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Tiroler Passivhaustagung - Ebbs, 27.06.2003 © Dr. Bernhard Zimmer

Holz - der Werkstoff der Zukunft für den Passivhausbau!Ressourcen, Ökologie, geeignete Holzarten

Dr. Bernhard Zimmer

FH Holztechnikum Kuchl,Salzburg Fachhochschulgesellschaft mbH

Markt 136 A-5431 KuchlE-Mail: bernhard.zimmer@holztechnikum.at

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Die Grenzen des Wachstums

• die Weltbevölkerung wächst weiter

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Mrd.

1800 1850 1900 20001950

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Die Grenzen des Wachstums

• Energie- und Ressourcenverbrauch steigen weiter an

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Bevölkerung

Steinkohle

Erdöl

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Die Grenzen des Wachstums

280

300

320

340

360

380C

O2-

Geh

alt

ppm

1880 1920 1960 2000

• die mit dem Energie- und Ressourcen-verbrauch gekoppelten Emissionen steigen ebenfalls weiter an

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Globalisierung der Umweltpolitik

Verminderung aller klimarelevanten Emissionen

Steigerung der Ressourcenproduktivität

Ökologieorientierte Produktpolitik – Material-Intensitäts-Analyse (MAIA) – Produkt-Ökobilanz– Eco-Labelling– . . .

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Sustainability - Nachhaltige Entwicklung

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Sustainability - Nachhaltige Entwicklung

Ökonomie

Ökologie

Sozia les

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Sustainability - Nachhaltige Entwicklung

Ökonomie

Wald+

Holz

Ökologie

Sozia les

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Primärenergieverbrauch in Deutschland

22%

20%

10%18%

30%Verkehr

Haushalte

Gewerbe

Industrie

Umwandlung

(Quelle: Daten zur Umwelt 2000)

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Energieeffiezientes Bauen

Umsetzung der im Kyoto-Protokoll definierten Reduktion der Treibhausgas-Emissionen in Österreich aufgeteilt auf einzelne Gruppen:

– 4,0 Mio t/Jahr bei Raumwärme und sonstige Kleinverbraucher

– 2,1 Mio t/Jahr bei Energieerzeugung

– 3,7 Mio t/Jahr beim Verkehr

– 1,25 Mio t/Jahr in der Industrie

– 0,4 Mio t/Jahr in der Landwirtschaft

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Energieeffizientes Bauen

Energieeffizientes Bauen zielt heute primär darauf ab, den Energieverbrauch (Heizwärmebedarf) während der Nutzungsphase des Gebäudes zu reduzieren. Es existieren unterschiedliche Konzepte mit unterschiedlichen Standards:

– „gesetzlicher Standard“

– Energiesparhaus

– Niedrigenergiehaus

– Minenergie-Haus

– 3-Liter-Haus

– Passivhaus

– Null-Heizenergiehaus

– Null-Energiehaus

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Energieeffizientes Bauen

Je geringer der Heizenergiebedarf umso höher werden die Anforderungen an:

– Ausrichtung, Planung, Konstruktion, Bauphysik

– Baustoffe (Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, etc.)

– Wandaufbauten, Fenster und Türen

– Anschlußdetails

– Qualität in der Ausführung

– Haustechnik

– Nutzerverhalten

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Der Lebensweg: „von der Wiege bis zur Bahre“

R o h s t o ff

Rec yc ling

K ompos tierung(bio log. A bbau)

Deponie

E nergetis c heN utzung

P r o d u k t -h e r s t e l l u n g Produkt-

herstellung

Rohstoff

N u t z u n gd e s

P r o d u k t e s

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Die Sachbilanz

Erfassung aller Input- und Outputströme

– Energie

– Betriebsstoffe

– Hilfsstoffe

– Emissionen aller Art

E n e r g i e , f o s s i l

E n e r g i e , r e g e n e r a t i v

W a s s e r

B e t r i e b s -s t o f f

H i l f s s t o f f

I n p u t

E m i s s i o n ,g a s f ö r m i g

E m i s s i o n ,f l ü s s i g

E m i s s i o n ,f e s t

W a s s e r

A b w ä r m e

L ä r m

O u t p u t

A l t h o l z A l t f e n s t e r . . . . . . . . . .

