Umweltauswirkungen von Aufzügen: die EPD

Ihr Autor befasst sich eingehend mit Regeln, Prozessen, geografischen Variationen und Trends.

von Giuseppe Iotti

Die Umweltproduktdeklaration (EPD) ist ein freiwilliges Dokument, mit dem Unternehmen und Organisationen die Umweltauswirkungen ihrer Produkte oder Dienstleistungen während ihres gesamten Lebenszyklus transparent darlegen. Dabei geht es nicht nur um den Energieverbrauch. Auf diese Weise wird die gesamte ökologische Nachhaltigkeit eines Produkts bewertet und dokumentiert.

Die Ausstellung einer EPD folgt kodifizierten Regeln, den Produktkategorieregeln (PCR) und den zugehörigen allgemeinen Programmanweisungen (GPI). Diese Dokumente sind im Rahmen des Internationalen EPD-Systems registriert und können in der Bibliothek unter eingesehen werden EPD International. Spezifische Vorschriften für Aufzüge wurden 2015 veröffentlicht und 2019 nach vielen öffentlichen Konsultationen erneuert.^[1]. Auf Grundlage dieser Regeln sind einige autorisierte Programmbetreiber – wie beispielsweise EPD International AB aus Schweden, die niederländische Stichting und Aenor aus Spanien – im Aufzugsbereich tätig. Für die Erstellung einer Umweltproduktdeklaration (EPD) müssen die internationalen Normen für Umweltmanagement ab ISO 14001 eingehalten werden. Diese umfassen ISO 14040 (Grundsätze der Lebenszyklusanalyse (LCA), ISO 14044 (Leitlinien und Anforderungen für die LCA), ISO 14025 (Umweltdeklarationen und -kennzeichnungen) sowie die Norm EN 15804:2019 zu EPD und PCR (Physical Change Report) speziell für die Nachhaltigkeit von Gebäuden. Einige EPDs für Aufzüge wurden zwar außerhalb des Rahmens des kodifizierten PCR veröffentlicht, erfüllen aber dennoch die geltenden Regeln der ISO 14000.

Der erste Schritt ist die eindeutige Definition des betreffenden Produkts – des Aufzugs – gemäß der UN-Produktliste mit dem Code CPC 4354. Anschließend erfolgt die detaillierte Definition des jeweiligen Aufzugs: Nennkapazität, Geschwindigkeit, Förderhöhe, Anzahl der Haltestellen, Typ (z. B. elektrisch maschinenraumlos [MRL]); vorgesehene Nutzungskategorie gemäß ISO 25745-2 (Energieeffizienz von Aufzügen – Energieberechnung und Klassifizierung von Aufzügen) mit der daraus resultierenden durchschnittlichen Anzahl täglicher Fahrten; empfohlener Einsatzbereich, d. h. die Art des Gebäudes, für das er bestimmt ist; die vorgesehene Betriebsdauer in Tagen; die Energieeffizienzklasse, stets berechnet nach ISO 25745-2; der geografische Bezugsbereich; und schließlich die angegebene Dauer des Produktlebenszyklus.

Das Basisdokument geht von einer Nutzungsdauer von 25 Jahren aus. Der Hersteller kann jedoch einen anderen Wert angeben (was einige bereits getan haben). Die tatsächliche Nutzungsdauer hängt auch von den Gegebenheiten der verschiedenen Märkte ab, unter anderem davon, dass es wirtschaftlich sinnvoller sein kann, einen Aufzug alle „X“ Jahre komplett zu ersetzen. Die Definition der erwarteten Nutzungsdauer des Aufzugs ist ebenfalls entscheidend, da die Nutzungsdauer maßgeblich die Umweltauswirkungen und insbesondere den Stromverbrauch beeinflusst, der in der Regel durch CO₂-Emissionen entsteht (selbst wenn der Aufzug selbst keine Emissionen verursacht). Je länger die Lebensdauer des Produkts ist, desto besser, solange es effizient und sicher arbeitet – es sei denn, der Austausch beinhaltet die Installation eines neuen Aufzugs, der tatsächlich energetisch günstiger ist als der alte.

Das geografische Bezugsgebiet ist sowohl für die Nutzungs- als auch für die Produktionsphase des Aufzugs wichtig, wobei die Standorte in den beiden Phasen unterschiedlich sein können. Es bestimmt den Mix aus verwendetem Material und Energie (der sich im Laufe der Zeit ändern kann – so sehr, dass EPDs zeitlich begrenzt sind) und ist notwendig, um einige der Umweltindikatoren der Auswirkungen des Aufzugs in seiner LCA zu berücksichtigen, die wir unten sehen werden .

