebenszyklus;
-
Dokumentation, Kontrolle und Reduktion der THG-Emissionen;
-
Bewertung von Alternativen;
-
Entscheidungsunterstützung;
-
und im Marketing.
Auch hier werden die direkten und indirekten Flüsse, in diesem Fall die THG-Emissionen, in
Betracht gezogen. Der Rahmen zur Vorgangsweise zur Erhebung des CF beinhaltet im
Wesentlichen die Punkte der Ökobilanzierung und der MAIA (siehe Kapitel 4.1 und 6,1). Somit
muss das Ziel der Untersuchung, der Bilanzrahmen mit Untersuchungsgegenstand,
funktioneller Einheit, Lebenszyklusphasen und den Systemgrenzen vorab definiert werden.
Schritt 1: Erstellung eines Prozessschaubildes
Bei der Erstellung eines Prozessschaubildes werden zunächst alle Prozesse und Material- und
Energieflüsse identifiziert. Es wird empfohlen von einer sehr groben Auflösung des
Prozessschaubildes ins Detail zu gehen, um die Prozesse von verschiedenen Blickwinkeln
erfassen zu können. Diese Vorgangsweise unterstützt den zweiten Schritt.
Schritt 2: Kontrolle der Systemgrenzen und Prioritätensetzung
Die Systemgrenzen der Untersuchung müssen definiert werden, wobei empfohlen wird nach
den Regeln der „Product Catogory Rules“ (BS ISO 14024; Regelwerk zur Erstellung von
Umweltproduktdeklarationen) vorzugehen oder andernfalls genaue Grenzen zu ziehen. Erste
Berechnungen mit generischen Daten sollen zu einer Abschätzung der Hotspots führen.
26
Schritt 3: Datenerhebung
Die Datenerhebung bezieht sich auf zwei Datenkategorien, den Prozessdaten und den
spezifischen Emissionsfaktoren von Stoffen. Alle Material- und Energieflüsse (In- und Outputs)
innerhalb des Bilanzrahmens werden als Prozessdaten gesammelt.
Schritt 4: Berechnung des CF
Der CF wird gebildet aus der Summe von Material, Energie und Abfall über den gesamten
Lebensweg eines Produktes oder einer Dienstleistung multipliziert mit den jeweiligen
Emissionsfaktoren.
CF [kg CO2e] = Prozessdaten [Einheit] x Emissionsfaktor [CO2e/Einheit]
Beispielsweise beträgt der Emissionsfaktor von einem kg Stahl rund 1,72 (ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7). Das heißt, die Produktion von einer Tonne Stahl verursacht 1,72 t CO2e – der CF
von Stahl ist 1,72 t.
optional Schritt 5: Zur Absicherung der Ergebnisse wird optional eine Sensitivitätsanalyse
vorgeschlagen.
optional: Gutschriftenrechnung
Aufgrund des Kohlenstoffgehaltes von biotischen Produkten, kann fallweise eine CO2 Gutschrift
berechnet werden. CO2 kann gegengerechnet werden, wenn:
-
das Produkt kein Lebensmittel ist;
-
mehr als 50% des Produktes länger als ein Jahr in Verwendung bleiben;
-
das Material des Produktes zum Zwecke der Rohstoffbereitstellung produziert wurde (zum
Beispiel Holz nur aus einem bewirtschafteten Wald).
27
6.3 Der Kumulierte Energieaufwand
„Der Kumulierte Energieaufwand ermöglicht die energetische Beurteilung und den Vergleich
von Produkten und Dienstleistungen.“ (VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE, 1997, S. 2)
Der Kumulierte Energieaufwand (KEA) bildet die Summe der direkten und indirekten
Primärenergieinputs zur Bereitstellung eines Produktes oder einer Dienstleistung über den
gesamten Lebensweg (ÖKO-INSTITUT E. V., 1999., s.p.). Primärenergie bezeichnet den
Energieinhalt von Energieträgern, die noch keiner Umwandlung unterworfen wurden (VEREIN
DEUTSCHER INGENIEURE, 1997, S. 3), also Ressourcen, wie sie in der Natur vorkommen,
zum Beispiel Rohöl, Kohle und Sonnenenergie. Die Umwandlung der Primärenergie in
Nutzenergie ist mit „Verlusten“ behaftet.
Das UMWELTBUNDESAMT (1999, S. 1) sieht einen Großteil der Umweltprobleme ursächlich
mit Energie verbunden und so kann der KEA nach FRITSCHE et al. (1999, S. 5) ein Maß der
Ressourceninanspruchnahme sein.
Die Berechnung des KEA kann genutzt werden, um (VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE,
1997, S. 2):
-
Materialaufwendungen und Prozesse zu analysieren;
-
Alternativen bei Materialwahl und Prozesstechnik abzuwägen;
-
die energetische Nutzung und stoffliche Entsorgung abzuwägen und damit die Bedeutung
von Recycling im Prozess einzuordnen;
-
den Einfluss der Nutzungsdauer energieumwandelnder Güter zu ermitteln;
-
und Hinweise auf die mit Herstellung, Nutzung und Entsorgung verbundenen Emissionen
der Energieumwandlungen zu erhalten.
Der Rahmen zur Vorgangsweise der Berechnung des KEA wurde 1997 vom VEREIN
DEUTSCHER INGENIEURE (VDI) in der VDI Richtlinie 4600 festgelegt, die als Quelle der
folgenden Zusammenstellung diente.
Die Berechnung des KEA erfolgt einzeln für die Stufen der Herstellung, Nutzung und
Entsorgung eines ökonomischen Gutes. Die Summe der Primärenergieaufwendungen für die
Herstellung umfasst diese selbst sowie die Gewinnung von Rohstoffen, die Produktion und
Entsorgung der genutzten Fertigungs-, Hilfs- und Betriebsstoffe und Betriebsmittel inklusive
deren Transporte.
Das Konzept erlaubt Interpretationsspielraum, was FRITSCHE et al. (1999, S. 1) dazu
veranlasste Vorschläge zur Steigerung der Transparenz und Kompatibilität von KEA-Studien zu
erarbeiten. Zur Untersuchung der ökologischen Vorteile des Vollholzbaues im Vergleich zu
einer mineralischen Bauvariante werden diese Vorschläge berücksichtigt. So wird der KEA
nach Teilmengen der Energieherkunft, in Hinblick unterschiedlicher ökologischer Wirkungen
differenziert (FRITSCHE et al., 1999, S. 3). Der KEA beschreibt somit die Summe aus fossilen,
regenerativen und anderen Energieumsätzen.
Energieumsätze können durch Kennzahlen, wie Nutzungsgrade, Hilfsenergie und
Materialbedarf beschrieben werden oder lassen sich aus direkten Messungen ermitteln
(FRITSCHE et al., 1999, S. 5).
28
KEA-Summe = KEA-nicht erneuerbar + KEA-erneuerbar + KEA-andere
KEA-nicht erneuerbar = fossile Primärenergien
KEA-erneuerbar = regenerative Primärenergien
KEA-andere
energetisch genutzte Reststoffe (z.B. Müll, Abwärme)
Die Vorgehensweise zur Berechnung des KEA sieht die Definition des Zieles der Untersuchung,
des Bilanzrahmens mit Untersuchungsgegenstand, funktioneller Einheit, Lebenszyklusphasen
und den Systemgrenzen vor. Ebenso wie für den ÖR oder CF wird ein Prozessschaubild erstellt
sowie eine Sachbilanzierung auf Basis der Input-Output-Analyse durchgeführt.
Die Vorgehensweise bei der Analyse (nur bezogen auf die Herstellungsphase):
Die Makroanalyse beinhaltet die Bilanzierung der (Roh-)Materialzusammensetzung und der
Endfertigung und dient zur Abschätzung des KEA mit materialspezifischen Daten. Die
Mikroanalyse sieht die Bilanzierung des Fertigungsaufwandes von Werkstoffen und Halbzeugen
vor. Makro und Mikroanalyse bilden den vorläufigen KEA, der bei der Fehlerbetrachtung
(Prozesskette, indirekter Verbrauch, Betriebs- und Hilfsstoffe, Verschnitt) auf Richtigkeit
überprüft
wird
(VEREIN
DEUTSCHER
INGENIEURE,
1997,
S.
14).
Die eben skizzierte Vorgangsweise des VDI wird nicht verfolgt, da der KEA in dieser Studie als
Abschätzung, Teil eines Indikatoren-Sets ist. Stattdessen wird auf die Disaggregation des KEA
wertgelegt und über die GEMIS-Datenbank des ÖKO-INSTITUTES errechnet. Die Multiplikation
der Material- und Energieflüsse mit den jeweiligen KEA-Werten stellt die eigentliche Rechnung
des KEA für die konstruktiven Elemente des Baues dar.
KEA-Summe = KEA-nicht erneuerbar + KEA-erneuerbar + KEA-andere
= Materialinput [kg oder kWh] x KEA-Wert [kWh/kg oder kWh/kWh]
Als Beispiel dient wieder eine Tonne Stahl, dessen KEA-Werte sind nach GEMIS (ÖKOINSTITUT: GMEIS 4.7):
KEA-nicht erneuerbar 5.342 kWh/t, KEA-erneuerbar 56 kWh/t, KEA-andere 894 kWh/7, KEASumme 6.292 kWh/t.
In den KEA nicht inkludiert wird nach FRITSCHE et al. (1999, S. 7) der Energieinhalt von
Inputs, die stofflich genutzt werden. Somit geht der Heizwert des Holzes nicht in die
Berechnung des KEA ein. Außerdem werden zur Vereinfachung die Nutzungsgrade aller
Prozesse mit 100% angenommen.
29
7. Ergebnisse
Die Datenlage der Untersuchung gestaltet sich sehr vielschichtig, obwohl zur Berechnung der
drei Indikatoren ein einheitlicher Bilanzierungsrahmen gilt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
einerseits zuerst das Schnittholz analysiert wird, um dann den Vergleich der Bauvarianten zu
starten, andererseits benötigt jeder Indikator „seine“ Faktoren. Um die Übersichtlichkeit der
Ergebnispräsentation zu wahren, findet die Dokumentation der diversen Kennzahlen im Anhang
statt. Außerdem sei noch einmal erwähnt, dass vereinfachend vom Vollholzbau und
mineralischen Bau gesprochen wird, obwohl letzterer nur fiktiv besteht und sich die
Untersuchung auf die als unterschiedlich festgestellten konstruktiven Elemente konzentriert
(vgl. Kapitel 5.3.4).
7.1 Grundlagen des Vollholzbaues
Die Untersuchung des Vollholzbaues an Hand der Baupläne lieferte die Berechnungsbasis für
die Materialflüsse und den Vergleich mit einer mineralischen Bauvariante.
Zunächst wurde die Erfassung aller konstruktiven Elemente des Feuerwehrhauses
vorgenommen. Die Verwendung von Holz für die Primärkonstruktion dieses Hauses konnte
bestätigt werden, womit das Feuerwehrhaus nach LOHMANN (2010, S. 549) als Holzbau
definiert werden kann.
Über die Analyse der konstruktiven Elemente eines für Oberösterreich repräsentativen
konventionellen Feuerwehrhauses, konnten die Unterschiede der verbauten Baustoffe beider
Bauvarianten identifiziert werden. Eben diese Unterschiede der Baustoffwahl für funktionell
idente Elemente sind Gegenstand der Untersuchung (Kapitel 5.2.4.).
Für den Vollholzbau wurden zudem Fläche und Volumen der konstruktiven Holzelemente
Decke, Wände, Dach, Schlauchturm und Träger berechnet (Tabelle 1). Diese Daten bereiteten
die Grundlage für die Substitution des Holzbaustoffes durch Stahlbeton und Ziegel. Das
regionale Holz, verwendet für Decke, Wände, Dach und Schlauchturm, setzt sich zusammen
aus den Holzarten Fichte (5%) und Tanne (95%) (AITZETMÜLLER, 2012, s.p.; BAMMER,
2012a, s.p.).
30
Tabelle 1: Beschreibung, Fläche und Volumen der konstruktiven Holzelemente des Vollholz-Feuerwehrhauses.
KONSTRUKTIVE ELEMENTE
VOLLHOLZBAU
Decke Erdgeschoß
m2
Holzbaustoffe
Dübelholzelemente
18 cm Stärke
m3
66,98
12,06
Wände
Dübelholzelemente
16 cm Stärke
275,05
44,01
Dach
Dübelholzelemente
14-18 cm Stärke
340,76
52,33
Schlauchturm
Dübelholzelemente
16 cm Stärke
90,10
14,42
Träger
BSH-Träger
16-20 cm Breite
-
16,08
772,88
138,89
SUMME
Quelle: e. E./e. B.
Außerdem wurde das Baustoffvolumen des gesamten Feuerwehrhaus-Rohbaues berechnet.
Infolge der Analyse der Volumina konstruktiver und nichtkonstruktiver Elemente der
verwendeten Baustoffe konnte geprüft werden, ob das bestehende Feuerwehrhaus auch der
Definition Holzbau nach TEISCHINGER et al. (2008, S. 9) (Kapitel 5.3.1) entspricht. Mit den
Ergebnissen aus Tabelle 2 konnte das Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg auch nach
dieser Definition als Holzbau verifiziert werden.
Tabelle 2: Verhältnisanalyse der Baustoffvolumina des gesamten Feuerwehrhausrohbaues.
KONSTRUKTIVE und NICHT KONSTRUKTIVE ELEMENTE
ALLE BAUSTOFFE
Volumen Baustoffe
[m3]
Anteil konstruktiv
[%]
Anteil Gesamt
[%]
Stahlbeton
111,63
44,56
40,25
Holz konstruktiv
138,89
55,44
50,08
SUMME
Baumaterial konstruktiv
250,52
100,00
Holz nicht konstruktiv
Ziegel nicht konstruktiv
SUMME Baumaterial
8,95
3,23
17,89
6,45
277,36
100
Quelle: e .E./e.B.
31
Resümee dieses Abschnittes:
–
Das Feuerwehrhaus ist per Definition nach LOHMANN (2010, S. 549) und
TEISCHINGER et. al (2008, S. 9) ein Holzbau.
–
Die konstruktiven Holzelemente des Holzbaues umfassen eine Decke, Wände, das
Dach und den Schlauchturm.
–
Das Volumen der konstruktiven Holzelemente beträgt 138,89 m³.
7.2 Grundlagen der Substitution
Ebenfalls aus den Bauplänen und nach Befragungen konnten die Parameter der Baustoffe der
Substitution festgelegt werden. Tabelle 3 zeigt, wodurch die Dübelholzelemente substituiert
werden und die damit bedingte Erhöhung des verbauten Volumens bei mineralischer
Konstruktion um das 1,65-fache im Vergleich zur Vollholzbauweise (vgl. Tabelle 1). Die
Substitution wurde unter Beibehaltung des umbauten Volumens des Vollholzbaues berechnet,
jedoch wurde die Reduktion der Nutzfläche von circa 496 m² des Feuerwehrhauses in
Steinbach am Ziehberg durch die größeren Kubaturen der mineralischen Bauweise in dieser
Untersuchung unberücksichtigt gelassen.
Tabelle 3: Beschreibung, Fläche und Volumen der konstruktiven Holzelemente des mineralischen Baues.
KONSTRUKTIVE ELEMENTE
MINERALISCHER
Substitutbaustoffe
BAU
Stahlbeton 20-25 cm Stärke
Decke Erdgeschoß
Bewehrungsgehalt 140 kg/m3
m2
m3
66,98
15,74
Wände
Ziegel Nut und Feder
30 x 25 x 23,8 cm
275,05
82,52
Dach
Stahlbeton 20-25 cm Stärke
Bewehrungsgehalt 200kg/m3
340,76
82,34
Schlauchturm
Stahlbeton 25 cm Stärke
90,10
20,92
Träger
Stahlbetonträger 30 cm Breite
-
27,80
772,88
229,32
SUMME
Quelle: e .E./e. B.
32
7.3 Prozessschaubilder
Zur Durchführung der MAIA und Berechnung der Indikatoren ÖR, CF und KEA ist es
erforderlich das Prozessschaubild des Untersuchungsobjektes zu erstellen. Dies geschieht über
die Identifikation aller im Bilanzrahmen befindlichen Baustoffe, den damit verbundenen
Fertigungsprozessen und Transportwegen. Die MAIA dieser Untersuchung gliedert sich in die
drei Punkte:
-
Schnittholz von der Wiege bis zum Werktor;
-
Vollholzbau Herstellung (von der Wiege bis zur Montage);
-
und mineralischer Bau Herstellung (von der Wiege bis zur Montage).
Die Produktion des regionalen Schnittholzes wurde mit der Vorfertigung der Dübelholzelemente
und der Montage des Vollholzhauses in einem Prozessschaubild zusammengefasst (Abbildung.
3). Somit wird die gesamte Prozesskette mit den Akteuren, den Prozessen und den genauen
Prozessschritten, den eingesetzten Maschinen, dem Input an Material und allen Zu- und
Abgängen aus dem System erfasst. Bei Bedarf kann die Prozesskette des Schnittholzes
Prozesse (1)-(3) aus dieser Abbildung herausgelesen werden. Die Prozessschritte wurden
chronologisch nummeriert, sodass die Mengenangaben der Materialflüsse und die Ergebnisse
(ab Kapitel 7.4) der jeweiligen Analyse dem Prozessschaubild zugeordnet werden können.
33
Abbildung 3: Prozessschaubild der Herstellung des Vollholzbaues von der Wiege bis zur Montage, inklusive
Schnittholzproduktion. (Quelle: e. D.)
34
Da für die Substitutbaustoffe keine produktionsspezifischen Erhebungen durchgeführt wurden,
konzentriert sich die Darstellung in Abbildung 4 auf den Vergleich der Baustoffe und des
Montageprozesses beider Bauvarianten. Die Prozessbeschreibungen der verwendeten
Baustoff-Daten für die Analyse findet sich in der GEMIS-Datenbank (ÖKO-INSTITUT: GEMIS).
Abbildung 4: Phasen der Herstellung des Vollholzbaues und
eines mineralischen Baues. (Quelle: e. D.)
35
7.4 Berechnungen zum regionalen Schnittholz
In diesem Abschnitt werden die Ergebnisse der Berechnungen des Ökologischen Rucksackes
(ÖR), des CO2-Fußabdruckes (CF) und des Kumulierten Energieaufwandes (KEA) für die
Schnittholzproduktion in der Gemeinde Steinbach am Ziehberg dargelegt. Der genauen Angabe
der Berechnungsergebnisse liegt die Tatsache zugrunde, dass infolge der kumulierenden
Berechnungen von einer Prozessstufe zur nächsten, gerundete Werte zu durchaus großen
Abweichungen der Ergebnisse führen können. Es ist nicht beabsichtigt mit diesen Schätzungen,
eine tatsächliche Genauigkeit vorzutäuschen.
7.4.1 Ökologischer Rucksack des regionalen Schnittholzes
Die Produktion des Schnittholzes als Baustoff für das Feuerwehrhaus erfolgte in der Gemeinde
Steinbach am Ziehberg. Neben dem Vergleich Vollholzbau und mineralischer Bau, war es
ebenfalls beabsichtigt den regionalen Aspekt der Baustoffproduktion in die Untersuchung
einzubeziehen. Um in Folge die zwei Bauweisen von einer Ebene ausgehend vergleichen zu
können, werden die Materialflüsse (gegeben in kg oder kWh) zur Produktion des regionalen
Schnittholzes vorab untersucht.
Der verfolgte Lebensweg des Schnittholzes betrifft die Ernte des Holzes bis zum Werktor des
Sägewerkes. Das Prozessschaubild der Abbildung 3 benennt unter anderem die In- und
Outputs, auf welche in der folgenden MAIA zur Berechnung des ÖR genau eingegangen wird.
