Datum 7 oktober 2011
Ketenanalyse Klapankers en groutankers
Referentie VdH/083/00832 Contactpersoon Alco Kieft +31 (0)88 186 99 00
[email protected] Project VdH niveau 4 Contactpersoon Van den Herik Jeroen Terlingen Postadres Industrieweg 24 3361 HJ Sliedrecht Status Final Versie 1.0 Aantal pagina’s 23
Primum BV KVK nr. 08205933
Stationsweg 3, 3972 KA Driebergen Postbus 24, 3940 AA Doorn
T. +31 (0)88 186 99 00 F. +31 (0)343 52 31 96
[email protected] www.primum.nl
Inhoudsopgave
1.
Inleiding
3
1.1
Leeswijzer
3
2.
Doelstelling van het opstellen van de ketenanalyse
4
3.
Vaststellen van de Scope van de ketenanalyse
4
3.1 3.2
Projectbeschrijving Noord-Hollandskanaal Functionele eenheid
4 5
4.
Vaststellen systeemgrenzen en identificeren van ketenpartners
5
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
Conceptbeschrijving groutankers Conceptbeschrijving klapankers Ketenstappen groutankers en klapankers Uitsluitingen Verschillende typen damwandplanken als vergelijkingsbasis Groutankers Klapankers
5 6 7 8 8 9 11
5.
Allocatie van CO2-emissies
13
6.
Datacollectie en datakwaliteit
13
7.
Kwantificeren van emissies
15
7.1 7.2
Groutankers Klapankers
15 17
8.
Resultaten
19
9.
Discussie
21
10.
Reductiemogelijkheden
21
11.
Reductiedoelstelling
22
12.
Conclusie
22
Bronvermelding
23
2/23
1.
Inleiding Een belangrijk onderdeel van het behalen van niveau 4 van de CO2-prestatieladder is het verkrijgen van inzicht in de Scope 3 emissies van de organisatie. In het document ‘Scope 3 emissies en ketenanalyses’ zijn de meest materiële Scope 3 emissiecategorieën reeds in kaart gebracht, volgens de stappen zoals beschreven in de Corporate Value Chain (Scope 3) standaard van het GHG-protocol, en zijn twee onderwerpen bepaald om een ketenanalyse op uit te voeren. Er is gekozen voor het uitvoeren van twee ketenanalyses:
Ketenanalyse duurzamere damwandtypen: Tijdens het ontwerpproces voor het plaatsen van een damwand worden meerdere materiaalkeuzes gemaakt. Door de CO2-uitstoot binnen de keten in kaart te brengen voor verschillende materiaalopties, ontstaat de mogelijkheid om in het ontwerpproces rekening te houden met de CO2-uitstoot binnen de keten. Als er damwandplanken vrijkomen tijdens een project, kan gezocht worden naar toepassing binnen een ander project. Hierdoor worden de materialen niet behandeld alsof ze aan het einde van hun levensduur zijn en wordt de CO2-uitstoot tijdens dit proces bespaard. Ketenanalyse klapankers en groutankers: Klapankers en groutankers zijn twee verschillende ankersystemen die o.a. ingezet worden om damwanden mee te verankeren. Het plaatsen van beide typen gebeurt op verschillende wijze. Binnen één van de projecten van Van den Herik is een afweging tussen deze twee typen ankersystemen gemaakt, waardoor informatie over beide systemen in dezelfde context aanwezig is. Deze analyse vergelijkt de CO2-uitstoot in de keten van beide ankersystemen met als doel om de CO2-uitstoot in toekomstige projecten onderdeel te maken van het beslisproces voor het type ankersysteem.
Dit document beschrijft de ketenanalyse ‘klapankers en groutankers’. Voor de tweede ketenanalyse zie het document ‘Ketenanalyse Duurzamere damwandtypen’. 1.1
Leeswijzer De opbouw van dit document is gebaseerd op de Corporate Value Chain (Scope 3) Standaard [GHG, 2010a]. Daarnaast is, waar nodig, de methodiek van de Product Accounting & Reporting Standard aangehouden [GHG, 2010b]. Zie de onderstaande koppelingstabel.
Corporate Value Chain (Scope 3) Standard
Product Accounting & Reporting Standard
Ketenanalyse:
H3. Business goals & Inventory design
H3. Business Goals
Hoofdstuk 2
H4. Overview of Scope 3 emissions
-
Zie doc: ‘Scope 3 emissies en ketenanalyses’
H5. Setting the Boundary
H7. Boundary Setting
Hoofdstuk 3 & Hoofdstuk 4
H6. Collecting Data
H9. Collecting Data & Assessing Data Quality
Hoofdstuk 6
H7. Allocating Emissions
H8. Allocation
Hoofdstuk 5
H8. Accounting for Supplier Emissions
-
Nvt. Geldt voor CO2-ladder niveau 5.
H9. Setting a reduction target […]
-
Hoofdstuk 11
3/23
2.
Doelstelling van het opstellen van de ketenanalyse De belangrijkste doelstelling voor het uitvoeren van deze ketenanalyse is het identificeren van GHG-reductiekansen, het definiëren van reductiedoelstellingen en het monitoren van de voortgang. Op basis van het inzicht in de Scope 3 emissies en de twee ketenanalyses wordt een reductiedoelstelling geformuleerd. Binnen het energiemanagementsysteem dat is ingevoerd wordt actief gestuurd op het reduceren van de Scope 3 emissies. Reductie van CO2-emissies kan alleen behaald worden in samenwerking met ketenpartners. Van den Herik zal de eigen ketenpartners betrekken bij het behalen van de reductiedoelstellingen.
3.