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Die Wirkungsabschätzung

• am Input orientierte Wirkungskategorien– Ressourcenverbrauch– Naturraumbeanspruchung (land use)

• am Output orientierte Wirkungskategorien– Global Warming Potential (GWP100)– Ozonabbaupotential– Versauerungspotential – Eutrophierungspotential– Ökotoxizität– Humantoxizität– . . .

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Holz - Baustoff mit Tradition und Zukunft

Wald und Holz sind in besonderer Weise eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden.

Holz ist einer der ältesten Roh-, Bau-, Werkstoffe und Energieträger und dadurch dem Menschen vertraut wie kein anderer1.

Holz ist der wichtigste nachwachsende Rohstoff.

Holz ist ein Kohlenstoffspeicher und weist damit, gegenüber anderen Rohstoffen nicht zu ersetzende Vorteile für eine nachhaltige Entwicklung auf.

1 Schulz, Horst (1993): Die Entwicklung der Holzverwendung im 19., 20. und 21.Jahrhundert. Holz Roh- Werkstoff, 51: 75-81.

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Holz im Bauwesen

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Moderner Holzbau - ein Beispiel

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Holz - Rohstoff mit Tradition und Zukunft

Im wichtigsten nach-wachsenden Natur- und Rohstoff Holz steckt also aufgrund des chemischen und strukturellen Aufbaus des Holzes auch für die Zukunft ein enormes Potential für eine breite und zukunftsfähige Produktpalette, die Produkte aus fossilen und nicht nachwachsenden Rohstoffen ablösen werden.

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Holz - der moderne Baustoff

• Holz verfügt über ein breites technologisches Potenzial– hohe Festigkeiten bei geringem Gewicht– hohe natürliche Dauerhaftigkeit (konstruktiver Holzschutz)– geringe Wärmeleitfähigkeit– breite Produktpalette an Holzwerkstoffen

• Holz hat ein sehr gutes ökologisches Profil– nachwachsender Rohstoff– Kohlenstoffspeicher– geringer Energieaufwand bei der Be- und Verarbeitung– lässt sich problemlos in die natürlichen Kreisläufe zurückführen.

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Moderne Holzwerkstoffe

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Holz der nachwachsende Rohstoff

Rohholz

Kartoffeln

Weizen

Reis

Mais

Gerste

RoggenHafer

0

0,5

1,0

1,5

2,0

[Mrd. t]

HFM

2,5Er

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t (19

99)

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Globale Jahresproduktion 1999

• Holz ist der mengenmäßig wichtigste Rohstoff

• die Nutzungspotentiale sind bislang bei weitem nicht ausgeschöpft

Rundholz

Nutzholz

Zement

Stahl

Kunststoff

Aluminium

Mrd. m3

3,6

1,9

1,2

0,10

0,16

Mrd. t

2,1

1,1

1,5

0,8

0,17

0,02 0,01Quelle: FAO, BDZ, SSV, vke, StBA

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Holz - Zusammensetzung

Eine Tonne Holzatro:

– 500 kg Kohlenstoff

– 430 kg Sauerstoff

– 60 kg Wasserstoff

– 10 kg andere Elemente

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Holzbildung durch Photosynthese

Photosynthese:

6 CO2 + 12 H2O      C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Modellrechnungzur Berechnung der Massenströme beim Aufbau von Holz:

8,4 CO2 + 12 H2O  C8,4H12O5,4 + 8,7 O2 + 6 H2O

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Sachbilanz der Photosynthese

Holzproduktiondurch

Photosynthese

Sonnenenergie

19100 MJ

Wasser

NährelementeN, P, K, Mg, Ca

Wasser541 kg

Sauerstoff1392 kg

Holzmasse atro(Nadelholz)

