傳統燃油車與新能源車LCA碳足跡分析比較

龔俊川，李莉，岳平

傳統燃油車與新能源車LCA碳足跡分析比較

龔俊川，李莉，岳平

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

整車LCA分析可以計算整個生命周期各個階段的碳足跡，通過比較各個階段的二氧化碳當量值來識別主要貢獻階段，從而提出節能降耗方案。文章分析比較了傳統燃油車與新能源車的全生命周期碳足跡，找出差異點提出改善建議。

LCA；碳足跡；傳統燃油車與新能源車

前言

LCA（Life Cycle Assessment）即產品生命周期評價，是對一個產品系統的生命周期中輸入、輸出及其潛在環境影響的匯編和評價，可以評價汽車產品全生命周期各個階段所引發的各種環境問題，也可以研究包括成本、社會問題。LCA被歐盟委員會認為是未來評價綠色產品唯一的方法；目前已有很多汽車企業在產品策略中應用LCA，如BMW、Volvo、Ford等。隨著我國工業的發展，我國在成為汽車產銷大國的同時，我國政府也越來越關注汽車在其全生命周期中產生的環境影響。按照全生命周期的理念，在產品設計開發階段系統考慮原材料選用、生產、銷售、使用、回收、處理等各個環節對資源環境造成的影響，力求產品在全生命周期中最大限度降低資源消耗、盡可能少用或不用含有有毒有害物質的原材料，減少污染物產生和排放，從而實現環境保護的活動。

LCA的技術框架為4個階段：目的和范圍的確定、清單分析、影響評價、結果解釋。

本文研究應用生命周期評價方法，依據ISO 14040和ISO 14044等國際標準的相關規定，采用中國生命周期評價軟件，采用汽車行業原材料背景數據庫并結合實際汽車生產能耗及排放數據，對產品進行分析評價。整車生命周期系統邊界包括：原材料的獲取階段、汽車生產階段、汽車使用階段、汽車報廢回收階段等生命周期階段。

汽車產品碳足跡核算方法采用IPCC 2007(100a)的評估方法，該方法是由國際氣候變化委員會發布的權威的溫室效應評估方法，評估溫室氣體（Greenhouse Gas, GHG）釋放進入大氣之后100年內產生的溫室效應，將每種GHG的全球增溫潛勢（Global Warming Potential, GWP）值用CO2當量的形式表示，計算結果以kgCO2e為單位。

1 傳統燃油車LCA分析結果

本研究應用生命周期評價方法核算某燃油車整車的碳足跡，并分析生命周期各階段碳足跡的貢獻，以行駛15萬公里計，如表1所示。

表1

1.1 原材料階段

原材料的獲取階段包括資源的獲取過程和原材料的生產過程。該階段始于從大自然提取資源，結束于汽車產品進入產品生產設施。零部件材料、鉛酸電池、輪胎材料、液體材料等的材料碳足跡數據如下表2所示：

表2

1.2 生產階段

生產階段始于汽車原材料、零部件、半成品進入生產場址，結束于汽車成品離開生產工廠。本研究生產階段主要核算汽車沖壓、焊接、涂裝、總裝、動力站房及其它等過程的能源消耗及氣體排放數據。整車生產各個階段碳足跡數據如下表3：

表3

1.3 使用階段

假設汽車在10年的使用壽命內共行駛里程15萬km，汽車使用階段主要的能源消耗、物料消耗以及尾氣排放，碳足跡數據如下表4：

表4

2 新能源車LCA分析結果

本研究應用生命周期評價方法核算某電動汽車整車的碳足跡，并分析生命周期各階段碳足跡的貢獻，以行駛15萬公里計，如表5所示。

表5

2.1 原材料階段

原材料的獲取階段包括資源的獲取過程和原材料的生產過程。該階段始于從大自然提取資源，結束于汽車產品進入產品生產設施。包括零部件材料、鉛酸電池、動力電池材料、輪胎材料、液體材料等的碳足跡數據如下表6：

表6

2.2 生產階段

生產階段始于汽車原材料、零部件、半成品進入生產場址，結束于汽車成品離開生產工廠。主要核算沖壓、焊接、涂裝、總裝、動力站房和其它等過程的能耗及排放數據。同時考慮了動力電池生產這部分的環境影響，如下表7。

