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Main Title: Systemgrenzenrelevante Änderungen von Flussmengen in der Ökobilanzierung
Translated Title: System Boundary Relevant Changes in Flow Quantities in Life Cycle Assessment
Author(s): Lichtenvort, Kerstin
Advisor(s): Steinbach, Jörg
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der Abweichung ?Wk des Ökobilanzergebnisses, die sich durch Nicht-Anpassung der Systemgrenze nach einer Änderung von Stoff- oder Energieflussmengen in Produktsystemen ergeben kann. Änderungen von Zwischenprodukt- oder Substanzflussmengen (kurz: Flussänderungen), zu denen die Stoff- und Energieflüsse zugeordnet werden, treten beispielsweise aufgrund von Innovations- oder Emissionsminderungspotenzialen als auch aufgrund von erhöhten Transportdistanzen oder Materialmassen im Lebensweg des untersuchten Produkts auf. Durch eine Fallunterscheidung wird ermittelt, wann die Abweichung ?Wk entstehen kann und welches Flussänderungsmodell (kurz: Modell) anzuwenden ist. Die Modelle I bzw. II decken die Änderung von Zwischenproduktflussmengen bei Anwendung von Abschneidekriterien mit festem Massenbezug bzw. mit variablem Ergebnisbezug ab; Modell III die Änderung von Substanzflussmengen bei Anwendung von Abschneidekriterien mit variablem Ergebnisbezug. Die Änderung von Zwischenproduktflussmengen hat eine wesentlich höhere Relevanz für die Entstehung der Abweichung ?Wk als die Änderung von Substanzflussmengen. Grundsätzlich wird in allen Modellen die Größe der Abweichung ?Wk aus den Beiträgen der Prozesse zum Ökobilanzergebnis berechnet, die infolge der Flussänderung ihre Systemzugehörigkeit wechseln. Die Anzahl dieser Prozesse mit Wechsel der Systemzugehörigkeit ergibt sich aus der Anzahl der Prozesse, die nahe am jeweiligen Abschneidekriterium liegen, und der Anzahl der Prozesse, die von der Flussänderung direkt betroffen sind. Die Abschneidekriterien mit festem Massenbezug (Kriterium: Mengenmultiplikator, Zwischenproduktfluss) setzen an Zwischenproduktflüssen an und weisen einen festen Bezug zum Endprodukt auf, wodurch in Modell I nur ein gleichläufiger Effekt auftreten kann. Durch den gleichläufigen Effekt werden direkt von der Flussänderung betroffene Prozesse bei einer Flussverringerung aus dem System ausgeschlossen bzw. bei einer Flusserhöhung in das System aufgenommen. Die Abschneidekriterien mit variablem Ergebnisbezug (Kriterium: Ergebnisanteil am Sachbilanz- bzw. Wirkungsindikatorergebnis) berücksichtigen dagegen auch Substanzflüsse und damit den Anteil eines Prozesses am Ökobilanzergebnis, wodurch gleich- und gegenläufige Effekte in den Modellen II und III auftreten können. Im Gegensatz zum gleichläufigen Effekt kann beim gegenläufigen Effekt eine Flusserhöhung eine Ergebnisverringerung durch Ausschluss von indirekt betroffenen Prozessen aus dem System und eine Flussverringerung eine Ergebniserhöhung durch Aufnahme von indirekt betroffenen Prozessen in das System bewirken. Die wichtigsten Einflussgrößen, die die Größe der Abweichung ?Wk bestimmen, sind die Menge des Zwischenproduktflusses, die Größe und Lage der Flussänderung, die Größe des Abschneidekriteriums, die Verteilung der Mengenmultiplikatoren bzw. maximalen Ergebnisanteile und die Art des Abschneidekriteriums. Im Anwendungsbeispiel Kofferraumauskleidung für einen Pkw liegt die relative Abweichung bei Zwischenproduktflussänderungen in der Hauptkette und an mehrfach im System auftretenden Prozessen (Effizienzsteigerung beim Formpressen von 15 % und bei der Stromerzeugung von 5 %) bei bis zu -4 %, mit Ausreißern von bis zu -13 % und mit bis zu 17 Prozessen, die ihre Systemzugehörigkeit wechseln. Dagegen ergibt sich bei Zwischenproduktflussänderungen am Rande des Produktsystems sowie bei der Substanzflussänderung nur eine geringfügige relative Abweichung von 1 % (Distanzerhöhung und Emissionsminderungspotenziale bei Transportprozessen von 20 %). Ein Signifikanzniveau für die erlaubte Größe der Abweichung ?Wk, die als nicht signifikant für das Ökobilanzergebnis angenommen wird, kann nicht allgemeingültig vorgegeben werden, sondern muss in der Zieldefinition der Ökobilanz festgelegt werden.
