Computerintegrierte ökologische Stoff- und Energierechnung (CÖS):
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
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2001
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|---|---|
| adam_text | Inhalt
Inhalt I
Inhaltsverzeichnis II
Abbildungsverzeichnis X
Tabellenverzeichnis XIII
Abkürzungsverzeichnis XIV
1 Einleitung 1
2 Grundlagen der computerintegrierten ökologischen Stoff- und
Energierechnung im Industriebetrieb 17
3 Entwicklung einer computerintegrierten ökologischen Stoff- und
Energiebilanzierung anhand eines Fallbeispiels aus der Industrie 90
4 Anwendung der computerintegrierten ökologischen Stoff- und
Energiebilanzierung anhand eines Fallbeispieles aus der Industrie 137
5 Bausteine eines Referenzdatenmodells einer computerintegrierten
ökologischen Stoff- und Energierechnung 191
6 Ausblick 221
Anhang A 225
Anhang B 234
Literaturverzeichnis 266
Verzeichnis der Rechtsquellen 280
II Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Inhalt I
Inhaltsverzeichnis II
Abbildungsverzeichnis X
Tabellenverzeichnis XIII
Abkürzungsverzeichnis XIV
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Konzeptionelle Vorbemerkungen zur Datenmodellierung 2
1.3 Zielsetzung 6
1.4 Forschungsmethodisches Vorgehen 6
1.4.1 Forschungsdesign der Arbeit 6
1.4.2 Vorgehen im Praxisfall 11
1.5 Aufbau der Arbeit 14
2 Grundlagen der computerintegrierten ökologischen Stoff- und
Energierechnung im Industriebetrieb 17
2.1 Grundstruktur des Zusammenwirkens von Natur- und Anthroposphäre....l7
2.2 Ökologische Handlungsfelder der Unternehmung 21
2.3 Konzepte zur Erfassung und Bewertung von Stoff- und Energieflüssen im
Unternehmen 25
2.3.1 Ökobilanzen für Unternehmungen 26
2.3.1.1 Sachbilanz 26
2.3.1.2 Wirkungsbilanz 28
2.3.2 Ökologisches Rechnungswesen 30
2.3.2.1 Sachbilanz 30
Inhaltsverzeichnis III
2.3.2.2 Wirkungsbilanz 32
2.3.2.3 Schadschöpfungs-Leistungsrechnung 34
2.3.2.4 Kombiniert ökonomisch-ökologische Analysen 35
2.3.3 Öko-Controlling 38
2.3.3.1 Sachbilanz 39
2.3.3.2 Wirkungsbilanz 43
2.3.3.3 Ökologische Kennzahlen 44
2.3.4 Methode der wirkungsorientierten Klassifikation des Centrum voor
Milieukunde in Leiden (CML) 45
2.3.4.1 Goal Definition 45
2.3.4.2 Inventory Analysis 46
2.3.4.3 Classification 46
2.3.4.4 Evaluation 49
2.3.4.5 Improvement Analysis 50
2.4 Umweltmanagementsysteme 51
2.4.1 EMAS-Verordnung 51
2.4.1.1 Erster Schritt: Betriebliche Umweltpolitik 54
2.4.1.2 Zweiter Schritt: Umweltprüfung 54
2.4.1.3 Dritter Schritt: Umweltprogramm 55
2.4.1.4 Vierter Schritt: Umweltmanagementsystem 55
2.4.1.5 Fünfter Schritt: Umweltbetriebsprüfung 56
2.4.1.6 Sechster Schritt: Umweltziele 57
2.4.1.7 Siebter Schritt: Umwelterklärung 57
2.4.1.8 Achter Schritt: Gültigkeitserklärung 57
2.4.1.9 Neunter Schritt: Eintragung des Standortes 58
2.4.1.10 Zehnter Schritt: Teilnahmeerklärung 58
2.4.2 ISO 14 001 59
2.4.2.1 Umweltpolitik (Environmental Policy) 60
2.4.2.2 Planung (Planning) 61
2.4.2.3 Implementierung und Durchführung (Implementation and
Operation) 62
