純電動卡車vs柴油卡車：壽命周期GHG(溫室氣體)排放評估報告

奚美麗 編譯

0 前言

斯堪尼亞的目標是推動向可持續運輸體系的轉變，其全面觀點是支持客戶業務和解決環境影響的關鍵。壽命周期評估(LCA)是一種ISO 14040/44方法，用于計算產品或服務在其整個生命周期對環境的影響，這里指卡車和電池的制造、使用、維護和回收。

斯堪尼亞進行的LCA是評估產品的環境影響，并設定產品開發中的項目目標。斯堪尼亞已經建立了進行LCA的能力，并將LCA作為事實基礎來指導公司運營。通過這份LCA報告，斯堪尼亞向股東通報了LCA的主要結論。

斯堪尼亞正在進行轉型，其產品和服務已經網聯化，電氣化和智能化程度也在不斷提高。對于斯堪尼亞的產品開發來說，這不僅意味著制造一些電動卡車，還需要一個完整的模塊化工具箱來提供多種商用車變型車。斯堪尼亞第一款量產純電動卡車(BEV)于2020年秋季推出。這使得斯堪尼亞能夠進行LCA，將純電動卡車(BEV)與相應的內燃機卡車(ICEV)進行比較。

本研究涵蓋了車輛的整個生命周期——從原材料的提取/提煉到車輛回收。所選功能單元能夠反映或代表1輛車的全部使用壽命。功能單元為：1輛配送車壽命周期行駛里程50萬km、平均有效載荷為6.1 t。

表1 對標車輛技術參數概況

除傳動系外，車輛的技術參數盡可能保持相似，以便公平地進行比較。純電動卡車的電池容量為300 kWh。以2016年歐洲綜合電網為基準，計算純電動卡車所用電能的碳強度。還研究了其他綜合電網結構，以分析預測未來綜合電能及綠色電能的影響。內燃機卡車(ICEV)使用的燃料是B7柴油，即添加了7%RME(用油菜籽制作的生物柴油)的柴油，代表歐洲的柴油條件。

純電動汽車制造階段環境影響更大，主要是電池制造消耗能量大。內燃機卡車(ICEV)制造階段的溫室氣體(GHG)排放為27.5 t COeq (二氧化碳當量)，純電動卡車(BEV)制造階段的溫室氣體排放為53.6 t COeq。動力電池制造階段的溫室氣體排放量為74 kg COeq /kWh。盡管制造階段的CO排放量更大，但是使用階段的CO排放要少很多，純電動卡車整個生命周期CO排放量顯著降低。根據歐盟電網的碳強度，整個生命周期GHG排放降低率從38%（2016年歐盟綜合電網）～63%(2030年預測歐盟綜合電網）。為車輛提供綠色電力是充分發揮純電動卡車潛力的途徑。若使用綠色電力，BEV整個生命周期減少溫室氣體排放可達86%。

由于制造階段的溫室氣體排放量更高，相對內燃機卡車，純電動卡車可被看做有“碳債務”。由于使用階段的每公里排放量更低，GHG債務將在某個時候完全償還，這被稱為盈虧平衡點，也就是BEV開始比ICEV產生更小的GHG影響的時間點。根據碳強度的不同，盈虧平衡發生在33 000 km(綠色電力)～68 000 km(2016年基準線)之間。即，就本文中所有提到的綜合電網而言，BEV有可能在1～2年內比ICEV對氣候的影響更小。

在報廢階段，斯堪尼亞的動力電池被收集、拆解、粉碎，并由收集和回收伙伴進行回收。具體的回收過程取決于地理位置和合作伙伴的設施。由于設施規模不同(試點or大規模回收）、相關數據有限，我們選擇從回收模式中排除電池回收。此外，在LCA模型中假設電池沒有第2次壽命，這意味著全部制造負擔由斯堪尼亞卡車的整個生命周期承擔。

