Exergiebasierte Untersuchung der Entstehung von Umweltbelastungen in Energieumwandlungsprozessen auf Komponentenebene: exergoökologische Analyse
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| adam_text | EXERGIEBASIERTE UNTERSUCHUNG DER ENTSTEHUNG VON UMWELTBELASTUNGEN IN
ENERGIEUMWANDLUNGSPROZESSEN AUF KOMPONENTENEBENE: EXERGOOEKOLOGISCHE
ANALYSE DEM FACHBEREICH BAUINGENIEURWESEN UND GEODAESIE DER TECHNISCHEN
UNIVERSITAET DARMSTADT ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADS EINES
DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.) VORGELEGTE DISSERTATION VON
DIPLOM-BIOCHEMIKER LUTZ MEYER AUS DUESSELDORF DARMSTADT IM FEBRUAR 2006 D
17 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 AUSGANGSLAGE UND
PROBLEMSTELLUNG 1 1.2 ZIELSETZUNG 4 1.3 AUFBAU DER ARBEIT 5 2
THERMODYNAMISCHE UND OEKOLOGISCHE ANALYSE 7 2.1 THERMODYNAMISCHE ANALYSE:
EXERGIEANALYSE 7 2.1.1 EXERGIE 8 2.1.2 EXERGIEBILANZ 10 2.1.3
EXERGETISCHER NUTZEN UND AUFWAND 12 2.1.4 EXERGETISCHE KENNZAHLEN 15
2.1.5 EXERGETISCHE BEWERTUNG 16 2.2 OEKOLOGISCHE ANALYSE: OEKOBILANZIERUNG
17 2.2.1 AUFBAU DER OEKOBILANZ 17 2.2.2 FESTLEGUNG DES ZIELS UND
UNTERSUCHUNGSRAHMENS 18 2.2.3 SACHBILANZ 20 2.2.4 WIRKUNGSABSCHAETZUNG 21
2.2.5 INTERPRETATION 24 3 EXERGIEBASIERTE METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG VON
UMWELTBELASTUNGEN 25 3.1 EXERGIE ALS UMWELTINDIKATOR 25 3.2 KUMULIERTER
EXERGIEVERBRAUCH - CUMULATIVE EXERGY CONSUMPTION... 26 3.2.1 MINIMIERUNG
DER THERMOOEKOLOGISCHEN KOSTEN - MINIMIZATION OF THERMOECOLOGICAL COSTS
26 3.2.2 EXERGETIC UND EXERGOECOLOGICAL COSTS 27 3.2.3 ERWEITERTE
EXERGIEBILANZIERUNG - EXTENDED EXERGY ACCOUNTING EEA 28 3.2.4 OEKOLOGISCH
KUMULIERTER EXERGIEVERBRAUCH - ECOLOGICAL CUMULATIVE EXERGY CONSUMPTION
29 3.3 EXERGIEANALYSE UEBER DEN LEBENSWEG 29 3.3.1 EXERGETISCHE
LEBENSWEGANALYSE - EXERGETIC LIFE CYCLE ANALYSIS ELCA 29 3.3.2 LEBENSWEG
EXERGIEANALYSE - LIFE CYCLE EXERGY ANALYSIS LCEA. 30 3.3.3
EXERGIEBASIERTE UMWELTINDIKATOREN IN OEKOBILANZEN 31 3.4 ENVIRONOMISCHE
ANALYSE - ENVIRONOMIC ANALYSIS 31 3.5 EXERGETISCHE UMWELTANALYSE -
EXERGETIC ENVIRONMENTAL ASSESSMENT 32 3.6 FAZIT 32 4 EXERGOOEKOLOGISCHE
ANALYSE 37 4.1 LOESUNGSANSATZ 37 4.1.1 GRUNDIDEE 37 4.1.2
EXERGOOEKONOMISCHE ANALYSE 38 VIII 4.1.3 ANALOGIE VON KOSTEN UND
UMWELTBELASTUNGEN 41 4.1.4 WIRKUNGSABSCHAETZUNGSMETHODE ECO-INDICATOR 99
43 4.2 AUFBAU DER EXERGOOEKOLOGISCHEN METHODE 49 4.3 ZUORDNUNG VON
UMWELTBELASTUNGEN ZU EXERGIESTROEMEN 52 4.3.1 *EXERGY COSTING * 52 4.3.2
UMWELTBELASTUNGSBILANZ 53 4.3.3 HILFSBEZIEHUNGEN 56 4.3.4
UMWELTBELASTUNGSBILANZEN UND HILFSBEZIEHUNGEN AUSGESUCHTER KOMPONENTEN
60 4.3.5 DISSIPATIVE KOMPONENTEN 64 4.3.6 EXERGIEVERLUSTE 68 4.3.7
