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Michael Risse
Technische Universität München
Holzforschung München
Lehrstuhl für Holzwissenschaft
risse@hfm.tum.de
Ökobilanzierung und Nachhaltigkeit
- Ökologische Aspekte der Holznutzung
Bauen mit Holz –
Ein nachhaltiger Beitrag zum Klimaschutz
München, 30.09.2015
Vorteile der Holznutzung
Teil des Ökosystems Wald
Erneuerbarer Rohstoff
Aufnahme von CO2 und Sonnenenergie
10/5/2015 2
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
Veränderung des Ökosystems Wald
Landnutzung
Nachteile der Holznutzung
(Wegener et al. 2010)
Vorteile der Holznutzung
Energieeffizient: Energiebedarf zur
Herstellung von Holzprodukten gering
10/5/2015 3
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
Nachteile der Holznutzung
Bereitstellung von Holz benötigt Energie
(Wegener et al. 2010)
Vorteile der Holznutzung
10/5/2015 4 (Wegener et al. 2010)
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
Vorteile der Holznutzung
Kohlenstoffspeicherung
Substitution Energie- und
emissionsintensiver Materialien
Nachteile der Holznutzung
Kohlenstoffspeicherung
10/5/2015 5 (Lippke et al. 2011)
Ko
hle
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t/h
a
Der Beitrag der Kohlenstoffspeicherung zum Klimaschutz steigt mit der Nutzungsdauer eines Holzprodukts
Substitution emissionsintensiver Materialien
Vergleich der Umweltwirkungen eines landwirtschaftlichen Gebäudes in Holz-
bzw. Stahlbauweise mit Hilfe der Ökobilanz
10/5/2015 6 (Helm 2013; Simon 2013)
Modell Holzbau
Bauphase Holzbau
Exkurs: Methode der Ökobilanzierung
Ökobilanzierung ist eine Methode zur Analyse von Umweltwirkungen die
während aller Lebenszyklusabschnitte eines Produktes (z.B. Gebäude)
auftreten.
10/5/2015 7
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
(Wegener et al. 2010)
Exkurs: Methode der Ökobilanzierung - Umweltwirkungen
10/5/2015 8
Primärenergieverbrauch
erneuerbar
Treibhauspotential
Eutrophierungspotential
Versauerungspotential
Ozonabbaupotential
Primärenergieverbrauch
fossil
Photooxidantienbildung
(Albrecht et al. 2008)
Substitution emissionsintensiver Materialien: Ergebnisse
10/5/2015 9 9
Einsparungen Holz vs. Stahl
550.000 km (C02 PKW)
(Helm et al. 2013)
Holz trägt zur Substitution Energie- und emissionsintensiver Materialien bei
Vorteile der Holznutzung
Keine Abfallprodukte am Ende des
Lebenszyklus
Freisetzung von Energie bei energetischer
Nutzung
Bisher ungenutztes Potential der
Kaskadennutzung
10/5/2015 10 (Wegener et al. 2010)
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
Nachteile der Holznutzung
Feinstaubemissionen bei Verbrennung
10/5/2015 11
Steinkohle
Braunkohle
Heizöl
Erdgas
Flüssiggas
Feste Biobrennstoffe
Anteile der Energieträger an der Endenergiemenge, den THG Emissionen sowie
den Partikelemissionen für die Bereitstellung von Wärme in BY [%] Endenergiemenge
Steinkohle
Braunkohle
Heizöl
Erdgas
Flüssiggas Andere Erneuerbare
Strom
Fernwärme
Andere
Feste Biobrennstoffe
(Wolf et al. 2015, in Vorb.)
10/5/2015 12
Steinkohle
Braunkohle
Heizöl
Flüssiggas
Feste Biobrennstoffe
Anteile der Energieträger an der Endenergiemenge, den THG Emissionen sowie
den Partikelemissionen für die Bereitstellung von Wärme in BY [%]
1,7%
THG - Emissionen Steinkohle
Braunkohle
Heizöl
Erdgas
Flüssiggas Andere Erneuerbare
Strom
Fernwärme
Andere
Feste Biobrennstoffe
Endenergiemenge
(Wolf et al. 2015, in Vorb.)