Vaststellen van de Scope van de ketenanalyse
3.1
Projectbeschrijving Noord-Hollandskanaal Als case wordt gekozen voor het Van den Herik project aan het Noord-Hollandskanaal. In maart 2010 heeft Van den Herik Kust- en oeverwerken BV opdracht ontvangen van de Provincie NoordHolland voor het uitvoeren van de werkzaamheden voor het bestek Oevervoorzieningen NoordHollandskanaal. Het betreft hier de reconstructie van 2.750 m oever langs de Saskerleidam (gemeente Castricum) nabij Akersloot. In 2005 hebben zij, met succes, op dit kanaal eveneens een stuk oevervoorzieningen vervangen. De Saskerleidam is de afscheiding tussen het Alkmaardermeer en het Noord-Hollandskanaal. Het gebied wordt intensief gebruikt voor de waterrecreatie. Ook broeden er veel ganzen en allerlei andere soorten vogels op deze verlaten dam. Een deel van deze dam behoort tot de ecologische hoofdstructuur. De Saskerleidam maakt onderdeel uit van de Provinciale Ecologische Hoofdstructuur (PEHS). De werkzaamheden in dit belangrijke recreatie gebied worden uitgevoerd in goed overleg met het Recreatieschap Alkmaarder- en Uitgeestermeer. Binnen dit project zijn klapankers toegepast in plaats van de volgens het bestek voorgeschreven groutankers. Doordat over beide verankeringsmethoden gegevens beschikbaar zijn biedt dit project een goede case. Deze analyse vergelijkt de CO2-uitstoot in de keten van beide ankersystemen met als doel om de CO2-uitstoot in toekomstige projecten onderdeel te maken van het beslisproces voor het type ankersysteem.
4/23
3.2
Functionele eenheid De functie van ankersystemen is het verankeren van verschillende (dam)wanden. Het kiezen voor de eenheid ‘per anker’ ligt voor de hand, maar leidt in dit geval tot een verkeerde vergelijking. Omdat de trekkracht van de groutankers een stuk groter is dan van de klapankers zijn er namelijk minder groutankers nodig om een vergelijkbare damwand te verankeren. Een vergelijking ‘ damwand per lengte vooraanzicht’ biedt wel een goede vergelijkingsbasis. De diepte waarop de damplanken geplaatst worden heeft weinig invloed op het aantal toegepaste ankers en hoeft daarom niet meegenomen worden binnen de vergelijking. De functionele eenheid voor deze ketenanalyse wordt: ‘Het verankeren van 100 strekkende meter damwand’ De reference-flow geeft aan op welke wijze invulling wordt gegeven aan de functionele eenheid. Deze analyse bespreekt twee reference-flows;de klapankers en de groutankers.
4.
Vaststellen systeemgrenzen en identificeren van ketenpartners
4.1
Conceptbeschrijving groutankers Een groutanker bestaat uit een staaf die aan het uiteinde over een lengte van 4 tot 6m in een cilinder van grout wordt ingebed. De trekkracht wordt ontleent aan de schuifspanning tussen het groutlichaam en de omringende grond. Door een gat in de damwand wordt een holle buis (boorbuis) de grond in gebracht. Als de gewenste diepte is bereikt wordt de ankerstaaf in de buis geschoven. Daarna wordt grout, een mengel van cement en water, tussen de ankerstaaf en boorbuis geïnjecteerd. De boorbuis wordt geleidelijk teruggetrokken, waarbij de ruimte die vrijkomt opgevuld wordt met het geïnjecteerde grout. Hierdoor ontstaat het groutlichaam, dat de trekkrachten op kan vangen. Pas als het groutlichaam voldoende is uitgehard kan het anker afgespannen worden op een ankerstoel (ankerplaat) en/of een gording waarbij de ankerkracht wordt beproeft.
Figuur 1: Groutanker. Bron: www.infrawiki.nl
5/23
1
Een Leeuwanker is samengesteld uit holle stalen (anker)staafsecties met lengtes van maximaal 7 meter. Een koppelbus verbindt de secties. Aan de onderste staafsectie wordt een voorboor bevestigd die over ongeveer 1 meter voorzien is van een opgelast spiraalblad. Het anker wordt roterend op diepte gebracht. Het voorblad is voorzien van openingen om het grout in te kunnen spuiten. Tijdens het indraaien van de staafsecties wordt via de holle kern van de ankerstaaf en de openingen in het voorboor grout onder druk de grond in geïnjecteerd. Het grout wordt gemengd met de omliggende grond, waardoor er geen grond verwijderd hoeft te worden. De diameter van het groutlichaam is minimaal 2cm groter dan de diameter van het spiraalblad. De ankerstaaf inclusief de voorboor blijft na plaatsing in de grond achter en doet daar dienst als trekelement. Omdat groutankers grotere trekkrachten aankunnen dan klapankers wordt er meestal maar één groutanker per twee of drie dubbele damwandplanken geplaatst. Om de krachten te verdelen is daarom vaak wel een stalen gording nodig.
4.2
Conceptbeschrijving klapankers Een klapankers biedt ten opzichte van andere ankertypen het voordeel dat de belastingcapaciteit wordt bereikt ‘zonder grondverstoring’ tijdens de installatie. Daarnaast gaat het aanbrengen van klapankers in verhouding snel en is er relatief weinig ruimte voor de plaatsing nodig. Door een gat in de damwand wordt het klapanker inclusief de trekstang de grond in getrild met behulp van een drijfstang. Daarvoor kan standaard materieel worden toegepast. Als de gewenste diepte bereikt is wordt de drijfstang verwijdert en het anker gekanteld door aan de trekstang te trekken. Als het klapanker geplaatst is kan het direct belast worden. Het testen van de belastbaarheid is daardoor direct onderdeel van het installatieproces. In de regel wordt er in elke dubbele damwandplank één klapanker geplaatst.
