Author Topic: Unterschiede der Ecoinventdaten  (Read 11051 times)

Offline mantra

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Unterschiede der Ecoinventdaten
« on: May 20, 2009, 13:40 »
Hallo Zusammen

Ich habe vor Kurzem den Ecoinventdatensatz für umberto erhalten und setze mich momentan mit diesen Daten auseinander.
Hierbei stellen sich mir folgende Fragen:

1. Worin liegt der Unterschied zwischen den einzelnen Datenbanken (Unit/Result) bzw. wieso habe ich bei einem Prozess aus der Result-Datenbank Emissionen, die ich in dem gleichen Prozess aus der Unit-Datenbank nicht habe?

2. Wenn ich den gleichen Prozess einmal mit und einmal ohne Infrastruktur mit einander vergleiche sind diese meist identisch; wo sind die Auswirkungen der Vorkette?

3.  Wie kann ich in dem Prozess \"electricity, at cogen with biogas engine, agricultural, alloc. exergy\" den Wirkungsgrad des Motors bestimmen bzw. ändern?
   
Nun hab ich noch eine Frage zur Modellierung in umberto:

Wenn ich zwei hintereinander geschaltet Prozesse habe, kann ich dann im zweiten Prozess auf die Inputstoffe des ersten Prozesses zugreifen?


Ich hoffe, ich konnte meine Probleme halbwegs deutlich schildern.

Viele Grüße ans Forum,

Manuel Trapp



Manuel Trapp
Institut für ZukunftsEnergieSysteme gGmbH
Altenkesseler Str. 17
66115 Saarbrücken

Tel: 0681/9762-849
Email: mtrapp@izes.de
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Offline pbeilschmidt

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten: UNIT/RESULT
« Reply #1 on: May 20, 2009, 14:30 »
Hallo Herr Trapp,

> 1. Worin liegt der Unterschied zwischen den einzelnen Datenbanken (Unit/Result)
> bzw. wieso habe ich bei einem Prozess aus der Result-Datenbank Emissionen, die
> ich in dem gleichen Prozess aus der Unit-Datenbank nicht habe?

zu Ihrer ersten Frage hinsichtlich der Unterscheidung von UNIT und RESULT-Prozessen in Ecoinvent folgende Informationen.

Die Daten in der ecoinvent Datenbank stehen alle Prozess-Datensätze als \"unit process raw data\" (\"Sachbilanz eines Einheitsprozesses\", kurz: UNIT-Prozess) zur Verfügung. Daneben gibt es einen ebenso benannten Datensatz als sog. \"life cycle inventory result process\" (LCI Ergebnis, kurz RESULT-Prozess).

In \"ecoinvent für Umberto\" liegen diese jeweils ca. 4000 Prozesse in getrennten Datenbanken:
U55ECOINVENT20_UNITPROC_LIB == Unit-Prozesse, mit Infrastruktur
U55ECOINVENT20_RESULTPROC_LIB == Result-Prozesse, mit Infrastruktur

\"Unit\"-Prozesse sind \"data on a unit process level that are neither vertically nor horizontally aggregated (aggregating two or several subsequent process steps, and aggregating two or several different processes delivering the same (intermediate) products/services, respectively)\" (zitiert aus ecoinvent Dokumentation).

Erkennbar sind die Unit-Prozesse u.a. daran, dass Sie als Inputs sog Prozess-Flüsse aufweisen. Im Transition Specification Fenster in Umnberto sind die Inputs aus vorgelagerten Prozessen in der Spalte \"Var\" mit \"FT\" (from Technosphere) gekennzeichnet. Der Output (der Referenzfluss bzw. das Produkt das in diesem Prozess entsteht, ist mit \"TT\" gekennzeichnet. Dieser Unit-Prozess ist also mit seinem Output selbst wieder ein Lieferant für einen Input-Strom in einem anderen Prozess.

Direkte Inputs oder Outputs sind mit \"X__\" bzw. \"Y__\" respektive gekennzeichnet. Hier handelt es sich um sog. \"Elementarflüsse\", die den Austausch zwischen dem Technosphären-System und der Systemumgebung (der Natur, der Biosphäre) beschreiben.

Wenn Sie beim Aufbau des Modells an jeden Unit-Prozess die jeweils vorgelagerten Unit-Prozess anschließen, und dies die gesamte Vorkette zurück wiederholen, so gelangen Sie letztlich zu einem Modell, das bei seiner Berechnung genau die Bilanz ergibt, die im gleichnamigen Result-Prozess \"gekapselt\" bereits zur Verfügung gestellt wird.