Der Beitrag der verschiedenen Energiequellen – insbesondere der erneuerbaren Energien –, die im Referenzbereich des Aufzugs verwendet werden, ist wichtig. Es versteht sich, dass die Nutzung von Solar-, Wasser- oder Windenergie weitaus besser ist als die Verbrennung von Kohle, Gas oder Diesel in Kraftwerken. Die Erzeugung von Kernenergie verursacht andere Auswirkungen, emittiert jedoch nicht direkt CO2, da keine Verbrennung stattfindet.

Es gibt einen synthetischen Index, der diese Daten ausdrückt, das ist der Faktor des Produktionsmix in kg CO2-Emissionen pro produzierter kWh Strom – je niedriger, desto besser. In der folgenden Tabelle sehen wir die verschiedenen Werte, die im März 2022[2] aus einigen Ländern der Welt gesammelt wurden.

Die nationalen Daten variieren erheblich aufgrund der Energiewahl der verschiedenen Länder. Beispielsweise ist die Situation in Italien mehr als sechsmal schlimmer als in Frankreich, aber mehr als zweimal besser als in Polen. Dies hängt auch von den Energiequellen ab, die in ihren eigenen oder benachbarten Gebieten vorhanden und nutzbar sind, und berücksichtigt wirtschaftliche und ökologische Zwänge.

Die nationalen Daten variieren erheblich aufgrund der Energiewahl der verschiedenen Länder.

Manche Regionen verfügen über mehr Sonne, mehr Wind oder mehr Möglichkeiten und den Willen, Wasserkraftwerke zu bauen oder andere erneuerbare Energiequellen zu nutzen. Andere haben Zugang zu Kohle, Gas oder Öl oder können diese leichter importieren. Wieder andere haben sich entschieden für Kernenergie, während andere sie komplett ausgeschlossen haben. Polen, Indien und China verbrauchen prozentual gesehen viel Kohle. Frankreich beispielsweise setzt auf Kernenergie und Spanien auf Solarenergie und erneuerbare Energien im Allgemeinen, während Italien, sagen wir, einen Mittelweg zwischen Gas und erneuerbaren Energien (insbesondere Wasserkraft) einschlägt und wenig Kohle und keine Kernenergie nutzt. Einige Umweltleistungspläne (EPDs) geben in der Tabelle abweichende Werte an (z. B. 0.42 für Italien), die auf anderen Schätzungen basieren.

Die Produktion eines Aufzugs und seiner Komponenten ist beispielsweise in der Schweiz anders als in China. Aus ökologischer Sicht ist es fast doppelt so vorteilhaft, in Spanien zu produzieren als in Italien, gemessen an den kg CO2-Emissionen pro verbrauchter kWh Strom. Hersteller können anhand dieses Faktors entscheiden, wo sie produzieren, und ihre EPDs werden diese Entscheidungen widerspiegeln.

Ein weiterer entscheidender Aspekt ist der Ort oder die Orte, an denen deklariert ist, dass der jeweilige Aufzug installiert ist und funktionieren wird. Derselbe Aufzug, der in Italien arbeitet, verursacht, soweit wir gesehen haben, CO2-Emissionen während des Gebrauchs, die ungefähr doppelt so hoch sind wie in Spanien, aber weniger als halb so hoch wie in Polen.

Einige Hersteller deklarieren in ihren EPDs (bezogen auf die Nutzungsphase) einen durchschnittlichen Energiemix, der sich auf die geografische Verteilung ihres Absatzes bezieht. Es ist nicht die bestmögliche Wahl. Das hieße, die Deklaration für jeden Aufzug an die tatsächliche Situation des Installationslandes anzupassen. Dies würde jedoch die Verarbeitung einer Vielzahl unterschiedlicher Dokumente erzwingen – eine erhebliche Belastung. Dies veranlasst uns jedoch, über den eher relativen Wert nachzudenken, den EPDs zeitlich und räumlich haben können.