Figuur 2: Klapanker. Bron: www.JLDinternational.nl
1. Er bestaan vele typen groutankers. In het bestek van het Noord-Hollandskanaal worden ‘Leeuwankers’ genoemd als geaccepteerde groutverankeringsmethode. De berekeningen in deze analyse zijn gebaseerd op dit type.
6/23
4.3
Ketenstappen groutankers en klapankers De ketenstappen zijn verschillend voor de plaatsing van groutankers en klapankers. In onderstaande tabel staan de activiteiten voor beide ankers weergegeven. Voor elk type anker volgt een detailbeschrijving binnen het project Noord-Hollandskanaal.
1. 2.
3. 4.
5.
Groutanker Productie en toelevering materialen Branden gat voor ankerstoel in de damwandplank. Op zijn plaats brengen ponton. Inbrengen groutanker. Injecteren grout.
1. 2.
3. 4.
Klapanker Productie en toelevering materialen Branden gat voor ankerstoel in de damwandplank. Op zijn plaats brengen ponton. Aanbrengen klapanker en ankerstang. Plaatsen ankerstoel en afspannen klapanker.
Uitharden groutlichaam. Op zijn plaats brengen ponton. Aanbrengen ankerstoel, stalen gording en afspannen groutanker.
Figuur 3: Voornaamste energie- en materiaalstromen binnen de Scope
7/23
4.4
Uitsluitingen Tijdens de werkzaamheden wordt er gebruik gemaakt van een ponton dat het materieel dat nodig is om de ankers te plaatsen langs de oever vervoerd. Voor het op zijn plaats brengen en het verplaatsen van het ponton zijn geen goede gegevens beschikbaar aangezien het ponton binnen het project wordt ingezet voor veel meer toepassingen dan alleen het plaatsen van de klap- en groutankers. Binnen de sector bestaat ook geen proxy data die gebruikt kunnen worden om een goede inschatting te maken. Tenslotte gaat het naar verwachting om een insignificante hoeveelheid energiegebruik dat wegvalt tegen het materiaalgebruik en inzet van het materieel om de klapankers te plaatsen. Om deze redenen wordt het op zijn plaats brengen en verplaatsen van het ponton niet verder binnen deze ketenanalyse meegenomen. Voor het uitharden van het groutlichaam wordt geen materieel ingezet en is er dus geen sprake van energiegebruik. Om deze reden wordt deze stap niet verder besproken.
4.5
Verschillende typen damwandplanken als vergelijkingsbasis Het oorspronkelijke bestek van het project Noord-Hollandskanaal schrijft het gebruiken van groutankers voor. In de uitvoering is uiteindelijk gekozen voor het toepassen van de klapankers. Naast het toepassen van een ander type verankering is er ook een ander type damwand aangebracht dan degene die beschreven stond in het bestek. Ankers worden geplaatst om de resultante krachten aan weerszijden van de damwand op te kunnen vangen. De resultante kracht wordt bepaald door de druk aan weerszijden van de damwandplanken en deze druk is afhankelijk van de diepte waarop de damwandplank geplaatst is. De dikte en vorm van de damwandplanken heeft bijna geen invloed op de resultante kracht. De resultante kracht wordt voor het overgrote deel met de ankers opgevangen. De stelling is daarom dat het type damwand weinig verschil maakt zolang de lengte van de damwand en de diepte waarop deze geplaatst is maar gelijk is.
8/23
4.6
Groutankers De groutankers zouden volgens het bestek van het project Noord-Hollandskanaal geplaatst worden in een damwand met AZ13-770 damwandplanken. Deze damwandplank is uitgebreid beschreven in de ketenanalyse ‘duurzamere damwandtypen’. Stap 1 Productie en toelevering materialen: Groutankers en andere bijbehorende materialen worden meestal door de aannemer geleverd. De volgende typen groutankers, (anker)staafsecties, grout, ankerstoelen en stalen gording zijn berekend voor gebruik binnen het project Noord-Hollandskanaal:
487 groutankers type 125, staalsoort S355
406 groutankers type 200, staalsoort MW450 487 (anker)staafsecties van 14,25m en een staafdoorsnede van 628mm2 (voor type 125) 406 (anker)staafsecties van 14,25m en een staafdoorsnede van 933mm2 (voor type 200) ~250 kg grout van CEM I 42,5 per groutanker 893 ankerstoelen 87.200 kg staal HEA-260 van staalkwaliteit S235JR, ongebruikt, onbehandeld; 92.560 kg staal HEA-240 van staalkwaliteit S235JR, ongebruikt, onbehandeld.
Volgens het bestek moest één groutanker aangebracht worden per twee dubbele damwandplanken. Voor een diepere damwandplank wordt een zwaarder type groutanker ingezet, omdat de resultante kracht groter is. De groutankers worden gebruikt voor een damwand waarvan 1500m op 7,0m wordt geplaatst en 1250m op 7,5m. De damwandplanken AZ13-770 zijn 1,54m breed. Daarom worden er (1500/1,54/2) = 487 groutankers van type 125 gebruikt en 406 groutankers van type 200.
Stap 2 Branden gat voor ankerstoel: Volgens de aannemer is het gewicht van een ankerstoel van een groutanker ongeveer gelijk aan het gewicht van een ankerstoel voor een klapanker. De gaten die gemaakt worden in de damwandplanken zullen om die reden van vergelijkbare afmetingen zijn. Zie voor een beschrijving van de werkzaamheden Stap 1 bij het aanbrengen van klapankers. De CO2-uitstoot zal voor deze stap verschillen tussen groutankers en klapankers, omdat er voor groutankers minder gaten nodig zijn per 100 meter.