2.4.2.4 Kontroll- und Korrekturmassnahmen (Checking and
Corrective Action) 63
2.4.2.5 Bewertung durch die oberste Leitung (Management Review) 63
2.5 Datenintegration 65
2.5.1 Bedeutung der Datenintegration 65
2.5.2 Funktionsorientierte versus datenorientierte Informationssystem-
Entwicklung 68
IV Inhaltsverzeichnis
2.5.3 Globale versus anwendungsbezogene Datervmodelle 70
2.5.4 Formen der Datenintegration 74
2.5.4.1 Integration der Daten 74
2.5.4.2 Integration über Daten 75
2.6 Konzeptionelles Datenmodell 76
2.6.1 Entwurf konzeptioneller Datenmodelle 76
2.6.2 Darstellung konzeptioneller Datenmodelle 79
2.6.3 Referenzmodelle in Form von Datenmodellen 81
2.7 Konzept der Anwendungssoftware-Entwicklung 82
2.7.1 Strategiefestlegung 83
2.7.2 Anwendungsentwicklung 84
2.7.2.1 Objektsystem-Design (OSD) 84
2.7.2.2 Informationssystem-Design (ISD) 86
2.7.2.3 Konzeptionelles Datenbankdesign (KDBD) 87
2.7.2.4 Prozessdesign (PD) 87
3 Entwicklung einer computerintegrierten ökologischen Stoff- und
Energiebilanzierung anhand eines Fallbeispiels aus der Industrie 90
3.1 Tyrolit Schleifmittelwerke Swarovski KG 90
3.1.1 Exkurs: Öffentliche Auseinandersetzung als Anlass eines strategischen
Wandels der Tyrolit Schleifmittelwerke Swarovski KG 90
3.1.2 Unternehmen 93
3.1.3 Produktion und Produkte 94
3.1.3.1 Einsatzgebiete der Schleifwerkzeuge 95
3.1.3.2 Produktionsprozesse 95
3.1.3.3 Umweltbelastungen der Produktion 98
3.1.4 Aufgaben der Tyrolit-Umweltschutzabteilung 99
3.1.4.1 Operative Aufgaben der Tyrolit-Umweltschutzabteilung 100
3.1.4.2 Strategisch innovative Aufgaben der Tyrolit-
Umweltschutzabteilung 101
3.2 Grundkonzeption des Umweltinformationssystems der Tyrolit 103
3.2.1 Operative Module des Umweltinformationssystems 105
3.2.1.1 Emissionsmonitoring (Modul 1) 105
3.2.1.2 Abfallbewirtschaftung (Modul 2) 106
3.2.1.3 Genehmigungsverfahren, Auflagenmanagement (Modul 3) .106
Inhaltsverzeichnis V
3.2.1.4 Anlagen und Sicherheit (Modul 4) 107
3.2.1.5 Gefahrstoffmanagement (Modul 5) 108
3.2.2 Innovative Module des Umweltinformationssystems 109
3.2.2.1 Produktionsmonitoring (Modul 6) und Betriebsbilanzierung
(Modul 7) 109
3.2.2.2 Bewertungssystem (Modul 8) 109
3.2.2.3 Management der Umfeldbeziehungen, interne/externe
Kommunikation (Modul 9) 110
3.2.2.4 Datenbankmanagementsystem und integrierte Datenbasis
(Modul 10) 110
3.3 Projekt Entwicklung und Anwendung der Module
„Produktionsmonitoring und „Betriebsbilanzierung fürTyrolit 110
3.3.1 Anwendungssoftware-Entwicklung nach Vetter im Praxisfall 111
3.3.2 Grundsatzentscheide der Entwicklung der Module
„Produktionsmonitoring und „Betriebsbilanzierung im Praxisfall..112
3.4 Anforderungen an das SOLL-System 114
3.5 Relevante Informationsquellen der bestehenden Umsysteme der Tyrolit.115
3.5.1 Bestehende Systeme und Softwarekomponenten 116
3.5.2 Grossrechnerumgebung (Hostsystem) 117
3.5.3 Vax-Umgebung 119
3.6 Konzeptionelles Design der Module „Produktionsmonitoring und
„Betriebsbilanzierung 121
3.6.1 Datenbasis zur Abbildung produktionsbezogener Stoff- und
Energieflüsse 122