Die Daten und Quellen sind dem Anhang zu entnehmen.
Das stehende Holz wurde in dieser Untersuchung als rucksackfrei angenommen, da die
Bedingungen des Waldes in Steinbach am Ziehberg eine naturnahe Waldbewirtschaftung
erfordern, im Gegensatz zur Möglichkeit Bestände in Gunstlagen intensiver zu bewirtschaften
(Erschließungsgrad der Bestände höher, mehr Pflegemaßnahmen und Forstschutz,
Kunstverjüngung). Nach SCHMEIßL (2012, s.p.) wird in Steinbach am Ziehberg hauptsächlich
auf Naturverjüngung gesetzt. Energieaufwendungen für etwaige Durchforstungsmaßnahmen
zur Waldpflege werden im Gesamtkontext als marginal eingestuft (ZIMMER, 2003, s.p.).
36
MAIA der Prozesse (1) bis (3) für das regionale Schnittholz von der Wiege bis zum Werktor:
Tabelle 4: Materialmengen von Prozess (1): Ernte des stehenden Holzes zur Gewinnung von Rundholz mit Rinde.
PROZESS (1)
[m3]
[kg]
Ernte von stehendem Holz (atro)
INPUT:
378,48
164.161
Zweitakt-Krafstoffgemisch
84
Sägekettenöl (Raps)
45
Diesel
325
Gewonnenes Rundholz m. R. (atro)
348,20
151.029
Ernterückstände Verbleib im Wald (atro)
10,10
4.377
Ernterückstände zu Hackschnitzel (atro)
20,19
8.755
Quelle: e .E./e. B.
Tabelle 4 listet auf, welcher direkte Input an Material in den Prozess der Holzernte eingegangen
ist. Dieser Prozess umfasst das Fällen, das Bringen und das Ablängen des Holzes mit
Motorsägen und Traktoren mit Seilwinden. Um die Material-Intensität berechnen zu können,
wurden alle Inputs in Kilogramm umgerechnet.
Das Zweitakt-Kraftstoffgemisch und das Sägekettenöl sind den Motorsägen und der Diesel den
Traktoren mit Seilwinden zuzurechnen. Da für das Sägekettenöl keine spezifischen Werte der
Material-Intensität vorhanden sind, wurde zur Annäherung der Datensatz von Rapsöl
herangezogen.
Insgesamt wurden 378,48 m3 Holz geerntet, was einer Masse (atro) von 164.161 kg entspricht.
Ein Drittel der Ernterückstände (4.377 kg atro) wurde im Wald belassen, welches für die MAIA
als „Abfall ohne Behandlung“ gewertet wurde. Damit gehen diese Ernterückstände mit ihrer
Eigenmasse in den ÖR ein. Zwei Drittel der Ernterückstände (8.755 kg atro) wurden zu
Hackschnitzel weiterverarbeitet. Diese wurden als Kuppelprodukt gewertet und gehen somit
auch mit ihrer Eigenmasse in den ÖR des Rundholzes ein. Die Inputs zur Weiterverarbeitung zu
Hackschnitzel sind nicht Teil des Bilanzrahmens.
Aus der Menge der Inputs für die Holzernte und deren Material-Intensität, lässt sich die
Material-Intensität und in Folge der ÖR von Rundholz mit Rinde auf dem Holzlagerplatz
berechnen. Wie in Tabelle 5 dargestellt, werden zur Ernte von einem m3 (atro) Rundholz mit
Rinde 2,01 kg abiotische Rohstoffe, 38,06 kg biotische Rohstoffe, 0,79 kg Boden 18,00 kg
Wasser und 3,88 kg Luft beweget oder verbraucht. Die Kategorie „biotische Ressourcen“
repräsentiert die Ernterückstände, die fortan als ÖR des Holzes mitgetragen werden.
3
Tabelle 5: Ökologischer Rucksack der Ernte von einem m atro Rundholz mit Rinde auf den Holzlagerplätzen.
Material-Input-Kategorien
1 m3 Rundholz m. R. (atro)
abiotische Rohstoffe
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
2,01
38,06
0,79
18,00
3,88
Quelle: e .B.
37
Der zweite Prozess beschreibt den Transport von insgesamt 348,20 m³ oder 151.029 kg atro
Rundholz m. R. vom Wald ins Sägewerk. Mit einer durchschnittlichen Transportdistanz von
sieben km um das Sägewerk wurden insgesamt 312 kg Diesel verbraucht (Tabelle 6).
Tabelle 6: Materialmengen von Prozess (2): Transport des Rundholzes mit Rinde von den Holzlagerplätzen zum
Sägewerk.
[m3]
[kg]
348,20
151.029
PROZESS (2)
Transport des Rundholzes m. R. (atro)
INPUT:
Diesel
312
Quelle: e .E.
Analog zur Berechnung des ÖR aus Prozess (1) wurde der ÖR des Transportes ermittelt
(Tabelle 7). Die kumulierte Transportdistanz des Rundholzes m. R. von den verschiedenen
Holzlagerplätzen zum Sägewerk betrug rund 70 km.
3
Tabelle 7: Ökologischer Rucksack des Transportes von einem m Rundholz m. R. von den Holzlagerplätzen zum
Sägewerk.
Transport
1 m3 Rundholz m. R. (atro)
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
1,22
0
0
8,70
2,89
Quelle: e .B.
Im Sägewerk (Prozess 3) wurde das Rundholz m. R. entrindet, vermessen, eingeschnitten,
sortiert und zur Lufttrocknung gelagert. Wie in Tabelle 8 ersichtlich, ging die zuvor transportierte
Holzmenge (151.029 kg atro) vollständig in diesen Prozess ein. Die 88.831 kg atro Schnittholz
sind Hauptprodukt dieses Prozesses. Die Kuppelprodukte Rinde (19.427 kg atro) und Verschnitt
(42.771 kg atro) werden im Sägewerk thermisch genutzt oder verkauft. Analog zu den
Ernterückständen im Wald, gehen auch diese Kuppelprodukte mit ihrer Eingenmasse in den ÖR
des Schnittholzes ein. Die mit Strom betriebenen Bandsägen benötigten 8.345 kWh, um aus
348,20 m³ Rundholz m. R. 204,82 m³ Schnittholz zu produzieren. Der Dieselinput (50 kg) geht
auf den Bagger zum Sortieren und Auflegen des Rundholzes und auf den Stapler im Lager
zurück.
38
Tabelle 8: Materialmengen von Prozess (3): Produktion von Schnittholz im Sägewerk.
[m3]
[kg]
348,20
151.029
PROZESS (3)
Produktion von Schnittholz (atro)
INPUT:
Diesel
50
Sägenöl (Raps)
5
[kWh]
Strom
8.345
[kg]
Produziertes Schnittholz (atro)
204,82
88.831
Rinde (atro)
44,76
19.427
Verschnitt (atro)
98,62
42.771
Quelle: e .E.
Tabellen 5, 7 und 9 zeigen, wie der ÖR des Holzes mit jedem Prozess an Masse gewinnt. Die
Material-Intensität des Rundholzes und des Transportes wurden für die Berechnung des ÖR
von Schnittholz weiterverrechnet. Damit akkumulieren sich die Ressourcenaufwendungen
beispielsweise der biotischen Rohstoffe auf 368,66 kg. Dies zeigt sehr deutlich die
„Materialverluste“ vom stehenden Baum bis zum Schnittholz, in Form von Ernterückständen,
Rinde und Verschnitt.
3
Tabelle 9: Ökologischer Rucksack von einem m Schnittholz am Ende des Prozesses im Sägewerk.
1 m3 Schnittholz (atro)
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
54,41
368,66
1,50
1402,60
25,76
Quelle: e .B.
Der ÖR von Schnittholz (Tabelle 9) entlang des Lebensweges Holzernte bis Werktor Sägewerk
ist die Zusammenfassung aller Prozesse zur Herstellung der Holzbaustoffes. Ein m3 Schnittholz
hat demnach einen ÖR von 54,41 kg abiotische Rohstoffe, 368,66 kg biotische Rohstoffe, 1,50
kg Bodenerosion, 1402,60 kg Wasser und 25,76 kg Luft. Schließlich illustriert Abbildung 5 mit
Tabelle 10 den Beitrag der einzelnen Prozessschritte Ernte, Transport und Einschnitt an der
Höhe der Material-Input-Kategorien. Zusätzlich wurde aus der Summe des abiotischen-,
biotischen- und Bodenerosion-Rucksackes der Globale Materialaufwand (GMA) gebildet. In
dieser Zusammenfassung der Prozessschnitte zur Schnittholzproduktion wird deutlich, dass die
Masse des geernteten Holzes 87,92% des GMA der Schnittholzproduktion verursacht. Der
gesamte biotische Rucksack geht auf das Konto der Ernte des Holzes. Die Kategorie Erosion
(durch intensive landwirtschaftliche Produktion von Raps zur Herstellung von Öl) tritt nur bei der
Ernte (90,00%) und dem Einschnitt (10,00%) auf und bildet den bilanzierten Pflanzenöleinsatz
als Sägenöl deutlich ab. Der hohe Strombedarf zur Produktion des Schnittholzes führt zum
großen abiotischen- und Wasser-Rucksack beim Einschnittprozess.
39
Die letztgenannten Rucksack-Kategorien inklusive dem
Kraftstoffverbrennung bei Ernte und Transporten zuzurechnen.
Luft-Rucksack
sind
der
Tabelle 10: Beitrag [%] der einzelnen Prozessschritte zum Ökologischen Rucksack der Produktion von Schnittholz.
Material-InputKategorien
abiotische
Rohstoffe [%]
biotische
Rohstoffe [%]
Bodenerosion
[%]
Wasser
[%]
Ernte
6,27
99,98
90,00
Transport
3,81
-
-
89,92
0,02
10,00
Rundholz Einschnitt
Luft
[%]
GMA
[%]
2,18
25,60
87,92
1,06
19,05
0,49
96,76
55,35
11,59
Quelle: e. B.
3
Abbildung 5: Ökologische Rucksäcke der einzelnen Prozessschritte zur Produktion von einem m Schnittholz.
(Quelle: e. D.)
40
Die ermittelten Material-Intensitätswerte der Schnittholzproduktion in Steinbach am Ziehberg
werden zur Berechnung des ÖR des Vollholz-Feuerwehrhauses in Steinbach am Ziehberg
herangezogen und betragen: 0,125 kg abiotischer Materialaufwand, 1,849 kg biotischer
Materialaufwand, 0,003 kg Bodenerosion, 3,232 kg Wasseraufwand und 0,059 kg Luftaufwand
für die Produktion von einem kg (atro) luftgetrocknetem Schnittholz bei:
-
MIT-Werte aus MIT-Tabelle WUPPERTAL INSTITUT (siehe Anhang);
-
Berechnungskonvention Holzfeuchte 0% (atro);
-
Schnittholzmix aus 5% Fichte und 95% Tanne mit Rohdichte 434 kg/m3;
-
Schnittholz luftgetrocknet (keine technische Trocknung vorgenommen);
-
Transportdistanz vom Wald zum Sägewerk 70 km;
-
Motormanuelle Holzernte.
7.4.2 CO2-Fußabdruck des regionalen Schnittholzes
Zur Berechnung des CO2-Fußabdruckes von der Wiege bis zum Werktor wurden die Tabellen
4, 6 und 8 der Produktion des regionalen Schnittholzes zusammengefasst und mit den Werten
der CO2e ergänzt. Somit kann der Output an THG der Holzernte, des Transportes und des
Einschnittes auf insgesamt 7531 kg CO2e für 204,82 m³ beziehungsweise rund 37 kg CO2e/m³
beziffert werden (Tabelle 11).
Tabelle 11: THG-Emissionen entlang des Lebensweges von Schnittholz von der Wiege bis zum Werktor.
INPUT
[kg]
Output CO2e [kg]
2-Takt-Krafstoffgemisch
84
309
45
83
Diesel
325
1115
Diesel
312
1071
Prozess (3) Produktion Diesel
50
172
5
9
Prozess (1) Ernte
Prozess (2) Transport
Sägeöl (Raps)
[kWh]
Strom
8345
4773
[m³]
SUMME
204,82
7531
SUMME
1
37
Quelle: e. E.
Der größte Beitrag zum CF der Schnittholzproduktion ist dem Strom mit 4773 kg zuzurechnen.
Die Verhältnisse der THG-Emissionen der einzelnen Prozesse ist in Abbildung 6 illustriert. Die
Ernte trägt mit 20,01%, der Transport mit 14,21% und der Einschnitt im Sägewerk mit 65,78%
zum gesamten CO2-Fußabdruck der Schnittholzproduktion bei.
41
Während der CF der Prozessschritte Ernte (14,81% am gesamten CF) und Transport (14,21%
am gesamten CF) durch die Dieselverbrennung dominiert ist, überwiegt der CF beim Einschnitt
aus dem Strombezug (63,37% am gesamten CF). Die THG-Emissionen aus der Verbrennung
des Zweitakt-Kraftstoffgemisches betragen 4,10% am gesamt ermittelten CF. Die verbleibenden
3,51% der THG-Emissionen des Schnittholzproduktionsprozesses teilen sich auf das Sägenöl
und den Dieseleinsatz für den innerbetrieblichen Transport im Sägewerk auf.
Abbildung 6: CO2-Fußabdruck der Schnittholzproduktion nach Prozessschritten und THG-Quelle. (Quelle: e. D.)
Der ermittelte Emissionsfaktor der Schnittholzproduktion in Steinbach am Ziehberg wird zur CF
Berechnung des Vollholz-Feuerwehrhauses in Steinbach am Ziehberg herangezogen und
beträgt 0,085 kg CO2e/kg (atro) luftgetrocknetes Schnittholz bei:
-
Emissionsfaktoren GEMIS und PROBAS (siehe Anhang);
-
-
Schnittholzmix aus 5% Fichte und 95% Tanne mit Rohdichte 434kg/m3;
-
-
-
motormanuelle Holzernte.
42
7.4.3 Kumulierter Energieaufwand des regionalen Schnittholzes
Der KEA für das regionale Schnittholz wurde mit Hilfe der KEA-Werte der GEMIS-Datenbank
(ÖKO-INSTITUT: GEMIS 4.7) berechnet. Wie für den CF werden alle Inputs für die
Schnittholzproduktion aufgegliedert nach Prozessstufen aufgelistet. Die Mengen an Inputs, hier:
Zweitakt-Kraftstoffgemisch, Diesel, Sägekettenöl, Strom und Sägeöl werden in kWh
umgerechnet und mit den KEA-Werten multipliziert. In Tabelle 12 ist der KEA nach den drei
Kategorien nicht erneuerbar, erneuerbar und andere aufgeschlüsselt dargestellt. Um einen m³
atro Schnittholz zu produzieren, werden von der Wiege bis zum Werktor insgesamt 165 kWh
benötigt, wobei der Anteil erneuerbarer Energien lediglich 15 kWh beträgt. Im Vergleich dazu ist
der direkte Energieeinsatz mit nur 88 kWh aus fossiler Energie erfasst.
Abbildung 7: Kumulierter Energieaufwand [%] der einzelnen Prozessschritte der Schnittholzproduktion.
(Quelle: e. D.)
Abbildung 7 zeigt den Anteil der Ernte des Rundholzes (18,18%), den Anteil des Transportes
(12,66%) und dem Anteil des Einschnittes (69,16%) am gesamten KEA der
Schnittholzproduktion. Der KEA-nicht erneuerbar aus fossilen Quellen dominiert mit 88,22%
den kumulierten Energiebedarf der Schnittholzproduktion, 8,80% gehen auf erneuerbare
Energien zurück und 2,92% auf andere Energien, aus beispielsweise der Rückgewinnung von
Prozessenergie.
43
Tabelle 12: Kumulierter Energieaufwand der Produktion von Schnittholz.
INPUT
Prozess (1) Ernte
2-Takt-Krafstoffgemisch
direkter
Einsatz
[kWh]
990
KEA
nicht erneuerbar
[kWh]
1.134
KEA
erneuerbar
[kWh]
2
KEA
andere
[kWh]
1
KEA
Summe
[kW
1.137
471
117
445
1
563
Diesel
3.885
4.448
8
4
4.460
Diesel
3.735
4.277
7
4
4.288
Prozess (3) Produktion Diesel
598
684
1
1
686
Sägeöl
48
12
46
0
58
Strom
8.345
19.210
2.470
1.002
22.682
18072
29.882
2.979
1.013
33.874
88
146
15
5
165
[kWh/t]
[kWh/t]
[kWh/t]
[kWh/t]
1 t Steinbacher Schnittholz luftgetrocknet
293
29
10
332
HolzWirtschaft/Schnittholz-lufttrocken-Fichte
(ÖKO-INSTITUT: GEMIS)
310
14
5
329
Prozess (2) Transport
SUMME gesamt für 204,82 m³
SUMME 1 m³ atro
VERGLEICH mit GEMIS Datensatz (ÖKO-INSTITUT):
Quelle: e. E./e. B.
Die ermittelten KEA-Werte der Schnittholzproduktion in Steinbach am Ziehberg werden zur
KEA-Berechnung des Vollholz-Feuerwehrhauses in Steinbach am Ziehberg herangezogen und
betragen zur Produktion von einem kg (atro) Schnittholz luftgetrocknet: 0,295 kWh KEA-nicht
erneuerbar, 0,029 kWh KEA-erneuerbar und 0,010 kWh KEA-andere bei:
-
KEA-Werte aus GEMIS und PROBAS (siehe Anhang);
-
-
Schnittholzmix aus 5% Fichte und 95% Tanne mit Rohdichte 434kg/m3;
-
-
-
motormanuelle Holzernte.
44
7.4.4 Resümee der Produktion des regionalen Schnittholzes
Tabelle 13 zeigt die Anteile der Prozessschritte der Schnittholzproduktion zur Ausprägung der
Indikatoren ÖR/GMA, CF und KEA-Summe.
-
Die Indikatoren ÖR abiotische Rohstoffe, ÖR Wasser, ÖR Luft, CF und KEA beschreiben
den Einschnitt beziehungsweise dessen Strombedarf als größten Einfluss zur Ausprägung
des Indikatorwertes.
-
Die Indikatoren ÖR biotische Rohstoffe, ÖR Erosion und GMA beschrieben die Ernte als
größten Einfluss zur Ausprägung des Indikatorwertes.
-
Der Transport spielt beim ÖR nur in der Kategorie Luft eine bedeutendere Rolle.
-
Die Indikatoren CF und KEA zeigen ähnliche Anteile bezüglich der Prozessschritte.
Tabelle 13: Anteile der Prozessschritte am Indikator: Vergleich Ökologischer Rucksack, CO2-Fußabdruck und
Kumulierter Energieaufwand.
Prozesse:
Produktion
von
Schnittholz
bis Werktor
ÖR abiotische ÖR biotische ÖR Erosion ÖR Wasser ÖR Luft
Rohstoffe [%] Rohstoffe [%] [%]
[%]
[%]
GMA
[%]
CF [%]
KEA-Summe
[%]
Ernte
6,27
99,98
90,00
2,18
25,60
87,92
20,01
18,18
Transport
3,81
-
-
1,05
19,05
0,49
14,21
12,66
Einschnitt
89,92
0,02
10,00
96,76
55,35
11,59
65,78
69,16
Quelle: e. B.
7.5 Berechnungen zum Vergleich Vollholzbau und mineralischer Bau
Die verwendeten Werte zur Berechnung inklusive Datenherkunft sind im Anhang dokumentiert.
7.5.1 Ökologischer Rucksack Vollholzbau
Aus Tabelle 9 (Kapitel 7.4.1) ist der ÖR und damit die Material-Intensität von Schnittholz
bekannt. Darauf aufbauend wurde der ÖR der konstruktiven Elemente des Vollholzbaues bis
zur Montage berechnet, um schließlich den ÖR des Vollholzbaues im Vergleich zum ÖR des
mineralischen Baues von der Wiege bis zur Montage darzustellen.