10/5/2015 13
Steinkohle
Braunkohle
Flüssiggas
Feste Biobrennstoffe
Anteile der Energieträger an der Endenergiemenge, den THG Emissionen sowie
den Partikelemissionen für die Bereitstellung von Wärme in BY [%]
1,7%
THG - Emissionen
Feinstaubemissionen
80%
Steinkohle
Braunkohle
Heizöl
Erdgas
Flüssiggas Andere Erneuerbare
Strom
Fernwärme
Andere
Feste Biobrennstoffe
Endenergiemenge
(Wolf et al. 2015, in Vorb.)
Feinstaubemissionen bei Verbrennung
Ganzheitliche Bewertung notwendig
Potentiale der Kaskadennutzung
- Ein Blick in die Zukunft
10/5/2015 14
Nachfrage Angebot
Prinzip der Kaskadennutzung
10/5/2015 15 (Höglmeier et al. 2014)
-15% -10% -5% 0% 5% 10% 15%
HTP [kg DCB-eq.] AP [kg SO2-eq.] GWP fossil [kg CO2-eq] Primary energy fossil [MJ]
Kaskade: AHOSBSP Frischholznutzung Vorteil
Humantoxizität Versauerungspotential Treibhauspotential Primärenergiebedarf fossil
Umweltwirkungen der Kaskadennutzung
10/5/2015 16
Kaskadennutzung reduziert die Umweltwirkungen
(Höglmeier et al. 2014)
Recycling von Vollholz
10/5/2015 17 (Wegener et al. 2010)
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
Aufarbeitungsprozess
Zusammenfassung
10/5/2015 18 (Wegener et al. 2010)
Rohmaterialbereitstellung Produktherstellung Nutzungsphase End-of-life Phase
Holz hat viele ökologische Vorteile, aber auch Nachteile
Es darf daher nicht auf seine Kohlenstoff- oder Energiebilanz reduziert
werden
Hochwertige stoffliche Nutzung birgt größtes ökologisches Potential
Kaskadennutzung trägt zur effizienten Nutzung und zur Reduktion der
Umweltwirkungen bei
10/5/2015 19
/woodcascade
@CascadingWood
carewood.eu
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Michael Risse
Technische Universität München
Holzforschung München
Lehrstuhl für Holzwissenschaft
risse@hfm.tum.de
Acknowledgments
The author gratefully acknowledges the funding by the German Federal Ministry of
Food and Agriculture (BMEL) and the support by the European Union under the framework of the ERA-NET Plus initiative Wood Wisdom-Net+.
List of references can be provided by the author.
CaReWood-Idee
10/5/2015 20
Altholz
Dekontamination des
Altholzes
Kontrolle der Dekontamination
Verklebung zu Holzbauteilen
Design for Recycling
INTERREG-Fallstudie: Bauen mit regionalem Holz
10/5/2015 21
Stahlbauweise
„Pilotbetrieb A“
(theoretische Planung)
Holzbauweise
„Pilotbetrieb A“
(originale Planung)
Gleicher Nutzen:
Größe
Statik
Anzahl Tierplätze
u.a.