\"Result\"-Prozesse beinhalten also letztlich aggregierte Daten aus den gesamten Vorketten. Sie sind gekapselt und die Inputs- und direkten Outputs lassen sich nicht mehr auf die einzelnen Prozesse in der Vorkette zurückführen.

Erkennbar sind Result-Prozesse im Vergleich zu Unit-Prozessen zum einen daran, dass Sie genau einen Referenzfluss (Output to Technosphere, TT) haben, alle anderen Inputs- und Outputs aber Elementarflüsse sind, also direkte Entnahmen aus der Natur bzw. Emissionen in die Natur. Zum anderen haben Result-Prozesse in ecoinvent meist mehrere hundert Input-Flüsse, und bis zu 1000 Output-Flüsse in die Systemumgebung.

Das beantwortet auch Ihre Frage, warum Sie in einem Unit-Prozess Emissionen nicht sehen. Unit-Prozesse enthalten nur die direkten Emissionen in die Systemumgebung. Der jeweilige dazugehörige Result-Prozess enthält alle Emissionen aus allen Vorketten.

Für weitere Details muss ich Sie auf die ecoinvent-Dokumentation verweisen, die auf der roten Dokumentations-CD enthalten ist.
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Peter Müller-Beilschmidt
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Offline pbeilschmidt

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten mit/ohne INFRA
« Reply #2 on: May 20, 2009, 14:54 »
Hallo Herr Trapp,

> 2. Wenn ich den gleichen Prozess einmal mit und einmal ohne Infrastruktur mit
> einander vergleiche sind diese meist identisch; wo sind die Auswirkungen der
> Vorkette?

zu Ihrer zweiten Frage hinsichtlich der Infrastruktur-Prozesse in Ecoinvent folgende Informationen.

Vorab ein wichtiger Hinweis: Es ist bei LCAs üblich, die Infrastrukturaufwendungen (\"capital goods\" ) mit einzubeziehen.

Aus der ecoinvent Dokumentation zum Thema Infrastruktur-Prozesse: \"Inputs and outputs required for the means of production and the infrastructure of a production process are recorded separately. As far as possible mass and energy flows of such equipment are shown on a per unit basis (e.g., one refinery of 5 Mio.  tons of output, etc.). The ecoinvent database supports the calculation of results with and without infrastructure. For the time being only results including infra-structure are published. (…)
The differentiation between infrastructure and production processes has been introduced for analytical reasons.  Nevertheless it is recommended to use always inventory data including the infrastructure unless it is intended to make very specific analytical assessments. Due to the fact that land use for instance is mostly reported in the infrastructure datasets, LCI and LCIA results of a product system excluding infrastructure may be substantially incomplete  and  special care must be taken when using these results.\"

Rolf Frischknecht, langjähriger Leiter des Ecoinvent Zentrums empfiehlt noch spezifischer für bestimmte Wirkungskategorien den Einbezug der Infrastrukturprozesse: \"Recommendations. Capital goods must be included in the assessment of climate change impacts of non-fossil electricity, agricultural products and processes, transport services and waste management services. They must be included in any sector regarding the assessment of toxic effects. Energy analyses (quantifying the non-renewable cumulative energy demand) of agricultural products and processes, of wooden products and of transport services should include capital goods as well.\" (Frischknecht R., Althaus H.-J., Bauer C., Doka G., Heck T., Jungbluth N., Kellenberger D. and Nemecek T. (2007) The Environmental Relevance of Capital Goods in Life Cycle Assessments of Products and Services. In: Int J LCA 12 Special Issue 1 /2007, pp. 7-17).

Konsequenterweise ist also auch der Download solcher Datensätze aus der Datenbank auf www.ecoinvent.org nicht möglich. ifu liefert seinen Kunden zusätzlich zu den beiden offiziellen Datenbanken mit Infrastruktur dennoch auch die beiden Datenbanken ohne Infrastruktur an, damit die Anwender selbst entscheiden können, mit welchen Datensätzen Sie arbeiten wollen.

Achten Sie darauf, dass beim Verwenden der Datenbank ohne Infrastruktur-Prozesse, die Infrastrukturprozesse aus allen 4000 Prozessen \"herausgerechnet\" wurden, d.h, dass derartige Aufwendungen in einer LCA mit diesen Datensätzen nicht berücksichtigt sind.

Es gibt in der ecoinvent Datenbank zahlreiche Infrastrukturprozesse (ca. 467 Datensätze in ecoinvent v2.01). Es handelt sich um Prozesse, die das Erstellen von Infrastruktur bescheiben, also z.B. die Aufwendungen für den Bau eines Flughafens (Datensatz \"Flughafen\", Einheit \'unit\'), oder einer Strasse (Datensatz: \"Strassenbau\", Einheit \"ma\" = Meter/Jahr). Dabei wird eine erwartete Lebenszeit für die Nutzung der Infrastruktur angesetzt, und ggf. Wartungsaufwendungen während dieser Lebensdauer und die Entsorgung am \"Lebensende\" mit berücksichtigt.