此外，還能顯著降低顆粒物形成、臭氧產生和地面酸化等其他類影響。此類排放可降低83%～97%，主要因為消除了尾氣排放。

使用純電動卡車也能顯著降低化石資源的消耗以及海洋/淡水的富營養化(降低18%～48%)，盡管發電中使用煤炭對這一項影響很大。這主要是因為，油井到油箱對柴油生產的影響高于發電帶來的影響。

該LCA報告分析了純電動卡車和內燃機卡車對環境影響的大小和關系。但是，這一LCA分析結果，特別是絕對值，不用于與其他OEM的卡車進行比較，因為功能單元的選擇、方法、范圍和原始數據的獲取對最終結果有很大的影響。

本報告中的所有事實和數據均經第三方驗證。驗證工作由IVL Svenska Milj?institutet按照ISO 14040/44標準完成。

1 縮寫、術語與定義

本報告主要涉及以下縮寫及術語：

①LCA：壽命周期評估；

②GHG：溫室氣體；

③COeq：CO當量；

④WtW：油井到車輪；

⑤WtT：油井到油箱；

⑥TtW：油箱到車輪；

⑦ICEV：內燃機卡車；

⑧BEV：純電動車；

⑨GVW：車輛總重。

⑴生命周期評估(LCA)：是一種評估產品生命周期的所有階段(從原材料獲取到生產、使用和處理)的環境影響的方法。這種方法能全面評估環境影響，并避免轉移環境負擔。

LCA分為4個階段：目標與范圍定義、生命周期庫存(LCI)、生命周期影響評估(LCIA)與解讀。

a.目標和范圍：包括研究的目的、預期應用與受眾、系統邊界和功能單元。

b.生命周期庫存(LCI）：是對產品模型進行數據收集和計算的過程；是LCA的一部分，在這里收集和建模所有必要的數據；它是對產品生命周期內的原材料使用、能量需求和排放進行量化的過程；它為產品系統創建了一個從生態圈到生態圈的基本庫存。

c.生命周期影響評價(LCIA)：是基于LCI結果對潛在環境影響進行分類并特征化的步驟。它將LCI的基本流程轉化為潛在的環境影響。通常又可以分為4個階段：分類、特征化、標準化和加權。目前的分析將分類和特征化作為強制性的LCIA步驟，去除了標準化和權重，因為ISO 14040/44的外部交流中不推薦這2項?！胺诸悺辈襟E將LCI結果歸為特定的環境影響類別(CO和CH4被歸為CCP(氣候變化潛力)類）。“特征化”步驟(通過特征化因子)將每個影響類別的LCI結果轉換為影響類別指數(例如將CH4轉換為COeq）。

d.結果解讀：根據設定的目標和范圍進行分析，就每種影響類別分析其結果，討論2種產品、不同生命周期階段之間的差異(ISO 14040：2006，ISO 14044：2006)。

圖1 LCA的4個階段

⑵功能單元：LCA僅在定義的系統邊界和功能單元內有效。功能單元是“產品系統量化的性能，用作參考單元”(ISO 14044 2006）。

⑶運營數據：是存儲在車輛控制單元中的數據。存儲了大約2 000個變量+計算的變量。當車輛進入維修車間時讀取數據，并將數據存儲在運營數據倉庫中。運營數據可以分析車輛的性能(例如燃料消耗)和車輛的運營方式。這些數據被廣泛用于產品開發、分析、維修、駕駛員支持等。

⑷物料清單(BOM)：是該車使用的所有材料以及每種材料使用的數量。

⑸《溫室氣體(GHG)協議》：是一個對溫室氣體排放進行標準化計算的全球框架。為了將溫室氣體協議的范圍與本LCA的內容聯系起來，GHG影響類別完全或在很大程度上覆蓋下列范圍：