1000 kg

Wasser1082 kg

Kohlendioxid1851 kg

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Sachbilanz der Holzproduktion

Prozessenergie (Sonne): 18200-19300 MJ/tatro

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Kohlenstoffspeicher Holz

Endnutzung

Durchforstung

CO - Speich er2

Fichte - Stammholz

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Das Treibhauspotential (GWP100)

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

Beton Ziegel Kalksandstein Porenbeton Schnittholz(u=30-40%)

GW

P [k

g]

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Kohlenstoffspeicher Holz

Beispiel: GWP100 für Furnierschichtholz (Kerto)

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Holz braucht keine langen Transportwege

Holz wächst dezentral und braucht deshalb keine langen Transportwege

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Hohe Rohstoffausnutzung

Die während der Produktion anfallenden Resthölzer sind entweder Rohstoff für andere Produkte oder können zur Energieerzeugung eingesetzt werden.

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Energieeffizienz

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Späne undHackschnitzel

SonstigesRestholz

Schnittholz, frisch Schnittholz, frischund imprägniert

Schnittholz,technischgetrocknet

Schnittholz,getrocknet und

imprägniert

Hobelware, frisch Hobelware,technischgetrocknet

Schnittholzproduktion (regenerativ)

Schnittholzproduktion (fossil)

Rundholztransport

Forstwirtschaft

Die Holzbe- und -verarbeitung ist energieeffizient; der Anteil an erneuerbaren Energieträgern ist überdurchschnittlich groß.

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Holz ist Energieträger

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Holz bietet jederzeit die Alternative der

– stofflichen

– energetischenVerwendung bzw. Verwertung

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Energieaufwand im Vergleich

Masse Primärenergieverbrauch Energie-

[kg]

fossil [MJ]

erneuerbar [MJ]

gesamt [MJ]

inhalt [MJ]

Brettschichtholz 2398 25317 10850 36167 39802

Stahl 3980 51740 2388 54128 0

Stahlbeton 14838 15816 890 16706 0

Tab. 1: Materialvergleich für einen 20 m Dachbinder

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Kohlenstoffspeicher „Holzprodukte“

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Fazit (Thesen)

Holz wird unter einmalig ökologischen Bedingungen produziert, wobei die Wälder zugleich einzigartige und vielfältige Wohlfahrtswirkungen erbringen.

Holz ist ein nachwachsender und nachhaltig verfügbarer Rohstoff.

Holz ist umweltfreundlich und mit geringem Energieaufwand bereitzustellen, zu bearbeiten, mehrfach zu nutzen und zu entsorgen.

Holz ist kreislauffähig.

Holz hat stoffliches und energetisches Potential.

Holz erfüllt alle technischen und konstruktiven Anforderungen an einen modernen Baustoff.

Holz ist dem Menschen vertraut und angenehm, Holz ist menschenfreundlich.

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„Haus 21“ = Passivhaus ?

Wie sieht das „Haus 21“, das Haus des 21 Jahrhunderts, das weitgehend die Kriterien einer nachhaltigen Entwicklung erfüllt, aus?

Das Haus 21 wird über den gesamten Lebenszyklus dem komplexen Ansatz der Nachhaltigkeit (Ökonomie-Ökologie-Soziales) gerecht:

– Nachhaltigkeitskriterien fließen bereits bei der Planung ein.

– alle verwendeten Bau- und Werkstoffe weisen ihre Umweltverträglichkeit über LCAs nach.

– die Nutzungsphase ist hinsichtlich Energie- und Ressourceneinsatz optimiert (Wartungsintervalle, Langlebigkeit, etc.)

– das „End-of-Life“ des Gebäudes ist bereits mit in die Planung eingeflossen. Demontage, Wiederverwendung, -verwertung ist geklärt und es entstehen keine problematischen Abfälle

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !