Hva er flows (strømmer)?

Flows representerer bevegelse av materialer, energi og informasjon mellom prosesser i et produktsystem. De danner linkene som kobler individuelle prosesser sammen til komplette livssyklusmodeller.

Hovedtyper av flows

  • Produktflows - Materialer og produkter som flyter mellom prosesser
  • Avfallsflows - Avfall og biprodukter som sendes til behandling
  • Energiflows - Energistrømmer og energibærere
  • Utslippsflows - Direkte utslipp til miljøet

Modellering av produktflows

Materielle flows

Enkle lineære flows 

Råmaterial → Prosess A → Mellomprodukt → Prosess B → Sluttprodukt

Eksempel:

Jernmalm (1000 kg) → Stålproduksjon → Stål (700 kg) → Bilproduksjon → Bil (1 stk)

Komplekse flows med forgrening 

Råolje → Raffinering → {Bensin, Diesel, Plastråstoff, Bitumen}

Masseutbedringskoeffisienter

Definer hvor mye output som produseres per input:

Masseutbedringskoeffisient = Output masse / Input masse

Eksempler:

  • Stålproduksjon: 0.70 (70% av jernmalm blir til stål)
  • Plastproduksjon: 0.95 (95% av råstoff blir til plast)
  • Treforedling: 0.50 (50% av rundvirke blir til planker)

Energiflows

Energibærere

Model transport av energi mellom prosesser:

Elektrisk energi 

Kraftverk → Høyspenningsnett → Industri
- Overføringstap: 8-12%
- Spenningsnivå: 22 kV - 420 kV

Termisk energi 

Forbrenningsanlegg → Dampnett → Prosessvarme
- Distribusjonslap: 15-25%
- Temperatur: 120-300°C

Kjemisk energi 

Raffiner → Drivstoffdistribusjon → Transportmidler
- Lagringstap: 1-3%
- Energitetthet: Variable verdier

Energieffektivitet

Modeller energitap i prosesser:

Energieffektivitet = Nyttig energi ut / Total energi inn

Typiske verdier:

  • Elektromotorer: 85-95%
  • Forbrenningsmoter: 25-40%
  • Varmepumper: 300-500% (COP)

Transport og logistikk

Transportmodellering

Avstandsberegning 

Transport = Vekt (tonn) × Avstand (km) × Transportfaktor

Transportmidler 

Lastebil (diesel):
- Kapasitet: 25 tonn
- CO₂-utslipp: 62 g CO₂/tonn-km
- Returandel: 40% tomkjøring

Skip (container):
- Kapasitet: 14.000 TEU
- CO₂-utslipp: 10.6 g CO₂/tonn-km
- Utnyttelsesgrad: 70%

Lagermodellering

Inkluder lagring som egne prosesser:

  • Energiforbruk: Kjøling, ventilasjon, lys
  • Lagertap: Fordampning, råtning, lekkasje
  • Emballasje: Ekstra materialer for lagring

Avfalls- og gjenvinningsflows

Avfallsbehandling

Model ulike avfallsruter:

Materialspesifikk behandling 

Plastavfall → {
  Mekanisk resirkulering (60%),
  Energigjenvinning (35%),
  Deponi (5%)
}

Metallavfall → {
  Resirkulering (90%),
  Deponi (10%)
}

Resirkulering

Lukket sløyfe 

Produkt → Bruk → Innsamling → Gjenvinning → Ny råvare → Produkt

Åpen sløyfe 

Produkt A → Bruk → Gjenvinning → Råvare til Produkt B

Kaskadebruk 

Trevirke → Konstruksjon → Møbler → Papir → Energi

Allokering i multi-output prosesser

Allokeringsprinsipper

Når prosesser produserer flere produkter:

Masseallokering 

Allokering = (Produktmasse / Total outputmasse) × Miljøpåvirkning

Økonomisk allokering 

Allokering = (Produktverdi / Total outputverdi) × Miljøpåvirkning

Eksergisk allokering 

Allokering = (Produktenergi / Total outputenergi) × Miljøpåvirkning

Systemutvidelse

Alternativ til allokering - krediter for biprodukter:

Hovedprodukt = Totale påvirkninger - (Biprodukt × Substitusjonsfaktor)

Usikkerhet i flows

Usikkerhetskilder

  • Målefeil - Unøyaktigheter i veiing og måling
  • Tidsvariasjon - Sesong- og operasjonelle variasjoner
  • Teknologivariasjoner - Forskjeller mellom anlegg

Usikkerhetsforplantning

Når flows kobles sammen:

σ²(total) = σ²(A) + σ²(B) + 2×ρ(A,B)×σ(A)×σ(B)

Hvor ρ er korrelasjonskoeffisienten mellom usikkerhetene.

Modellering av komplekse systemer

Multifunksjonelle systemer

System som leverer flere tjenester:

Kraftvarme-anlegg 

Inputs: Biomasse, Luft
Outputs: {Elektrisk kraft, Fjernvarme, Røykgass}

Integrerte industrianlegg 

Stålverk: {Stål, Slagg for sement, Prosessgass for kjemi}

Globale forsyningskjeder

Multi-regionale flows 

Råmaterial (Region A) →
Transport →
Produksjon (Region B) →
Transport →
Montering (Region C) →
Transport →
Sluttbruker (Region D)

Sirkulære systemer

Model sirkulær økonomi:

              ↗ Bruk ↘
Produksjon ←           → Innsamling
              ↖ Gjenvinning ↙

Datainnsamling for flows

Primære datakilder

  • Produksjonsdata - Faktisk forbruk og produksjon
  • Logistikkdata - Transportavstander og metoder
  • Faktureringsdata - Kjøp og salg av materialer
  • Målerdata - Automatiske systemer og sensorer

Sekundære datakilder

  • Industristandarder - Typiske verdier for bransjen
  • Statistiske data - Nasjonale og internasjonale statistikker
  • Leverandørdata - Miljødeklarasjoner (EPD)
  • LCA-databaser - ecoinvent, GaBi, etc.

Validering av flow-modeller

Massbalansesjekk

For hver prosess:

Σ Input masse = Σ Output masse + Lager endring

Energibalansesjekk 

Σ Energi inn = Σ Energi ut + Energitap + Lager endring

Konsistenssjekk

  • Sjekk at enheter er konsistente
  • Valider at flows matcher prosesskapasiteter
  • Kontroller at transportavstander er realistiske

Visualisering av flows

Sankey-diagrammer

Vis flows som proporsjonale strømmer:

  • Bredde representerer størrelse
  • Farger indikerer ulike materialer
  • Forgreninger viser system-splitting

Produktsystem-diagrammer

Strukturerte diagrammer som viser:

  • Prosesser som bokser
  • Flows som piler
  • Systemgrenser
  • Input/output til miljøet

Beste praksis

Datainnsamling

  • Start med de største flowsene
  • Valider kritiske flows med uavhengige kilder
  • Dokumenter alle antagelser

Modellering

  • Hold modeller så enkle som mulig
  • Bruk konsistente enheter gjennom hele systemet
  • Implementer automatiske balansesjekker

Dokumentasjon

  • Dokumenter alle flows med kilder
  • Beskriv systemgrenser tydelig
  • Oppretthold sporbarhet fra rådata til resultater