a.范圍1：直接溫室氣體排放。

b.范圍2：間接溫室氣體排放。

c.范圍3類：1.購買的貨物或服務；4.上游運輸與配送；9.下游運輸與配送；11.已售產品的使用；12.已售產品的壽命終端處理。

2 工具與數據庫

⑴GaBi：Sphera Solutions GmbH提供的LCA軟件(帶LCI數據庫)。

⑵LEAD數據庫：GaBi專業數據庫包括開源數據集、GaBi特定數據集和大眾集團開發的數據集。本研究使用Service Pack 39。

⑶斯堪尼亞映射列表：映射列表是一個xml，使用適當的LEAD數據集描述斯堪尼亞車輛中的每種材料。它支持自動生成模型。

⑷SlimLCI +：基于斯堪尼亞Mapping List，SlimLCI+應用程序將LEAD數據集與BOM匹配。

⑸國際材料數據系統(IMDS）：是一個通用的汽車材料數據系統，供應商在其中報告零件的材料組成信息。

⑹SMART：用于管理IMDS的材料數據表(MDS)的斯堪尼亞工具。

⑺汽車能耗計算工具(VECTO）：是由歐盟委員會開發的官方模擬工具，用于根據重型車燃料/能量計算CO排放，用于申報。

3 目標與范圍

該LCA的目標是評估電動卡車的環境影響，并與柴油卡車進行比較。評估結果予以公布，目的是提升公眾對重型汽車生命周期環境影響的認識，并具體比較純電動卡車和柴油卡車的環境影響。

本研究包括汽車的整個生命周期，從原材料的提取/提煉到汽車回收。本研究中的功能單元是在一個典型的配送周期中行駛50萬km、平均有效載荷為6.1 t，旨在反映或代表車輛的整個使用壽命。根據運營數據，獲得里程和有效載荷的典型數據。運營數據還被用于調整VECTO的標準驅動循環，以最大程度地匹配實際運營狀況。

評估是在2016 1.1版Hierarchist(等級方法)的中點水平完成的。Hierarchist方法的觀點是基于時間框架和影響機制合理性的共識。例如，100多年來觀測到的氣候變化潛力(Huijbregts et al.，2017)。這項研究顯示了以下方面的潛在影響：氣候變化、顆粒物形成、化石資源利用、淡水和海洋富營養化、臭氧形成(人類健康和生態系統)和陸地酸化?；谶\輸業的影響相關性和方法成熟度選擇了這些影響類別(European Commission et al.，2011; Van Loon等人，2018年)。一般認為，斯堪尼亞卡車的其他類影響如礦產資源枯竭、水資源使用和毒性也存在，但不包括在本研究中。

這個LCA是基于歷史數據，能夠滿足捕獲整個車輛生命周期的溫室氣體排放這一目的，而不是給出汽車制造和使用如何影響全球環境負擔的一個估計值，那是一個間接后果。

當一個過程的環境影響分配給多個產品或服務時，需要一個分配方法。產品或服務之間的劃分可以基于質量、能量或經濟價值等屬性。除了LEAD數據集中已經包括的影響之外，本研究沒有對環境影響進行具體分配。LEAD數據集分配，在軟件文檔(http：//www.gabi-software.com/international/databases/gabi-data-search/)中進行了描述。

使用軟件文檔(www.gabi-software.com)中描述的LEAD數據集剪切標準。

回收階段的二次材料積分不計入。

維修(輪胎除外)被排除在外，因為它對環境的影響很小(僅占生命周期環境影響的0.1%～0.3%)，而且由于運營范圍很大，很難定義維修的平均值。

供應鏈的部件制造過程被排除在外，因為不在斯堪尼亞工廠制造（輪胎和動力電池除外）。其原因是數據難以獲取，以及對環境影響很小(＜1%的生產階段)。

該LCA給出了純電動配送卡車和內燃機配送卡車對環境影響的大小和關系。但是，LCA結果，特別是絕對值，不打算與其他OEM的相比較。功能單元的選擇、方法、初級數據的范圍和獲取將對最終結果產生很大的影響。斯堪尼亞愿意以ISO 14040/44為基礎，長期開發更普遍的LCA指南，并致力于在此方面作出貢獻。