3.6.1.1 Fertigungsaufträge 123
3.6.1.2 Stücklisten 123
3.6.1.3 Arbeitspläne 123
3.6.1.4 Maschinen und Anlagen 124
3.6.1.5 Material 124
3.6.1.6 Produkte 124
3.6.2 Konzeptionelles Design des Moduls „Produktionsmonitoring 126
3.6.2.1 Konzeptioneller Ablauf der Anwendung des Moduls
„Produktionsmonitoring 126
3.6.2.2 Abfragen und Funktionen des Moduls
„Produktionsmonitoring 127
3.6.3 Konzeptionelles Design des Moduls „Betriebsbilanzierung 129
VI Inhaltsverzeichnis
3.6.3.1 Konzeptioneller Ablauf der Anwendung des Moduls
„Betriebsbilanzierung 129
3.6.3.2 Kontenrahmen des Moduls „Betriebsbilanzierung 130
3.6.3.3 Abfragen und Funktionen des Moduls „Betriebsbilanzierung ..
133
3.7 Konzeptionelles Datenmodell der Module „Produktionsmonitoring und
Betriebsbilanzierung 135
3.7.1 ER-Diagramm der Module „Produktionsmonitoring und
„Betriebsbilanzierung 136
4 Anwendung der computerintegrierten ökologischen Stoff- und
Energiebilanzierung anhand eines Fallbeispieles aus der Industrie 137
4.1 Anwendung des Moduls „Betriebsbilanzierung 137
4.1.1 Erstmalige Anwendung: Anpassen der Datenstrukturen an die
betrieblichen Gegebenheiten der Produktion 139
4.1.1.1 Anpassen der Kontenstruktur 139
4.1.1.2 Zuordnungen des Materials und der Produkte 140
4.1.2 Erstellen der Sachbilanz mit dem Modul „Berriebsbilanzierung 142
4.1.2.1 Datenausgabe des Moduls „Betriebsbilanzierung 143
4.1.2.2 Datenlücken des Moduls „Betriebsbilanzierung 144
4.1.2.3 Schliessen der Datenlücken des Moduls „Betriebsbilanzierung
145
4.1.3 Erstellen der Wirkungsbilanz mit dem Modul „Betriebsbilanzierung
147
4.1.3.1 Tyrolit-spezifischer Hintergrund zur Bewertung der
Sachbilanz auf Betriebsebene 147
4.1.3.2 Auswahl des Bewertungsverfahrens 148
4.1.3.3 Erstellen der Wirkungsbilanz 150
4.1.4 Vorgehen der Anwendung des Moduls „Betriebsbilanzierung 157
4.2 Anwendung des Moduls „Produktionsmonitoring 159
4.2.1 Datenausgabe des Moduls „Produktionsmonitoring 162
4.2.1.1 Produktanalyse auf Inhaltsstoffe 162
4.2.1.2 Analyse der Produktionsprozesse und Produkte 164
4.2.2 Datenlücken des Moduls „Produktionsmonitoring 165
4.2.2.1 Abbildung der realen Produktion durch die integrierte
Datenbasis 166
4.2.2.2 Lücken der Produktionsabbildung des Datenmodells 167
Inhaltsverzeichnis VII
4.2.3 Schliessen der Datenlücken des Moduls „Produktionsmonitoring ....170
4.2.3.1 Ermitteln der Strukturen der Abgabe von Stoff- und
Energieflüssen 170
4.2.3.2 Ermitteln des Ausmasses der Stoff- und Energieströme 171
4.2.3.3 Exkurs: Wie gemessen werden sollte 174
4.2.4 Verrechnung von Stoff- und Energieflüssen 174
4.2.5 Führen des Handbuchs zur manuellen Erfassung 181
4.2.6 Vorgehen der Anwendung des Moduls „Produktionsmonitoring 182
4.2.6.1 Zieldefinition 183
4.2.6.2 Systemabgrenzung 184
4.2.6.3 Datenerhebung mit dem Modul 6 184
4.2.6.4 Manuelle Erhebung und Pflege des „Handbuchs Modul
Produktionsmonitoring 185
4.2.6.5 Auswerten der Stoff- und Energieflüsse auf der Metaebene.. 185
4.3 Kritische Würdigung der Module „Betriebsbilanzierung und
„Produktionsmonitoring 187
4.3.1 Betriebsbilanzierung 187