Andere Datensätze (z.B. Transportprozesse, Maschineneinsatz) nutzen diese Infrastruktur, so dass anteilig diese Infrastruktur in vielen Produktionsprozessen Eingang finden.

Beispiele für Infrastrukturprozesse:
- \"Gebäude, Halle, Holzkonstruktion\"
- \"Mine\"
- \"Kraftwerk, Braunkohle\"
- \"Sortieranlage für Bauabfälle\"
- \"Abwasserreinigungsanlage, Gr.Kl. 1\"
- \"Kanalisation\"
- \"Reststoffdeponie\"
- \"Aluminium giessen, Werk\" oder \"Aluminiumhydroxid, Fabrik\"
- \"Anbindestall, Rind\"

Nun aber zu Ihrer konkreten Frage.

Wenn Sie zwei Unit-Prozesse des gleichen Namens aus den beiden Datenbanken MIT Infra und OHNE Infra (U55ECOINVENT20_UNITPROC_LIB bzw. U55ECOINVENT20_EXCL_INFRA_LIB ) vergleichen, so sehen Sie darin die ggf. vorhandenen Infrastrukturaufwendungen als Prozess-Input. Beispielsweise ist beim Ecoinvent-Datensatz \"Borsäure, Pulver, wasserfrei, ab Werk [RER]\" der Infrastruktur-Input \"Chemische Fabrik, Organika, ...\" zu sehen (Einheit \'unit\'), bei dem entsprechenden Datensatz in der Datenbank ohne Infrastruktur jedoch nicht.

Entsprechend, und im Hinblick auf Ihre Frage 1 (Unterschied UNIT/RESULT), die ich bereits separat kommentiert habe: Wenn Sie zwei Result-Prozesse des gleichen Namens aus den beiden Datenbanken MIT Infra und OHNE Infra (U55ECOINVENT20_RESULTPROC_LIB bzw. U55ECOINVENT20_RES_EXCL_I_LIB ) vergleichen, so gibt es Unterschiede in den Elementarflüssen, wenn der Prozess an sich eine Infrastruktur-Input hatte (wie beispielsweise beim o.g. Ecoinvent-Datensatz \"Borsäure, Pulver, wasserfrei, ab Werk [RER]\".

Zum \"Sichtbarmachen\" der Unterschiede, vergleichen Sie doch einmal in Umberto die Bilanzen von Vergleich Ecoinvent-Datensatz \"Borsäure, Pulver, wasserfrei, ab Werk [RER]\" mit und ohne Infrastruktur. (Select Balance >> Comparison Mode)
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Peter Müller-Beilschmidt
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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten: Parameter
« Reply #3 on: May 20, 2009, 15:21 »
Zu Ihrer Frage 3

> 3. Wie kann ich in dem Prozess \"electricity, at cogen with biogas engine,
> agricultural, alloc. exergy\" den Wirkungsgrad des Motors bestimmen bzw. ändern?

Im Gegensatz zu Prozessen, wie Sie sie beispielhaft in der Umberto-Bibliothek finden, sind die Prozesse in der eoinvent-Datenbank nicht parametrisierbar.

Über den Wirkungsgrad des Motors (\"Lambda 1-engine\" with a catalytic converter\", 1993) werden in der Prozessbeschreibung selbst keine Angaben gemacht. Sie sollten also zunächst einmal die offizielle ecoinvent-Dokumentation der entsprechenden Datensätze durchsehen, ob Sie hier Informationen über den angesetzten Wirkungsgrad finden. Wenn nicht, dann kontaktieren Sie bitte den Ersteller des Moduls, oder das ecoinvent-Zentrum (support@ecoinvent.org).

Eine Änderung des Wirkungsgrads wäre nur durch eine Anpassung der Koeffizienten im Prozess möglich.
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Peter Müller-Beilschmidt
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Zugriff auf Inputs eines anderen Prozesses
« Reply #4 on: May 20, 2009, 15:27 »
Hallo Herr Trapp,

> Nun hab ich noch eine Frage zur Modellierung in umberto:
> Wenn ich zwei hintereinander geschaltet Prozesse habe, kann ich dann im zweiten
> Prozess auf die Inputstoffe des ersten Prozesses zugreifen?