Da eine Vielzahl an Baustofftransporten von verschiedenen Orten zur Zimmerei oder zur
Baustelle und teilweise via Zimmerei stattfand, wurden alle Transportvorgänge ab Prozessstufe
(4) mit Prozessstufe (6) zusammengefasst (vgl. Abbildung 2). Daher wurde zur Berechnung des
ÖR zunächst mit der Vorfertigung der Dübelholzelemente fortgefahren (Tabelle 14).
45
In diesen Prozess (5) gingen 599 kg Dübel, 256 kWh Strom und 95 kg Diesel ein, wobei
Letzterer auf die Verladungsarbeiten mit dem Stapler zurückgeht. Die Material-Intensitäts-Werte
der Dübel wurden vom regionalen Schnittholz übernommen, da die Dübel teilweise ebenfalls
aus regionalem Holz produziert wurden und ansonsten keine Werte vorhanden waren. Als
„Abfall“ entstanden Abschnitte und Späne aus den Bohrungen für die Dübel. Analog zu den
Ernterückständen und dem Verschnitt im Sägewerk (Kapitel 7.4.1), gehen diese
Materialmengen mit ihrer Eigenmasse in die Berechnungen als biotischer Rucksack ein.
Tabelle 14: Materialmengen von Prozess (5) Vorfertigung der Dübelholzelemente aus dem Schnittholz.
[m3]
[kg]
Vorfertigung der Dübelholzelemente
122,81
53.373
INPUT:
125,73
54.527
1,13
599
PROZESS (5)
Schnittholz
Dübel (Lärche/Buche)
Diesel
95
[kWh]
Strom
256
[kg]
Produzierte Dübelholzelemente
122,81
53.375
Abschnitte
2,91
1.263
Späne
1,13
490
Quelle: e. E.
Nach Verrechnung der Inputs mit ihren Material-Intensitäten kann der ÖR der
Dübelholzelemente (Tabelle 15) beziffert werden. Der ÖR der Schnittholzproduktion wird
weitergetragen und mit dem Rohstoffverbrauch durch die Vorfertigung ergänzt. Somit sind
beispielsweise die Abschnitte in der Kategorie biotische Ressourcen vertreten, welche sich
damit marginal auf 368,75 kg/m3 erhöhen. Der Transport des Schnittholzes vom Sägewerk zur
Zimmerei wurde an dieser Stelle exkludiert, um im nächsten Schritt die Transporte gebündelt
abzuhandeln (Tabelle 16).
Tabelle 15: Ökologischer Rucksack: Dübelholzelemente nach der Vorfertigung (Transport exkludiert).
122,81 m³ Dübelholzelemente
1 m3 Dübelholzelement (atro)
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
7.344,90
48579,47
189,89
187.577,33
3.662,64
57,90
368,75
1,50
1.478,77
28,87
Quelle: e. B.
46
Tabelle 16: Materialmengen und Dieselverbrauch von Prozess (4) und (6) für die Transporte zur Zimmerei/Baustelle.
[m3]
PROZESS (4) + (6)
61.674
Transporte
zu Zimmerei
Schnittholz (Steinbach)
Diesel
125,73
54.527
91
1,13
599
nicht erfasst
16,08
7.237
62
Dübel (Lärche/Buche)
Diesel
BSH
Diesel
Verbindungsmittel divers
Diesel
zur Baustelle Dübelholzelemente
BSH
Verbindungsmittel
Hebebühne
Diesel
INPUT:
[kg]
1.062
nicht erfasst
122,81
16,08
Diesel gesamt
53.375
7.237
1.062
326
479
Quelle: e. E./e. B.
Zur Baustelle transportiert wurden letztendlich alle verbauten Baustoffe, also die
Dübelholzelemente, die Verbindungsmittel, die BSH-Träger aber auch die Hebebühne für die
Montage. Tabelle 17 zeigt, dass durch den Dieselverbrauch der Transporte 4,69 kg abiotische
Rohstoffe, 33,45 kg Wasser und 10,78 kg Luft verbraucht wurden.
Tabelle 17: Ökologischer Rucksack: Transporte der Baustoffe und Hebebühne zur Baustelle.
Transport: 138,89 m³
konstruktive Elemente
Vollholzbau
1 m3 konstruktive Elemente
Vollholzbau
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
651,44
0
0
4646,30
1401,58
4,69
0
0
33,45
10,78
Quelle: e. B.
Die Analyse des Montage-Prozesses beinhaltete die Berechnung der ÖR aller eingesetzten
Baustoffe, die in Tabelle 18 aufgelistet sind. Die gesamte Baustoffmasse der konstruktiven
Elemente des Vollholz-Feuerwehrhauses beträgt 61.674 kg für ein verbautes Volumen von
138,89 m³.
47
Tabelle 18: Materialmengen von Prozess (7) Montage, Versetzen der konstruktiven Elemente des Vollholzbaues.
[m3]
[kg]
138,89
61.674
PROZESS (7)
Montage, Versetzen der Dübelholzelemente
und BSH-Träger
INPUT:
Verbindungsmittel:
Betonstahl (unlegiert)
367
Edelstahl
274
PE
4
Zink
17
Mörtel
400
Montage:
Diesel
versetzte konstruktive Elemente
Gesamtmasse
83
138,89
61.674
Quelle: e. E.
Tabelle 19: Ökologischer Rucksack: Baustoffe des Vollholzbaues.
138,89 m³ konstruktive
Elemente Vollholzbau
1 m3 Baustoffe Vollholzbau
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
21.180,79
75.499,31
186,93
368.015,03
40.521,31
157,19
543,59
1,35
2.649,69
291,75
Quelle: e. B.
Die Darstellung des ÖR der Baustoffe in Tabelle 19 beinhaltet noch nicht die Transporte, die in
Tabelle 17 gesondert berechnet wurden. Um ein Bild des ÖR des Vollholzbaues von der Wiege
bis zur Montage zu erhalten, wurden diese in Tabelle 20 berücksichtigt.
Tabelle 20: Ökologischer Rucksack: errichtete konstruktive Elemente des Vollholzbaues.
Elemente Vollholzbau
errichtet
1 m3 konstruktives Element
Vollholzbau errichtet
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
21.945,11
75.499,31
186,93
368.820,13
40.788,57
158,00
543,59
1,35
2.655,48
293,68
Quelle: e. B.
48
Zur Verdeutlichung dieses Ergebnisses wird vermerkt, dass für ein m³ konstruktives Element
des Vollholzbaues eine mittlere Masse von 444 kg berechnet wurde - darin enthalten sind die
Dübelholzelemente, die BSH-Träger und die Verbindungsmittel.
7.5.2 Ökologischer Rucksack mineralischer Bau
Analog zur Berechnung des ÖR des Vollholzbaues, wurde der ÖR des fiktiv konstruierten
Vergleichsobjektes berechnet. Die konstruktiven Holzelemente wurden durch Ziegel für die
Wände und Stahlbeton für die Decken und Träger substituiert (vgl. Kapitel 7.2).
Da die Prozesse zur Baustoffherstellung nicht untersucht wurden, wurden alle Werte der
Material-Intensität aus der Datenbank des WUPPERTAL INSTITUTES FÜR KLIMA, ENERGIE
UND UMWELT herangezogen. Tabelle 21 beschränkt sich damit auf die Auflistung der
Baustoffe, die Identifikation der notwendigen Transporte und die Abschätzung der Inputs für die
Montage.
Tabelle 21: Zusammenfassung der Materialmengen für den mineralischen Bau.
Substitutbaustoffe für den mineralischen Bau,
Transporte und Montage
INPUT:
[m3]
[kg]
229,32
452.339
Baustoffe und Transporte:
Ziegel
Diesel
Mörtel
Diesel
82,51
71.292
143
-
Beton
Diesel
Stahl
Diesel
andere Transporte:
Turmdrehkran, Fassadengerüst
Diesel
7.335
nicht erfasst
352.328
401
-
21.384
62
44
Montage:
Turmdrehkran
Diesel
437
[kWh]
Strom
427
Quelle: e. E./e. B.
Die aus den Inputs errechneten ÖR für die Transporte, die Baustoffe und die Montage des
Vergleichsobjektes wurden in einer Tabelle (22) zusammengefasst. Am Ende jener Tabelle ist
der ÖR für einen gemittelten m³ konstruktives Element des mineralischen Baues, der 1.973
kg/m3 beträgt dargestellt.
49
Tabelle 22: Ökologischer Rucksack: Transport, Baustoffe, und Montage des mineralischen Baues.
[kg]
biotische Rohstoffe
[kg]
Bodenerosion
[kg]
Wasser
[kg]
Luft
[kg]
3,86
-
-
27,50
9,13
884,00
-
-
6.305,00
2.093,00
1.501,52
-
-
13.044,28
670,89
344.246,34
-
-
2.990.591,13
153.847,49
Montage 1 m3 Baustoffe
mineralisch
4,81
-
-
80,32
6,75
229,32 m³ Baustoffe
mineralisch
1102,45
-
-
18415,30
1548,05
1.509,19
-
-
13.152,10
686,93
346.232,79
-
-
3.015.311,43
157.488,54
Transporte:
Transport 1 m3 Baustoffe
mineralisch
Transport 229,32 m³
Baustoffe mineralisch
Baustoffe:
1 m3 Baustoffe mineralisch
229,32 m³ Baustoffe
mineralisch
Montage:
Gesamt:
1 m3 konstruktive Elemente
mineralischer Bau errichtet
Elemente mineralischer
Bau errichtet
Quelle: e. B.
7.5.3 Vergleich: Ökologischer Rucksack Vollholzbau und mineralischer Bau
Der Vergleich des ÖR des Vollholzbaues mit dem ÖR des mineralischen Baues ergibt zunächst
folgendes Bild (Tabelle 23) des Baustoffbedarfes:
Während die Baustoffmasse der konstruktiven Elemente des Vollholzbaues 61.674 kg beträgt,
wäre die des mineralischen Baues mit 452.339 kg rund 7,33-mal höher.
Es wurde berechnet, dass das Volumen der konstruktiven Elemente beim Vollholzbau 138,89
m³ beträgt, wohingegen die mineralische Bauvariante bei Erfüllung gleicher Funktion 229,32 m³
benötigen würde. Dies entspricht einer Zunahme des verbauten Volumens um den Faktor von
1,65.
50
Betrachtet man die Massen von jeweils einem m³ gemittelten Baustoffmix der Bauvarianten, so
entspricht das Verhältnis 1.973 kg/m3 mineralische Baustoffe zu 444 kg/m3 Baustoffe für den
Vollholzbau einem Faktor von 4,44.
Da beim mineralischen Bau keine biotischen Rohstoffe verbraucht und Bodenerosion
verursacht wird, bietet es sich an, für den Verglich die Kategorien abiotische Rohstoffe,
biotische Rohstoffe und Bodenerosion zum Globalen Materialaufwand (GMA) aufzusummieren.
Der GMA der konstruktiven Elemente des Vollholzbaues beträgt 97.631 kg und der der
mineralischen Bauvariante 346.233 kg. Damit kann durch die Vollholzbauweise eine Reduktion
des Ressourcenbedarfes um den Faktor 3,55 erreicht werden. Besonders hoch ist das
Reduktionspotential des abiotischen Rucksackes durch die Vollholzbauweise um das knapp
16-fache im Vergleich zur mineralischen Bauvariante.
Tabelle 23: Verhältnisse der Rohstoffaufwendungen zum Vergleich des Vollholzbaues mit der mineralischen
Bauvariante.
Vollholzbauweise
verbaute Masse
mineralische Bauweise
Verhältnis: mineralische
Bauweise zu Vollholzbauweise
61.674 kg
452.339 kg
7,33
3
3
verbautes Volumen
138,89 m
229,32 m
1,65
ÖR abiotische Rohstoffe
21.945 kg
346.233 kg
15,78
368.820 kg
3.015.311 kg
8,18
ÖR Luft
40.789 kg
157.49 kg
3,86
GMA
97.631 kg
346.233 kg
3,55
ÖR Wasser
Quelle: e. B.
Die Verteilung der Beiträge zum ÖR nach Prozessschritten in Tabelle 24 zeigt, dass Transport
und Montage angesichts der Baustoffherstellung bei beiden Bauvarianten eine geringe
Bedeutung haben.
Tabelle 24: Beiträge der Prozessschritte zum Ökologischen Rucksack der Herstellung Vollholzbau und mineralischer
Bau im Vergleich.
Vollholzbauweise
mineralische Bauweise
ÖR abiotische
Rohstoffe [%]
ÖR Wasser
[%]
ÖR Luft
[%]
ÖR abiotische
Rohstoffe [%]
ÖR Wasser
[%]
ÖR Luft
[%]
Transporte
2,97
1,26
3,67
0,26
0,21
1,33
Montage
0,51
0,22
0,66
0,32
0,61
0,98
Baustoffe
96,52
98,52
95,67
99,42
99,18
97,69
Prozesse zur
Errichtung der
konstr. Elemente
Quelle: e. B.
51
Die Aufschlüsselung der Ökologischen Rucksäcke aller Baustoffe zeigt die Relation des
Vollholzbaues zum mineralischen Bau (Abbildung 8). Alle Materialaufwände der
Substitutbaustoffe übertreffen den Vollholzbau, mit Beton an der Spitzenposition.
Abbildung 8: Vergleich des Globalen Materialaufwandes der Baustoffe für den Vollholzbau und die Substitution.
(Quelle: e. D.)
Zusammenfassend wird festgestellt:
Die Verminderung des ÖR durch die Vollholzbauweise im Vergleich zu einer mineralischen
Bauweise beträgt für:
-
die abiotischen Rohstoffe Faktor 15,78;
-
Wasser Faktor 8,18;
-
Luft Faktor 3,86;
-
den GMA Faktor 3,55.
52
7.5.4 CO2-Fußabdruck Vollholz Bau
Die Prozesskette (vgl. Abbildung 3) mit ihren Inputs dient auch zur Ermittlung des CO2Fußabdrucks des Vollholzbaues von der Wiege bis zur Montage als Berechnungsgrundlage.
Der CO2-Fußabdruck des Schnittholzes berechnet in Kapitel 7.4.2 geht in die folgende
Berechnung ein.
Die THG-Emissionen der Inputs werden mit den eingesetzten oder verbrauchten Mengen durch
die Inputs verrechnet und summiert. Zur Produktion und Errichtung der konstruktiven Elemente
des Vollholzbaues wurden insgesamt 14.518 kg CO2e emittiert (Tabelle 25).
Tabelle 25: CO2-Fußabdruck: Vollholzbau von der Wiege bis zur Montage.
INPUT
Prozess (5)
Vorfertigung
Diesel
[kg]
Output CO2e [kg]
95
327
[kWh]
Strom
Prozess (4) + (6)
Transporte
Prozess (7) Montage
256
146
[kg]
Diesel
479
1.644
Diesel
83
285
54.527
4.623
599
41
7.237
4.712
367
631
4
7
17
89
Mörtel
400
180
Edelstahl
274
1.833
Baustoffe:
Schnittholz
Dübel
BSH
Betonstahl
PE
Zink
SUMME gesamt für 138,89 m³ konstruktive
Elemente Vollholz
SUMME 1 m³ Baustoffe für Vollholzbau
14.518
105
Quelle: e .E./ e. B.
7.5.5 CO2-Fußabdruck mineralischer Bau
Die Berechnung des CO2-Fußabdruckes des Vergleichsobjektes aus mineralischen Baustoffen
wurde analog zur Berechnung des Vollholzbaues durchgeführt. Aus Tabelle 26 ist
herauszulesen, dass eine mineralische Bauweise des Feuerwehrhauses 116.007 kg THGEmissionen verursacht hätte.
53
Tabelle 26: CO2-Fußabdruck: mineralischer Bau von der Wiege bis zur Montage.
INPUT
[kg]
Output CO2e [kg]
Prozess Transporte
Diesel
649
2.227
Prozess Montage
Diesel
437
1.499
[kWh]
Strom
427
Baustoffe:
[kg]
244
Ziegel
71.292
13.996
Mörtel
7.335
1.664
Beton
352.328
59.635
Stahl
21.384
36.742
[m³]
SUMME gesamt für 229,32 m³ konstruktive
Elemente mineralischer Bau
116.007
SUMME 1 m³ Baustoffe mineralischer Bau
506
Quelle: e. E./e. B.
7.5.6 Vergleich: CO2-Fußabdruck Vollholzbau und mineralischer Bau
In Tabelle 27 finden sich beide Bauvarianten in Gegenüberstellung. Aufgeschlüsselt nach THGEmissionen durch Transporte, Baustoffherstellung und Montage ist deutlich ersichtlich, dass
beim Vollholzbau der Anteil der THG-Emissionen aus den Transportvorgängen mit 11,33%
anteilsmäßig höher ist als beim mineralischen Bau (1,92%). Die Emissionen aus der
Baustoffproduktion haben bei beiden Bauvarianten den größten Beitrag zum CF (mineralische
Bauvariante 96,58%, Vollholzbau 86,71%).
Der Vergleich der Gesamtemissionsmengen an THG der beiden Bauvarianten, offenbart die
berechnete Emissionserhöhung durch die mineralische Bauweise um das 7,99-fache. Die
Emissionsverminderung durch die Vollholzbauweise beträgt demnach 101.489 kg CO2e.
Tabelle 27: Beiträge der Prozessschritte zum CO2-Fußabdruck der Herstellung Vollholzbau und mineralischer Bau im
Vergleich.
CO2-Fußabdruck [%]
Vollholzbau
mineralischer Bau
Baustoffe
86,71
96,58
Transport
11,33
1,92
Montage
1,96
1,50
Quelle: e. B.
54
Die Verminderung des CO2-Fußabdruckes durch die Vollholzbauweise beträgt für:
-
die Lebenszyklusphase der Herstellung von der Wiege bis zur Montage Faktor 7,99;
-
die Transporte Faktor 1,35;
-
die Baustoffherstellung Faktor 8,90;
-
und die Montage Faktor 6,12;
-
der Transport hat im Vergleich bei der Vollholzbauweise eine größere Bedeutung.
Die Aufschlüsselung der CF aller Baustoffe zeigt die Relation Vollholzbau zu mineralischen Bau
(Abbildung 9). Alle Materialaufwände der Substitutbaustoffe übertreffen den Vollholzbau, mit
Beton an der Spitzenposition.
Abbildung 9: Vergleich der Treibhausgasemissionen der Baustoffe für den Vollholzbau und die Substitution.
(Quelle: e. D.)
55
7.5.7 Kumulierter Energieaufwand Vollholzbau
Die Prozesskette (vgl. Abbildung 3) mit ihren Inputs dient auch zur Ermittlung des KEA des
Vollholzbaues von der Wiege bis zur Montage als Berechnungsgrundlage. Der KEA des
Schnittholzes berechnet in Kapitel 7.4.3 geht in die folgende Berechnung ein.
Die KEA-Werte der Inputs werden mit den eingesetzten Mengen der Inputs verrechnet und
summiert. Die Summe des KEA zur Produktion und Errichtung der konstruktiven Elemente des
Vollholzbaues entspricht 69.347 kWh (Tabelle 28). 88,85% des Gesamtenergiebedarfes (KEASumme) sind der Herstellung aller benötigen Baustoffe. 9,50% den Transporten und 1,65% der
Montage zuzurechnen. In Summe beträgt der fossile Energieanteil 78,37%, der Energieanteil
aus Erneuerbaren 5,47% und anderer Energie (zum Beispiel aus Prozesswärme) 16,16%. Fast
100% der Nutzung anderer Energie ist der Baustoffherstellung anzurechnen.