Es wäre beispielsweise für ein Unternehmen ohne besondere Beziehungen zu Frankreich nicht sehr sinnvoll, den für die EPD ausgewählten Aufzug in Frankreich anzusiedeln, da der günstige Energiemix es ihm ermöglicht, eine geringere Energiebelastung in der Nutzungsphase zu deklarieren. Wenn stattdessen ein identischer Aufzug in Italien installiert wird, werden die Auswirkungen aufgrund des Energiemix in dieser Phase versechsfacht, es sei denn, die Situation ändert sich im Laufe der Zeit (hoffentlich) zum Besseren. Aus diesen Gründen stellen EPDs in ihrer Einleitung klar, dass sie nur dann vergleichbar sind, wenn sie sich auf exakt dieselben Bedingungen beziehen. Aber für diejenigen, die sie erhalten, sollten alle diese Bedingungen deutlich sichtbar und leicht verständlich gemacht werden, damit der Kunde am Ende keine falschen Produkte vergleicht.

Der Lift hat wie jedes andere Produkt seinen eigenen Lebenszyklus. Seine Bewertung umfasst die folgenden Module:

• A1: Versorgung mit Rohstoffen
• A2: deren Transport zum Werk
• A3: Herstellung (der Komponenten oder des gesamten Aufzugs)
• A4: Transport zur Baustelle
• A5:
• B1: -
• B2: Wartung
• B3: Reparatur-
• B4 / B5: jede Modernisierung oder Ersatz
• B6: Energieverbrauch im Betrieb
• C1: Abbau
• C2: Transport der demontierten Materialien
• C3: Behandlung von Abfällen zur Wiederverwendung, Verwertung oder zum Recycling
• C4: Abfallbeseitigung
• D: Wiederverwendung, Recycling und Verwertung von Abfällen im Sinne des Nettonutzens

Phase B7 (Wasserverbrauch) wird nicht berücksichtigt, da der Aufzug kein Wasser verbraucht. Die Module A1–A3, C1–C4 und D sind bis auf wenige Ausnahmen obligatorisch; eine umfassende Umweltproduktdeklaration (EPD) enthält sie jedoch alle. Einige Unternehmen mit eigenen Produktionsstätten spezifizieren die Daten zu Phase A3, die zwischen Zulieferern und Eigenproduktion unterscheiden. Bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) kann davon ausgegangen werden, dass die Daten von A1 bis A3 hauptsächlich von den Zulieferern erhoben werden.

Eine weitere, synthetische Unterteilung ist möglich, indem die Phasen wie folgt aufgeteilt werden: Upstream (A1, A2 und gegebenenfalls A3 für Zulieferer), Core (A3) und Downstream (alle übrigen). D steht für „Nutzen“, d. h. die berechneten Daten werden von den Umweltauswirkungen des Produkts abgezogen.

Die Beschreibung der Materialien (in kg und als Prozentsatz der Gesamtmenge), aus denen der angegebene Aufzug besteht, folgt in der EPD:

• Eisen Metalle
• Nichteisenmetalle (z. B. Aluminium, Kupfer)
• Kunststoffe und Gummi
• Andere anorganische Materialien (z. B. Beton, Glas)
• Organische Materialien (z. B. Papier, Holz)
• Schmierstoffe, Farben, Beschichtungen, Klebstoffe, Füllmaterialien
• Elektrische und elektronische Geräte
• Batterien und Akkus
• Alle anderen Materialien

Die Zusammensetzung und das Gewicht der Verpackung können angegeben werden, meist in Holz, gefolgt von Karton und Kunststoff. Einige Hersteller geben Umweltmerkmale wie die FSC-Zertifizierung (Forest Stewardship Council) für Karton und die PEF-Zertifizierung (Programme for the Endorsement of Forest) für Holz an.

Quantitativ gesehen besteht ein MRL-Elektroaufzug (Typ, für den bisher mehr EPDs ausgestellt wurden) zu einem großen Teil (mindestens zwei Drittel) aus Eisenwerkstoffen, wenn das Gegengewicht aus Beton besteht, oder zu etwa 90 %, wenn dies der Fall ist bei Eisenwerkstoffen. Wenn das Gegengewicht aus Beton besteht, erreichen die anorganischen Materialien in einem Standardaufzug mit 630 kg Tragfähigkeit und fünf Stopps 30 %, einschließlich eines Spiegels in der Kabine. Wenn die Stopps zunehmen, steigt der Eisenanteil. NE-Werkstoffe und Kunststoffe machen einen einstelligen Prozentanteil aus, andere Werkstoffe unter 1 %. Ein minimaler Prozentsatz (weniger als 0.1 Gew.-%) enthält Blei, Borsäure und Borsäureanhydrid, die in elektronischen Bauteilen vorkommen und gefährliche Substanzen sind. Das Verfahren erlaubt es den Berichterstattern, bis zu 5 % der Gesamtmenge zu vernachlässigen.