斯堪尼亞卡車是基于模塊化概念，而不是車型概念。模塊化系統能夠針對每一種運輸任務提供個性化適配車輛。本LCA中所述的純電動卡車技術規格是基于對純電動卡車的銷量預測，這些純電動卡車既被用于城市配送，也被用于區域配送。

我們精心挑選了一款與電動卡車配置相當的內燃機卡車，同時確保是這一細分市場中內燃機卡車的代表車型(基于銷售統計數據和內部共識，并保證是比較公平和相關的)。

2輛車都是3軸剛性帶轉向輔助橋，配備了P17駕駛室和適應車箱的底盤。基本上，這2輛車唯一不同的地方就是驅動系統。由于動力驅動系統和電池重量的不同，純電動卡車的整備重量大1 t。

4 生命周期庫存

在生命周期庫存中，為每個生命周期階段(制造、使用、維修和回收)收集數據。

生命周期的不同階段，數據收集過程是不同的。制造階段數據是基于車輛技術規格和國際材料數據系統(IMDS)的零部件供應商的材料成分數據。使用階段數據基于能量消耗模擬(VECTO)和運行數據。維修階段(限于更換輪胎)和回收階段是基于外部LCA研究。

4.1 制造階段

數據收集從收集整車的材料數據開始。據報告，每輛車有超過10 000種材料，然后按組進行分類，最后形成一個每輛車約45種材料的清單。為了更加直觀，將這45種材料分成更寬泛的材料類別，并以純電動卡車和內燃機卡車重量份額的形式呈現。

材料和重量信息編寫在物料清單(BOM)中。BOM與Scania Mapping List一起導入到SlimLCI+，其中每個材料都被分配了最佳擬合數據集。LEAD數據集描述了原材料提取和半精煉產品制造的環境負擔。

本文使用LEAD數據庫中的工業平均數據集，但對于一些材料(例如大重量材料：鋼和鋁)，斯堪尼亞的特定數據集已經開發出來，能準確代表斯堪尼亞使用的鋼和鋁。斯堪尼亞鋼鐵數據集基于標準LEAD數據集，其中包括82%的初級材料和18%的二級材料。斯堪尼亞鋁數據集基于標準LEAD數據集，其中包括52%的初級材料和48%的二級材料。

圖2 內燃機卡車（左）和純電動卡車（右）材料構成(材料類別以占車輛總重量的百分比表示)

接下來的步驟是添加部件制造和車輛裝配中使用的過程能量，包括以下部件和裝配步驟：動力總成和變速器部件、駕駛室、底盤部件和整車總裝配。對直接和間接排放的內部監測(范圍1和2，溫室氣體協議)有助于跟蹤這些活動產生的溫室氣體排放。此外，包括物流運輸的溫室氣體排放，如從直接供應商運輸以及將制造的車輛運輸到經銷商。

為了評估輪胎的影響，與米其林合作進行了LCA評估。這保證了輪胎制造的所有環境影響都被考慮，不僅包括材料，而且過程數據也被考慮進去。

動力電池采用NMC622電池技術，裝機容量為300 kWh。電池制造是一個能源密集的過程，其最大熱點是陰極活性材料(CAM)的制造和電池制造中的能量利用(電能和熱能)。

電池制造在歐洲完成，而之前的步驟在中國完成。這意味著電池的子件如陰極和陽極是用中國綜合電(854 g COeq/kWh)制造的，而電池制造采用歐洲綜合電(424 g COeq/kWh)完成的。電池制造的模型是基于供應商的數據，建模由大眾集團完成。LCA模型對于NMC622技術具有代表性。

4.2 使用階段

評估使用階段影響主要是獲得該車輛典型的燃料和能量消耗值，采用了基于VECTO的仿真方法。VECTO是由歐洲委員會開發的官方工具，用于計算重型車燃料/能量消耗，進行CO排放申報(歐洲委員會，2017年)。

基于斯堪尼亞聯網車輛的運營數據，VECTO的城市交付和地區交付循環得以調整，以更好地反映斯堪尼亞配送車輛的典型運營狀況。在2個循環中對車輛進行模擬，然后將每個循環的結果加權到一個總結果中，使用這種方法得出的油耗值與實際油耗值進行對比，表現出良好的一致性。