Die Bezeichnung „Edelstahl“ summiert Verbindungsmittel wie diverse Schrauben, Nägel und
Beschläge, die für die Montage benötigt wurden. Die Komponenten des Edelstahls (Chrom,
Nickel, Kupfer, Eisen) weisen eine sehr hohe Energieintensität auf, wodurch die KEA-Summe
8.453 kWh, rund 12% des gesamten KEA beträgt. Die Dübelholzelemente, deren KEA aus den
Inputs der Vorfertigung (Prozess 5) gebildet wird, tragen mit 33,19% zur KEA-Summe bei. Für
das im Vergleich zum Schnittholz mengenmäßig geringer eingesetzte BSH wurde eine KEASumme von 39,45% der Herstellung des Vollholzbaues berechnet.
Tabelle 28: Kumulierter Energieaufwand: Vollholzbau von der Wiege bis zur Montage.
INPUT
Prozess (5) Vorfertigung
Schnittholz
Dübel
direkter
KEA
Einsatz nicht erneuerbar
[kWh]
[kg]
KEA
erneuerbar
[kWh]
KEA
andere
[kWh]
KEA
Summe
[kW
54.527
18.337
1.826
621
20.784
599
201
20
7
228
[kWh]
Diesel
1.140
1.305
2
1
1.308
Strom
256
589
76
31
696
Prozess (4) + (6) Transporte Diesel
5.737
6.569
11
6
6.586
Diesel
996
1.141
2
1
1.144
Baustoffe:
[kg]
7.237
16.755
608
9.995
27.358
400
143
4
2
149
4
-
-
-
-
17
302
21
8
331
Betonstahl
367
1.961
21
328
2.310
Edelstahl
274
7.043
1.201
209
8.453
54.346
3.792
11.209
69.347
391
27
81
499
Prozess (7) Montage
BSH
Mörtel
PE
Zink
SUMME gesamt für 138,89 m³ konstruktive Elemente
Vollholz
SUMME 1 m³ Baustoffe Vollholzbau
Quelle: e. E./e. B.
56
7.5.8 Kumulierter Energieaufwand mineralischer Bau
Der Kumulierte Energieaufwand für das Vergleichsobjekt (Tabelle 29) erreicht in Summe
300.532 kWh, ebenfalls hauptsächlich aus fossiler Energie (262.065 kWh). 94,65% des
Gesamtenergiebedarfes gehen auf die Herstellung der benötigen Baustoffe Ziegel, Mörtel,
Beton und Stahl zurück. Für die Transporte werden knapp 3% und die Montage 2,38% des
Gesamtenergiebedarfes verrechnet. In Summe beträgt der fossile Energieanteil 87,20%.
Als energieintensivster Baustoff für den mineralischen Bau kann mit 44,77% Anteilen der
Energieaufwand des Stahles für den Stahlbeton an der gesamten Herstellungsphase des
Baues bezeichnet werden. Die zweite Komponente des Stahlbetons beansprucht 31,30% des
Energiebedarfes. Die Ziegel haben einen Anteil von 17,67% und der Mörtel einen von 0,91%
am gesamten KEA der Errichtung des mineralischen Baues.
Tabelle 29: Kumulierter Energieaufwand: Mineralischer Bau von der Wiege bis zur Montage.
INPUT
direkter
KEA
Einsatz nicht erneuerbar
[kWh]
[kWh]
7.764
8.890
KEA
erneuerbar
[kWh]
16
KEA
andere
[kWh]
8
KEA
Summe
[kWh]
8.914
Prozess Transporte
Diesel
Prozess Montage
Diesel
5.229
5.988
10
5
6.003
Strom
427
983
126
51
1.160
Ziegel
71.292
39.496
12.476
1.141
53.113
Mörtel
7.335
2.631
64
27
2.722
Beton
352.328
89.844
3.171
1.057
94.072
Stahl
21.384
114.233
1.198
19.117
134.548
262.065
17.061
21.406
300.532
1.143
74
93
1.311
Baustoffe:
SUMME gesamt für 229,32 m³ konstruktive Elemente
mineralischer Bau
SUMME 1 m³ Baustoffe für mineralischer Bau
Quelle: e. B.
57
7.5.9 Vergleich: Kumulierter Energieaufwand Vollholzbau und mineralischer Bau
Beim Vergleich des KEA der beiden Bauvarianten fällt auf, dass beim Vollholzbau als auch
beim mineralischen Bau, die Baustoffe beziehungsweise deren Herstellungsphase überwiegend
zum gesamten KEA beitragen. Beim Vollholzbau ist der Energieanteil des Transportes am KEA
(9,50%) von größerer Bedeutung als bei der mineralischen Bauvariante (2,97%). Die Verteilung
der Beiträge zum KEA-Summe nach Prozessschritten in Tabelle 30 zeigt, dass Transport und
Montage angesichts der Baustoffherstellung eine geringe Bedeutung haben.
Tabelle 30: Beiträge der Prozessschritte zum Kumulierten Energieaufwand der Herstellung Vollholzbau und
mineralischer Bau im Vergleich.
Kumulierter Energieaufwand Vollholzbau
mineralischer Bau
Summe[%]
Baustoffe
88,85
94,65
Transport
9,50
2,97
Montage
1,65
2,38
Quelle: e. B.
Die Aufschlüsselung des KEA aller Baustoffe zeigt die Relation des Vollholzbaues zum
mineralischen Bau (Abbildung 10). Fast alle Materialaufwände der Substitutbaustoffe
übertreffen die des Vollholzbaues, mit Stahl an der Spitzenposition.
Der Vergleich des KEA der beiden Bauvarianten, offenbart den berechneten Mehraufwand an
Energie durch die mineralische Bauweise um das 4,33-fache. Die kumulierte
Energieeinsparung durch die Vollholzbauweise beträgt demnach 231.185 kWh.
Die Verminderung der KEA-Summe durch die Vollholzbauweise beträgt für:
-
die Lebenszyklusphase der Herstellung von der Wiege bis zur Montage Faktor 4,33;
-
die Transporte Faktor 1,35;
-
die Baustoffherstellung Faktor 4,62;
-
und die Montage Faktor 6,26.
58
Abbildung 10: Vergleich des Kumulierten Energieaufwandes der Baustoffe für den Vollholzbau und die Substitution.
(Quelle: e. D.)
7.5.10 Resümee des Vergleiches Vollholzbau und mineralischer Bau
-
Eine mineralische Bauvariante hätte eine Erhöhung des verbauten Volumens der
konstruktiven Elemente um das 1,65-fache bedingt.
-
Eine mineralische Bauvariante hätte die Erhöhung der verbauten Masse der konstruktiven
Elemente um das 7,33-fache nach sich gezogen.
-
Die drei Indikatoren ÖR, CF und KEA beschreiben die Herstellung der Baustoffe als
größten Einfluss zur Ausprägung des jeweiligen Indikatorwertes.
-
Neben der Material-Intensität, spielt die Masse der verbauten Baustoffe eine entscheidende
Rolle zur Ausprägung des jeweiligen Indikatorwertes.
-
Die verschiedenen Indikatoren zeigen ähnliche Tendenzen zur Ausprägung des jeweiligen
Indikatorwertes, auch wenn der ÖR die Baustoffherstellung stärker gewichtet.
-
Der Transport spielt beim Vollholzbau zur Ausprägung des jeweiligen Indikatorwertes eine
größere Rolle als beim mineralischen Bau.
59
-
Tabelle 31 zeigt die Anteile der Prozessschritte an den Indikatoren:
Tabelle 31: Anteile der Prozessschritte am Indikator: Vergleich Ökologischer Rucksack, CO 2-Fußabdruck und
Kumulierter Energieaufwand.
Prozessschritte: Produktion
von Schnittholz bis Werktor
GMA aus Ökologischer
Rucksack [%]
CO2-Fußabdruck [%]
Kumulierter Energieaufwand
Summe [%]
Vollholzbau
mineral. Bau
Vollholzbau
mineral. Bau
Vollholzbau
mineral. Bau
99,22
99,42
86,71
96,58
88,85
94,65
Transport
0,67
0,26
11,33
1,92
9,50
2,97
Montage
0,11
0,32
1,96
1,50
1,65
2,38
Baustoffherstellung
Quelle: e. B.
60
7.6 Synergie: Regionale Wertschöpfung und Umwelt-Indikatoren
Wie einleitend erwähnt wurde geplant, die Ergebnisse dieser Masterarbeit mit denen von
SEEBACHER (2012, s.p.) zusammenzuführen. Ziel dabei war es, die ökologischen Aspekte um
den ökonomischen Aspekt betreffend die regionale Bruttowertschöpfung zu erweitern, um somit
vergleichende Aussagen zur Ökoeffizienz der Vergleichsobjekte machen zu können.
Die regionale Bruttowertschöpfung ergibt sich aus der Summe der Bruttowertschöpfungen der
Akteure einer Region. Für jeden Akteur der Wertschöpfungskette wurde die
Bruttowertschöpfung zu Herstellungskosten abzüglich der fremdbezogenen Güter und
Dienstleistungen der Nettoumsatzerlöse berechnet (SEEBACHER, 2012, s.p.). Sämtliche
Berechnungen beziehen sich dabei nur auf die konstruktiven Elemente der Bauweisen.
Der Wertschöpfungskette folgend wurde für die Produktion des Schnittholzes von der Ernte bis
zum Werktor eine regionale Bruttowertschöpfung von 21.400 € errechnet. Die Berechnung für
die konstruktiven Elemente offenbart eine regionale Wertschöpfung von 88.200 € des
Vollholzbaues und 35.200 € des mineralischen Baues. Somit wird von einer Steigerung der
regionalen Wertschöpfung durch die Wahl der Vollholzbauweise um das 2,51-fache
ausgegangen.
Ökoeffizienz:
Die Ressourceneffizienz ist eine Maßzahl der volkswirtschaftlichen Materialflussrechnung und
beschreibt das Verhältnis des Wirtschaftswachstums zum Ressourcenverbrauch. Für das
vorliegende Fallbeispiel wird im Folgenden die berechnete regionale Bruttowertschöpfung mit
dem GMA des Ökologischen Rucksackes, dem CF und dem KEA der Vollholzbauweise und der
mineralischen Bauweise in Beziehung gesetzt und nach SEPPÄLÄ et al. (2005, S.118) als
Ökoeffizienz bezeichnet.
Der Vergleich der Ökoeffizienz des Vollholzbaues mit einer mineralischen Bauvariante, zeigt
deutlich (Abbildung 11), dass bei Verursachung einer Einheit GMA, CF oder KEA mehr
ökonomischer Wert durch die Vollholzbauweise erzielt werden kann. Dies gilt inputseitig für den
GMA, wobei beim Vollholzbau je kg verursachten GMA 0,90 € erwirtschafteten werden, im
Gegensatz zu 0,10 €/kg bei einem mineralischen Bau. Aus Perspektive des Energieaufwandes
ist die Ökoeffizienz des Vollholzbaues mit 1,27 €/kWh ebenfalls eindeutig höher als die der
mineralischen Bauvariante mit einer Ökoeffizienz von 0,12 €/kWh. Die höhere Ökoeffizienz des
Vollholzbaues verglichen mit einer mineralischen Bauvariante gilt auch outputseitig für den CF,
wobei beim Vollholzbau je kg THG-Emissionen 6,03 € erwirtschafteten werden, im Gegensatz
zu 0,30 €/kg bei einem mineralischen Bau.
61
Abbildung 11: Ökoeffizienz: Vergleich der Wertschöpfung je Einheit Umweltwirkungen des Vollholzbaues und des
mineralischen Baues. (Quelle: e. D.)
Die Ökoeffizienz konnte für den Vollholzbau weiters nach den drei Stufen der
Wertschöpfungskette aufgeschlüsselt werden. Die regionale Wertschöpfung der Holzernte auf
Stufe 1 beträgt 21.400 €. Die 2. Stufe der Schnittholzproduktion inklusive der Transporte des
Rundholzes zum Sägewerk und des Schnittholzes vom Sägewerk zur Zimmerei brachte 18.500
€ an regionaler Wertschöpfung ein. Die 3. Stufe der Wertschöpfungskette umfasst die
Vorfertigung der Dübelholzelemente und deren Montage inklusive aller Transporte und trugt mit
48.200 € zur gesamten regionalen Wertschöpfung (88.100 €) des Bauprojektes bei. Die Größen
der ökologischen Indikatoren wurden in Kapitel 7 präsentiert, sodass in Abbildung 12 lediglich
veranschaulicht werden soll, wie sich die Werte über die Stufen der Wertschöpfungskette
entwickeln. Die Punkte stellen die absoluten Werte je Stufe dar, wodurch ersichtlich wird, dass
die regionale Wertschöpfung in Stufe 2 am geringsten ausfällt im Gegensatz zum GMA der hier
am größten ist im Vergleich zu den anderen Stufen der Wertschöpfungskette. Der GMA verhält
sich gegengleich zur regionalen Wertschöpfung. Bei den Indikatoren KEA und CF ist erkennbar,
dass mit jeder Stufe der Wertschöpfungskette ein Anstieg zu verzeichnen ist, wobei der KEA
besonders von Stufe 2 zu Stufe 3 stärker ansteigt als die THG-Emissionen. Die Punkte der
Umweltindikatoren über jenen der regionalen Wertschöpfung beschreiben eine Ökoeffizienz
kleiner 1. Je höher die regionale Wertschöpfung im Verhältnis zum Umwelt-Indikator ist, desto
größer ist die Ökoeffizienz, wie auch in Abbildung 13 dargestellt.
62
Abbildung 13: Zusammenschau: ökologische und ökonomische Indikatoren der Wertschöpfungskette des
Vollholzbaues. (Quelle: e. D.)
Abbildung 12: Ökoeffizienz: Verhältnis der regionalen Wertschöpfung zur Größe der Umweltindikatoren Globaler
Materialaufwand, CO2-Fußabruck und Kumulierter Energieaufwand. (Quelle: e. D.)
63
Bei der Verursachung von einem kg GMA werden bei der Holzernte (Stufe 1) 2,45 €, bei der
Schnittholzproduktion (Stufe 2) 0,41 € und bei der Vorfertigung und Montage (Stufe 3) 1,10 €
regionale Wertschöpfung erzielt.
Bei der Verursachung von einem kg THG-Emissionen werden bei der Holzernte (Stufe 1) 23,19
€, bei der Schnittholzproduktion (Stufe 2) 6,00 € und bei der Vorfertigung und Montage (Stufe 3)
4,82 € regionale Wertschöpfung erzielt.
Mit dem Aufwand von einer kWh KEA wird bei der Holzernte (Stufe 1) 5,67 €, bei der
Schnittholzproduktion (Stufe 2) 1,38 € und bei der Vorfertigung und Montage (Stufe 3) 0,94 €
regionale Wertschöpfung erzielt.
64
8. Diskussion
In diesem Abschnitt werden die Ergebnisse der Berechnungen zu den Indikatoren ÖR, CF und
KEA für das Schnittholz und den konstruktiven Elementen des Vollholzbaues im Vergleich zu
einer mineralischen Bauausführung erläutert und hinterfragt. Nach den gleich folgenden
Anmerkungen zur Fallstudie und dem Substitutionsansatz, gliedert sich die Abfolge nach den
drei verschiedenen Indikatoren, da so ein konsistentes Bild des Indikators selbst vermittelt
werden kann.
Formal wird angemerkt, dass die erarbeiteten Ergebnisse nicht verallgemeinerbar sind, da es
sich um eine Fallstudie handelt, die des Weiteren nur zeit- und raumbezogene Aussagen liefern
kann. Es wurde Bezug genommen zum technischen und wirtschaftlichen Stand des Jahres
2010.
Es sollte nicht außer Acht gelassen werden, dass die angewandten Berechnungskonzepte zur
Erfassung der Umweltinanspruchnahme, die Qualität einer Schätzung besitzen. Es war nicht
das Ziel der Untersuchung möglichst genau zu bilanzieren, sondern vielmehr eine
Richtungsweisende
Schätzung
abzugeben,
die
von
Entscheidungsträgern
und
Entscheidungsträgerinnen nachvollzogen und gegebenenfalls selbst vorgenommen werden
kann. Zu hinterfragen wäre, inwieweit die Auflösung der Materialflussanalyse reduziert werden
könnte (weg von Datenbanken), aber es trotzdem noch möglich ist richtungsweisende Trends
herauszulesen und Entscheidungen darauf zu stützen.
Der Vergleichsansatz der Substitution erlaubte die konstruktiven Elemente „eines“ Gebäudes
miteinander zu vergleichen. Die Datengrundlage für die Substitutionsberechnungen wurde vom
Vollholzbau abgeleitet, wodurch Einbußen bezüglich Datenverfügbarkeit zum Beispiel der
Transporte oder der Montage hingenommen werden mussten - eine Prüfung hinsichtlich
Genauigkeit und Übertragbarkeit dieses Ansatzes auf andere Projekte wäre vorzuschlagen. Als
Alternative des ausgeführten Vergleiches über die fiktive Substitution wurde der
Referenzhausansatz diskutiert, jedoch verworfen, da eine mangelhafte Vergleichbarkeit durch
die Verschiedenartigkeit der Architektur der Gebäude zu erwarten ist. Anzumerken ist darüber
hinaus die unberücksichtigte Tatsache, dass die Substitution der konstruktiven Wandelemente
des Vollholzbaues durch Ziegel zu einer Verringerung der tatsächlichen Nutzfläche des
mineralischen Baues infolge größerer Wandstärken führt. Die Berechnungen der Indikatoren
ÖR, CF und KEA bei Substitution der Baustoffe unter Erhalt der Nutzfläche des Vollholzbaues
würden zur Erhöhung der Indikatorwerte den mineralischen Baues führen.
8.1 Der Ökologische Rucksack
Vorangetrieben wurde die Entwicklung des MIPS-Konzeptes, aus dem der Ökologische
Rucksack entstammt, durch die Dematerialisierungstrategie Faktor 10. Weil davon
ausgegangen wird, dass jede Ressourcenentnahme Umweltwirkungen verursacht, wird
gefordert diese von vornherein um den Faktor zehn zu reduzieren. Durch die Fokussierung auf
den Nutzen, der uns aus Gütern zu Teil wird, anstatt auf dessen Materialität, ist es möglich die
Ressourcenentnahmen bei gleichbleibendem Wohlstand zu senken. Dies setzt eine
Veränderung des Wirtschaftssystems voraus.
65
Faktor 10 bedeutet also die Erzeugung desselben Wohlstandniveaus mit nur einem Zehntel der
jetzt aufgewendeten Ressourcen (SCHMIDT-BLEEK, 1998, S. 27).
Über die MAIA kann der Input-Indikator zum Rohstoffverbrauch, der Ökologische Rucksack, der
sich genau genommen aus fünf verschiedenen Rucksäcken zusammensetzt berechnet werden.
Während der abiotische, der biotische und der Boden-Rucksack zum GMA summiert werden
kann, sollen die Rucksäcke Wasser und Luft nicht aggregiert werden. Somit kann der Vergleich
nur zwischen jeder Rucksackkategorie beziehungsweise als GMA erfolgen.
Jeder Baustoff hat seine Material-Intensitäten, die den Rohstoffverbrauch zur Bereitstellung des
Baustoffes angeben. Zur Berechnung der Ökologischen Rucksäcke werden die direkten
Material-Inputs mit den Material-Intensitätswerten aus der MAIA-Datenbank des WUPPERTAL
INSTITUTES FÜR KLIMA, UMWELT UND ENERGIE (2011, s.p.) multipliziert.
Schnittholz:
Bei dieser Untersuchung wurde zunächst die Material-Intensität für das Schnittholz aus der
Gemeinde berechnet. Es hat sich sehr deutlich herausgestellt, dass der Stromverbrauch im
Sägewerk den größten Beitrag zur Material-Intensität leistet. 89,17% des abiotischen, 96,51%
des Wasser- und 52,23% des Luft-Rucksackes gehen alleine auf das Konto des Strominputs.