4.3.2 Produktionsmonitoring 188
5 Bausteine eines Referenzdatenmodells einer computerintegrierten
ökologischen Stoff- und Energierechnung 191
5.1 Forschungsmethodisches Vorgehen der CÖS-Entwicklung 192
5.2 Anforderungen an das CÖS-Datenmodell 192
5.3 Integration der CÖS-Datenstrukturen 193
5.4 Erweiterung des Datenmodells zur Sachbilanzierung auf Betriebsebene..194
5.4.1 Kontenrahmen der CÖS zur Sachbilanzierung 194
5.4.2 Kontenrahmen für unterschiedliche Produktionsstandorte 196
5.5 Erweiterung des Datenmodells zur Wirkungsbilanzierung auf
Betriebsebene 198
5.6 Stoff- und Energieflussartenrechnung 202
5.7 Ökologische Produktionsprozessrechnung 205
5.7.1 Hilfs- und Hauptproduktionsprozesse 205
5.7.2 Struktur der Abgabe von Stoff- und Energieflüssen 206
VIII Inhaltsverzeichnis
5.8 Verrechnung der Stoff- und Energieflüsse 208
5.8.1 Bezugsgrössen 208
5.8.2 Umweltabrechnungsbogen 209
5.9 Ökologische Produktrechnung 212
5.10 Integriertes ER-Diagramm der CÖS 215
5.11 Kritische Würdigung der CÖS 218
6 Ausblick 221
Anhang A 225
A.l Attributlisten des konzeptionellen Datenmodells der Module
„Produktionsmonitoring und „Betriebsbilanzierung 225
A.2 Integritätsbedingungen des konzeptionellen Datenmodells der Module
„Produktionsmonitoring und „Betriebsbilanzierung 229
Anhang B 234
B.l Attributlisten des konzeptionellen Datenmodells der CÖS 234
B. 1.1 Attributlisten der Sachbilanzierung auf Betriebsebene 234
B.l.2 Attributlisten zur Wirkungsbilanzierung der Stoff- und Energieflüsse
235
B.l .3 Attributlisten zur Gewichtung nach Schaltegger/Sturm und der CML-
Methodik 235
B.1.4 Attributlisten der Stoff- und Energieflussartenrechnung 238
B.1.5 Attributlisten der ökologischen Produktionsprozessrechnung 240
B. 1.6 Attributlisten des Datenmodells zur verursachergerechten Umlagerung
der Stoff-und Energieflüsse 242
B.l.7 Attributlisten des Datenmodells zum Umweltabrechnungsbogen 242
B.l.8 Attributlisten der ökologischen Produktrechnung 243
B.1.9 Attributlisten der abgeänderten Entitätstypen 244
B.2 Integritätsbedingungen des konzeptionellen Datenmodells der CÖS 246
B.2.1 Integritätsbedingungen der Sachbilanzierung auf Betriebsebene 246
B.2.2 Integritätsbedingungen zur Wirkungsbilanzierung der Stoff- und
Energieflüsse 247
Inhaltsverzeichnis IX
B.2.3 Integritätsbedingungen zur Gewichtung nach Schaltegger/Sturm und
der CML-Methodik 247
B.2.4 Integritätsbedingungen der Stoff- und Energieflussartenrechnung....251
B.2.5 Integritätsbedingungen der ökologischen Produktionsprozessrechnung
255
B.2.6 Integritätsbedingungen des Datenmodells zur verursachergerechten
Umlagerung der Stoff- und Energieflüsse 258
B.2.7 Integritätsbedingungen des Datenmodells zum
Umweltabrechnungsbogen 259
B.2.8 Integritätsbedingungen der ökologischen Produktrechnung 261
B.2.9 Integritätsbedingungen der abgeänderten Entitätstypen 263
Literaturverzeichnis 266
Verzeichnis der Rechtsquellen 280
X Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Kapitel 1
Abb. 1-1: ER-Diagramm für den Verkauf 5
Abb. 1-2: Aufbau der Arbeit 16
Kapitel 2