Stap 3 Inbrengen groutanker: De boormachine wordt opgesteld, waarna de voorboor met spiraalblad wordt ingehesen. De eerste (anker)staafsectie wordt gekoppeld aan de voorboor, waarna de eerste sectie wordt ingeboord. Hierna wordt de tweede sectie ingehesen, gekoppeld en ingeboord. Dit wordt herhaald totdat de diepte van het groutlichaam bereikt is. Voor deze lichte types groutverankeringen wordt een 15 tons boormachine ingezet, zoals een 15 tons KR806. Deze heeft een dieselmotor van 140pk. De productiesnelheid is ca. 10 tot 15 stuks per 8 uur, oftewel ca. 1.5 per uur.
9/23
Stap 4 Injecteren grout: Als op de diepte van het groutlichaam aangekomen is wordt het grout geïnjecteerd. Het anker wordt verder op diepte geboord waarbij gelijktijdig grout wordt geïnjecteerd. Hierdoor ontstaat een groutlichaam van meestal rond de 6m. Hiervoor wordt CEM I 42,5 cement toegepast. Er wordt uitgegaan van 200 tot 300 kg cement voor een licht ankertype 125 of 200. Voor het injecteren van het grout wordt een groutmix-injectieunit ingezet, zoals type: Häny IC 650/ZMP 710 en een stroomaggregaat.
Stap 5 Aanbrengen ankerstoel, stalen gording en afspannen groutanker: Het gewicht van een ankerstoel van een groutanker ongeveer gelijk aan het gewicht van een ankerstoel voor een klapanker. Zie voor een beschrijving van de ankerstoelen stap 3 van het plaatsen van klapankers. Omdat er niet in elke damwandplank een anker wordt geplaatst is het belangrijk om de krachten evenredig te verdelen. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van een stalen gording. Volgens het bestek van het Noord-Hollandskanaal wordt voor de totale lengte van 2750m damwand de volgende stalen gording gebruikt:
87.200 kg staal HEA-260 van staalkwaliteit S235JR, ongebruikt, onbehandeld; 92.560 kg staal HEA-240 van staalkwaliteit S235JR, ongebruikt, onbehandeld.
Nadat het grout minimaal 10 dagen uitgehard is en de ankerstoel en gording is aangebracht kan gestart worden met het testen van de ankers. Elk anker wordt met behulp van een vijzel aan een controleproef onderworpen om te testen of de gewenste trekkracht bereikt wordt. Het vijzel wordt met een klein dieselaggregaat van stroom voorzien.
10/23
4.7
Klapankers De klapankers zijn geplaatst in de damwand die bestaat uit BZIN/BZIR en GU7N damwandplanken zoals beschreven in de ketenanalyse ‘damwandtypen’. Voor een uitgebreide beschrijving van deze damwand wordt verwezen naar het betreffende document.
Stap 1 Productie en toelevering materialen: De klapankers en bijbehorende materialen zijn binnen het project Noord-Hollandskanaal project geleverd door JLD International. De volgende typen klapankers, ankerstangen en ankerstoelen zijn ingezet:
1290 klapankers type MR-1 1667 klapankers type MR-SR 180 ankerstangen van 15m. 2747 ankerstangen van 12m. 2957 ankerstoelen
Figuur 4: Klapanker type MR-SR
Stap 2 Branden gat voor ankerstoel: Kloostermans uit Staphorst heeft alle werkzaamheden uitgevoerd om de klapankers te plaatsen. De gaten worden gebrand gelijktijdig met het afbranden van de damwandplanken op de juiste lengte. Hiervoor heeft Kloostermans een 20 tons rupskraan ingezet met 5 man personeel waarvan er vier man aan het branden waren. Omdat het aanbrengen van de gaten gelijktijdig met het afbranden van de planken is uitgevoerd is de exacte tijd per gat moeilijk vast te stellen. Verwachting is dat dit ~50% van de tijd is geweest. In 10 uur tijd per dag werden ca. 100 damwandplanken op lengte gemaakt en voorzien van een gat t.b.v. de verankering. Aanname is dan ook dat er ca. 100 gaten in 5 uur gemaakt zijn (rupskraan + 5 man).
11/23
Stap 3 Aanbrengen klapanker en ankerstang: Nadat de damwand op diepte is getrild volgt Kloosterman die de klapankers plaatst. De ankers worden vanaf een ponton ingebracht door de reeds gebrande gaten in de damwandplanken. Het klapanker wordt op diepte gebracht en geklapt. Gelijk wordt de houdkracht gecontroleerd. De kraan is hiertoe voorzien van een geijkt unster. De meetwaarde wordt in een tabel genoteerd. Indien het anker niet voldoende houdkracht heeft wordt deze opnieuw geplaatst of wordt eventueel een verlengstuk toegevoegd. Voor het aanbrengen van de klapanker, ankerstang en drijfstang is door Kloosterman een JCB 260 graafmachine ingezet. De productie is ca. 10 ankers per uur.
Stap 4 Plaatsen ankerstoel en afspannen klapanker: Nadat het klapanker geplaatst is komt een volgende ploeg welke de geprefabriceerde ankerstoelen over de bovenwater uitstekende ankerstangen schuift. De ankerstoelen zijn voorzien van zoeklippen aan de onderzijde zodat zij goed in het gat schuiven. Nadat de ankerstoelen geplaatst zijn wordt een moer met een hele lange pijpsleutel aangebracht en vastgezet. Het overtollige stuk ankerstang wordt afgeknepen met een hydraulische kniptang. Tijdens het afspannen wordt de JCB 260 graafmachine ingezet die ook gebruikt wordt voor het aanbrengen van de klapankers. De hydraulische kniptang wordt aangedreven door een aggregaat.
12/23
5.
Allocatie van CO 2 -emissies Als allocatie noodzakelijk is dan wordt de methode gebruikt uit hoofdstuk 8 van de Product Accounting & Reporting standard.
6.