Es ist zu bemerken, dass der verwendete Datensatz für die Material-Intensität des Stromes
(Strom öffentliches Netz, A 2003; HACKER, 2003, s.p; zit. bei: MANSTEIN et al., 2010, S.13)
den biotischen Rohstoffverbrauch nicht abbildet. Der bezogene Strommix des lokalen Anbieters
(2009) setzte sich aus rund 6% Biomasse-Energie zusammen.
Die Kraftstoffinputs aus Ernte, Transport und Sägewerk, machen 9,42% des abiotischen, 2,61%
des Wasser- und 47,08% des Luft-Rucksackes des Schnittholzes aus. Hierzu muss angemerkt
werden, dass weder für das Zweitakt-Kraftstoffgemisch noch für dessen Bestandteile MaterialIntensitätswerte zur Verfügung standen. Aus diesem Grund wurde mit den MaterialIntensitätswerten für Dieselkraftstoff gerechnet.
Ähnlich wurde für das Sägekettenöl und das Sägenöl vorgegangen, die mit den MaterialIntensitätswerten von Rapsöl berechnet wurden. Sägenkettenöle dürfen per Verordnung BGBI.
Nr. 647/1990 (RIS, 2012, s.p.) nicht auf Mineralölbasis beruhen und bestehen daher in der
Regel aus pflanzlichen Ölen aus intensiver landwirtschaftlicher Produktion. Infolge dessen trägt
das Schnittholz auch einen Rucksack der Kategorie Boden, wo die Erosion durch
landwirtschaftliche Tätigkeiten als Bodenverbrauch ausgewiesen wird. Die Energieintensität der
intensiven Landwirtschaft wird über die hohen Material-Intensitätswerte von abiotischem
Rohstoffverbrauch und Wasser abgebildet.
Abschließend wird der Datensatz der Material-Intensitäts-Tabelle (WUPPERTAL INSTITUT
FÜR KLIMA, UMWELT UND ENERGIE, 2011, s.p.) von „Fichtenholz geschnitten, technisch
getrocknet“ mit dem in dieser Untersuchung berechneten verglichen. Natürlich muss dazu an
dieser Stelle eine Schätzung zum Energiebedarf der Trockenkammer gemacht werden, da das
Schnittholz aus dieser Untersuchung nicht technisch getrocknet wurde. Die Schätzung
berücksichtigt nur den Strombedarf für Ventilatoren und Umwälzpumpen, da der Wärmebedarf
meist über die betriebseigenen Sägereste gedeckt wird. Nach BRANDSTÄTTER (1997, S. 14)
wurde für Ventilatoren und Umwälzpumpen zur technischen Trocknung ein Strombedarf von
69,33 kWh/m3 Schnittholz angenommen. Berechnet man nun die Material-Intensität für das
Schnittholz dieser Untersuchung inklusive Strombedarf der Trocknung, so erhöht sich der
abiotische Ressourcenverbrauch von 0,13 auf 0,32 kg, der Wasserverbrauch von 3,23 auf 8,54
kg und der Luftverbrauch von 0,06 auf 0,11 kg.
66
Trotzdem läge die Material-Intensität des regionalen Schnittholzes um rund 53% (abiotisch), 9%
(Wasser) und 31% (Luft) unter den Werten des WUPPERTAL INSTITUTES FÜR KLIMA,
UMWELT UND ENERGIE (2011, s.p.). Ein Grund dafür könnte die Exklusion der baulichen
Infrastruktur (Bau, Wartung, Betrieb) bei der Bilanzierung in dieser Untersuchung sein.
Während das Schnittholz für diese Studie „absolut trocken“ berechnet wurde, ist zwar klar, dass
die MAIA eine Bilanzierung inklusive Wassergehalt der Biomasse vorsieht, unklar bleibt aber
welcher Wassergehalt für den Datensatz „Fichtenholz geschnitten, technisch getrocknet“
bestimmt wurde und ob ein Feuchtegehalt von 15% angenommen werden kann. Dies ist von
Bedeutung, da die Material-Intensität grundsätzlich in kg Ressourcenaufwand je kg
Materialbedarf angegeben wird. Nachdem das im Holz enthaltene Wasser als Wasseranteil
oder als Feuchtegehalt ausgewiesen werden kann, die Bezeichnung „getrocknetes Holz“ nicht
präzise ist und sich die Masse des Holzes entlang der Produktionskette verändert, wurde die
Herangehensweise von SCHWEILE (1996, s.p.) übernommen und mit absolut trockenem Holz
gerechnet.
Vollholzbau und mineralischer Bau:
Wie beim Schnittholz ist die Verrechnung des Strominputs über den „Strom öffentliches Netz, A
2003“ (HACKER, 2003, s.p.; zit. bei: MANSTEIN et al., 2010, S. 13 ) zu hinterfragen. In diesem
Fall ist explizit bekannt, dass der Strom zur Vorfertigung der Dübelholzelemente zu 100% aus
einem regionalen Wasserkraftwerk bezogen wurde. Die Inputs dieser Stromquelle gehen
vermutlich nicht adäquat in die Berechnungen ein.
Der Ökologische Rucksack des Vollholzbaues wird sehr stark durch die Material-Intensitäten
der Verbindungsmittel geprägt. Diverse, Nägel, Schrauben und Beschläge wurden als Edelstahl
pauschal zusammengefasst. Obwohl dieser mit 274 kg nur ca. 0,4% Gewichtsanteile an der
Gesamtmasse des Vollholzbaues (61.674 kg) hat, verursacht der Edelstahl 22,52% des
abiotischen Ressourcenverbrauches, 17,89% des Wasserverbrauches und 2,29% des
Luftverbrauches insgesamt. Abgesehen von der Input-Kategorie Luft, hat Zink (Winkeleisen
wurden verzinkt) noch größere Material-Intensitäten als Edelstahl, die Gesamteinsatzmenge
(knapp 17 kg) ist aber im Verhältnis verschwindend gering.
Ebenfalls auffällig ist die Material-Intensität von Harnstoff. Dieser wurde in die Berechnungen
einbezogen, da für BSH keine Material-Intensitätswerte vorhanden sind. Hinzu kommt, dass
das BSH aus industrieller Produktion stammt und die Holzherkunft nur schwer zu bestimmen
ist, weshalb der Datensatz „Fichtenholz geschnitten, technisch getrocknet“ in Kombination mit
dem Datensatz „Harnstoff“ herangezogen wurde. Obwohl das BSH nur 13% der Masse der
Dübelholzelemente hat, erreichen dessen abiotische Rohstoffaufwendungen 65% und ca.
jeweils ein Drittel in den weiteren Material-Input-Kategorien.
Die Summe der Transporte und die Montage tragen mit 3,48% zum abiotischen Rucksack, mit
1,48% zum Wasser-Rucksack und mit 4,33% zum Luft-Rucksack bei. Diese Anteile am ÖR sind
beim Vollholzbau höher als beim mineralischen Bau. Die Berechnungen für Letzteren zeigen für
Transporte und Montage 0,58% Anteil am abiotischen Rucksack, 0,82% Anteil am WasserRucksack und 2,31% Anteile am Luft-Rucksack. Rechnet man den Dieselverbrauch des
Transportes der Baustoffe und der Montage auf l/t, so muss festgestellt werden, dass für das
Vollholzhaus 10,90 l/t und für den mineralischen Bau 2,88 l/t aufgewendet werden müssen.
Vermutlich kommt es zu dieser großen Schere, da das Verladen der Holz-Baustoffe zum
überwiegenden Teil mit dem Kran des LKW selbst durchgeführt wurde und damit dieser
Dieselverbrauch in den Transportdieselverbrauch eingeht.
67
Der Umstand dass der Transport der 7335 kg Mörtel für den mineralischen Bau nicht erfasst
wurde, wird an dieser Stelle weniger kritisch gesehen, da sich nach Abschätzung der
Literverbrauch von Diesel je t Baustoff marginal von 2,88 l/t auf 2,97l/t erhöhen würde.
Eindeutig ist jedoch die höhere Material-Intensität der mineralischen Bauvariante. Einerseits ist
es für den mineralischen Bau erforderlich mehr Volumen für dieselbe Konstruktionsleistung des
Holzes zu verbauen (Faktor 1,65), andererseits sind die mineralischen Baustoffe tatsächlich
materialintensiver - der GMA von einem m3 Baustoffe für den mineralischen Bau ist 3,55 Mal
höher als jener von einem m3 Baustoffe für den Vollholzbau. Die Summe der Kategorien
abiotische Rohstoffe, biotische Rohstoffe und Boden zum GMA ist eine Konvention, die vom
WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA, UMWELT UND ENERGIE getroffen wurde. Es wird
darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Nachvollziehbarkeit der GMA disaggregierbar
bleiben muss. Da die mineralischen Baustoffe der abiotischen Kategorie und die Holzbaustoffe
der biotischen angerechnet werden, sind nur der Wasser-Rucksack und der Luft-Rucksack der
Bauweisen direkt vergleichbar. Aus diesem Grund bietet es sich an, den Verglich über den
GMA auszuführen, auch wenn dieser Indikator in der Regel zur Darstellung des
Materialaufwandes ganzer Volkswirtschaften genutzt wird.
Wie beim Vollholzbau, trägt ein metallischer Baustoff maßgeblich zur Größe des ÖR bei. Der
Stahl des Verbundwerkstoffes Stahlbeton macht nur knapp 5% der verbauten Masse aus, trägt
aber mit 44,35% zum abiotischen Rucksack, mit 45,53% zum Wasser-Rucksack und mit 6,12%
zum Luft-Rucksack bei. Die zweite Komponente des Stahlbetons, der Beton (78% der
verbauten Masse) trägt mit 33,77% zum abiotischen Rucksack, mit 40,29% zum WasserRucksack und mit 91,60% zum Luft-Rucksack bei. Somit dominiert der Stahlbeton eindeutig
den ÖR des mineralischen Baues.
Die großen Wasser-Rucksäcke der Metalle und des Beton deuten auf einen Stromintensiven
Herstellungsprozess hin. Die Erklärung dafür liegt im Verrechnungskonzept der MAIA, das das
Aufstauen von Wasser zum Zwecke des Durchflusses durch eine Turbine zur Stromerzeugung
als Ressourcennutzung wertet. So sind auch insgesamt die Wasser-Rucksäcke beider
Bauvarianten die größten, wobei der des mineralischen Baues 8,18-mal größer ist.
Der Luft-Rucksack der mineralischen Baustoffe übersteigt den des Vollholzbaues um den
Faktor 3,86. Beton trägt dabei am meisten zu diesem Rucksack bei, was auf die Herstellung
von Klinker (hohe Brenntemperaturen und chemische Freisetzung von CO2) zurückzuführen ist.
Den zweitgrößten Luftrucksack beim Vergleich aller Baustoffe beziehungsweise den überhaupt
größten Material-Intensitäts-Wert hat Harnstoff, aus dem modifiziertes Melaminharz als
Klebstoff für das BSH produziert wird. Die Harnstoffproduktion bedingt eine Menge an
Prozessluftumsätzen aus chemischen Reaktionen, Verbrennung und Trocknung
(UMWELTBUNDESAMT, 2001, S. 7).
68
8.2 Der CO2-Fußabdruck
Der CF ist die Summe der Treibhausgasemissionen eines Produktes oder einer Dienstleistung
über den gesamten Lebensweg, inklusive Vorketten und Infrastruktur, die über
Äquivalenzfaktoren als CO2e ausgedrückt werden. Die CO2e wurden der GEMIS-Datenbank
(ÖKO-INSTITUT: GEMIS 4.7) entnommen.
Schnittholz:
Der Stromverbrauch zum Einschnitt des Rundholzes im Sägewerk verursacht 65,78% der
THG-Emissionen der gesamten Schnittholzproduktion. Die Ernte trägt mit 20,01% und der
Transport mit 14,21% zum CF des Schnittholzes bei. Es ist anzumerken, dass nach GEMIS
(ÖKO-INSTITUT: GEMIS 4.7) je kWh Strom 0,55 kg CO 2 emittiert werden. Im Gegensatz dazu
gab der lokale Stromanbieter einen Wert von 0,178 je kWh an.
Da der CO2 Ausstoß (0,178 kg je kWh) für den lokal bezogenen Strom bekannt ist, wurde eine
Vergleichsrechnung mit dem Wert nach GEMIS (ÖKO-INSTITUT: GEMIS 4.7) (0,55 kg/kWh)
angestellt. Nach Angabe des lokalen Anbieters wären die berechneten CO 2 Emissionen um
42,03% geringer verglichen mit den GEMIS Berechnungen. Abgesehen von den Unterschieden
im Strommix, muss unbedingt angemerkt werden, dass nicht bekannt ist, ob der lokale
Stromanbieter die Vorketten und Infrastrukturen in der Emissionsfaktorberechnung
berücksichtigt, wie es bei GEMIS der Fall ist.
Aus einer Studie zum Energiebedarf von Sägewerken in Oberösterreich und der Schweiz geht
hervor, dass durchschnittlich rund 18 kWh/m3 Rundholzeinschnitt benötigt werden
(BRANDSTÄTTER, 1997, S. 14). Die Angabe zum Strombedarf im Steinbacher Sägewerk liegt
mit 27,5 kWh/m3 Rundholzeinschnitt weit über diesem Durchschnitt. Rechnet man den CF mit
dem Durchschnittswert, so ergibt sich eine gesamte CF-Reduktion von 35,40% (2664,08 kg
CO2e) mit der Emissionsverteilung 30,91% Ernte, 22,02% Transport und 47,07%
Rundholzeinschnitt.
Weiters kann der GEMIS Datensatz „HolzWirtschaft/Schnittholz-lufttrocken-Fichte“ (ÖKOINSTITUT: GEMIS 4.7) für einen Vergleich herangezogen werden. Der CF wäre damit mit 41,00
kg CO2e/m³ Schnittholz berechnet, was mit 10,38% über dem aus der Datenerhebung
berechneten CF des Steinbacher Schnittholzes liegt. Anzumerken ist, dass die
Bestandesgründung und Pflege sowie die bauliche Infrastruktur für diese Untersuchung nicht
bilanziert wurde - was zu dieser Differenz beitragen könnte.
Der CF beider Bauvarianten wird von den verwendeten Baustoffen an sich geprägt, wobei der
Baustoff-CF des mineralischen Baues (116.007 kg CO2e) fast die 8-fache THGEmissionsmenge der Holzbaustoffe erreicht. Eine Studie von GONG et al. (2012, S.) offenbart
hingegen bei einem Holz- und Betongebäudevergleich eine Erhöhung der THG-Emissionen
durch die mineralische Bauweise um das Dreifache. Anzumerken ist allerdings, dass die
gesamten Gebäude bilanziert wurden und die Holzvariante mit einer Steinwolledämmung
ausgestattet war.
Beton ist bei der vorliegenden Fallstudie mit 53,23% Anteil am Baustoff-CF, gefolgt von Stahl
(32,79%) Spitzenreiter. Beim Vollholzbau schlägt das Dübelholz (122,81 m³) mit 42,00% und
das BSH (16,08 m³) mit 37,12% des CF der Baustoffe (gesamt 12692,41 kg CO2e) zu Buche.
69
BSH hat einen Emissionsfaktor von 0,65 kg CO2e/kg, wobei dessen Hauptbestandteil Fichte nur
0,08 kg CO2e zukommen. Somit wird deutlich wie sich ein Werkstoff mit geringem CF durch
einen Veredelungsprozess zu einem Werkstoff mit relativ hohem CF wandeln kann. BRIBIÁN et
al. (2011, s.p.) schätzen für den CF von BSH ein durchschnittliches Verbesserungspotential
durch Verwendung natürlicher Harze je nach Technologie und Einsatzmenge von Harnstoff/Melaminharzen bis 16%/m3. Umgerechnet auf das Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am
Ziehberg hätte das Reduktiospotential des CF eine Größenordnung von ca. 5%. Bei dieser
Betrachtung ist das Holz als C-Speicher noch nicht berücksichtigt (folgt weiter unten).
Wie beim ÖR kann festgestellt werden, dass die Metalle relativ den größten Beitrag zum CF
leisten (Stahl 1,72 kg CO2e/kg bis Chrom 26,26 kg CO2e/kg). Absolut sind die
Treibhausgasemissionen durch Stahl bei der mineralischen Bauvariante an zweiter Stelle bei
32,79%. Trotz der geringen Einsatzmenge sind metallische Werkstoffe beim Vollholzbau für
18,45% des CF verantwortlich, deren Produktion energieund transportintensiv ist. Dies
veranlasst BRIBIÁN et al. (2011, s.p) von diesen Werkstoffen (Stahl, Kupfer, Aluminium, PVC,
…) als Produkte aus „vollkommen globalisierten Industrien“ zu sprechen.
Die Transporte und Montage des Vollholzbaues tragen aufgrund der kleineren CF der Baustoffe
stärker zum gesamten CF bei (rund 10%), als die Transporte der mineralischen Bauvariante
(rund 3%). Es ist insgesamt zu hinterfragen, ob die Transporte des mineralischen Baues im
vorliegenden Fallbeispiel unterschätzt wurden, obwohl GONG et al. (2012, S.) ähnliche
Schlüsse ziehen. Eine Untersuchung zu Transportleistungen und Kraftstoffverbrauch in
Zusammenhang mit Holzbauprojekten sollte Aufschluss geben. Ferner war die Trennung von
Transport und Montage durch die mit Kran ausgestatteten LKW bei den Erhebungen zum
Vollholzbau nicht eindeutig. Aufgrund der Transporte im Wald wurde der Transport zur Gänze
nur über den Dieselverbrauch abgebildet - das Straßenverkehrsnetz bleibt unberücksichtigt.
Außerdem wurde keine Rücksicht auf Auslastung oder Nutzungsgrad gemacht, sodass
jedenfalls Potential zur Erhöhung der Auflösung der Bilanzierung gegeben ist
Natürlich kann man im Zuge des CF auch über den Kohlenstoffspeicher Holz sprechen. Das
Konzept des CF sieht die Gegenrechnung der CO2 Speicherwirkung nicht zwingend vor. Aus
Gründen der Eindeutigkeit wurde es vorgezogen die Thematik der CF Berechnung von der
Thematik der CO2-Gutschriftenrechung klar zu trennen und nur in der Diskussion
anzusprechen.
Berechnet nach RICHTER (1993, S. 164) beträgt die CO2-Speicherwirkung (Anhang) des
verbauten Holzes 111.132 kg. Damit wäre die Speicherwirkung der konstruktiven Elemente des
Vollholzbaues 7,65-mal höher als dessen CF. Der CF der mineralischen Bauvariante liegt mit
4.875 kg CO2e über der geschätzten CO2-Speicherwirkung des Vollholzbaues. In diesem
Zusammenhang kann auf der anderen Seite auch die CO2 Aufnehme von Zementprodukten
berücksichtigt werden. Bei der Karbonatisierung werden über die gesamte Lebensdauer 8%57% des bei der Produktion emittierten CO2 wieder aufgenommen (DODOO et al., 2009, s.p.;
zit. bei: GUSTAVSSON et SARTHRE, 2010, S. 137).
70
8.3 Der Kumulierte Energieaufwand
Der Kumulierte Energieaufwand beschreibt die Summe der Primärenergie-Inputs über nicht
erneuerbare, erneuerbare und andere Energie. Die KEA-Werte wurden der GEMIS-Datenbank
(ÖKO-INSTITUT: GEMIS 4.7) entnommen.
Schnittholz:
Der Einschnitt des Rundholzes im Sägewerk verursacht 69,16% der KEA-Summe der
gesamten Schnittholzproduktion. Die Ernte trägt mit 18,18% und der Transport mit 12,66% zur
KEA-Summe des Schnittholzes bei. Damit ist das Verteilungsbild des KEA jenem des CF sehr
ähnlich. Zum überwiegenden Teil (88,22%) setzt sich der KEA aus fossiler Energie zusammen.