此外，假設車輛配備了相同的車箱，因此具有相同的空氣阻力值CdxA。在模擬中使用相同的輪胎和相同的重量分布，內燃機卡車的最終燃料消耗為25.5 L/100 km，純電動卡車的能量消耗為93.2 kWh/100 km (不包括充電損失，請參見油井到油箱)。

4.2.1.1 從油井到油箱(WtT)

假設內燃機卡車采用B7柴油混合燃料，即柴油中添加了7%的RME混合燃料，代表了歐洲的燃油情況(ACEA，2013)。除了燃料，本分析還考慮了后處理系統使用的AdBlue。

假設純電動卡車使用歐盟綜合電能(本文以2016年歐盟綜合電能為基準)。因為這是LEAD數據庫Service Pack 39中可用的數據，也與該型號電池使用的電能一致。2016年歐盟綜合電能的碳強度是424 g COeq/kWh，這相對今天的歐洲綜合電能來說是一個保守的數字。

由于VECTO能耗結果中不包括純電動卡車充電損失，充電損失需單獨計算。本次研究中，假設80%的充電是夜間充電，20%是快速充電。假設夜間充電的充電損失(充電站損失+車輛損失)為5%，快速充電的充電損失為10%，則充電損失平均為6%，加入到純電動卡車的能量消耗，應為98.7 kWh/100 km。4.2.1.2 從油箱到車輪(TtW)

內燃機卡車的尾氣排放是根據模擬燃料消耗和運營數據計算的。CO和NO排放是化學計算的，是模擬燃料消耗和AdBlue消耗的函數(從運營數據中取平均值)。運營數據也用于NOx排放計算。

CO、NMHC、NH3和PM2.5排放是使用模擬燃料消耗計算的，結合WHTC法規的法規限值，判斷是一個保守的數值(歐洲委員會，2011)。

純電動卡車沒有任何TtW排放(尾氣排放）。使用階段也補充了輪胎和制動磨損產生的微粒物排放(PM2.5)(Ntziachristos 和 Boulter, 2016)。

4.3 維修

在使用壽命期間，輪胎、起動電池、制動襯墊、機油等部件需要更換。然而，當研究維修(輪胎除外)的影響時，發現其環境影響很小。就內燃機卡車和純電動卡車來說，其排放僅占生命周期排放量的0～0.3%。因此，本報告維修階段的輪胎更換，是維修階段唯一的環境影響大的部分。假設除了制造階段安裝的輪胎外，還有2套完整的輪胎。假設鋰離子電池使用于整個汽車生命周期，即不考慮電池的更換。

4.4 回收

回收階段是基于重型車輛回收的通用模型。對于車輛回收過程產生的二次材料，不考慮積分。不考慮電池的第2次生命，這意味著整個制造負擔是由該車的生命周期承擔的。

斯堪尼亞有各種規模的電池回收設施，具體回收過程取決于市場和地理位置。這些電池將由合作伙伴收集，拆解、粉碎、回收由其合作伙伴承擔。由于市場設施(試點或大規模回收)不同和相關數據有限，本報告選擇從回收模型中排除電池回收。如果不考慮電池回收，那么回收過程中的用能負擔就不用考慮。雖然這是本研究中一個確定的限制條件，但預計對所有已用的影響類別來說，這一步驟的影響都很低(根據當前回收影響的結果)。

5 結果

在比較內燃機卡車和純電動卡車時，一個特別值得關注的環境影響類別是氣候改變潛力(CCP)。在歐盟，客車與重型卡車的溫室氣體排放約占總排放量的6%，而且由于貨運的增加，這一比例仍在上升(歐盟委員會，2016年)。由于車輛使用階段仍主要使用化石能源，氣候改變潛力是目前為止斯堪尼亞卡車最重要的環境影響類別。由于發電和電池制造過程中產生的碳排放，純電動卡車的GHG排放仍然倍受關注。與其他環境影響相比，氣候改變是主要的影響類別已通過斯堪尼亞內部LCA與重要性分析以及里卡多研究(Hill et al.，2020)等外部研究得到證實。因此，第5章主要闡述氣候影響。

