Entwicklung eines ökologischen Bewertungsmodells für Begrünungssysteme in Kombination mit PV-Modulen unter Betrachtung des gesamten Lebenszyklus

Abstract

Im Zuge des Forschungsprojektes GrünPlusSchule@Ballungszentrum wurde eine Lebenszyklusanalyse von drei verschiedenen Vertikalbegrünungssystemen, die sowohl an Außenfassaden, als auch im Innenraum verwendet wurden, erstellt. Die unterschiedlichen Begrünungssysteme wurden in einem Gymnasium- und Realgymnasium im siebten Wiener Gemeindebezirk (GRG7) angebracht. Die vorliegende Diplomarbeit setzt sich zum Ziel, die Umweltauswirkungen der Begrünungsmodelle für deren gesamten Lebenszyklus abzubilden. Die ökologische Bilanzierung berücksichtigt dabei sowohl graue Energie (Herstellung, Nutzung/Ersatz und Entsorgung/Recycling der Bauteile bzw. Produkte) und rote Energie (energetischer Aufwand während der Nutzungsphase), als auch die CO2 Bindung durch die Pflanzen. Um diese Elemente der Lebenszyklusanalyse bewerten zu können, wurden vier Indikatoren zum Vergleich herangezogen. Zwei Indikatoren betreffen die Ressourceninanspruchnahme - Primärenergiebedarf nicht erneuerbar (PEI ne) und Primärenergie erneuerbar (PEI e) - und zwei Indikatoren die Wirkungen auf die globale und lokale Umwelt - Treibhauspotenzial (GWP) und Versauerungspotenzial von Boden und Wasser (AP). Bei den drei Vertikalbegrünungssystemen handelt es sich um ein troggebundenes Begrünungssystem (Innenraum Biologiesaal und Außenfassade Schulhof), ein modulares Begrünungssystem (Außenfassade Schulhof) und um ein Geotextilsystem (Innenraum Klasse 1C). Für den Vergleich wurde ein Bewertungsmodell für die Innenbegrünungen und eines für die Außenfassadenelemente entwickelt. Im Außenbereich wurde zusätzlich eine vorgesetzte Photovoltaik-Anlage miteinberechnet. Um die aus ökologischer Sicht beste Form der Begrünung zu finden, ist es notwendig, die Umweltauswirkungen der unterschiedlichen Begrünungsmodelle aufzuzeigen. Das troggebundene Begrünungssystem erreicht bezüglich grauer Energie niedrigere Werte, da Materialien mit geringen Umweltauswirkungen gewählt wurden. Im Vergleich dazu sind die Auswirkungen beim modularen Begrünungssystem etwas höher, da dieses Modell insgesamt mehr Masse pro Quadratmeter aufweist. Im Innenraum sind die Werte des Geotextilsystems im Bezug auf die graue Energie aufgrund seines 1 cm dicken Kunststoffträgers höher, als beim troggebundenen Begrünungssystem.

As a part of the study GrünPlusSchule@Ballungszentrum, a life-cycle assessment of three different vertical greening systems was developed in the course of this thesis. The greening systems were installed at the exterior an interior walls of a grammar school in Vienna (GRG7). As a main task this thesis compares the environmental impacts of the different green wall systems throughout their life-cycle. The life-cycle assessment takes into account the use of embodied energy (production, replacement, disposal/recycling of components or materials) and the red energy (energy required during the utilisation phase) as well as the absorption of carbon dioxide through the plants in use. In order to assess these components, four indicators are used for comparison: non-renewable primary energy consumption (PEI ne) and renewable primary energy consumption (PEI e) concern resource demands, while global warming potential (GWP) and acidification potential of soil and water (AP) concern the effects on global and local environment. Three vertical greening models were tested in the school: a system with planter boxes (interior wall biology classroom and exterior wall schoolyard), a modular system exterior wall schoolyard) and a system with felt layers (interior wall classroom 1C). In order to allow accurate comparison, separate assessment models for the interior and the exterior systems were developed. Additionally, the combination of the exterior system with a photovoltaic plant was considered. In order to find the best greening system in ecological terms, it is necessary to draw comparisons between the different models. The planter box system has lower impacts with regard to the embodied energy because it is based on materials that have a limited environmental impact. The impacts of the modular system are slightly higher than those of the planter boxes. This is mostly because of the higher mass of this model, which is more than twice as heavy as the planter boxes. Regarding the interior systems, the felt layer system has a higher environmental impact than the planter box system due to a plastic board.