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

nsto

ff in

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

mä

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l

Pri

mä

ren

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

Ro

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g

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

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10/5/2015 37

Herstellungsphase Bauphase Nutzungsphase Entsorgungsphase Potentiale

Ro

hsto

ffb

ere

itste

llung

Tra

nsp

ort

He

rste

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g

Tra

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Ein

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Rü

ckg

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ng

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g

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

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