5.1 氣候改變潛力

氣候改變潛力描述了溫室氣體(GHG)的排放，溫室氣體排放增加導致全球平均溫度上升。全球變暖潛力的參考物質是CO，所有其他溫室氣體(例如CH、NO、PFCs)都是根據CO當量計算的。圖3給出了車輛總生命周期的溫室氣體排放，并對每個生命周期階段進行了匯總。使用階段分為油井到油箱(WtT)和油箱到車輪(TtW）。

圖3 車輛總生命周期的溫室氣體排放

盡管純電動卡車制造階段的溫室氣體排放影響幾乎是內燃機卡車的2倍，但使用階段是純電動卡車和內燃機卡車溫室氣體排放影響的主導階段。在歐盟基準綜合電能狀況下，純電動卡車全生命周期溫室氣體排放量比內燃機卡車減少38%。

5.2 使用改進的綜合電能后純電動卡車的潛力

使用階段的綜合電力是影響純電動卡車總環境影響最重要的一個參數。本報告將2016年歐盟綜合電能作為參考基準。本報告根據國際能源機構(IEA)出版的《2019年世界能源展望》(World Energy Outlook 2019)，對歐盟2020年和2030年的預期電力結構進行了建模。

不同來源的電力生產過程的環境負擔來自LEAD數據庫，并結合考慮《WEO 2019》中公布的綜合電力結構(IEA，2019)。2019年WEO中將可再生能源歸為一種，每種資源的分解依據RICARDO研究(Hill等人，2020年)。根據LEAD數據庫，增加了6.9%的配電和輸電損失，滿足歐盟2020年綜合電力(355 g COeq/kWh)和2030年綜合電力(203 g COeq/kWh）。作為一個替代方案，我們研究了歐盟風能(代表綠色電力）。在敏感度分析中，除使用階段外，所有階段(包括電池制造)的綜合電能結構保持不變(歐盟基準）。

圖4顯示了綜合電網電能對生命周期溫室氣體排放的影響。應該記住，這些結果是假設在整個車輛生命周期中，從1 km到最后1 km綜合電能結構是恒定的。這意味著圖4是綜合電網結構改進的潛在效果，而不是實際情況，實際情況是不斷變化的綜合電網結構的總影響。

圖4 不同的綜合電網方案對生命周期溫室氣體排放的影響

如果使用階段純電動汽車采用歐盟2020年預測綜合電力，與內燃機卡車(B7)相比，壽命周期溫室氣體排放將減少46%；若使用歐盟2030年預測綜合電力，與內燃機卡車(B7)相比，壽命周期溫室氣體排放將減少63%。由于在車輛壽命末端時，綜合電網可能更接近預測的歐盟2030年綜合電網，預計壽命周期溫室氣體排放將減少46%～63%。

如果使用綠色電力(如EU風電，目前已經完全可行)，純電動汽車全生命周期溫室氣體排放可以減少86%。

需要注意的是，在這些比較中，內燃機卡車添加生物柴油(B7)的比例是不變的，如果柴油中混合的生物柴油比例更高，結果就會不同。

5.3 柴油的改進潛力

本報告的目的是展示純電動卡車與內燃機卡車(燃油為添加B7的柴油)相比，降低溫室氣體排放的潛力。但是，應當明確指出，內燃機卡車的溫室氣體排放是有可能大幅降低的。許多歐洲市場的柴油都能添加很大比例的生物柴油(主要是HVO)，而且添加比例還會持續提升。斯堪尼亞柴油機可以使用100%HVO運營。

