传统燃油车与新能源车LCA碳足迹分析比较

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摘 要：整車LCA分析可以计算整个生命周期各个阶段的碳足迹，通过比较各个阶段的二氧化碳当量值来识别主要贡献阶段，从而提出节能降耗方案。文章分析比较了传统燃油车与新能源车的全生命周期碳足迹，找出差异点提出改善建议。关键词：LCA;碳足迹;传统燃油车与新能源车图分类号：U469.7  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2019）21-30-04

Analysis and Comparison of LCA Carbon Footprint between Traditional FuelVehicle and New Energy Vehicle

Gong Junchuan， Li Li， Yue Ping

（Geely Automobile Research Institute （Ningbo） Co.， Ltd.， Zhejiang Ningbo 315336）

Abstract： Vehicle LCA analysis can calculate the carbon footprint at all stages of the whole life cycle， identify the major contributing stages by comparing carbon dioxide equivalents at different stages and find out the targeted proposals of energy-saving and consumption-reducing.It analyzed and compared the carbon footprint of the whole life cycle of traditional fuel vehicles and new energy vehicles in this article， and found out the differences and put forward suggestions for improvement.Keywords： LCA; Carbon Footprint; Traditional fuel vehicles and new energy vehiclesCLC NO.： U469.7  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2019）21-30-04

前言

LCA（Life Cycle Assessment）即产品生命周期评价，是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价，可以评价汽车产品全生命周期各个阶段所引发的各种环境问题，也可以研究包括成本、社会问题。LCA被欧盟委员会认为是未来评价绿色产品唯一的方法;目前已有很多汽车企业在产品策略中应用LCA，如BMW、Volvo、Ford等。随着我国工业的发展，我国在成为汽车产销大国的同时，我国政府也越来越关注汽车在其全生命周期中产生的环境影响。按照全生命周期的理念，在产品设计开发阶段系统考虑原材料选用、生产、销售、使用、回收、处理等各个环节对资源环境造成的影响，力求产品在全生命周期中最大限度降低资源消耗、尽可能少用或不用含有有毒有害物质的原材料，减少污染物产生和排放，从而实现环境保护的活动。

LCA的技术框架为4个阶段：目的和范围的确定、清单分析、影响评价、结果解释。

本文研究应用生命周期评价方法，依据ISO 14040和ISO 14044等国际标准的相关规定，采用中国生命周期评价软件，采用汽车行业原材料背景数据库并结合实际汽车生产能耗及排放数据，对产品进行分析评价。整车生命周期系统边界包括：原材料的获取阶段、汽车生产阶段、汽车使用阶段、汽车报废回收阶段等生命周期阶段。

汽车产品碳足迹核算方法采用IPCC 2007（100a）的评估方法，该方法是由国际气候变化委员会发布的权威的温室效应评估方法，评估温室气体（Greenhouse Gas， GHG）释放进入大气之后100年内产生的温室效应，将每种GHG的全球增温潜势（Global Warming Potential， GWP）值用CO₂当量的形式表示，计算结果以kgCO₂e为单位。

1 传统燃油车LCA分析结果

本研究应用生命周期评价方法核算某燃油车整车的碳足迹，并分析生命周期各阶段碳足迹的贡献，以行驶15万公里计，如表1所示。

1.1 原材料阶段

原材料的获取阶段包括资源的获取过程和原材料的生产过程。该阶段始于从大自然提取资源，结束于汽车产品进入产品生产设施。零部件材料、铅酸电池、轮胎材料、液体材料等的材料碳足迹数据如下表2所示：

1.2 生产阶段

生产阶段始于汽车原材料、零部件、半成品进入生产场址，结束于汽车成品离开生产工厂。本研究生产阶段主要核算汽车冲压、焊接、涂装、总装、动力站房及其它等过程的能源消耗及气体排放数据。整车生产各个阶段碳足迹数据如下表3：

1.3 使用阶段

假设汽车在10年的使用寿命内共行驶里程15万km，汽车使用阶段主要的能源消耗、物料消耗以及尾气排放，碳足迹数据如下表4：

2 新能源车LCA分析结果

本研究应用生命周期评价方法核算某电动汽车整车的碳足迹，并分析生命周期各阶段碳足迹的贡献，以行驶15万公里计，如表5所示。

2.1 原材料阶段

原材料的獲取阶段包括资源的获取过程和原材料的生产过程。该阶段始于从大自然提取资源，结束于汽车产品进入产品生产设施。包括零部件材料、铅酸电池、动力电池材料、轮胎材料、液体材料等的碳足迹数据如下表6：

2.2 生产阶段

生产阶段始于汽车原材料、零部件、半成品进入生产场址，结束于汽车成品离开生产工厂。主要核算冲压、焊接、涂装、总装、动力站房和其它等过程的能耗及排放数据。同时考虑了动力电池生产这部分的环境影响，如下表7。

2.3 使用阶段

假设电动汽车行驶寿命10年，寿命期内共行驶里程15万km，纯电动汽车使用阶段不涉及汽油消耗及尾气排放，因此汽车使用阶段主要包含电力消耗、物料消耗，如下表8。

3 重大问题识别

3.1 全生命周期比较

新能源车的全生命周期GWP值比传统燃油车的要高。主要表现在原材料阶段高2.55倍，生产阶段高2.68倍，使用阶段低0.28倍，如下表9。

3.2 原材料阶段比较

新能源车原材料阶段比燃油车高主要表现在部分轻金属零部件材料和动力电池材料的获取上;轻金属、稀有金属、贵金属获取比较困难产生的碳足迹影响就比较大，如下表10。

3.3 生产阶段比较

新能源车和燃油车主要生产阶段基本相同，主要是多了动力电池生产阶段碳足迹影响，如下表11。、

3.4 使用阶段

新能源车使用电力比燃油车使用的汽油碳足迹较低，且使用过程中没有碳排放比汽油大大降低了直接碳排放，如下表12。

4 结论

通过以上数据分析，得出以下结论：

（1）全生命周期阶段新能源车比传统燃油车GWP要高。主要表现在原材料获取阶段、生产阶段、回收阶段较高。

（2）原材料获取阶段新能源车比燃油车GWP高，主要表现在部分轻金属零部件材料和动力电池材料的获取上;轻金属、稀有金属、贵金属获取比较困难产生的能耗较高。

（3）生产阶段新能源车和燃油车主要生产工艺基本相同，主要是动力电池生产比发动机的生产较复杂较高能耗的影响。

（4）使用阶段新能源车使用电力比燃油车使用的汽油GWP低且更环保，首先电力的获取比汽油的获取能耗较低，且电力能源在使用过程中不会产生碳排放。

5 建议

（1）在原材料选择方面优先选择易获取且资源较丰富的材料，要在材料的轻量化与稀有难获取上找到平衡点，或采取组合材料的方式。

（2）生产阶段可以尽量优化基地的传统四大生产工艺，采用先进低能耗设备和先进高效率的工艺，尽量降低对能源的消耗和污染物的排放。

（3）使用阶段燃油车尽量减低油耗，新能源车降低电耗或提高续航里程，达到节能减排的目的。

（4）在零部件设计阶段优先选择可产业化回收利用的材料，连接方式易拆解，平台化开发，有完善的拆解指导手册，从而来提高报废车辆的拆解与回收。

参考文献

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[11] 中国新能源汽车碳排放核算方法（2018版）.

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