Abb. 2-1: Natursphären 19
Abb. 2-2: Unternehmen und Natursphäre 20
Abb. 2-3: Ökologischer Produktlebenszyklus 21
Abb. 2-4: Ökologische Handlungsfelder 23
Abb. 2-5: Kernbilanz und Komplementärbilanz 27
Abb. 2-6: Übersicht über die Kontenklassen 31
Abb. 2-7: Ausschnitt der Eco-Rational-Path-Method 36
Abb. 2-8: Öko-Controlling-Kreislauf von Hallay/Pfriem 38
Abb. 2-9: Ökobilanz-Systematik von Hallay/Pfriem 39
Abb. 2-10: Systematik der Betriebsbilanz der Ebene 1 40
Abb. 2-11: Stufen des ökologischen Produktlebenszyklusses von Hallay/Pfriem 41
Abb. 2-12: Ablauf gemäss EMAS-Verordnung 53
Abb. 2-13: Ablauf der ISO-Norm als Prozess der kontinuierlichen Verbesserung 60
Abb. 2-14: Auftragsverarbeitung mit und ohne Datenintegration 66
Abb. 2-15: Die funktionsorientierte Anwendungssoftware-Entwicklung 69
Abb. 2-16: Globales Datenmodell und dessen Verfeinerungen in konkreten
Anwendungen 71
Abb. 2-17: Empfehlenswerte datenorientierte Vorgehensweise von Vetter 73
Abb. 2-18: ER-Diagramm für das Beispiel der Bestellung der ElekTek AG 79
Abb. 2-19: Attributlisten für das Beispiel der Bestellung der ElekTek AG 80
Abb. 2-20: Gestaltungsebenen der Phase Anwendungsentwicklung von Vetter 85
Abb. 2-21: Phasenergebnisse der Hauptphasen Strategiefestlegung und
Anwendungsentwicklung 88
Kapitel 3
Abb. 3-1: Operative Aufgaben der Tyrolit-Umweltschutzabteilung 100
Abb. 3-2: Strategische Aufgaben der Tyrolit-Umweltschutzabteilung 102
Abb. 3-3: Überblick über die Systemmodule des Umweltinformationssystems der
Tyrolit 104
Abb. 3-4: Die 80/20%-Regel 113
Abb. 3-5: Systemplartformen der Tyrolit 116
Abb. 3-6: Komponenten des Tyrolit-PPS 118
Abbildungsverzeichnis XI
Abb. 3-7: Grundschema der Produktionsvorbereitung und -kontrolle der Tyrolit-
EDV 120
Abb. 3-8: Auswertungen der Datenbasis in Form von Benutzersichten 122
Abb. 3-9: Objektflussdiagramm der Datenverarbeitung und Anwendung des
Moduls „Produktionsmonitoring zur Analyse der Produktion und der
Produkte 127
Abb. 3-10: Objektflussdiagramm der Datenverarbeitung und Anwendung der
Betriebsbilanzierung mit dem Modul 7 129
Abb. 3-11: Aufgliederung der Stoff- und Energieflüsse in vier Kontenklassen 131
Abb. 3-12: ER-Diagramm der Module „Produktionsmonitoring und
„Betriebsbilanzierung 136
Kapitel 4
Abb. 4-1: Objektflussdiagramm der Anwendung des Moduls
„Betriebsbilanzierung 138
Abb. 4-2: Praktikabilität der Anwendung bei verschiedenen Auflösungsebenen ..141
Abb. 4-3: Überblick über die Informationen, die dem Modul „Betriebsbilanzierung
nicht direkt entnommen werden können 145
Abb. 4-4: Schnittstellen des Moduls „Betriebsbilanzierung zur manuellen
Erfassung im Rahmen der Sachbilanzierung als Datenflussplan 146
Abb. 4-5: Verknüpfungen des Templates zur Wirkungsbilanzierung 152
Abb. 4-6: Schema des Aufbaus des zentralen Arbeitsblattes zur Bewertung der
Sachbilanz 153
Abb. 4-7: Umweltprofil der Tyrolit KG im Jahre 1995 als Graphik 156
Abb. 4-8: Regelmässige Anwendung des Moduls „Betriebsbilanzierung 158
Abb. 4-9: Objektflussdiagramm der Anwendung des Moduls
„Produktionsmonitoring 161