本次研究如果使用廢物基(牛油)HVO替代B7，內燃機卡車全生命周期溫室氣體排放將減少74%(從油井～車輪的溫室氣體排放減少81%)。

5.4 汽車制造階段的溫室氣體排放

如圖5所示，內燃機卡車生產過程的溫室氣體排放量僅占總排放量的6%。對于純電動卡車(歐盟基準)，制造階段的溫室氣體排放占總排放的20%。隨著從內燃機卡車向純電動卡車的持續轉型，以及電力結構的改善，制造階段的溫室氣體排放占比將繼續增加，并成為純電動卡車全生命周期溫室氣體排放的主要部分。

圖5 不同車型每個生命周期階段的溫室氣體排放量占生命周期總排放量的比例

制造階段包括原材料提取/提煉、零部件生產、整車裝配和境內物流。對于內燃機卡車和純電動卡車來說，零部件生產、整車裝配和境內物流貢獻了大約2.5 t的溫室氣體。因此，制造階段溫室氣體排放大部分來自原材料提取和精煉的過程。圖6顯示了各類材料的提取和精煉、物流和裝配對內燃機卡車和純電動卡車生產階段溫室氣體排放的貢獻。

圖6 不同類別材料的溫室氣體排放量占制造階段總排放量的比例

內燃機卡車制造階段產生溫室氣體排放的主要是鋼鐵生產、鑄鐵生產和鋁生產過程。純電動卡車也使用此類材料，但是使純電動卡車生產過程溫室氣體排放翻番的主要因素是能量密集型的電池制造過程。每安裝1 kWh電池溫室氣體排放為74 kg COeq，大部分排放來自動力電池子件制造的能源密集型過程，這些制造步驟發生在中國。在圖7中，陰極的溫室氣體排放包括從原料提取、精煉、運輸和陰極制造所需能量的所有步驟的溫室氣體排放。最后一步——電池制造發生在歐洲，主要是制造過程中的電能和熱能相應的溫室氣體排放。

圖7 電池制造中不同步驟的溫室氣體排放占每千瓦時裝機容量總影響的比例

5.5 盈虧平衡點

與內燃機卡車相比，純電動卡車制造過程溫室氣體排放更高(主要因為電池制造)，但在車輛剩余的生命階段，由于內燃機卡車使用階段的溫室氣體排放上升很快，純電動卡車的溫室氣體排放債務很快還清。也就是說行駛一定里程后，溫室氣體排放總量達到“盈虧平衡”，在平衡點上，純電動卡車和內燃機卡車的溫室氣體排放量是相等的。在盈虧平衡點之后，純電動卡車全生命周期溫室氣體排放量將低于內燃機卡車。

圖8顯示了累計溫室氣體排放量與總行駛里程的關系。除使用階段外的所有生命周期階段都被總結并設置為曲線的起點。根據綜合電力結構的不同，純電動卡車行駛3.3萬～6.8萬km達到收支平衡。

圖8 累計溫室氣體排放量與總行駛里程的關系

5.6 其他環境影響

圖9給出了內燃機卡車vs.純電動卡車的其他類溫室氣體排放的關系。將內燃機卡車的值設置為參考值(100%)，純電動卡車的值顯示為與內燃機卡車相比的減少值。沒有提出絕對值，也沒有對一個影響類別相對于其他影響類別的重要性作出描述。目的是展示純電動卡車的溫室氣體排放降低潛力。

圖9 內燃機卡車vs純電動卡車的其他類溫室氣體排放的關系

就所有影響類別來說，純電動卡車都有明顯的降低潛力，特別是由尾管影響的類別，例如顆粒形成、光化學臭氧產生和陸地酸化的情況。在這些類別中，純電動卡車呈現大幅削減的潛力。

生成顆粒物的一次/二次氣溶膠對人類健康有影響，以PM2.5當量表示。值得指出的是，只有少部分影響類別來自直接PM2.5。直接PM2.5來自：排氣管(20%)、輪胎和剎車磨損(50%)、道路磨損(30%)。這類排放的主要部分來自NOx和NH等的二次氣溶膠。