Stallgebäude Stallgebäude Vergleich
gesamtes Gebäude
(Helm et al. 2013; Simon 2013)
Umweltwirkungen der Kaskadennutzung
10/5/2015 22
1 t Altholz OSB aus
100% AH
Spanplatte aus
100% AH
Wärme
1 t
Frischholz
Wärme
1 t Altholz OSB aus
100% AH
Wärme
1 t
Frischholz
Wärme
Spanplatte aus
100% FH
(Höglmeier et al. 2014)
Frischholz
Kaskaden
Methode der Ökobilanzierung
• Ökobilanzierung ist eine Methode zur Analyse von Umweltwirkungen die
während aller Lebenszyklusabschnitte (Rohmaterialgewinnung, Herstellung,
Nutzung, Reparatur, Wiederverwertung, Beseitigung) eines Produktes
auftreten
• Vergleich der Umweltwirkungen von mehreren Produkten oder
Dienstleistungen
• Verwendung
– Produktentwicklung
– Aufdecken von Optimierungspotential
– Strategische Planung
– Politikberatung
– Marketing
10/5/2015 23
Methode der Ökobilanzierung - Funktionsweise
10/5/2015 24
Herstellung eines
Stuhls
Rohprodukte
Energie
Hilfsmaterialien
Stuhl
Nebenprodukte
Hilfsmaterialien
Emissionen Abfall
Methode der Ökobilanzierung - Ergebnisdarstellung
10/5/2015 25
Beispiel: 3-Schicht Parkett [Quelle: Albrecht et al. 2008]
Pri
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erg
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ern
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mä
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erg
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rauch
fossil
Ph
oto
oxid
antien
bild
ung
Methode der Ökobilanzierung - Herausforderungen
Herausforderungen
• Ergebnisse nicht leicht zu verstehen und zu kommunizieren
– Erschwert die Entscheidung
• Für alle Produkte unspezifisch trotz Norm
• Vergleichbarkeit von Ökobilanzergebnissen nicht gewährleistet
Lösungsansatz
• Harmonisierung der Methodik für Produktgruppen
10/5/2015 26
Zwischenfazit
• Holz hat viele positive, aber auch negative Eigenschaften
• Stoffliche Nutzung hat andere Vor- und Nachteile als die energetische
Nutzung
• Isolierte Betrachtung des Treibhauspotentials zur Bewertung der
Holznutzung ist unzureichend und kann zu Fehlentscheidungen führen
• Ziel: Die „richtige“ Verwendung des Materials identifizieren auf Basis
umfassender Analysen
Lösung
• Was kann dabei helfen?
• Ökobilanzierung
10/5/2015 27
Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden
• Bisher: Energieeinsparung während der Nutzungsphase
• Heute und zukünftig: lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeitsbewertung
• Doch, was heißt das überhaupt?
– Lebenszyklusorientiert
• Rohmaterialbereitstellung
• Produktherstellung
• Bauphase
• Nutzungsphase
• Abriss & End-of-life Phase
– Nachhaltigkeitsbewertung
• Ökologische, soziale und ökonomische Aspekte gleichwertig analysieren
Umfassende Umweltwirkungen des Gesamtlebenszyklus bewerten, nicht
nur THG-Emissionen oder Energieverbrauch
10/5/2015 28
Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden
• Vergleich “konventioneller” Bauweise und Holzbauweise
• Vergleich von Sanierung und Neubau
• Vergleich des Einsatzes verschiedener Bauprodukte
Problem
– Gebäude sind sehr komplexe Systeme
– Lange Lebensdauer
– Viele Einflussfaktoren während des Lebenswegs
– Viele verschiedene Szenarien denkbar
Lösung
Entwicklung von Produktkategorie – Regeln für Bauprodukte
EPDs
10/5/2015 29
EPD = Environmental Product Declaration
• Datengrundlage um Umwelteigenschaften eines Produktes darzustellen
• Erleichtert die Auswahl der Baustoffe für Gebäude
• Product Categorie Rules (PCR) für Bauprodukte
– Regeln Anforderungen und erforderlichen Daten, die für die jeweilige
Baustoffgruppe (definiert über ähnliche Funktion) erfüllen müssen
• DIN EN 15804:2014-07 Grundregeln für Bauprodukte (PCR)
• DIN EN ISO 14025:2011-10 Grundsätze und Verfahren (EPDs)
• Kritische Prüfung durch unabhängige Gutachter
• Online vom IBU veröffentlicht
• Basiert auf Ökobilanz
• Modular aufgebaut
10/5/2015 30
10/5/2015 31
Herstellungsphase Bauphase Nutzungsphase Entsorgungsphase Potentiale
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A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 D D
EPDs für Bauprodukte nach DIN EN 15804:2014-07
EPDs
• Systemgrenzen der EPDs sehr unterschiedlich
Ungleiche Erfassung der Umweltwirkungen
Lückenhaftes Bild der ökologischen Performance
Vergleichbarkeit von Bauprodukten über EPDs erschwert
• Bau- und Nutzenphase unberücksichtigt
– aber bei Gebäuden besonders wichtig!
