1.LCA的定義和意義

 

SETA(國(guó)際環(huán)境毒理學(xué)會(huì)與化學(xué)學(xué)會(huì))將生命周期評(píng)價(jià)(LCA：Life Cycle Assessment)定義為：“生命周期評(píng)價(jià)是一種對(duì)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝以及活動(dòng)對(duì)環(huán)境的壓力進(jìn)行評(píng)價(jià)的客觀過程。

 

 

它是通過對(duì)能量和物質(zhì)利用以及由此造成的環(huán)境廢物排放進(jìn)行辨識(shí)和量化來進(jìn)行的，其目的在于評(píng)估能量和物質(zhì)利用以及廢物排放對(duì)環(huán)境的影響，尋求改善環(huán)境影響的機(jī)會(huì)。

 

這種評(píng)價(jià)貫穿于產(chǎn)品、工藝和活動(dòng)的整個(gè)生命周期，包括原材料提取與加工，產(chǎn)品制造、運(yùn)輸及售、產(chǎn)品的使用、再利用及維護(hù)，廢物循環(huán)及終廢物棄置。

 

生命周期評(píng)價(jià):

 

1)有助于企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中選擇有利于環(huán)境的綠色工藝；

 

2)有助于企業(yè)實(shí)施生態(tài)效益計(jì)劃，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展；

 

3)能夠幫助企業(yè)有步驟、有計(jì)劃地實(shí)施清潔生產(chǎn)；

 

4)可以成為政府部門制定環(huán)境政策和建立環(huán)境產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)；

 

5)優(yōu)化政府的能源、運(yùn)輸和廢物管理方案；

 

6)可以對(duì)市場(chǎng)營(yíng)進(jìn)行引導(dǎo)、指導(dǎo)“綠色營(yíng)銷”和“綠色消費(fèi)”。

 

2.LCA分析方法及流程

 

 

具體工作內(nèi)容如下：

 

·對(duì)生命周期評(píng)價(jià)方法框架、特點(diǎn)及評(píng)價(jià)工具進(jìn)行詳細(xì)闡述：

 

·選取研究對(duì)象，通過研究目的與范圍的確定、清單分析及影響評(píng)價(jià)建立了其生命周期評(píng)價(jià)模型；

 

·在評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，通過實(shí)地調(diào)研、專家走訪等形式，搜集獲取關(guān)于兩款動(dòng)力系統(tǒng)從原材料獲取到最終廢棄處置各階段所需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行清單分析，然后運(yùn)用Gabi軟件對(duì)兩款動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行建模；

 

·運(yùn)用CML及其修正方法，通過影響分類、特征化、歸一化及加權(quán)對(duì)礦產(chǎn)資澹耗竭、化石能源耗竭及環(huán)境排放潛能進(jìn)行影響評(píng)價(jià)對(duì)比；

 

·在評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)兩款動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行資源環(huán)境對(duì)比分析，并通過深入分析(敏感性、電能結(jié)構(gòu)等)對(duì)主要環(huán)境影響關(guān)鍵因素進(jìn)行識(shí)別，有針對(duì)性的提出降低其潛在環(huán)境影響的建議措施。

 

3.評(píng)價(jià)對(duì)象簡(jiǎn)介

 

·國(guó)內(nèi)某自主品牌燃油SUV汽車

 

·在上述燃油汽車基礎(chǔ)上改裝而成的純電動(dòng)汽車

 

其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

 

 

其傳動(dòng)系統(tǒng)主要由離合器、減速器、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器及傳動(dòng)半軸等組成，與普通燃油汽車相比最大區(qū)別在于少了一個(gè)變速器，而多了一個(gè)減速器。

 

4.評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

 

 

兩者礦產(chǎn)資源消耗均主要發(fā)生在原材料獲取階段，且由于純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)相比燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、質(zhì)量更大以及磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)的不成熟，純電動(dòng)汽車的礦產(chǎn)資源消耗值大于后者的動(dòng)力系統(tǒng)。

 

 

 

 

按照修正模型計(jì)算出的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的能源消耗值遠(yuǎn)大于燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)，且消耗主要發(fā)生在原材料獲取階段和使用階段。

 

 

 

生命周期各階段的綜合環(huán)境影響對(duì)比值

 

 

全生命周期的各種環(huán)境類型綜合值對(duì)比

 

 

兩款動(dòng)力系統(tǒng)資源環(huán)境影響對(duì)比值

 

顯然，除化石能源耗竭外，純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)礦產(chǎn)資源耗竭及環(huán)境影響負(fù)荷均大于燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)。詳細(xì)分析情況如下：

 

電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)全生命周期各單項(xiàng)環(huán)境影響指數(shù)排序?yàn)镚WP > > POCP> EP> ODP，且環(huán)境影響主要發(fā)生在使用階段，其次是生產(chǎn)制造階段，其對(duì)環(huán)境影響的貢獻(xiàn)值分別為66.3%和29.2%。

 

燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)全生命周期各單項(xiàng)環(huán)境影響指數(shù)排序?yàn)镚WP > AP > POCP > EP> ODP，使用階段的能耗及原材料獲取階段的材料使用是造成環(huán)境負(fù)擔(dān)的最大因素。

 

純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)環(huán)境影響負(fù)荷比燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)高162.5‰，以酸化潛值及全球變暖為例，前者就比后者多排放了46.6kg S02當(dāng)量和7710kg C02當(dāng)量。

 

兩者動(dòng)力系統(tǒng)回收階段的綜合環(huán)境影響量化值分別為-6.88E-12和-1.82E-12，表明回收階段均得到了正效益，電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)回收的環(huán)境影響正效益比燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)的略小。

 

5. 敏感性分析：

 

基于敏感性因素變化的環(huán)境影響分析

 

 

基于敏感性因素變化的環(huán)境影響分析圖

 

綜上可知，電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)生產(chǎn)制造能耗、百公里耗電量及電池充電效率三種敏感因素對(duì)影響指標(biāo)的敏感因子分別為0.26、0.66和-0.75，其中電池充電效率為負(fù)值，代表其與綜合環(huán)境影響呈負(fù)相關(guān)。通過分析可知，電池充電效率對(duì)環(huán)境影響最為敏感，其次是百公里耗電量，生產(chǎn)制造階段的能耗對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響則相對(duì)較小。

 

與其相比，生產(chǎn)制造能耗的敏感度因子相對(duì)較小，說明該數(shù)據(jù)的不確定性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響較低。

 

6.總結(jié)

 

綜合以上系統(tǒng)分析，在我國(guó)目前能源結(jié)構(gòu)及總體技術(shù)水平基礎(chǔ)上，純電動(dòng)汽車在礦產(chǎn)資源、能源消耗、綜合排放對(duì)環(huán)境的影響較傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相關(guān)指標(biāo)都存在不同程度的差距。但是在我國(guó)未來電能結(jié)構(gòu)的改善，汽車及零部件的回收利用機(jī)制的建立，以及車用動(dòng)力電池、輕量化、動(dòng)力系統(tǒng)等技術(shù)的升級(jí)的趨勢(shì)下，未來純電動(dòng)汽車的節(jié)能減排潛力依然非常樂觀。

 

作者：汽車節(jié)能技術(shù)