Beschreibung
P 559 – Der Werkstoff Stahl im Vergleich zu Konkurrenzwerkstoffen – Verfahren,Ressourceneffizienz, Recycling, Umwelt
Die Studie „Der Werkstoff Stahl im Vergleich: Verfahren, Ressourceneffizienz, Recycling, Umwelt“ wurde im Auftrag der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V. durch das Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH in Zusammenarbeit mit dem Projektbüro MR-ten von 8/2001 bis 6/2002 durchgeführt. Die vorliegende Studie weist für drei unterschiedliche Bereiche von Stahlanwendungen ökologische Produktvergleiche aus: Gebäude-Tragrahmen, Fahrradrahmen und PKWKarosserien. Für die Tragrahmen und Fahrradrahmen wurden Produktvergleiche auf der Basis von Aluminium, Holz, Beton und kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) durchgeführt. Für die PKW-Karosserie erfolgte eine Untersuchung bezüglich der Entwicklungen von der Standard-Karosserie zur ULSAB-AVC-Karosserie (UltraLight Steel Auto Body – Advanced Vehicle Concepts).
Alle Untersuchungen wurden auf Basis einer Auswahl relevanter Umweltindikatoren in Anlehnung an die von der European Environmental Agency (EEA) definierten ökologischen Leitindikatoren durchgeführt. Die betrachteten Indikatoren sind: TMR (Total Material Requirement – ein Ressourceneffizienz-Indikator); Wasserverbrauch; KEA (Kumulierter Energieaufwand); GWP 100 (Global Warming Potential – ein Indikator für den anthropogenen Treibhauseffekt).
Der Schwerpunkt der Studie liegt auf dem Vergleich der ausgewählten exemplarischen Vergleichsobjekte (Produkte) und nicht auf dem von Werkstoffen. Beim Vergleich der Tragrahmen aus Stahl, Stahlbeton und Holz (einschließlich entsprechender Deckenkonstruktionen) lassen sich keine eindeutig ökologisch vorteilhafte Varianten herausarbeiten. Die Indikatorenwerte zeigen beim Vergleich der Varianten teilweise in entgegengesetzte Richtungen bzw. lassen in der Gesamtbetrachtung keine klare Tendenz erkennen.
Bei der Untersuchung der Fahrradrahmen wurden drei unterschiedliche Varianten betrachtet: Stahlrahmen, Aluminiumrahmen, CFK-Rahmen. Bei dem Vergleich zeigt sich, dass der Stahlrahmen bei allen Indikatoren mit deutlichem Abstand die günstigsten Ergebnisse aufweist. Es folgen mit einigem Abstand der Aluminiumrahmen und der CFKRahmen. Das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Aluminium- und dem CFKRahmen ist nicht eindeutig. Bei dem Vergleich der Karosserien zeigt sich, dass aufgrund des bei der ULSAB-AVCKarosserie reduzierten Stahleinsatzes die Karosseriefertigung in Hinblick auf die betrachteten Indikatoren mit lebenszyklusweit geringeren Umweltbelastungen verbunden
ist als die traditionelle Vergleichskarosserie. Die erhöhten Herstellungsaufwendungen für die ULSAB-AVC-Karosserie, vornehmlich der hohe Stromeinsatz für das Laserschweißen, reduzieren diese Einsparungen ohne sie jedoch zu kompensieren. Aufgrund des geringeren Gewichts der ULSAB-AVC-Karosserie und der daraus resultierenden Kraftstoffminderverbräuche werden während der Nutzungsphase die Indikatoren-Werte noch deutlicher reduziert.
Die Indikatoren wurden so ausgewählt, dass sie unterschiedliche Umweltbelastungen abbilden und insgesamt richtungssichere und entscheidungsunterstützende Aussagen ermöglichen. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies auch für eine Vielzahl anderer Produkte zutrifft.
Bei Betrachtung der einzelnen Indikatoren ist anzumerken: Mit Blick auf mögliche Kombinationen verschiedener Indikatoren sollte TMR mit GWP, oder falls keine geeigneten GWP Daten zur Verfügung stehen, TMR mit KEA kombiniert werden. So können sowohl die überwiegend klimarelevanten energetischen Stoffumsätze als auch die nicht energetischen Inputs und die mit ihnen verbundenen Entnahmeprozesse (Erze etc.) abgebildet werden. Mit der Berücksichtigung des Wasserverbrauchs kann ein weiterer Bereich erfasst werden. Die gleichzeitige Betrachtung von KEA und GWP führt dagegen zu einer weitgehenden Doppelung bei der Bewertung des Energieeinsatzes.
Autoren:
K. Herzog, C. Liedtke, M. Ritthof, H. Wallbaum, T. Merten
Veröffentlichung:
2003