– Lebensdauer unterschiedlich manche Bauprodukte müssen ausgetauscht
werden, andere nicht
– Erst im Gebäude entwickelt ein Baustoff seine Umweltwirkungen
• Was heißt das für die ökologische Bewertung von Gebäuden?
10/5/2015 32
Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden
• Die Summe aller EPDs entspricht nicht (nur in Teilen) der ökologischen
Performance eines Gebäudes. Sie ist abhängig von:
– individueller Nutzungsweise
– Ausstattung, Design
– Regionale Aspekte (Umgebungsklima)
Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Gebäude nicht gegeben
Ein Gebäude ist mehr als die Summe seiner Bauprodukte!
Ökologische Bewertung von Gebäuden auf Basis von EPDs möglich, aber
unvollständig umfassende Ökobilanzierung unumgänglich
10/5/2015 33
Exkurs: Alternative zu Ökobilanzen bei der ökologischen
Analyse von Gebäuden?
Beispiel Stallgebäude
• Verhältnismäßig einfach
• Wenig Bauprodukte
• Schwerpunkt auf dem Vergleich
von Holz- und Stahlbauweise
10/5/2015 34
Im Vergleich zu Wohngebäuden
• Sehr komplexe Systeme
• Mehr Bauprodukte eingesetzt
• Größere Variationen möglich
Weitere Anwendungsfragen
• Vergleich von Sanierung und Neubau
• Vergleich des Einsatzes verschiedener Bauprodukte
Exkurs: Alternative zu Ökobilanzen bei der ökologischen
Analyse von Gebäuden?
Weitere Herausforderungen
• Beispiel aus einem Forschungsprojekt Luxus
• Gebäude haben eine lange Lebensdauer
• Nutzungsphase beeinflusst Ökobilanz eines Hauses
• ÖB sind sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden
(Datenverfügbarkeit, technisches Verständnis, Methodik,…)
• Vergleichbarkeit von Ökobilanzergebnissen nicht gewährleistet
Lösung
Entwicklung von Produktkategorie – Regeln für Bauprodukte
EPDs
10/5/2015 35
EPD = Environmental Product Declaration
• Stellt die Umwelteigenschaften eines Produktes dar
• Basiert auf Ökobilanz
• Erleichtert die Auswahl der Bauprodukte für Gebäude
• DIN EN 15804:2014-07 Grundregeln für Bauprodukte (PCR)
• DIN EN ISO 14025:2011-10 Grundsätze und Verfahren (EPDs)
• Kritische Prüfung durch unabhängige Gutachter
• Online vom IBU veröffentlicht
• Modular aufgebaut
10/5/2015 36
10/5/2015 37
Herstellungsphase Bauphase Nutzungsphase Entsorgungsphase Potentiale
Ro
hsto
ffb
ere
itste
llung
Tra
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He
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A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 D D
EPDs für Bauprodukte nach DIN EN 15804:2014-07
EPDs
• Bau- und Nutzenphase unberücksichtigt
– aber bei Gebäuden besonders wichtig!
– Lebensdauer unterschiedlich manche Bauprodukte müssen ausgetauscht
werden, andere nicht
– Erst im Gebäude entwickelt ein Baustoff seine Umweltwirkungen
• Die Summe aller EPDs entspricht nicht (nur in Teilen) der ökologischen
Performance eines Gebäudes. Sie ist abhängig von:
– individueller Nutzungsweise
– Regionale Aspekte (Umgebungsklima)
Ökologische Bewertung von Gebäuden auf Basis von EPDs möglich, aber
unvollständig umfassende Ökobilanzierung unumgänglich
10/5/2015 38
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