In einigen Ländern kann es vorgeschrieben sein, bestimmte Stoffe in der Deklaration zu erwähnen. Obwohl es heute auf internationaler Ebene eine gemeinsame Vorstellung davon gibt, welche Stoffe als umweltschädlich oder gefährlich gelten, ist die jeweilige nationale Gesetzgebung in dieser Hinsicht möglicherweise noch nicht vollständig einheitlich. Unter diesen Elementen können VOCs (flüchtige organische Verbindungen) sein, aber ISO 15804 verlangt immer noch die Beschreibung des möglichen Vorhandenseins von SVHC (besonders besorgniserregende Stoffe) – eine Liste, die von der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) erstellt wurde.

Aus ökologischer Sicht ist es fast doppelt so vorteilhaft, in Spanien zu produzieren als in Italien, gemessen an den kg CO2-Emissionen pro verbrauchter kWh Strom.

Einige EPDs beschreiben die Transportphasen und geben an, ob oder wie viel Transport per LKW, Schiff oder auf andere Weise erfolgt, sowie den jeweiligen Kraftstoffverbrauch und die durchschnittlich zurückgelegten Entfernungen.

Es folgt die Definition der Funktionseinheit (FU). Er wird ausgehend von den in der Norm ISO 27425-2 angegebenen Verfahren berechnet und ist ein Wert, der in Tonnen pro km (tkm) ausgedrückt wird, physikalisch, ein Transport einer Last über eine vertikale Distanz. Dies ist sinnvoll, da die Gültigkeit einer EPD auf (vernünftigerweise) unterschiedliche Leistungs-, Geschwindigkeits- und Stockwerksbereiche ausgedehnt werden kann. Die Ergebnisse der Ökobilanz können somit an die Varianten angepasst werden. Der Wert wird durch Berechnung der durchschnittlichen Beladung des Autos und der durchschnittlich zurückgelegten Strecke für jede Fahrt ermittelt. Anschließend werden die Ergebnisse mit den Läufen multipliziert, die während des Lebenszyklus des Produkts, dh fünf Jahre, angenommen werden. Die durchschnittliche Belastung während der Lebensdauer des Systems in diesem Fall von 630 kg, fünf Stopps und 12 m Verfahrweg wird auf 7.5 % der Nennlast aus Tabelle 3 der Norm (47 kg) geschätzt. Wenn der Aufzug in der Kategorie U2, wie in Tabelle A1 der Norm definiert, geplant ist, d. h. in einem Wohngebäude mit 20 Wohnungen, mit vorhersehbarem geringem Verkehr, dh durchschnittlich 125 Fahrten pro Tag, und der durchschnittlichen Fahrt auf insgesamt 10 m sind 4.8 m, in einem Jahr legt der Aufzug schätzungsweise 4.8 x 125 x 365 = 219.000 m zurück und in 25 Jahren 5.475 km. Die FU beträgt dann 0.047 x 5.475 = 237.33 tkm. Es ist auch möglich, die Gesamtmasse des Systems (z. B. 2,600 kg für einen Aufzug mit einer Kapazität von 630 kg und fünf Haltestellen) mit den tkm zu vergleichen; in diesem Beispiel sind es 10.96 kg/tkm. Berücksichtigt man die Verpackung, erhöht sich dieser Wert um ca. 10 %.

Die Umweltauswirkungen des Aufzugs werden wie die anderer Produkte industrieller Anlagen nach den in der EPD angewandten Standards mit folgenden Indikatoren bewertet:

• Potenzial zum Abbau abiotischer Elemente (ADP-Elemente), ausgedrückt in kg Sb (Antimon)-Äquivalent. Dabei handelt es sich um Rohstoffe, deren Verbrauch bei den derzeitigen Raten nicht nachhaltig erscheint. Das heißt, sie unterliegen der Knappheit.

• Potenzial für den abiotischen Abbau fossiler Brennstoffe (ADP-fossil), ausgedrückt in MJ (Megajoule). Dieses Konzept ähnelt dem vorherigen und bezieht sich auf Öl, Gas und dergleichen.

• Versauerungspotential (AP), ausgedrückt in kg SO2 (Schwefeldioxid)-Äquivalent. Es ist eine Auswirkung der Umweltverschmutzung, die durch industrielle Aktivitäten, den Verkehr und im Allgemeinen die Verwendung fossiler Brennstoffe verursacht wird. Sie beschreibt, wie viel Säureeintrag in Pflanzen, Böden und Oberflächengewässern durch Luftschadstoffe verursacht wird, die sich in Säure umwandeln.