Abb. 4-10: Schema der Ausgabemaske „Materialeinsatz für Type 163
Abb. 4-11: Schema der Ausgabemaske „Arbeitsgänge für Type 165
Abb. 4-12: Begriffe des Datenmodells und ihre Übereinstimmung mit den Begriffen
der Produktion 166
Abb. 4-13: Zusammenhang der Produktionsprozesse bei Tyrolit 169
Abb. 4-14: Verrechnung von Stoff- und Energieflüssen 177
Abb. 4-15: Verrechnung der indirekten Stoff- und Energieflüsse 180
Abb. 4-16: Schritte der Anwendung des Moduls „Produktionsmonitoring 186
XII Abbildungsverzeichnis
Kapitel 5
Abb. 5-1: Integrationsaspekte der Datenerfassung mit der CÖS 194
Abb. 5-2: Kontenhierarchie des CÖS-Kontenrahmens 195
Abb. 5-3: Gliederungsbeziehung der Konten unterschiedlicher
Produktionsstandorte 197
Abb. 5-4: Einfaches ER-Diagramm als Grundlage zur CÖS-Sachbilanzierung 198
Abb. 5-5: ER-Diagramm zur Wirkungsbilanzierung der Stoff- und Energieflüsse 200
Abb. 5-6: ER-Diagramm zur Gewichtung nach Schaltegger/Sturm und der CML-
Methode 201
Abb. 5-7: ER-Diagramm zur Stoff- und Energieflussartenrechnung 204
Abb. 5-8: ER-Diagramm zur ökologischen Produktionsprozessrechnung 207
Abb. 5-9: ER-Diagramm zur verursachergerechten Umlagerung der Stoff- und
Energieflüsse 209
Abb. 5-10: ER-Diagramm zum Umweltabrechnungsbogen 211
Abb. 5-11: ER-Diagramm der ökologischen Produktrechnung 214
Abb. 5-12: Integriertes ER-Diagramm der CÖS 217
Kapitel 6
Abb. 6-1: Zwischenbetrieblicher Datenaustausch 222
Tabellenverzeichnis XIII
Tabellenverzeichnis
Kapitel 2
Tab. 2-1: Schema zur ökologischen Produktanalyse 22
Tab. 2-2: Umweltkonti einer Stoff- und Energieflussrechnung 32
Tab. 2-3: Transformationsprozesskonti einer Stoff- und Energieflussrechnung 33
Tab. 2-4: Klassifizierungssystem der CML-Methode mit den Indexwerten und
Einheiten 47
Tab. 2-5: Synoptischer Vergleich der EMAS-Verordnung mit dem ISO-UMS 64
Tab. 2-6: Begriffe des konzeptionellen Datenmodells 76
Tab. 2-7: Kardinalitäten von Assoziationen 78
Kapitel 3
Tab. 3-1: Beispiel einer Stückliste 123
Tab. 3-2: Beispiel eines Arbeitsplans 124
Tab. 3-3: Übersicht der in die Module „Produktionsmonitoring und
„Betriebsbilanzierung importierten Daten 125
Tab. 3-4: Abfragen der Stammdaten des Moduls „Produktionsmonitoring 128
Tab. 3-5: Abfragen der Bewegungsdaten des Moduls „Produktionsmonitoring .128
Tab. 3-6: Kontenrahmen des Moduls „Betriebsbilanzierung 132
Tab. 3-7: Abfragen der Stammdaten des Moduls „Betriebsbilanzierung 133
Tab. 3-8: Zuordnungsfunktionen des Moduls „Betriebsbilanzierung 133
Tab. 3-9: Eingabefunktion des Moduls „Betriebsbilanzierung 134
Tab. 3-10: Bilanzierungsfunktionen des Moduls „Betriebsbilanzierung 134
Tab. 3-11: Funktionen des Kontenrahmens des Moduls „Betriebsbilanzierung ....134
Kapitel 4
Tab. 4-1: Ausschnitt der Kontenhierarchie des Moduls „Betriebsbilanzierung ...139
Tab. 4-2: Ausschnitt der kumulierten Bilanz auf Kontenebene 144
Tab. 4-3: Umweltprofil der Tyrolit KG im Jahre 1995 155
Tab. 4-4: Beispiel zur Berechnung von Kohlenmonoxid-Emissionen aus der
Verbrennung von Erdgas 173
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