Was meinen Sie genau mit \"zugreifen\"? Möchten Sie am zweiten Prozess die Menge der Input-Flüsse des ersten Prozesses wissen, oder geht es um andere Informationen (z.B. Materialeigenschaft)?
Was \"macht\" der zweite Prozess mit diesen Flussmengen oder Informationen?
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Peter Müller-Beilschmidt
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Offline mantra

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #5 on: May 20, 2009, 16:53 »
Hallo Herr Müller-Beilschmidt

Vorab bedanke ich mich für Ihre schnelle Hilfe!

In meiner Modellierung wird einer Biogasanlage ein BHKW nachgeschaltet. Um im zweiten Prozess(dem BHKW) den Energieoutput zu ermitteln, benötige ich den Methangehalt im Biogas. Den Methangehalt berechne ich über die Inputstoffe der Biogasanlage (Prozess 1). Daher brauche ich im zweiten Prozess die Substratzusammensetzung(Mengen) aus dem ersten Prozess.
Oder kann ich dies auch einfacher modellieren?

Viele Grüße

Manuel Trapp
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hrubbeling

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #6 on: May 27, 2009, 11:42 »
Sehr geehrter Herr Trapp,

eine relativ einfache Methode, wie Sie diesen Zusammenhang modellieren könnten, wäre:

Erstellen Sie für die Zusammensetzung des Biogasanlageninputs (Substrat) Netzparameter. Diese Informationen sind dann global verfügbar und Sie können sie dann sowohl in der Biogasanlage als auch im BHKW benutzen.

Die Netzparameter können Sie z.B. mit einer Konzentrations-Einheit wie g/L versehen. Dann benötigt das BHKW natürlich noch die Information darüber, wie groß der Nenner ist, um den absoluten Methanoutput zu errechnen.

Ansonsten könnte man die Input-Flüsse der BGA auch über eine Skriptsprache in der Transitionsspezifikation des BHKW\'s abfragen und weiterverarbeiten.

Mit freundlichen Grüßen

hrubbeling

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #7 on: May 28, 2009, 10:09 »
Sehr geehrter Herr Trapp,

wäre es auch eine Möglichkeit, schon in der BGA den Methanoutput zu berechnen und Methan als Material in das BHKW fließen zu lassen? Das entspricht ja auch dem realen System, denn das Biogas ist ja nur ein Gasgemisch.

Mit freundlichen Grüßen

Offline mantra

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #8 on: August 21, 2009, 10:25 »
Hallo Forum,

eine weitere Frage zu den Ecoinvent-Daten:
Ich habe für einen Getreideanbauprozess einen Unitprozess gewählt und die Vorkette mit den dazugehörigen Resultprozessen verbunden. Zur Kontrolle habe ich in einem neuen Szenario den Resultprozess direkt eingesetzt (ohne die Vorkette). Bei der Berechnung beider Modelle erhalte ich allerdings abweichende Ergebnisse.
Darf ich die Prozesse etwa nicht zusammenführen oder worin liegt mein Fehler?

Mit freundlichen Grüßen

Manuel Trapp
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Offline pbeilschmidt

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #9 on: August 21, 2009, 16:53 »
Sehr geehrter Herr Trapp,

wenn Sie bei einem Unit-Prozess, an die Input-Flows from Technosphere jeweils die entsprechenden Result-Prozesse als Vorketten hängen, so muss bei der Berechnung genau das gleiche Ergebnis herauskommen, wie für den gleichlautenden Result-Prozess.

Stellen Sie aber unbedingt sicher, dass Sie bei UNIT und bei RESULT jeweils die Datenbanken mit bzw. ohne Infrastruktur verwenden (nicht über kreuz).

Sie können uns gern den Namen des Prozesses nennen, dann prüfen wir das hier noch einmal nach, oder Sie senden uns das Umberto-Projekt als Datei zu (umberto-support@ifu.com).
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Peter Müller-Beilschmidt
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Offline mantra

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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #10 on: August 21, 2009, 17:33 »
Vielen Dank für die rasche Antwort.

Ich habe eigentlich sorgfälltig darauf geachtet, die beiden Datenbanken nicht zu vertauschen. Ich werde dies allerdings nochmals kontrollieren.
Es handelt sich um die Prozesse \"silage maize IP, at farm\" und \"gras silage IP, at farm\".

Viele Grüße
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Re: Unterschiede der Ecoinventdaten
« Reply #11 on: August 25, 2009, 09:09 »
Hallo Herr Trapp,

ich habe mir die von Ihnen genannten Datensätze (einmal als Result, einmal als Unit-Prozesse mit angehängten Result-Prozessen als Vorketten). Der Grund, für den Unterschied ist, dass hier negative Flüsse auftreten. Wie sind Sie beim Recall mit den negativen Flüssen umgegangen: haben Sie diese beibehalten oder entfernt?
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Peter Müller-Beilschmidt
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