The goal of this thesis is the determination of the deviation ?Wk of the results of a life cycle assessment which occur as a result of not adapting the system boundaries after a change in the material or energy flows. Changes in the intermediate product or substance flow quantities (hereafter: flow changes) to which the material and energy flows are assigned arise, for instance, as a result of innovation or emissions reductions potential as well as from an increase in the mass of the materials or the distances travelled with respect to the life cycle of the product under examination. By defining and distinguishing between different cases, it can be determined when the deviation ?Wk can result and which flow change model (hereafter: model) should be applied. Models I and II cover changes of intermediate product flow quantities through the application of cut-off criteria which are fixed with respect to the mass of the final product and cut-off criteria which are variable with respect to the life cycle assessment result, respectively. Model III is used by changes in the substance flow quantities through the application of cut-off criteria which are variable with respect to the life cycle assessment result. Changes in the intermediate product flow quantities are significantly more relevant to the creation of the deviation ?Wk than changes in the substance flow quantities. The magnitude of the deviation ?Wk is calculated by all of the models out of the contributions of the relevant processes to the results of the life cycle assessment; the relevant processes are those which were not included before and are now or vice versa. The number of processes which switch on which side of the system boundaries they lie results from the number of processes which lie close to the respective cut-off criteria and the number of processes which are directly affected by the flow changes. The cut-off criteria which are fixed with respect to mass (criteria: scaling factor, intermediate product flow) apply to intermediate products and exhibit a fixed correlation to the end product. As a result, model I always displays a positive correlation between flow change and result. A positive correlation has the effect that processes which are affected by the flow change will be excluded from the system by reduction in the flow and incorporated into the system by a flow increase. Cut-off criteria which are variable with respect to the life cycle assessment result (criteria: proportion of result with respect to the life cycle inventory or category indicator), on the other hand, consider the substance flows as well and therefore the proportional contribution of a process to the life cycle assessment result. For this reason both a positive and negative correlation can occur in the models II and III. As opposed to the effects from a positive correlation, by a negative correlation an increase in the flow can result in a reduction of the result through exclusion of an indirectly affected process out of the system and correspondingly a decrease in the flow can effect an increase in the result through the incorporation of an indirectly affected process into the system. The most important parameters which influence the magnitude of the deviation ?Wk are the magnitude of the intermediate product flow, the magnitude and type of the flow change, the magnitude of the cut-off criteria, the distribution of the scaling factor or proportional contribution to the life cycle assessment result and the type of cut-off criteria. In the example used, automobile trunk trim, the relative deviation due to changes in the intermediate product flows in the main line of the system and changes in processes which exist repeatedly in the system (increased efficiency by form pressing of 15 % and by electricity generation of 5 %) lay by -4 %, in outlying cases by up to -13 % and up to 17 processes which switch on which side of the system boundaries they are. By contrast, by changes in the intermediate product flows on the edges of the product system as well as by substance flow changes, a relative small relative deviation of 1 % was observed (increase in distances travelled and emissions reduction potential by transport processes of 20 %). A significance level for the tolerated magnitude of the deviation ?Wk, which is assumed to be not significant for the life cycle assessment result, cannot be determined for universal application but rather must be established in the definition of the goal and scope of the life cycle assessment.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-8365
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1233
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-936
Exam Date: 14-Oct-2004
Issue Date: 11-Nov-2004
Date Available: 11-Nov-2004
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Abschneidekriterien
Flussänderung
Ökobilanz
Produktsystem
Systemgrenze
Cut-off criteria
Flow changes
Life Cycle Assessment
Product system
System boundary
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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