表7

2.3 使用階段

假設電動汽車行駛壽命10年，壽命期內共行駛里程15萬km，純電動汽車使用階段不涉及汽油消耗及尾氣排放，因此汽車使用階段主要包含電力消耗、物料消耗，如下表8。

表8

3 重大問題識別

3.1 全生命周期比較

新能源車的全生命周期GWP值比傳統燃油車的要高。主要表現在原材料階段高2.55倍，生產階段高2.68倍，使用階段低0.28倍，如下表9。

表9

3.2 原材料階段比較

新能源車原材料階段比燃油車高主要表現在部分輕金屬零部件材料和動力電池材料的獲取上；輕金屬、稀有金屬、貴金屬獲取比較困難產生的碳足跡影響就比較大，如下表10。

表10

3.3 生產階段比較

新能源車和燃油車主要生產階段基本相同，主要是多了動力電池生產階段碳足跡影響，如下表11。

表11

3.4 使用階段

新能源車使用電力比燃油車使用的汽油碳足跡較低，且使用過程中沒有碳排放比汽油大大降低了直接碳排放，如下表12。

表12

4 結論

通過以上數據分析，得出以下結論：

（1）全生命周期階段新能源車比傳統燃油車GWP要高。主要表現在原材料獲取階段、生產階段、回收階段較高。

（2）原材料獲取階段新能源車比燃油車GWP高，主要表現在部分輕金屬零部件材料和動力電池材料的獲取上；輕金屬、稀有金屬、貴金屬獲取比較困難產生的能耗較高。

（3）生產階段新能源車和燃油車主要生產工藝基本相同，主要是動力電池生產比發動機的生產較復雜較高能耗的影響。

（4）使用階段新能源車使用電力比燃油車使用的汽油GWP低且更環保，首先電力的獲取比汽油的獲取能耗較低，且電力能源在使用過程中不會產生碳排放。

5 建議

（1）在原材料選擇方面優先選擇易獲取且資源較豐富的材料，要在材料的輕量化與稀有難獲取上找到平衡點，或采取組合材料的方式。

（2）生產階段可以盡量優化基地的傳統四大生產工藝，采用先進低能耗設備和先進高效率的工藝，盡量降低對能源的消耗和污染物的排放。

（3）使用階段燃油車盡量減低油耗，新能源車降低電耗或提高續航里程，達到節能減排的目的。

（4）在零部件設計階段優先選擇可產業化回收利用的材料，連接方式易拆解，平臺化開發，有完善的拆解指導手冊，從而來提高報廢車輛的拆解與回收。

[1] 關于開展工業產品生態設計的指導意見,工業和信息化部,發展改革委,and環境保護部, Editors. 2013:北京.

[2] 汽車產品生態設計評價實施規則,國家認監委,Editors.2015:北京.

[3] 中國制造2025,國務院,Editors. 2015:北京.

[4] 關于組織開展第二批工業產品生態（綠色）設計示范企業創建工作的通知,工信部,Editors. 2015: 北京.

[5] AIAG, Automotive Industry Guiding Principles to Enhance Sustaina -bility Performance in the Supply Chain, C.R.G. Statements, Editor. 2014.

[6] ISO, ISO 14040: 2006 Environmental management-Life cycle assess -ment-Principles and framework. 2006, International Organization for Standardization: Geneva.

[7] ISO, ISO 14044: 2006 Environmental management-Life cycle assess -ment-Requirements and guidelines. 2006, International Organiza -tion for Standardization: Geneva.

[8] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局and中國國家標準化管理委員會, GB/T 24040-2008環境管理生命周期評價原則與框架環境管理. 2008,中國標準出版社:北京.

[9] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局and中國國家標準化管理委員會, GB/T 24044-2008環境管理生命周期評價要求與指南. 2008,中國標準出版社:北京.

[10] IPCC, Climate Change 2007, the Fourth Assessment Report (AR4) of the United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change. 2007, Geneva, Switzerland: Intergovernmental Panel on Climate Change.

[11] 中國新能源汽車碳排放核算方法（2018版）.

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）

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.

LCA; Carbon Footprint; Traditional fuel vehicles and new energy vehicles

B

1671-7988(2019)21-30-04

B

1671-7988(2019)21-30-04

龔俊川（1985.09-），男，就職于吉利汽車研究院（寧波）有限公司。主要研究車用材料和環保回收有害物質方向，重點負責整車零部件禁限用物質和可回收利用率、環保材料、LCA技術開發等工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.010

CLC NO.: U469.7