Erneuerbare Energie hat einen Anteil von 8,80% und andere Energie aus Müllverbrennung oder
Prozessenergierückführungen einen Anteil von 2,98%.
Weiters wird der GEMIS Datensatz „HolzWirtschaft/Schnittholz-lufttrocken-Fichte“ (ÖKOINSTITUT: GEMIS 4.7) für einen Vergleich herangezogen. Die KEA-Summe des Steinbacher
Schnittholzes ist zum Vergleichsdatensatz um 0,79% höher, was 1,14 kWh/m3 entspricht. Wird
der Anbau von Fichte nach dem GEMIS Datensatz „Anbau/Forst-Fichte-DE-2000(atro)“ (ÖKOINSTITUT: GEMIS 4.7) mitbilanziert, so erhöht sich die Gesamtdifferenz auf 1,48% (2,16
kWh/m3). Beim Vergleich der einzelnen KEA-Kategorien wird augenscheinlich, warum es
wichtig ist, nicht nur die KEA-Summe zu betrachten: für den fossilen Energiebedarf berechnet
sich für den GEMIS-Datensatz ein Mehraufwand von 5,95% im Vergleich zur Steinbacher
Schnittholzproduktion. Dafür liegt dessen Bedarf bei diesem Vergleich an erneuerbaren
Energien deutlich höher (bei 51,94%). Dieser hohe Wert des KEA-erneuerbar kommt vermutlich
durch die Verwendung des Rapsöl-Datensatzes für die Bilanzierung des Sägekettenöls
zustande.
ZIMMER et WEGENER (2004, S. 50) geben eine Bandbreite des Energieaufwandes der
Schnittholzproduktion von 43,06 bis 141,67 kWh/m3 an. FRÜHWALD et al. (1996, s.p.; zit. bei:
LUTHE, 2008, S. 46) berechneten einen durchschnittlichen KEA für die Schnittholzproduktion
(Nadelholz, ohne technische Trocknung) von 227,92 kWh/m3 (215,36 kWh/m3 aus Strom und
10,85 kWh/m3 aus Diesel). Die Berechnungen des Steinbacher Schnittholzes ergeben einen
Energieaufwand von 165,33 kWh/m3. Obwohl der berechnete KEA für die Schnittholzproduktion
in Steinbach am Ziehberg geringer ist als die oben genannte Angabe von FRÜHWALD et al. ist
der KEA aus dem Diesel bei der Steinbacher Produktion absolut um das Vierfache größer.
Dieser vergleichsweise erhöhte Dieselverbrauch könnte auf ein höheres Auslastungsniveau des
LWK in Steinbach am Ziehberg aufgrund der Beladung und Steigung der Forststraßen
zurückzuführen sein.
Es ist anzumerken, dass die Produktion des Schnittholzes in mehreren Fällen Vergleichswerte
aus der Literatur übersteigt, obwohl der langfristigen Planung des Baues zufolge, das Holz nicht
technisch getrocknet werden musste. Die schlechte Differenzierung von Transport und
innerbetrieblichem Transport beziehungsweise Ladetätigkeiten und der relativ hohe
Strombedarf beim Einschnitt (vgl. BRANDSTÄTTER, 1997, S. 14) könnten Ansatzpunkte zur
Überprüfung sein.
71
GONG et al. (2012, S. 5) stellen bei der Gegenüberstellung des KEA über alle Lebensphasen
von Holzgebäuden und Betongebäuden fest, dass abgesehen vom Energiebedarf während der
Nutzungsphase die Baustoffe den zweit größten Energiebedarf haben (13% Holzgebäude, 27%
Betongebäude). Der KEA zeigt die Unterschiede der Ressourceninanspruchnahme bei der
Herstellung der Baustoffe sehr deutlich. Der Energieaufwand für die Produktion der
Holzbaustoffe beträgt nur 21,90% der Energie der mineralischen Baustoffe. In diesem Fall trägt
der Stahl (47,77%) größtenteils zur KEA-Summe der mineralischen Baustoffe bei, gefolgt von
Beton (31,30%).
Für den Vollholzbau gilt der KEA der Metalle trotz des geringen Baustoffanteils (1,06%) mit
16,00% als beachtlich. Das BSH ist der energieintensivste Baustoff (39,47% des gesamten
Baustoffenergieaufwandes), obwohl es nur 16,08 m³ der insgesamt 138,89 m³ der konstruktiven
Elemente bildet. Dabei offenbart der direkte Vergleich der KEA-Summe der Stahlbetonträger
der mineralischen Bauweise mit dem BSH ein KEA-Summen-Verhältnis von 1,98. ZIMMER et
WEGENER (2008, S. 6) stellen bei einem solchen Vergleich ein Verhältnis (KEA-Summe
Stahlbetonträger zu KEA-Summe BSH) von 1,50 fest.
Nach dem Methodenvorschlag von FRITSCHE et al. (1999, S. 7) wurde der Energieinhalt des
Holzes nicht in der KEA-Berechnung berücksichtigt, da keine Prognose über die Verwendung
des Holzes beim Rückbau des Gebäudes getroffen wurde - eine Bilanzierung ist nur
vorgesehen, wenn es zu einer energetischen Nutzung kommt. Um diesen Fall andiskutieren zu
können, wird der Energiegehalt des verbauten Holzes mit rund 316.529 kWh beziffert. Somit
enthält das im Vollholz-Feuerwehrhaus in Steinbach am Ziehberg verbaute Holz um 4,56-mal
mehr Energie, als für dessen Produktion und Errichtung aufgewendet werden musste. Es
enthält sogar um 15.997 kWh mehr Energie, als für den Bau einer mineralischen
Gebäudevariante aufgewendet hätte werden müssen. Als Wärmeenergie ausgedrückt
entspricht diese Differenz dem Wärmeenergiebedarf von knapp sechs Heizperioden des
Feuerwehrhauses in Steinbach am Ziehberg (Bezug: Wärmebedarf Heizperiode 2011, 2.796
kWh nach AITZETMÜLLER, 2012a, s.p.).
72
8.4 Synergie: Regionale Wertschöpfung und Umwelt-Indikatoren
Die Zusammenführung der Ergebnisse dieser Arbeit und der Masterarbeit von SEEBACHER
(2012, s.p.) gelang aufgrund des von vornherein gemeinsam definierten und aufeinander
abgestimmten Bilanzrahmens. Die Ergebnisse der Berechnungen der ökologischen Indikatoren
und des ökonomischen Indikators wurden als Ökoeffizienz in Beziehung gesetzt.
Die Ökoeffizienz der beiden Bauweisen wurde miteinander verglichen. Zunächst wurde im
Laufe dieser Untersuchung festgestellt, dass die Vollholzbauweise einen geringeren
Ressourceneinsatz und damit auch geringere Outputs im Vergleich zu einer mineralischen
Bauweise bedingt. Zusätzlich wurde von SEEBACHER (2012, s.p.) festgestellt, dass die
regionale Wertschöpfung des Vollholzbaues größer ist im Vergleich zu einer mineralischen
Bauvariante. Die Effizienzsteigerung des Vollholzbaues im Vergleich zu einer mineralischen
Bauvariante wird damit einerseits durch die per se geringere Ressourceninanspruchnahme und
andererseits durch die größere Wertschöpfung des Vollholzbaues bedingt. Somit wird anhand
dieses Fallbeispiels auch die absolute Entkoppelung (BMLFUW, 2012, S. 15) von
Wirtschaftswachstum und Ressourcenverbrauch evident. Im Gegensatz dazu steht die relative
Entkoppelung von Wirtschaftswachstum und Ressourcenverbrauch, die die Steigerung der
Ökoeffizienz allein durch den Anstieg der Wertschöpfung beschreibt. Kritiker wie SEPPÄLÄ et
al. (2005, S. 122) weisen auf diesen wunden Punkt des Ökoeffizienz-Konzeptes hin.
Wenig überraschend spiegeln sich die Verhältnisse der Berechnungen zu ÖR, CF und KEA des
Vollholzbaues und des mineralischen Baues in der Ökoeffizienz wieder. Der Vollholzbau konnte
jedoch bezüglich der Stufe der Wertschöpfungskette genauer analysiert werden. Somit konnten
diverse Beobachtungen zum Verhältnis der Wertschöpfung zur Ressourceninanspruchnahme
gemacht werden. Die in Anspruch genommenen Ressourcen der Holzernte (Stufe 1) wurden
relativ effizient genutzt, da eine relative hohe Wertschöpfung erzielt werden konnte. Stufe 2
(Schnittholzproduktion) der Wertschöpfungskette bringt einen „Einbruch“ der Ökoeffizienz mit
sich, da der Ressourcenverbrauch stark zunimmt, bei gleichzeitigem Abfallen der
Wertschöpfung im Vergleich zu Stufe 1. Stufe 3 (Vorfertigung und Montage) zeigt einen sehr
steilen Anstieg der Wertschöpfung, wobei dieser Anstieg vom KEA sogar übertroffen wird, was
in einer geringen Ökoeffizienz des Energieeinsatzes resultiert. Im Gegensatz zum KEA steigt
der CF viel flacher an und der GMA nimmt auf Stufe 3 weniger zu als auf Stufe 2 - dies stellt die
Entkoppelung von Wertschöpfung und Ressourceninanspruchnahme dar.
Besonders in Hinblick auf die Ökoeffizienz, hätte die Monetarisierung sowie die Lokalisierung
der Umweltwirkungen beider Bauvarianten im Vergleich reichlich Potential für weiterführende
Forschungen.
73
9. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
In Oberösterreich in Steinbach am Ziehberg wurde 2009 ein neues Feuerwehrhaus aus Vollholz
gebaut. Die Besonderheit des Baues besteht in der Regionalität der Produktion und
Verarbeitung
der
verwendeten
Holzbaustoffe.
Angesichts
der
massiven
Ressourceninanspruchnahme des Bausektors war das Ziel der vorliegenden Fallstudie die
ökologischen Vorteile der Herstellungsphase der angewandten Vollholzbauweise einer
mineralischen Bauweise gegenüberzustellen. Öffentliche Entscheidungsträger und
Entscheidungsträgerinnen tragen unter anderem aus Gründen des Klima- und Umweltschutzes
die Verantwortung Alternativen beim Bau kommunaler Funktionsgebäude abzuwägen. Die Wahl
der Untersuchungsmethoden sollte sich nach der Möglichkeit auch andere Projekte derart zu
untersuchen sowie nach der Möglichkeit öffentlicher Entscheidungsträger und
Entscheidungsträgerinnen selbstständig Abschätzungen ökologischer Vorteile von Bauweisen
vorzunehmen orientieren.
In Übereinstimmung mit den Holzbaudefinitionen (vgl. Kapitel 5.3.1), die sich auf die
konstruktiven Elemente beziehen, wurde die Untersuchung auf jene konstruktiven Elemente
bezogen, die sich beim Holzbau und einer identifizierten Standardbauweise in Baustoffwahl
voneinander unterscheiden. Der Standardbau als Vergleichsobjekt des Vollholzbaues wurde
nach Festlegung der Kriterien des Vergleiches und der ersten Befragung (Kapitel 5.2.1) von der
üblichen Bauweise für Feuerwehrhäuser in Oberösterreich abgeleitet. Die Definition des
Standardbaues nimmt Bezug auf die Baustoffe der konstruktiven Elemente (Kapitel 5.3.3):
-
Stahlbeton für Fundamente, tragende Wände, Stützmauern und Decken;
-
Ziegel für tragende Wände, Außen- und Innenwände;
-
und Holz für den Dachstuhl.
Aufgrund der Eigenschaften der Baustoffe des Standardbaues und zur besseren Assoziation
wurde der Terminus „mineralischer Bau“ für das Vergleichsobjekt eingeführt.
Um einer möglichst direkten Vergleichbarkeit gerecht zu werden, wurde der Vergleichsansatz
der fiktiven Substitution der Baustoffe gewählt (Kapitel 5.3.4). Damit werden all jene
konstruktiven Elemente des Holzbaues - die beim Standardbau nicht aus Holz sind – durch
funktionell korrespondierende und nach Definition Standardbau festgelegte mineralische
Baustoffe substituiert.
Konkret gestaltet sich das Vorgehen beim Vergleich wie angeführt:
-
Substitution der tragenden Vollholzwände (16 cm Dübelholzelemente) durch Mauerziegel
(Nut und Feder 30 x 25 x 23,5 cm);
-
Substitution der Vollholzdecken (14-18 cm Dübelholzelemente) durch Stahlbeton (20-25 cm
Bewährungsgehalt 140 kg/m³);
-
Substitution des Vollholzdaches (14-18 cm Dübelholzelemente) durch Stahlbeton (20-25
cm Bewährungsgehalt 140 kg/m³);
74
-
Substitution der Brettschichtholzträger (BSH; Breite 16-20 cm) durch Stahlbetonträger
(Breite 33 cm, Bewährungsgehalt 200 kg/m³).
Die allgemeine Frage nach den ökologischen Vorteilen wurde nach ersten Recherchen und
Datenerhebungen und parallel zur Methodenwahl konkretisiert. Zum Vergleich der ökologischen
Aspekte wurden die Umwelt-Indikatoren „Ökologischer Rucksack“, „CO2-Fußabdruck“ und
„Kumulierter Energieaufwand“ der Bauweisen berechnet. Dieses Set an Umwelt-Indikatoren
bietet den Vorteil eine inputorientierte Perspektive, eine outputorientierte Perspektive und die
Perspektive des Energiebedarfes der Herstellungsphase des Baues zu beleuchten. Des
Weiteren können die Indikatoren hinsichtlich Durchführung der Berechnung, Gewichtung der
Aussage und deren Eignung für die Kommunikation öffentlicher Entscheidungsträger und
Entscheidungsträgerinnen betrachtet werden.
Der Ökologische Rucksack eines Gutes repräsentiert in fünf Material-Inputkategorien
(abiotische Rohstoffe, biotische Rohstoffe, Bodenerosion, Wasser und Luft) die Masse aller
Rohstoffe, die über den gesamten Lebensweg eingesetzt, bewegt oder verbraucht wurden.
Nach der Erhebung der Prozess-Inputs erfolgt die Berechnung des Ökologischen Rucksackes
nach der Material-Intensitäts-Analyse des WUPPERTAL INSTITUTES FÜR KLIMA, UMWELT
UND ENERGIE (2011, s.p.). Eine Vereinfachung dieser Berechnung wird erreicht durch die
Verwendung der Material-Intensitätswerte (in kg Rohstoffverbrauch je kg eines Materials), die
mit der in einem Gut eingesetzten Menge eines Materials multipliziert werden. Aus der
Berechnung des Ökologischen Rucksackes der Material-Inputkategorien abiotische Rohstoffe,
biotische Rohstoffe und Bodenerosion wird der „Globale Materialaufwand“ abgeleitet. Dieser
bietet für den Vergleich der Vollholzbauweise mit einer mineralischen Bauweise eine kompakte
Vergleichsbasis.
Der CO2-Fußabdruck ist eine Methode zur Erfassung der direkten und indirekten
Treibhausgasemissionen (THG) eines Gutes entlang des gesamten Lebensweges (in kg CO2Äquivalente je kg eines Gutes). Nach der Erhebung der Prozess-Inputs erfolgte die Berechnung
folgend dem Konzept der BRITISH STANDARDS (2008, s.p.). Herzstück hierbei sind die als
CO2-Äquivalente angegebenen Emissionsfaktoren eines Input-Materiales. Alle in einem Gut
eingesetzten Materialmengen werden mit deren Emissionsfaktoren multipliziert. Die daraus
gebildete Summe repräsentiert den CO2-Fußabdruck.
Der Kumulierte Energieaufwand bildet in drei KEA-Kategorien (KEA-erneuerbar, KEA-nicht
erneuerbar, KEA-andere) die Summe der direkten und indirekten Primärenergieinputs zur
Bereitstellung eines Gutes über den gesamten Lebensweg (ÖKO-INSTITUT E. V., 1999., s.p.).
Nach der Erhebung der Prozess-Inputs erfolgte die Berechnung in Anlehnung an das Konzept
des VEREINES DEUTSCHER INGENIEURE (1997, s.p.). Eine Vereinfachung dieser
Berechnung wird erreicht durch die Verwendung der KEA-Werte (in kWh Primärenergiebedarf
je kg eines Materials), die mit der in einem Gut eingesetzten Menge eines Materials multipliziert
werden. Alle in einem Gut eingesetzten Materialmengen werden mit deren KEA-Werten
multipliziert. Die daraus gebildete Summe repräsentiert den Kumulierten Energieaufwand (KEASumme).
75
Den hier vorgestellten Umwelt-Indikatoren ist die Vorgehensweise zur Ermittlung der jeweiligen
Indikatorwerte gemein. Diese beinhaltet die Definition des Bilanzrahmens:
-
Das Untersuchungsobjekt umfasst die Einheit der konstruktiven Vollholzelemente des
Vollholzbaues im Vergleich zu den korrespondierenden konstruktiven Elementen aus
mineralischen Baustoffen des Standardbaues.
-
Die funktionelle Einheit (Bezugsgröße) des Untersuchungsobjektes ist die tragende
Funktion der konstruktiven Elemente, die in kg und m³ verbautem Baustoff ausgedrückt
wird.
-
Die Untersuchung beschränkt sich auf die Lebenszyklusphase der Herstellung des Baues.
Diese Phase beinhaltet die Produktion der Baustoffe der konstruktiven Elemente, deren
Errichtung und den damit verbundenen Transporten.
-
Das System des Bilanzrahmens inkludiert alle direkten stofflichen Inputs der
Herstellungsphase des Baues mit deren Vorketten (Produktion der Inputs). Ausgeklammert
wird die Infrastruktur der Prozesse, das sind: die verwendeten Maschinen, die
Betriebsanlagen und Straßen. Kuppelprodukte sind Outputs eines Hauptprozesses und
werden nach physikalischen Anteilen bestimmt, deren Weiterverarbeitung aber, ist nicht
Teil der Untersuchung.
Zur Strukturierung der Berechnung der Indikatoren wurde die Herstellungsphase des Baues in
Form der einzelnen Prozessschritte und ihrer Beziehungen zueinander in einem
Prozessschaubild abgebildet. Dies geschah über die Identifikation aller im Bilanzrahmen
befindlichen Baustoffe, den damit verbundenen Fertigungsprozessen und Transportwegen.
Darauf aufbauend wurden alle Inputs und Outputs per Befragung und Literaturrecherche
erhoben.
Als Zwischenergebnis wurden die Material-Intensitäten, der CO2-Fußabdruck sowie der
Kumulierte Energieaufwand der Schnittholzproduktion berechnet, da dieses den Hauptbaustoff
des Vollholzbaues darstellt und aufgrund der regionalen Produktion keine adäquaten Werte in
den entsprechenden Datenbanken vorhanden waren:
-
Material-Intensitätswerte je kg (atro) luftgetrocknetes Schnittholz: 0,125 kg abiotischer
Materialaufwand, 1,849 biotischer Materialaufwand, 0,003 kg Bodenerosion, 3,232 kg
Wasseraufwand und 0,059 kg Luftaufwand.
-
Emissionsfaktor je kg (atro) luftgetrocknetes Schnittholz: 0,085 kg CO2e.
-
KEA-Werte je kg (atro) luftgetrocknetes Schnittholz: 0,295 kWh KEA-nicht erneuerbar,
0,029 kWh KEA-erneuerbar und 0,010 kWh KEA-andere.