Datacollectie en datakwaliteit De sterke voorkeur bij de datacollectie ligt bij het gebruik van primaire data. Secundaire (proxy) data wordt alleen gebruikt als er geen andere gegevens aanwezig zijn. De volgorde waarin de datacollectie is uitgevoerd staat in de volgende lijst weergegeven: 1. 2. 3. 4. 5.
Primaire data op basis van gemeten CO2-uitstoot gegevens. Primaire data op basis van gebruikte brandstoffen/energieverbruik. CO2-uitstoot wordt berekend met een CO2-conversiefactor. Secundaire data op basis van gemeten CO2-uitstoot gegevens. Secundaire data op basis van brandstof/energieverbruik. CO2-uitstoot wordt berekend met een CO2-conversiefactor. Secundaire data over CO2-uitstoot uit algemene (sector)databases.
Een uitgangspunt bij elke ketenanalyse is dat de CO2-uitstoot, binnen de ketenstappen die uitgevoerd zijn door het bedrijf dat de ketenanalyse maakt, gebaseerd moet zijn op primaire data. Aangezien alle ketenstappen niet uitgevoerd zijn door Van den Herik zelf was het binnen deze analyse lastig om primaire data te verzamelen. Om deze reden is vaal gebruik gemaakt van secundaire data in de vorm van brandstof/energieverbruik van vergelijkbaar materieel en/of (sector)databases. Het oorspronkelijke bestek van het project Noord-Hollandskanaal schrijft het gebruiken van groutankers voor. Alle gegevens omtrent de materialen en hoeveelheden voor het toepassen van groutankers zijn daarmee aanwezig. In de uitvoering is uiteindelijk gekozen voor het toepassen van de klapankers. Deze gegevens zijn aanwezig uit de offertes/informatie van de onderaannemers die de klapankers hebben geplaatst. Binnen deze ketenanalyse is gebruik gemaakt van de EcoInvent 2.0 database [Ecoinvent v2]. Deze database bevat veel CO2-uitstoot gegevens, voornamelijk over de winning van grondstoffen, productie en transport naar de gebruikslocatie van vele materiaalsoorten. Om een beeld te krijgen van de onzekerheid door het gebruik van deze database is deze getoetst op de criteria zoals genoemd in het GHG-protocol Product Accounting and Reporting Standard: 1.
2. 3.
Technologisch representatief; De EcoInvent database bevat gegevens over veel verschillende productiemethodes, waardoor meestal gegevens te vinden zijn die technologisch representatief zijn. Temporaal representatief; De EcoInvent database maakt gebruik van gegevens van meestal minder dan 10 jaar oud. Geografisch representatief; Waar mogelijk is gekozen voor productiemethodes representatief voor west-europa.
13/23
4. 5.
Compleetheid; De CO2-uitstoot gegevens in de database zijn zeer compleet in het aantal processen dat is meegenomen. Precisie; De CO2-uitstoot gegevens in de database zijn gebaseerd op literatuur met veelal een onzekerheid van <5%.
Een tweede database waar gebruik van gemaakt wordt is de BAM Project Carbon Calculator [BAM, PPC-tool]. Ook deze wordt hier getoetst op de criteria van datakwaliteit uit het GHG-protocol Product Accounting and Reporting Standard: 1.
2. 3. 4. 5.
Technologisch representatief; De BAM CO2-tool bevat gegevens specifiek voor de bouwsector. Vaak zit hier vergelijkbaar materieel tussen als waar gegevens over nodig zijn. Temporaal representatief; De gegevens in de BAM CO2-tool zijn gebaseerd op 28 projecten die minder dan 3 jaar geleden zijn uitgevoerd. Geografisch representatief; De gegevens zijn afkomstig van materieel dat in Nederland is gebruikt en is daarmee geografisch representatief. Compleetheid; De berekeningsmethodes achter de gegevens zijn niet overal beschikbaar, waardoor een goede uitspraak over de compleetheid lastig te geven is. Precisie; De gegevens zijn gebaseerd op gemeten brandstofverbruiken en bezitten daardoor een goede precisie.
Aangezien dit de eerste ketenanalyse betreft over dit onderwerp is een resultaat op basis van voornamelijk secundaire data voldoende voor het trekken van een algemene conclusie over het klapankers en groutankers als verankeringsmethode. In de toekomst kan de analyse worden uitgebreid met meer betrouwbare gegevens, waardoor een meer betrouwbaar/completer beeld ontstaat.
14/23
7.
Kwantificeren van emissies De CO2-uitstoot wordt in dit hoofdstuk per ketenstap uitgerekend, eerst voor het toepassen van groutankers en vervolgens voor het toepassen van de klapankers. De resultaten worden samengevat in het Resultaten hoofdstuk.