BESTIMMUNG DER EXERGIEBEZOGENEN UMWELTBELASTUNGEN ALLER MATERIAL- UND
ENERGIESTROEME EINES PROZESSES 69 4.4 EXERGOOEKOLOGISCHE KENNZAHLEN 70
4.4.1 UMWELTBELASTUNG DURCH EXERGIEVERNICHTUNG 71 4.4.2 SUMME DER
UMWELTBELASTUNGEN 73 4.4.3 RELATIVE DIFFERENZ DER EXERGIEBEZOGENEN
UMWELTBELASTUNGEN 74 4.4.4 EXERGOOEKOLOGISCHER FAKTOR 76 4.5
EXERGOOEKOLOGISCHE BEWERTUNG 77 4.5.1 ANWENDUNG DER EXERGOOEKOLOGISCHEN
KENNZAHLEN ZUR VERMINDERUNG VON UMWELTBELASTUNGEN 78 EXERGOOEKOLOGISCHE
UNTERSUCHUNG EINES PROZESSES ZUR STROMERZEUGUNG AUS BIOMASSE 81 5.1
BESCHREIBUNG DES FALLBEISPIELS 81 5.1.1 ENERGETISCHE NUTZUNG VON
BIOMASSE 81 5.1.2 STROMERZEUGUNG AUS BIOMASSE MITTELS
HOCHTEMPERATURBRENNSTOFFZELLE 83 5.1.3 UNTERSUCHUNGSZIEL UND
UNTERSUCHUNGSRAHMEN 86 5.2 THERMODYNAMISCHE MODELLIERUNG, EXERGIEANALYSE
UND OEKOBILANZ... 87 5.2.1 ERGEBNISSE DER THERMODYNAMISCHE
PROZESSMODELLIERUNG 87 5.2.2 ERGEBNISSE DER EXERGIEANALYSE 92 5.2.2.1
ANALYSE DES GESAMTPROZESSES 92 5.2.2.2 ANALYSE DES PROZESSES AUF
KOMPONENTENEBENE 94 5.2.3 ERGEBNISSE DER OEKOBILANZ 97 5.2.3.1
GESAMTPROZESS 97 5.2.3.2 AUSGEWAEHLTE PROZESSABSCHNITTE 102 5.2.3.3
SENSITIVITAETSANALYSEN 106 5.3 EXERGOOEKOLOGISCHE ANALYSE - UNTERSUCHUNG
DER ENTSTEHUNG VON UMWELTBELASTUNGEN 113 5.3.1 UMSETZUNG DER
EXERGOOEKOLOGISCHEN ANALYSE 113 5.3.2 ENTWICKLUNG DER UMWELTBELASTUNGEN
IM PROZESS 114 5.3.2.1 EXERGIEBEZOGENE UMWELTBELASTUNGEN 114 5.3.2.2
UMWELTBELASTUNGSSTROEME 116 IX 5.3.3 EXERGOOEKOLOGISCHE KENNZAHLEN 120
5.3.3.1 UMWELTBELASTUNG DURCH EXERGIEVERNICHTUNG 121 5.3.3.2 SUMME DER
UMWELTBELASTUNGEN 123 5.3.3.3 RELATIVE DIFFERENZ DER EXERGIEBEZOGENEN
UMWELTBELASTUNGEN 124 5.3.3.4 EXERGOOEKOLOGISCHER FAKTOR 125 5.3.4
EXERGOOEKOLOGISCHE BEWERTUNG 126 5.4 ABLEITUNG UND ANALYSE VON
VERBESSERUNGSOPTIONEN 129 5.4.1 ALLOTHERMER BIOMASSEVERGASER - GASIFIER
130 5.4.2 TEERREFORMER - TARREFORMER 132 5.4.3 WAERMEUEBERTRAGER - HX ST
135 5.4.4 BRENNSTOFFZELLE - SOFC 136 5.4.5 *OPTIMIERTER PROZESS 139
BEWERTUNG DER METHODIKENTWICKLUNG 143 6.1 MOEGLICHKEITEN DER
EXERGOOEKOLOGISCHEN ANALYSE 143 6.1.1 ANWENDBARKEIT DER
EXERGOOEKOLOGISCHEN ANALYSE 143 6.1.2 UNTERSUCHUNG DER ENTSTEHUNG VON
UMWELTBELASTUNGEN IM PROZESS 144 6.1.3 UNTERSUCHUNG DER ENTSTEHUNG VON
UMWELTBELASTUNGEN AUF KOMPONENTENEBENE 144 6.2 GRENZEN DER
EXERGOOEKOLOGISCHEN ANALYSE 147 6.2.1 BEWERTUNG VON UMWELTBELASTUNGEN 147
6.2.2 BEDEUTUNG DER ANLAGENBEZOGENEN UMWELTBELASTUNGEN 149 6.2.3
ZUORDNUNG DIREKTER EMISSIONEN 151 6.3 AUSBLICK AUF DIE WEITERENTWICKLUNG
DER METHODE 153 ZUSAMMENFASSUNG 159 IG 163 PROZESSMODELLIERUNG 169
EXERGIEANALYSE 201 OEKOBILANZIERUNG 209 EXERGOOEKOLOGISCHE UNTERSUCHUNG
263 *TARVERZEICHNIS 275
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