Grundlegend für die vorliegende Arbeit ist die Erkenntnis, dass der Baustoffbedarf der
konstruktiven Elemente der Vollholzbauweise geringer ist verglichen mit einer mineralischen
Bauweise. Die Einsparung des Baustoffbedarfes betrifft das verbaute Volumen sowie die
verbaute Masse der konstruktiven Elemente. Durch die Vollholzbauweise wurde 1,65-mal
weniger
Volumen
und
7,3-mal
weniger
Masse
verbaut.
Treiber
der
Ressourceninanspruchnahme und damit der Ausprägung der Indikatoren sind eindeutig die
Baustoffe. Deren Material-Intensität wird über die Gewichtung durch die jeweiligen Faktoren zur
Berechnung der Indikatoren Ökologischer Rucksack, CO2-Fußabdruck und Kumulierter
Energieaufwand beschrieben.
76
Die Einsparung des Baustoffbedarfes der Vollholzbauweise in Steinbach am Ziehberg im
Vergleich zu einer mineralischen Bauweise bedeutet somit auch die Reduktion des
Ökologischen Rucksackes/Globalen Materialaufwandes, CO2-Fußabdruckes und Kumulierten
Energieaufwandes:
-
Aus Perspektive des Ökologischen Rucksackes/Globalen Materialaufwandes, bedeutet
dies: Ausgehend vom Niveau des Ressourcenverbrauches den eine mineralische
Bauvariante verursacht hätte, könnten die konstruktiven Elemente dreier Vollholzgebäude
errichtet werden.
-
Aus Perspektive des CO2-Fußabdruckes bedeutet dies: Ausgehend vom Niveau der THGEmissionen den eine mineralische Bauvariante verursacht hätte, könnten die konstruktiven
Elemente von acht Vollholzgebäuden errichtet werden.
-
Aus Perspektive des Kumulierten Energieaufwandes bedeutet dies: Ausgehend vom
Niveau des Primärenergiebedarfes den eine mineralische Bauvariante verursacht hätte,
könnten die konstruktiven Elemente von vier Vollholzgebäuden errichtet werden.
Sowohl die Input-Indikatoren (Ökologischer Rucksack und Kumulierter Energieaufwand), als
auch der Output-Indikator (CO2-Fußabdruck) zeigen ähnliche Gewichtungen der
Umweltinanspruchnahme auf. Es fällt auf, dass der ÖR die Baustoffe stärker gewichtet als der
CF und KEA. Die abgebildeten Tendenzen sind aber durchwegs konsistent und die
Interpretationen überschneiden sich. Damit bleibt nur die Frage, welcher Indikator aus Sicht
eines öffentlichen Entscheidungsträgers oder einer Entscheidungsträgerin die größte
Aussagekraft hat. Die Anwendbarkeit der drei Berechnungsmethoden (Ökologischer Rucksack,
CO2-Fußabdruck, Kumulierter Energieaufwand) auf andere Projekte ist grundsätzlich gegeben
und alle Berechnungen können per Taschenrechner bewältigt werden. Knackpunkt ist allerdings
die Verfügbarkeit der Faktoren zur Indikatorberechnung allgemein. Während mit der
Beschaffung der Material-Intensitätswerte zur Berechnung des Ökologischen Rucksackes/
Globalen Materialaufwandes keine Hürden verbunden sind (freier Download unter:
www.mipsinfo.de), ist es notwendig für die Beschaffung der Emissionsfaktoren zur Berechnung
des CO2-Fußabdruckes und der KEA-Werte zur Berechnung des Kumulierten
Energieaufwandes Zugang zu Ökobilanz-Datenbanken zu haben und deren Umgang zu
beherrschen. Vermutlich sind diese Barrieren für fachfremde Nutzer und Nutzerinnen zu groß,
sodass der Berechnung des Ökologischen Rucksackes/Globalen Materialaufwandes Vorzug
gegeben werden kann.
Als Zusatz zur vorliegenden Arbeit, wurden die eben präsentierten Ergebnisse mit den
Ergebnissen der Untersuchung von SEEBACHER (2012, s.p.) betreffend die regionale
Wertschöpfung der Vollholzbauweise des Feuerwehrhauses in Steinbach am Ziehberg im
Vergleich zu einer mineralischen Bauweise zusammengeführt. Infolge dessen konnte eine
höhere Ökoeffizienz des Vollholzbaues verglichen mit einer mineralischen Bauvariante im Sinne
einer absoluten Entkoppelung von ökonomischem Zuwachs und Ressourceninanspruchnahme
beispielhaft dargestellt werden. Die Steigerung der Ökoeffizienz der Vollholzbauweise
verglichen mit einer mineralischen Bauweise beträgt:
-
das 8,89-fache in Bezug auf den Globalen Materialaufwand;
-
das 20,02-fache in Bezug auf den CO2-Fußabdruck;
-
das 10,86-fache in Bezug auf den Kumulierten Energieaufwand.
77
10.
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Mündliche/Schriftliche Mitteilungen:
AITZETMÜLLER, M. (2012): Mündliche Mitteilung zu den Inputs der Schnittholzproduktion vom
10.05.2012. Geschäftsführer Firma Sägewerk Aitzetmüller GmbH & Co KG.
AITZETMÜLLER, M. (2012a): Schriftliche Mitteilung Rechnung Fernwärme 2011 vom
25.03.2012. Geschäftsführer Firma Sägewerk Aitzetmüller GmbH & Co KG.
BAMMER, F. (2012): Mündliche Mitteilung zum Neubau des Feuerwehrhauses vom
25.01.2012. Geschäftsführer Firma Holzbau Bammer GmbH.
BAMMER, F. (2012a): Mündliche Mitteilung zu Materialinputs der tragenden Elemente vom
10.05.2012. Geschäftsführer Firma Holzbau Bammer GmbH.
GEGENLEITNER, M. (2012): Mündliche Mitteilung zur Teleskopgelenksarbeitsbühne vom
05.07.2012. Geschäftsführerin Firma Gegenleitner GmbH & Co KG.
GRÖMER, S. (2012): Schriftliche Mitteilung zu Beton und Transport vom 25.06.2012.
Verkaufsleiter Beton Firma Mittendorfer GmbH & Co KG.
HAIMERL, M. (2012): Schriftliche Mitteilung zu Eigenschaften Brettschichtholz vom 25.07.2012.
Fertigungsleitung Holzbau Firma Wiehag GmbH Timber Construction
HAMMINGER, R. (2012): Schriftliche Mitteilung zu Brettschichtholz und Transport vom
05.07.2012. Produktionsleiter.
HINTERWIRTH, H. (2012): Mündliche Mitteilung zum Neubau des Feuerwehrhauses vom
25.01.2012. Kommandant der Freiwilligen Feuerwehr Steinbach am Ziehberg.
KRAWTSCHUK, A. (2012): Mündliche Mitteilung zu Baustoffsubstitution und
Bewehrungsgehalte vom 01.08.2012. Universitätsassistent Institut für konstruktiven
Ingenieurbau.
LANCASTER, B. (2012): Mündliche Mitteilung zum Neubau des Feuerwehrhauses vom
25.01.2012. Bürgermeisterin der Gemeinde Steinbach am Ziehberg.
82
LÖSSL, N. (2012): Schriftliche Mitteilung zur Zinkmenge vom 31.05.2012. Geschäftsleitung
Firma Peter Lössl GmbH.
PÖSCHL, V. (2012): Schriftliche Mitteilung zum Baustromverbrauch vom 25.03.2012.
Gemeindeamt Steinbach am Ziehberg.
RECHBERGER, C. (2012): Mündliche Mitteilung zu Neubau von Feuerwehrhäusern und
Holzbauweise vom 16.03.2012. Leiter Baumanagement Kommunalbau der Gesellschaft
für den Wohnungsbau.
SCHINAGL, M. (2012): Schriftliche Mitteilung zu Ziegeltype, Mörtelbedarf und Transport.
Außendienst Verkaufsregion Nord-West der Wienerberger AG.
SCHMEIßL, F. (2012): Mündliche Mitteilung zum Neubau des Feuerwehrhauses vom
25.01.2012. Geschäftsführer Massivholz-Tischlerei Franz Schmeißl.
SCHMEIßL, F. (2012a): Mündliche Mitteilung zur Holzliefergemeinschaft und Holzernte vom
10.05.2012. Geschäftsführer Massivholz-Tischlerei Franz Schmeißl.
SCHOBESBERGER, F. (2012): Mündliche Mitteilung zu Transport, Verlandung und Montage
der Holzelemente vom 23.05.2012. Geschäftsführer Firma Franz Schobesberger
Transportgesellschaft mbH.
SPIEGL, O. (2012): Mündliche Mitteilung zu mobilem Turmdrehkran vom 20.07.2012.
Geschäftsführer Firma Spiegl Transport GmbH & Co KG.
STRAßMAYR, G. (2012): Mündliche Mitteilung zur Verrechung und Leistung/Dieselverbrauch:
Motorsäge und Traktor vom 11.05.2012. Geschäftsführer Maschinenring KremstalWindischgarsten.
Produktdaten:
AKSAL, I. (2010): Mörtel. TU Wien Architekturforum. Online unter:
http://www.tuwuhu.com/archive/index.php/t733.htmls=22bd70d42404793ff2c6343a8c34
def9 [15.06.2012]
HÖLLWERT (2012): Gerüstbau. Online unter: http://members.aon.at/hoellwert/gerustebau.html
[28.07.2012]
INSTITUT BAUEN UND UMWELT E. V. (2010): Umweltproduktdeklaration – Brettschichtholz.
Deklarationsnummer EPD-SHL-2010111-D. Online unter:
http://www.brettschichtholz.de/publish/e9bc1372_e081_515d_74f75ade7c4cf953.cfm?
cmsfkt=viewfull&objectid=7d728ba8_e081_515d_74e80f6c84cf8df0 [26.07.2012]
PRODUKTDATENBLATT (h): Motorsäge. Online unter:
http://www.husqvarna.com/at/products/chainsaws/445-e-series-triobrake/#specifications
PRODUKTDATENBLATT (m): Mörtel. Online unter: http://www.baumit.at/front_content.php?i
dart=5342
PRODUKTDATENBLATT (z): Ziegel. Online unter: http://www.wienerberger.at/porotherm-30nf.html?lpi=1114066833210
SCHRAUBENSCHMID (2012): Online Katalog. Online unter: http://schraubenschmid.de
[22.05.2012]
83
TECHNOLOGIE- UND FÖRDERZENTRUM (2012): Charakteristische Eigenschaften. Online
unter: http://www.tfz.bayern.de/biokraftstoffe/16701/ [28.07.2012]
WEGERTSEDER (2012): Online Katalog. Online unter:
http://www.wegertseder.com/pages_b2b/techdat/td4-werkstoffe-edelstahl.asp
[22.05.2012|
ZELLINGER GUNHOLD + PARTNER ZIVILTECHNIKER GMBH (2010): Polierplanung
Feuerwehrhaus, 4562 Steinbach am Ziehberg, Stand: 22.03.2010.
ZWYGART (2012): Online Katalog. Online unter: http://webshop.zweygart.de [22.05.2012]
84
11.
Anhang
11.1 Auswahl ökologischer Bewertungsmethoden
nach FINNVEDEN et. MOBERG, 2005
Methode
Ebene der Anwendung
Bandbreite
Beschreibung
CBA, Cost-Benefit
Analysis
Projekt/Programm/Politik
auch Produkte
erfassen + beurteilen inkl. zur Abwägung der Gesamtkosten und
ökonom. Aspekte
Nutzen eines Projektes; Emissionen werden
monetarisiert
CF, Carbon Footprint
(deutsch: CO2 Fußabdruck)
Stoff
Produkt/Funktion
Betrieb
Region/Volkswirtschaft
Emissionen erfassen
DMC, Direct Material
Consumption
Region und Volkswirtschaft natürliche Ressourcen
erfassen
Berechnung des direkten MaterialKonsums einer Gesellschaft, tw. auch
Berechnung der gesamten Outputs und der
Veränderung der Reserven.
DMI, Direct Material
Input
erfassen
Berechnung der direkten Material-Inputs in
eine Gesellschaft, tw. auch Berechnung der
gesamten Outputs und der Veränderung der
Reserven.
EF, Ecological
Footprint (deutsch:
ÖkologischerFußabdruck)
Stoff
Produkt/Funktion
Betrieb
natürliche Ressourcen
erfassen
Summe von Bedarf an biologisch
produktiver Land- und Wasserfläche, um
alle konsumierten Ressourcen zu
produzieren und die anfallenden Abfälle zu
absorbieren (GLOBAL FOOTPRINT
NETWORK, 2012, s.p.).
IOA, Input-OutputAnalyse
erfassen und
Umweltwirkungen
Beurteilen und ggf.
Inkludierung
ökonomischer Aspekte
Ökonomische Werte einer Bilanz werden
mit Emissionskoeffizienten ergänzt oder
durch physische Flüsse ersetzten.
KEA, Kumulierter
Energieaufwand
Stoff
Produkt/Funktion
Betrieb
erfassen
Summe der direkten und indirekten
Primärenergieinputs zur Bereitstellung des
Produktes oder der Dienstleistung (VDI,
1996, s.p.).
LCA, Life Cycle
Assessment (deutsch:
Ökobilanz)
Produkt/Funktion
erfassen + beurteilen
Zur Bewertung der Umweltwirkungen
eines Produktes oder einer Dienstleistung
über den gesamten Lebensweg (EN ISO
14040: 2006).
LCC, Life Cycle
Costing
Produkt/Funktion
Erfassen, Beurteilen inkl. Bewertung der Kosten eines Produktes oder
ökonom. Aspekte
einer Dienstleistung über den gesamten
Lebensweg. Kann auch soziale oder
Umweltkosten beinhalten.
Erfassung der CO2e bestehend aus den
Treibhausgasen entlang des Lebensweges
eines Gutes (BSI, 2008, s.p.).
85
MFA,
Materialflussanalyse
Stoff, Produkt/Funktion,
Betriebe,
Region/Volkswirtschaft,
erfassen
Inputindikator zu Erfassung der
Ressourcennutzung durch Inventarisierung
aller Materialflüsse im Zusammenhang des
Untersuchungsgegenstandes. MAF Umfasst
eine Methodenfamilie (GMA, DMC, DMI).
MIPS, Material-Input
pro Service-Einheit
Stoff, Produkt/Funktion,
Betriebe,
Region/Volkswirtschaft,
erfassen
Berechnung der direkten und indirekten
Inputs eines Produktes oder einer
Dienstleistung, Kategorisierung der Inputs
in: abiotisches-, biotisches Material, Luft,
Wasser, Boden (WUPPERTAL INSTITUT
FÜR KLIMA, ENERGIE UND
UMWELTSCHUTZ, 2011, s.p.).
Ökoaudit
Betriebe
RA, Risikoanalyse
Stoff oder
Umweltwirkungen
Beurteilen
Sehr breites Feld an Methoden zur
Abschätzung eines Risikos
WF, Water-Footprint
(deutsch: WasserFußabdruck)
Stoff , Produkt/Funktion
Betrieb
Wassernutzung erfassen
Bilanzierung der Wassernutzung nach den
Kategorien: blaues-, grünes-, graues
Wasser (www.waterfootprint.org).
SEEA, System of
Economic and
Environmental
Accounts
Region/Volkswirtschaft Oft erfassen + beurteilen
auch Sektorbezogen
Als Ergänzung zu Volkswirtschaftlichen
Bilanzen durch Bilanzierung physischer
Flüsse tw. inkl. Monetarisierung der
Emissionen.
SUP, Strategische
Umweltprüfung
Abschätzen der Umweltauswirkungen von
Plänen und Programmen. Festlegung von
Umweltzielen und Handlungsalternativen
zur Identifikation der bestmöglichen
Alternative Grundlage für fundierte
Planungsentscheidungen, ökologische
Aspekte gleichermaßen erwogen wie
wirtschaftliche und soziale Aspekte
(UMWELTBUNDESAMT, 2009, s.p.)
GMR, Globaler
Materialaufwand
erfassen
Freiwilliges Verfahren zur Prüfung,
Verbesserung und Offenlegung des
Umweltverhaltens, dazu wird ein
Umweltmanagementsystem implementiert
(UMWELTDATENBANK, 2012, s.p.)
Erfassen, Beurteilen
ökonom. Aspekte
Berechnung der direkten und indirekten
Material-Inputs in eine Gesellschaft.
UMS,
Betrieb
Umweltmanagementsyst
eme
Freiwillige Instrumente des vorsorgenden
Umweltschutzes umfasst die Planung,
Steuerung, Überwachung und
Verbesserung aller Maßnahmen des
betrieblichen Umweltschutzes sowie eine
umweltorientierte Betriebs- und
Mitarbeiterführung.
UVP,
Umweltverträglichkeitsp
rüfung
Systematisches Prüfverfahren zur
Feststellung von mittelbaren und
unmittelbaren Auswirkungen auf die
Umwelt als Voraussetzung der Zulassung
umweltrelevanter Projekte.
86
11.2 Kennzahlen für die Berechnungen
BETON
Dichte
2400 kg/m3
ÖKO-INSTITUT: GEMIS 4.7
Transport
7 m³/LKW
GRÖMER, 2012, s.p.
Dieselverbrauch
40-45 l/100 km
GRÖMER, 2012, s.p.
STAHL
100 kg/m3
Bewehrungsgehalt Stahlbeton Wände
KRAWTSCHUK, 2012, s.p.
3
Bewehrungsgehalt Stahlbeton Decke
3
Bewehrungsgehalt Stahlbeton Träger
Ziegeltype
SCHNINAGL, 2012, s.p.
16 Stk./m
Ziegel N+F 30 x 25 x 23,8 cm
PRODUKTDATENBLATT (z)
16,2 kg/Stk.
Ziegel N+F 30 x 25 x 23,8 cm
Mörtelgruppe
PRODUKTDATENBLATT (m)
1800 kg/m
Trockenrohdichte
PRODUKTDATENBLATT (m)
16 l/m2
Mörtelbedarf bei Ziegel N+F 30 x 25
x 23,8 cm
Sand 73%, Zement 18%,
Kalkhydrat 9%
Zusammensetzung
AKSAL, 2010, s.p.
500 kg/m3
Dichte, Tanne (15% Feuchtegehalt)
DAHMS, 1996, S. 181
3
Dichte, Fichte (15% Feuchtegehalt)
DAHMS, 1996, S. 75
3
Dichte, Lärche (15% Feuchtegehalt)
DAHMS, 1996, S. 107
3
660 kg/m
Dichte, Buche (15% Feuchtegehalt)
DAHMS, 1996, S. 44
w = 100 x u / (100 + u)
u = 100 x w / (100 - w)
% Wassergehalt, w
% Feuchtegehalt, u
BSB, 2012, s.p.
18,8 MJ/kg
unterer Heizwert, Nadelholz,
u = 0%
LOHMANN, 2010, S. 527
15,5 MJ/kg
unterer Heizwert, Nadelholz,
u =15%
LOHMANN, 2010, S. 527
50% C Gehalt von Holz atro;
CO2 Bedarf zum Aufbau von
Holz: kg Holz atro/2*3,667
CO2-Speicherwirkung
RICHTER, 1993, S. 164
Dichte, BSH-Träger
HAIMERL, 2012, s.p.
140 kg/m
200 kg/m
ZIEGEL
2
MÖRTEL
Normalmauermörtel, M5
3
HOLZ
470 kg/m
600 kg/m
BSH-TRÄGER
450 kg/m3
87
11 kg/m3
Melaminklebstoffe, BSH-Träger
HAIMERL, 2012, s.p.
Edelstahl, Zusammensetzung
WEGERTSEDER, 2012, s.p.
Art und Anzahl: Schrauben, Nägel,
Beschläge, ...
BAMMER, 2012a, s.p.
Ermittlung der Masse an
Verbindungsmitteln
ZWYGART, 2012, s.p.
SCHRAUBENSCHMID, 2012, s.p.