7.1
Groutankers Stap 1 Productie en toelevering materialen Groutankers: De ankers type 125 hebben een buiendiameter van 30mm en een wanddikte van 2 10mm. Dit komt neer op een staafdoorsnede van 628mm staal. Het gewicht van het spiraalblad dat op de onderste meter van de onderste staafsectie is aangebracht is niet precies bekend. Er wordt aangenomen dat het gewicht van het anker over de lengte waar het spiraalblad is bevestigd 3 twee maal zoveel is als de staafsectie alleen. De dichtheid van vast staal is 7,87 gr/cm . Voor een anker type 125 van 14,25m lengte leidt dit tot een gewicht van 75,4 kg. 2 2 3 (((6,28mm * 1425cm) + (6,28cm * 100cm)) * 0,00787 kg/cm = 75,4 kg). De ankerstype 200 hebben een buitendiameter van 38mm en een wanddikte van 11 mm. Dit komt 2 neer op een staafdoorsnede van 933m staal. Voor een ankertype 200 van 14,25m leidt dit tot een gewicht van 112 kg. Grout: Met ~250 kg grout per groutanker en 893 groutankers is er in totaal 223250 kg grout nodig. Om een grout mengsel te krijgen dat voldoende vloeibaar is om door de groutankers te persen wordt gebruik gemaakt van grout met een hoger watergehalte dan wat minimaal noodzakelijk is voor het uitharden van het grout. Volgens [Weaver and Bruce, 2007] is een cement/water gewichtverhouding tussen de 1:1 en 1:1.5 ideal. Binnen deze analyse wordt gerekend met een cement/water gewichtverhouding van 1:1. Ankerstoel: De ankerstoelen zijn in vorm verschillend voor de typen damwandplanken. Doordat de 3 dikte ook verschilt is het gewicht echter precies gelijk. Op basis van de berekende cm aan staal en 3 een dichtheid van 7,87 gr/cm wordt het gewicht van de ankerstoel geschat op 19 kg. Stalen gording: In totaal is er 179760 kg aan stalen gording nodig. 1
Materiaal
Aantal
Gewicht (kg)
kg CO2/kg
CO2 (ton)
Groutanker type 125
487
75,4 kg
1,72
63,16
Groutanker type 200
406
112,0 kg
1,72
78,21
Grout
893
250 kg
0,41
91,53
Ankerstoel
893
~19 kg
1,72
29,18
Stalen gording
1
179760 kg
1,72
309,19
Totaal:
571,27
1
Afkomstig uit de EcoInvent v2 database. Het staal betreft een gemiddelde tussen de europese/wereldwijde productiemix.
15/23
Stap 2 Branden gat voor ankerstoel Tijdens het branden van de gaten voor de ankerstoelen wordt een 20 tons rupskraan ingezet. Er worden ca. 20 gaten per uur gebrand en er moeten 893 gaten gebrand worden voor de groutankers. Daarmee wordt de 20 tons rupskraan voor ~45 uur (893/20) ingezet om de gaten te branden. Om het inzet van de rupskraan om te rekenen naar CO2-uitstoot wordt gebruik gemaakt van de BAM CO2-tool. Een 15-25 tons graafmachine stoot volgens deze tool 33 kg CO2/uur uit. Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2
Rupskraan
20 tons
45
33
1485 kg
Stap 3: Inbrengen groutankers Voor het inbrengen van de groutankers wordt een KR806 15 tons boormachine ingezet met een diesel motor van 140pk. De productiesnelheid is ~1,5 ankers per uur. De boormachine wordt daarom ~595 uur (893/1,5) ingezet om alle ankers te plaatsen. Om een inschatting te maken van de CO2-uitstoot door de inzet van de boormachine wordt gebruik gemaakt van de BAM CO2-tool. Een 7-15 tons graafmachine stoot volgens deze tool 19 kg CO2/uur uit. Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2
Graafmachine
KR806
595
19
11305 kg
Stap 4: Injecteren grout De groutmix-injectieunit wordt aangedreven met behulp van het stroomaggregaat. Er wordt gerekend met een stroomaggregaat met een vermogen van 35 kVA. Op half vermogen verbruikt dit aggregaat 5.4 ltr diesel per uur (www.genpower.nl). Met een conversiefactor van 3135 gr/ltr is dit ~17 kg CO2/uur. Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2
Stroomaggregaat
35 kVA
595
17
10115 kg
16/23
Stap 5: Aanbrengen ankerstoel, stalen gording en afspannen groutanker Naast het stroomaggregaat dat de vijzel van stroom voorziet wordt er verder geen brandstof/elektriciteit gebruikt. De draaiuren voor het afspannen van de groutankers is niet specifiek bekend. Er wordt aangenomen dat dit ongeveer de helft is van het plaatsen en afspannen van klapankers, ~148 uur.
7.2
Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2 (kg)
Stroomaggregaat
35 kVA
148
17
2516
Klapankers Stap 1 Productie en toelevering materialen Klapankers: Een klapanker van type MR-1 heeft een gewicht van 5.8 kg en een klapanker van het type MR-SR een gewicht van 9.1 kg. Ankerstangen: De ankerstangen hebben een diameter tussen de 15 en 25mm. Het is niet bekend welke diameter ankerstang is toegepast. Om deze reden wordt gekozen voor de meest conservatieve schatting en wordt er gerekend met een diameter van 25mm. 2
Een ankerstang met een diameter van 25mm heeft een staafdoorsnede (A) van ~491 mm . De 3 dichtheid van vast staal is 7,86 gr/cm . Een ankerstang van 15m heeft daarmee een geschat gewicht van 57,9 kg. Een ankerstang van 12m heeft een geschat gewicht van 46.4 kg. Ankerstoel: De ankerstoelen zijn in vorm verschillend voor elk type damwandplank. Doordat de 3 dikte ook verschilt is het gewicht echter precies gelijk. Op basis van de berekende cm aan staal en 3 een dichtheid van 7,87 gr/cm wordt de ankerstoel geschat op ~19 kg.