• Eutrophierungspotential (EP), ausgedrückt in kg PO43-(Phosphatgruppe)-Äquivalent. Die überschüssigen Nährstoffe im Wasser verursachen die Vermehrung von Algen und verschiedenen Pflanzen, was zu Sauerstoffmangel führen kann, wodurch die Umgebung, in der Pflanzen und Tiere leben, aus dem Gleichgewicht gebracht und sogar deren Tod verursacht wird.

• Treibhauspotenzial (GWP) aufgrund des Treibhauseffekts, ausgedrückt in kg CO2-Äquivalent. Sie ist ein relatives Maß dafür, wie viel Wärme der Treibhauseffekt in der Atmosphäre einfängt und bezieht sich auf ein bestimmtes Zeitintervall.

• Photochemisches Ozonbildungspotential (POCP), ausgedrückt in kg C2H4 (Ethylen)-Äquivalent. Es ist verbunden mit Sommersmog in einem urbanen Umfeld mit zu hoher Schadstoffkonzentration. Während Ozon in der oberen Atmosphäre den positiven Effekt hat, uns vor UV-Strahlen zu schützen, ist es in Bodennähe ein gesundheitsgefährdender Schadstoff, der Atemwege und Lunge angreift.

• Ozonabbaupotential (ODP), ausgedrückt in kg FCKW-11-Äquivalent. CFC-11 (Trifluorchlormethan) zerstört zusammen mit Halon und HCFCs (Fluorchlorkohlenwasserstoffen) das Ozon in der oberen Atmosphäre.

Das Herzstück der EPD stellen die Umweltleistungsdaten zum Ressourceneinsatz im Hinblick auf diese Potenziale dar. Bei der Primärenergie, die in erneuerbar und nicht erneuerbar unterteilt wird, sind die hauptsächlichen Verbrauchsphasen die der Herstellung und der Nutzung. Dies gilt auch für Materialien, bei denen es sich überwiegend um nachwachsende Rohstoffe handelt. Die Erschöpfung der anorganischen Elemente ist natürlich bei der Rohstoffversorgung weit verbreitet. Die der fossilen Elemente (Energieträger) ist da, aber auch in der Nutzungsphase. Auch die Versauerung wird hauptsächlich in der ersten Phase bestimmt, wie die photochemische Ozonbildung, und wie die Eutrophierung, die aber auch die Nutzung beeinflusst. Daher gibt es zwei wirklich einschneidende Phasen in der Geschichte des Aufzugs, ohne den Transport zur Baustelle, die Wartung und die Abfallbehandlung zu vernachlässigen. Die Ermittlung des Abfallaufkommens befindet sich noch in der ersten Phase, in geringerem Umfang die der Nutzung und des Rückbaus am Ende der Lebensdauer.

Auch beim CO2-Fußabdruck (in kg CO30-Äquivalenten) dominieren die Phasen Produktion und Nutzung. In einer EPD, die sich auf die Norm bezieht, wird der erste auf zwei Drittel und der zweite auf etwa 13 % geschätzt. Wenn wir Phase D zählen, haben wir möglicherweise eine Rückgewinnung von etwa 2 % kg COXNUMX aus Abfall.

Die Umweltkennzahlen werden sowohl in absoluten Werten als auch bezogen auf jeden tkm tabellarisch dargestellt und können so auf die Varianten des Basislifts erweitert werden. Es werden zwei Tabellen ausgegeben – eine bezieht sich auf die Umweltauswirkungen und eine auf den Ressourcenverbrauch. Eine Tabelle beschreibt dann die Abfallmengen, die in den verschiedenen Lebensabschnitten absolut und pro tkm anfallen, und trennt gefährliche von nicht anfallenden Abfällen. Einige spezifizieren dann unterschiedliche End-of-Life-Szenarien und beziehen sich beispielsweise auf Eurostat-Statistiken für Europa im Allgemeinen oder nationale Statistiken, sofern verfügbar. Eine umsichtige (abwertende) Hypothese für den Rest der Welt ist die Annahme, dass alle Abfälle auf Mülldeponien landen.

Referenzen

[1] S. Iqbal und N. Minkov, „Berechnung, Quantifizierung und Berichterstattung über ‚Grün‘“ ELEVATOR WORLD, April 2014

[2]. CO2-Fußabdruck