Zink, Verzinkung von Winkeln
LÖSSL, 2012, s.p.
0,832 kg/l
Dichte
43,1 MJ/kg
unterer Heizwert
1,00 kg/l
Zweitakt-Kraftstoffgemisch
42,43 MJ/kg
unterer Heizwert
0,92 kg/l
Rapsöl
37,5978261 MJ/kg
unterer Heizwert
TECHNOLOGIE- UND FÖRDERZENTRUM,
2012, s.p.
VERBINDUNGSMITTEL
Chrom 17,5%, Nickel 12%,
Kupfer 4%, Eisen 66,5%
Abhängig von Stahlgüte,
Zinkannahme: Zinkanteil von 5 –
7 % des Grundmaterials
DIESEL
ZWEITAKTKRAFTSTOFFGEMISCH
SÄGEKETTENÖL, SÄGEÖL
88
11.3 Material-Intensitätswerte
Material-Intensitätswerte nach Material-Intensitäts-Kategorien in kg/kg
Verwendung
Sägekettenöl,
Sägenöl
abiotischer
Rohstoffbedarf
biotischer
Rohstoffbedarf
Boden
Wasser
Luft
Name des Datensatzes inkl.
Ortsbezug
3,15
2,54
6,12
51,04
0,73 Rapsöl - Deutschland
Diesel, ZweitaktKraftstoffgemisch
-
-
-
-
Diesel, ZweitaktKraftstoffgemisch
1,36
-
-
9,70
Edelstahl
Verbindungsmittel
17,49
-
-
240,33
3,38 Edelstahl (rostfrei): 17% Cr,
12% Ni - Europa
Verzinkung von
Winkeln
21,76
-
-
305,12
8,28 Zink: mix - Deutschland
Stahl
8,14
-
-
63,67
0,44 Stahl: Träger, Draht,
Maschinenbaustahl,
Hochofenroute - Welt
Bestandteil Mörtel
2,46
-
-
11,65
0,09 Kalk: Kalkhydrat Deutschland
Bestandteil Mörtel
3,22
-
-
16,94
0,33 Zement: Portland-Zement Deutschland
Bestandteil Mörtel
1,42
-
-
1,43
BSH-Träger
3,45
-
-
44,60
PE-Folie
3,01
-
-
167,60
Beton
1,33
-
-
3,42
0,04 Beton: B25 - Deutschland
Ziegel
1,97
-
-
5,42
0,04 Ziegel: Porosiert - Deutschland
BSH,
Vergleichsdatensatz
0,68
4,72
-
9,40
0,16 Holz: Fichtenholz (geschnitten,
getrocknet) - Deutschland
3,20 Verbrennungsluft Diesel: Hu
42,8 MJ/kg - Deutschland
0,02 Diesel: Hu 42,8 MJ/kg Deutschland
0,03 Sand: Quarzsand - Deutschland
1,82 Harnstoff:CH4 N 2O Deutschland
1,84 Polyethylen: Folie - Europa
Quelle: WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA, UMWELT UND ENERGIE, 2011, s.p.
Strom
1,19
-
-
33,20
0,33 Strom, öffentliches Netz
Österreich (A, 2003)
Quelle: HACKER, 2003, s.p.; zit. bei: MANSTEINet al., 2010, S. 13
89
11.4 Emissionsfaktoren
Verwendung
Bestandesgründung und
Pflege
Beton
BSH-Träger
Diesel
CO2e
in kg/kg oder
kg/kWh
Name des Datensatzes inkl. Zeitbezug
0,00073809 Anbau/Forst-Fichte-DE-2000 (atro)
0,16926 Steine-Erden/Beton-DE-2010
0,65111111 -
Quellenangabe
INSTITUT BAUEN UND
UMWLET E. V., 2010, S. 14
0,28659 Dieselmotor-DE-Landwirtschaft-2010
(Endenergie)
Bestandteil Mörtel
0,573 Steine-Erden/Kalk-gelöscht-DE-2000
Bestandteil Mörtel
0,951 Steine-Erden/Zement-DE-2010
Bestandteil Mörtel
PE-Folie
Sägekettenöl
0,0056971 Xtra-Abbau/Sand-DE-2010
1,7298 Kunststoffe/Plastik-generisch
0,17893 Fabrik/Raps-Öl-0LUC-DE-2010-en
Stahl
1,7181872 Metall/Stahl-WarmWalz-DE-2010
Strom
0,57196 Strom-Bonus-el-mix-DE-2010
Bestandteil von Edelstahl
Verbindungsmittel
5,9445527 Metall/Nickel-DE-2010
Verbindungsmittel
3,965406 Metall/Kupfer-DE-mix-2010
Verbindungsmittel
1,821683 Metall/Fe-roh-DE-2010
Verbindungsmittel
Vergleichsdatensatz
Vergleichsdatensatz
Verzinkung von Winkel
Ziegel
ZweitaktKraftstoffgemisch
26,261 Chrom
0,083632 HolzWirtschaft/Schnittholz-lufttrockenFichte
0,17953 HolzWirtschaft/Schnittholz-techngetrocknet-Fichte
5,2767738 Metall/Zink-DE-2010
0,19632 Steine-Erden/Ziegel-Mauer-DE-2000
0,312 Forst/Zweitakter-Antrieb-DE2010(Endenergie)
INSTITUT FÜR ENERGIEUND UMWELTFORSCHUNG
HEIDELBERG, zit. bei:
UMWELTBUNDESAMT:
PROBAS
90
11.5 Kumulierter Energieaufwand
Verwendung
Bestandesgründung
und Pflege
Beton
KEA-nicht
erneuerbar
KEAerneuerbar
KEA-andere Name des Datensatzes inkl.
Zeitbezug
0,0026853 0,0000025243
Quellenangabe
0,000001418 Anbau/Forst-Fichte-DE-2000
(atro)
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
0,003 Steine-Erden/Beton-DE-2010
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
0,255
0,009
2,315245478
0,083979328
Diesel
1,145
0,002
0,001 Dieselmotor-DE-Landwirtschaft- ÖKO-INSTITUT:
2010 (Endenergie)
GEMIS 4.7
Bestandteil Mörtel
1,229
0,009
0,007 Steine-Erden/Kalk-gelöscht-DE2000
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
Bestandteil Mörtel
1,285
0,041
0,016 Steine-Erden/Zement-DE-2010
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
Bestandteil Mörtel
0,023
0,0008
0
0
Sägekettenöl,
Sägenöl
0,249
0,946
0,002 Fabrik/Raps-Öl-0LUC-DE-2010- ÖKO-INSTITUT:
en
GEMIS 4.7
Stahl
5,342
0,056
0,894 Metall/Stahl-WarmWalz-DE2010
Strom
2,302
0,296
Bestandteil Edelstahl
18,838
0,389
0,179 Metall/Nickel-DE-2010
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
12,452
0,358
0,554 Metall/Kupfer-DE-mix-2010
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
5,541
-0,006
109,8511389
24,69333333
Vergleichsdatensatz
0,311
0,014
0,005 HolzWirtschaft/Schnittholzlufttrocken-Fichte
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
Vergleichsdatensatz
0,703
0,505
0,008 HolzWirtschaft/Schnittholztechn-getroknet-Fichte
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
17,789
1,236
0,489 Metall/Zink-DE-2010
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
Ziegel
0,554
0,175
0,016 Steine-Erden/Ziegel-Mauer-DE2000
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
ZweitaktKraftstoffgemisch
1,145
0,002
0,001 Forst/Zweitakter-Antrieb-DE2010(Endenergie)
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
BSH-Träger
PE-Folie
Verzinkung von
Winkeln
1,381136951 BSH Fichte
0,0003 Xtra-Abbau/Sand-DE-2010
0 Kunststoffe/Plastik-generisch
0,12 Strom-Bonus-el-mix-DE-2010
1,08 Metall/Fe-roh-DE-2010
0,003027778 Chrom
FRITSCHE et al.
1999, S.16
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
ÖKO-INSTITUT:
GEMIS 4.7
UMWLETBUNDES
AMT: PROBAS
91
11.6 Input Vollholzbau
BEZUG auf Produktion von 204,82 m³ Schnittholz:
(1) ROHSTOFFGEWINNUNG: Holzernte im Wald
Quellen:
Stehendes Holz
Tanne/Fichte
378,48 m3
Holz
e. B. nach KRAMER et AKÇA, 2008, S. 180 f
Motorsägen (2,4 kW)
84 l
Kraftstoffgemisch 1:50
SCHMEIßL, 2012a, s.p.
Sägekettenöl
49 l
Schmierstoff
e. B. nach PRODUKTDATENBLATT (h)
Diesel
SCHMEIßL, 2012a, s.p. und STRAßMAYR,
2012, s.p.
Traktoren mit Seilwinden
(60PS+6t)
390 l
(2) TRANSPORT: Wald - Sägewerk
348,82 m3
Rundholz mit Rinde
LKW (24 t)
375 l
Rundholz m. R. e. B. nach KRAMER et AKÇA, 2008, S. 180 f
Diesel
AITZETMÜLLER, 2012, s.p.
(3) PRODUKTION: Rundholzeinschnitt im Sägewerk
348,82 m3
Rundholz mit Rinde
Prozess Sägewerk pauschal
Rundholz m. R. e. B. nach KRAMER et AKÇA, 2008, S. 180 f
8.345 kWh Strom
Sägenöl
5 l
Stapler/Bagger
60 l
Schmierstoff
Diesel
BEZUG auf Vorfertigung von 122,81 m³ Dübelholzelemente:
(4) TRANSPORT: Sägewerk - Zimmerei
Holzbedarf: konstruktive
Dübelholzelemente
LKW (24t)
125,73 m3
109 l
Schnittholz
BAMMER, 2012a, s.p.
Diesel
Diesel
HAMMINGER, 2012, s.p.
weitere zur Zimmerei
diverse Verbindungsmittel
nicht erfasst
Dübel Buche/Lärche
nicht erfasst
LKW (44t) inkl. Beladung:
BSH
75 l
92
(5) VORFERIGUNG: Dübelholzelemente in der Zimmerei
Schnittholz Eingang
Zimmerei
125,73 m3
Dübel Lärche/Buche
1,13 m3
BAMMER, 2012a, s.p.
3
BAMMER, 2012a, s.p.
Lieferung BSH
e. B. nach BAMMER, 2012, s.p.
16,08 m
Stapler
114 l
Diesel
BAMMER, 2012a, s.p.
Zuschnitt/Hobel/
Bohrungen/Kompressor
256 kWh Strom
BAMMER, 2012a, s.p.
(6) TRANSPORT: Zimmerei - Baustelle
Dübelholzelemente
122,81 m3
e. B. nach BAMMER, 2012a, s.p.
BSH
3
16,08 m
BAMMER, 2012a, s.p.
1.062 kg
BAMMER, 2012a, s.p.
LKW (14t + 9t)
392 l
Diesel
SCHOBESBERGER, 2012, s.p.
(7) MONTAGE: Versetzen der konstruktiven Elemente
Dübelholzelemente
122,81 m3
e. B. nach BAMMER, 2012a, s.p.
BSH
3
16,08 m
BAMMER, 2012a, s.p.
1.062 kg
BAMMER, 2012a, s.p.
Teleskopgelenksarbeitsbüh
ne: Transport + Betrieb
100 l
Diesel
GEGENLEITNER, 2012, s.p.
93
11.7 Input mineralischer Bau
TRANSPORTE: zur Baustelle
Quellen:
Turmdrehkran/
Fassadengerüst
53 l
Diesel
SPIEGL, 2012, s.p.; e. B. nach HÖLLWERT, 2012, s.p.
172 l
Diesel
e. B. nach SCHINAGL, 2012, s.p.
LKW (7 m ): Beton
482 l
Diesel
e. B. nach GRÖMER, 2012, s.p.
LKW (21,5 t): Stahl
75 l
Diesel
e. B. nach SCHINAGL, 2012, s.p.
LKW (21,5 t): Ziegel
3
LKW: Mörtel
nicht erfasst
MONTAGE: Errichtung des Baues
Ziegel
82,51 m3
e. B. nach GRÖMER, 2012, s.p.; e. B. nach
ZELLINGER GUNHOLD, 2012, s.p.
Mörtel
7335 kg
e. B. nach PRODUKTDATENBLATT (m)
Stahlbeton
3
146,81 m
e. B. nach ZELLINGER GUNHOLD, 2010, s.p.
Turmdrehkran
525 l
Diesel
Strom
427 kWh Strom
SPIEGL, 2012, s.p.
PÖSCHL, 2012, s.p.
94
11.8 Tutorium: Berechnung Ökologischer Rucksack
Exemplarisch Prozess 1 bis Prozess 3 des Fallbeispiels.
Schritt 1: Definition des Ziels, der Objekte und der Service-Einheit:
Ziel ist es den Ökologischen Rucksack von einem m³ Steinbacher Schnittholz von der Wiege
bis zum Werkstor zu berechnen.
Schritt 2: Darstellung der Prozesskette (e. D.):
Schritt 3: Datenerhebung (e. E.):
[m3]
[kg]
378,48
164.161
PROZESS (1)
Ernte von stehendem Holz (atro)
INPUT:
Zweitakt-Krafstoffgemisch
84
45
Diesel
Gewonnenes Rundholz m. R. (atro)
325
348,20
151.029
Ernterückstände Verbleib im Wald (atro)
10,10
4.377
Ernterückstände zu Hackschnitzel (atro)
20,19
8.755
95
PROZESS (2)
Transport des Rundholzes m. R. (atro)
INPUT:
[kg]
348,20
151.029
Diesel
312
3
PROZESS (3)
Produktion von Schnittholz (atro)
INPUT:
[m3]
[m ]
[kg]
348,20
151.029
Diesel
50
Sägenöl (Raps)
5
[kWh]
Strom
8.345
[kg]
Produziertes Schnittholz (atro)
204,82
88.831
Rinde (atro)
44,76
19.427
Verschnitt (atro)
98,62
42.771
Schritt 4: Berechnung des Material-Inputs „von der Wiege bis zum Produkt“ (e. B./e. D.
nach WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA, UMWELT UND ENERGIE (2011, s.p.):
Die Tabelle zeigt alle Inputs in Prozess (1) und die Material-Intensitätsfaktoren (MI-Faktoren)
der jeweiligen Materialien je Ressourcenkategorie. Die Inputs werden in kg umgerechnet (vgl.
Kennzahlen aus Anhang 11.2) und mit den MI-Faktoren (vgl. Anhang 11.5) multipliziert. Somit
wird der direkte und indirekte Ressourcenbedarf von jedem Input dargestellt. Die Summe aller
Inputs je Ressourcenkategorie dividiert durch die gewonnene Rundholzmenge offenbart die
Material-Intensität von Rundholz m. R. am Holzlagerplatz im Wald (abiotisch 0,005, biotisch
1,088, Boden 0,002, Wasser 0,041, Luft 0,009).
ÖKOLOGISCHER RUCKSACK
INPUT Prozess (1)
Menge
Verbrennungsluft ZeitaktKrafstoffgemisch
84 kg
Zeitakt-Krafstoffgemisch
84 kg
Sägekettenöl (pflanzlich-Raps)
45 kg
Verbrennungsluft Diesel
325 kg
Diesel
325 kg
Tanne vfm [atro]
156.667 kg
Fichte vfm [atro]
7.494 kg
Erntemenge
Rundholz m. R.: 348,82 m³ 151.029 kg
1 kg
MI-Faktor
kg/Einheit
0,00
1,36
3,15
0,00
1,36
k.A
k.A
MI-Faktor x Menge
abiot. Rostoffe
0,00
114,24
141,75
0,00
442,00
k.A
k.A
697,99
0,005
MI-Faktor MI-Faktor x Menge MI-Faktor MI-Faktor x Menge MI-Faktor MI-Faktor x Menge MI-Faktor MI-Faktor x Menge
kg/Einheit
biot. Rostoffe
kg/Einheit Bodenerosion kg/Einheit
Wasser
kg/Einheit
Luft
0,00
0,00
2,54
0,00
0,00
1,00
1,00
0,00
0,00
114,30
0,00
0,00
156.667,00
7.494,00
164275,30
1,088
0,00
0,00
6,12
0,00
0,00
k.A
k.A
0,00
0,00
275,40
0,00
0,00
k.A
k.A
275,40
0,002
0,00
9,70
51,04
0,00
9,70
k.A
k.A
0,00
814,80
2.296,80
0,00
3.152,50
k.A
k.A
6264,10
0,041
3,20
0,02
0,73
3,20
0,02
k.A
k.A
268,80
1,68
32,85
1.040,00
6,50
k.A
k.A
1349,83
0,009
Um die Material-Intensität des Transportes (Prozess 2) zu berechnen wird dem oben
beschriebenen Schema gefolgt.
96
INPUT Prozess (2)
MI-Faktor
kg/Einheit
Menge
312,0
kg
Diesel
312,0
kg
Transportmenge
Rundholz m. R.: 348,82 m³ 151.029 kg
1 kg
0,00
1,36
MI-Faktor x Menge
abiot. Rostoffe
0,00
424,32
kg/Einheit
biot. Rostoffe
Wasser
kg/Einheit
Luft
0,00
0,00
424,32
0,003
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,000
0,00
0,00
0,00
9,70
0,00
0,000
0,00
3026,40
3,20
0,02
3026,40
0,020
998,40
6,24
1004,64
0,007
Die berechneten MI-Faktoren von Prozess (1) werden mit jenem von Prozess (2) addiert. Die
Material-Intensität des zum Sägewerk transportierten Rundholzes m. R. beträgt: abiotisch 0,01,
biotisch 1,09, Boden 0,00, Wasser 0,06, Luft 0,02. Diese eigens berechnete Material-Intensität
wird nun in der Tabelle für Prozess (3) als MI-Faktoren von Rundholz m. R. eingesetzt und nach
dem obigen Schema weiter verfahren.
INPUT Prozess (3)
Rundholz m.R. atro
Strom
Diesel
Sägeöl (pflanzlich-Raps)
Schnittholz: 204,82 m³
ÖR 1 m³ Schnittholz
MI-Faktor
kg/Einheit
Menge
151.029
8.345
50
50
5
88.831
1
434
kg
kWh
kg
kg
kg
kg
kg
kg
0,01
1,19
0,00
1,36
3,15
MI-Faktor x Menge
abiot. Rostoffe
1.122,31
9.930,55
0,00
68,00
15,75
11.136,61
0,125
54,41
kg/Einheit
biot. Rostoffe
Wasser
kg/Einheit
Luft
1,09
0,00
0,00
0,00
2,54
164.275,30
0,00
0,00
0,00
12,70
164288,00
1,849
368,66
0,00
0,00
0,00
0,00
6,12
275,40
0,00
0,00
0,00
30,60
306,00
0,003
1,50
0,06
33,20
0,00
9,70
51,04
9.290,50
277.054,00
0,00
485,00
255,20
287084,70
3,232
1402,60
0,02
0,33
3,20
0,02
0,73
2.354,47
2.753,85
160,00
1,00
3,65
5272,97
0,059
25,76
Um den Ökologischen Rucksack von einem m³ Schnittholz (434 kg) aus der Material-Intensität
zu berechnen muss die Eigenmasse von einem m³ Schnittholz von der Summe des biotischen
Rohstoffaufwandes abgezogen werden. Bei mineralischen Baustoffen wird die Eigenmasse
vom abiotischen Rohstoffaufwand abgezogen. Der Ökologische Rucksack für einen m³
Steinbacher Schnittholz beträgt demnach: 54,41 kg abiotischer Rohstoffaufwand, 368,66 kg
biotischer Rohstoffaufwand, 1,50 kg Bodenerosion, 1402,60 kg Wasserbedarf und 25,76 kg
Luftbedarf.
97

„Ökologischer Rucksack“, „CO2-Fußabdruck“ und „Kumulierter

Transcrição

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