Materiaal
Type
Aantal
Gewicht (kg)
kg CO2/kg
CO2 (ton)
Klapanker
MR-1
1290
5,8
1,72
12,87
Klapanker
MR-SR
1667
9,1
1,72
26,01
Ankerstang
15m
180
57,9
1,72
17,93
Ankerstang
12m
2747
46,4
1,72
219,23
Ankerstoel
nvt
2957
19
1,72
96,63
Totaal:
372,67
17/23
Stap 2 Branden gat voor ankerstoel Tijdens het branden van de gaten voor de ankerstoelen wordt een 20 tons rupskraan ingezet. Er worden 20 gaten per uur gebrand en er moeten 2957 gaten gebrand worden voor de groutankers. Daarmee wordt de 20 tons rupskraan voor ~148 uur ingezet om de gaten te branden. Om het inzet van de rupskraan om te rekenen naar CO2-uitstoot wordt gebruik gemaakt van de BAM CO2-tool. Een 15-25 tons graafmachine stoot volgens deze tool 33 kg CO2/uur uit. Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2
Rupskraan
20 tons
148
33
4884 kg
Stap 3 Aanbrengen klapanker en ankerstang Voor het plaatsen van de klapankers wordt een JCB 260 graafmachine ingezet. Deze graafmachine heeft een gewicht van 25,8 ton. De productiesnelheid is ~10 ankers per uur. Om 2957 ankers te plaatsen wordt de boormachine ~296 uur ingezet. Om een inschatting te maken van de CO2-uitstoot door de inzet van de boormachine wordt gebruik gemaakt van de BAM CO2-tool. Een 15-25 tons graafmachine stoot volgens deze tool 53 kg CO2/uur uit.
Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2
Graafmachine
JCB260
296
53 kg
15688 kg
Stap 4 Plaatsen ankerstoel en afspannen klapanker De JCB 260 graafmachine wordt gebruikt voor het aanbrengen van het klapanker en ook het afspannen van het klapanker. Omdat de inzet van de JCB 260 graafmachine al meegenomen is in stap 3 wordt deze niet opnieuw meegenomen. Voor het afspannen van de klapankers wordt naast de graafmachine ook een klein stroomaggregaat ingezet. Materieel
Type
Draaiuren
kg CO2/uur
CO2
Stroomaggregaat
35 kVA
296
17
5032 kg
18/23
8.
Resultaten De bespreking van de resultaten start met een overzicht van de CO2-uitstoot tijdens de winning van grondstoffen en de productie van de materialen, gespecificeerd naar materiaaltype. Het totaal in onderstaande tabel geeft de CO2-uitstoot tijdens de eerste ketenstap; productie en toelevering materialen. Groutankers Materiaal Groutankers
Klapankers CO2 (ton)
Percentage
Materiaal
CO2 (ton)
Percentage
141,37
24,7%
Klapankers
38,88
10,4%
Ankerstangen
237,16
63,7%
96,63
25,9%
372,67
100%
Grout
91,53 ton
16,0%
-
Ankerstoelen
29,18 ton
5,1%
Ankerstoelen
Stalen gording
309,19 ton
54,1%
-
Totaal groutankers
571,27 ton
100%
Totaal klapankers
Voor de groutankers zorgt de stalen gording met 54,1% voor de meeste CO2-uitstoot binnen de toeleveringsketen van de materialen. De groutankers zelf zorgen voor bijna een kwart van de emissies, terwijl 16% voortkomt uit de toepassing van het grout. Bij het zoeken naar reductiemogelijkheden ligt het voor de hand om te beginnen bij het optimaliseren van de toegepaste stalen gording. Daarna kan gekeken worden of er ook mogelijkheden zijn binnen de groutankers en het toegepaste grout. Bij de toepassing van klapankers is er geen stalen gording nodig, wel worden er meer ankers geplaatst. De CO2-uitstoot door het produceren van de klapankers en de bijbehorende ankerstangen zorgt voor bijna driekwart van het totaal. De ankerstoelen hebben bij de klapankers ook een prominentere rol vanwege de grotere hoeveelheid die ingezet is.
19/23
Groutankers Stap
Klapankers CO2 (ton)
%
CO2 (ton)
%
571,3
95,7
1 Productie en toelevering materialen
372,7
93,6
2 Branden gat voor ankerstoel
1,5
0,3
2 Branden gat voor ankerstoel
4,9
1,2
3 Inbrengen groutanker
11,3
1,9
3 Plaatsen klapanker
15,7
3,9
4 Injecteren grout
10,1
1,7
-
5 Aanbrengen ankerstoel, stalen gording en afspannen groutanker.
2,5
0,4
4 Aanbrengen ankerstoel en afspannen klapanker
5,0
1,3
Totaal Groutankers
596,7
100
Totaal Klapankers
398,3
100
Per 100 strekkende m damwand
21,7
Per 100 strekkende m damwand
14,5
1 Productie en toelevering materialen
Stap
In bovenstaande tabel staan alle ketenstappen voor de groutankers en klapankers weergegeven. Voor een specificatie van de eerste ketenstap per materiaaltype zie de tabel op de vorige pagina. De totale CO2-uitstoot binnen de keten door het toepassen van klapankers is binnen het NoordHollandsch kanaal project ongeveer 398,3 ton geweest. Het toepassen van groutankers had ongeveer 596,7 ton veroorzaakt. Aangezien er binnen het NoordHollandsch kanaal 2750 strekkende meter danwand is geplaatst komt dit neer op 21,7 ton CO2 voor de groutankers en 14,5 ton CO2 voor de klapankers. Opvallend is de grote bijdrage van de eerste ketenstap binnen CO2-uitstoot in de keten. Voor de klapankers en de groutankers zorgt de productie en toelevering van de materialen voor rond de 95% van de CO2-emissies. Optimalisatie binnen de keten kan daarom het beste gezocht worden binnen de keus van verankeringmethode of het op andere wijze optimaliseren van de hoeveelheid noodzakelijk materiaal.
20/23
9.
Discussie De volgende aannames hebben de meeste invloed op het resultaat: 1.
De toepassing van secundaire data was noodzakelijk, omdat in veel gevallen geen primaire gegevens aanwezig waren.
2.
De klapankers en de groutankers zijn gebruikt in een ander type damwand. De aanname dat het type damwand geen invloed heeft op het aantal ankers dat wordt geplaatst, omdat dit afhankelijk is van de resultante kracht, heeft mogelijk invloed op de resultaten.
3.
Het aantal en type anker dat ingezet wordt is zeer projectspecifiek. In deze analyse zijn twee situaties vergeleken binnen één project, het Noord-Hollandskanaal. Het is daardoor mogelijk dat de afweging tussen groutankers en klapankers anders uitpakt voor een ander project.
4.
Binnen de analyse zijn aannames gemaakt wanneer specifieke data voor alsnog ontbreekt. Hierbij is binnen de analyse van de klapankers altijd voor de meest conservatieve waarde gekozen, waardoor de kans klein is dat de daadwerkelijke CO2uitstoot is onderschat. Voor de groutankers is er bij onzekerheid gekozen voor de minst conservatieve schatting, waardoor de daadwerkelijke CO2-uitstoot niet wordt overschat.
Vanwege de onzekerheden binnen de analyse wordt een harde conclusie waarin gesteld wordt dat klapankers minder CO2-uitstoot veroorzaken dan groutankers niet afgegeven. De resultaten binnen deze analyse geven wel een goede richting aan waarin gezocht kan worden naar CO2-reductie tijdens de werkvoorbereiding. Er kan een betere inschatting gemaakt worden van de bijkomende CO2-uitstoot van de verschillende opties. Of er uiteindelijke gekozen wordt voor groutankers of klapankers blijft sterk afhankelijk van de specifieke projectsituatie.
10.
Reductiemogelijkheden Deze analyse biedt een aantal goede aanknopingspunten voor het behalen van CO2-uitstoot reductie binnen de keten van de verankeringsmethoden; klapankers en groutankers. •
Optimaliseren van de toegepaste stalen gording bij groutankers.
•
Toepassen van een ander cementtype dan CEM I 42,5 bij de groutankers. CEM III cement heeft een veel lagere CO2-uitstoot tijdens de productie. Een openstaande vraag is of dit in de praktijk ook toe te passen is vanwege functionele eisen, met name of de gewenste trekkracht ook behaald kan worden met CEM III cement.
•
Het gebruik van minder materiaal zorgt direct voor besparing in de keten. De berekeningen die uitgevoerd worden om het aantal en het type anker te bepalen zouden (meer) rekening kunnen houden met de hoeveelheid toegepast materiaal.
•
In situaties waar het mogelijk en gewenst is kan een keus voor klapankers tot CO2-reductie leiden. Hierbij is het belangrijk om de discussiepunten binnen deze analyse in acht te nemen.
21/23
11.
Reductiedoelstelling Er wordt ingeschat dat er zich de komende twee jaar één vergelijkbaar project voordoet. Hierbinnen is de kans dat het de ontwerpkeuze binnen het project vrij zal zijn ongeveer 50%. Van den Herik schat daarnaast in dat er 50% kans bestaat dat de opdrachtgever meegaat in het toepassen van de voorgestelde reductiemogelijkheden. De hoogte van de reductiedoelstelling op basis van deze ketenanalyse wordt daarom gesteld op 1/4 van het bereikte resultaat binnen het project Noordhollandsch kanaal. De reductiedoelstelling wordt daarmee; ~50 ton CO2-reductie eind 2013.
12.
Conclusie Binnen het project Noord-Hollandskanaal kan een voorzichtige conclusie getrokken worden dat de toepassing van klapankers heeft geleid tot minder CO2-uitstoot binnen de keten, ongeveer 33%. Voornamelijk de stalen gording die voorgeschreven stond bij de toepassing van de groutankers brengt veel CO2-uitstoot met zich mee. Naast het optimaliseren van de stalen gording geeft ook het eventueel toepassen van CEM III cement een aanknopingspunt voor het behalen van interessante CO2-reducties binnen de keten. Vanwege de grote afhankelijkheid van de projectsituatie wordt er geen algemene conclusie getrokken over de vraag welk type anker minder CO2-uitstoot veroorzaakt. De resultaten binnen deze analyse geven wel een goede richting aan waarin gezocht kan worden naar CO2-reductie tijdens de werkvoorbereiding. Er kan een betere inschatting gemaakt worden van de bijkomende CO2-uitstoot van de verschillende opties. Of er uiteindelijke gekozen wordt voor groutankers of klapankers blijft sterk afhankelijk van de specifieke projectsituatie. Van den Herik zal de informatie uit deze ketenanalyse binnen toekomstige projecten tijdens de calculatie- en werkvoorbereidingsfase gebruiken om te bepalen welke verankeringsmethode het beste binnen de specifieke projectomstandigheden past. De CO2-uistoot tijdens de toeleveringsketen van de verschillende verankeringsmethoden vormt daarmee vanaf heden een integraal onderdeel van het beslisproces. Van den Herik stelt als doel om eind 2013 ten minste 50 ton CO2 te hebben gereduceerd door het optimaliseren van de ketens van toegepaste groutankers en klapankers. Aangezien er binnen verschillende sectoren veelvuldig gewerkt wordt met deze verankeringsmethoden hoopt Van den Herik dat andere bedrijven de CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen ook mee gaan nemen tijdens de calculatie- en werkvoorbereidingsfase.
22/23
Bronvermelding Bron / Document
Kenmerk
Handboek CO2-prestatieladder 2.0, 23 juni 2011
Stichting Klimaatvriendelijk Aanbesteden & Ondernemen
Corporate Accounting & Reporting standard
GHG-protocol, 2004
Corporate Value Chain (Scope 3) Accounting and Reporting Standard
GHG-protocol, 2010a
Product Accounting & Reporting Standard
GHG-protocol, 2010b
Nederlandse norm Environmental management – Life Cycle assessment – Requirements and guidelines
NEN-EN-ISO 14044
www.ecoinvent.org
Ecoinvent v2
Ketteth D. Weaver and Donald A. Bruce (2007) Dam foundation grouting, ASCE Publications,
Weaver and Bruce, 2007
www.bamco2desk.nl
BAM PPC-tool
23/23