與內燃機卡車相比，純電動卡車在化石資源利用、海洋和淡水富營養化等類別中的影響也有所下降，但不像前面提到的類別那么顯著。

礦物資源使用和海洋富營養化最大驅動因素是從油井到油箱，即為內燃機卡車生產柴油和為純電動卡車發電。隨著電網的低碳化，純電動卡車的這類影響將隨之降低，與內燃機卡車相比的降幅將更大。

就淡水富營養化方面來說，使用階段(從油井到油箱)的影響仍然是內燃機卡車的主要部分，而純電動卡車的這部分只是內燃機卡車的1/4。這是因為與發電相比，生產柴油的影響更大。

淡水富營養化另一個影響大的點是車輛回收，其影響來自金屬回收。本報告中，回收是基于一個通用模型，因此內燃機卡車和純電動卡車的影響是相同的。

在海洋/淡水富營養化類別中，維修階段的重要性大于其他類別。維修階段的影響來自輪胎生產，在車輛的生命周期中輪胎生產的影響不斷變化。因此，對純電動卡車和內燃機卡車來說，維修階段的影響是一樣的。

6 討論

6.1 以噸公里為單位

噸公里(tkm)是運輸業進行壽命周期評估常用的單位，如果比較某一運輸任務適用的2種方案的影響，則噸公里非常適合。然而，本研究的目的不僅是比較2種車輛，而且要表明2種卡車生命周期內對環境的影響。在這種情況下，單位1 tkm不足以滿足研究目標，因為以1 tkm為單位，結果不能直接進行擴展。擴展并非不可能，但需要非常小心地進行，每個生命周期階段需要分別處理。因此本次研究選擇以“平均有效載荷的總里程”為單位，這是一個典型的完整運營壽命的良好反映。

6.2 實際的能量/燃油消耗

尋找典型的燃料/能源消耗假設值是一項有難度的任務。運營數據是最好的信息來源，但需要大量運營數據，以降低得出不正確結論的風險，防止離群值的影響。本研究中的純電動卡車是一種新事物，其行駛的能量消耗數據非常有限，因此不是一個典型值來源。使用基于仿真的方法，可以保證2種車的假定燃料/能量消耗都有相同的先決條件。本報告選擇成熟的燃料和能量計算工具VECTO作為模擬工具。

配送卡車的VECTO驅動循環有地區配送循環和城市配送循環。為了獲得典型的結果，修改了VECTO默認驅動循環。通過使用與本研究中車輛規格相似的配送卡車參考車隊的運營數據，分析了停車頻率、道路坡度和停車時間等因素?；谶@些數據，調整了VECTO循環，以反映本研究的卡車的預期行駛條件。

6.3 壽命周期影響評估——方法與類別

在討論生命周期影響評估(LCIA)時，有2個關鍵術語：LCIA方法和影響類別。LCIA方法是計算一系列影響(也稱為影響類別)的綜合方法?！坝绊憽笔荓CI對環境、人類健康和可用資源造成的后果。同樣影響(類別)有不同的計算方法。這些復雜計算旨在反映更復雜的自然排放流程。在LCA中，重要的是選擇一種被學術界和行業專家認可的可靠和適用的方法(在其他標準中)，本研究選擇了ReCiPe 2016 v1.1 Hierachist。

進行LCA通常使用單一的LCIA方法。然而，這意味著一些影響或多或少會發展，有些東西會阻礙相互之間的交流。為了達到完全透明和避免轉移負擔，最理想的情況是，運輸業的所有相關影響應該評估并相互交流。但是，本項研究選擇忽略一些影響類別，這些類別的方法仍在開發中，目前認為是不成熟的(例如礦產資源枯竭，水的使用和毒性)。

傳播不成熟方法的結果，在最壞的情況下可能是錯誤的，并導致錯誤的結論。

該研究的目標是通過研究8種與交通運輸業最相關的環境影響，并利用目前成熟的方法來實現。我們將繼續跟蹤技術發展，繼續選擇最適用的LCIA方法和影響類別。

7 結論

重型卡車利用率高，因此使用階段成為對環境影響最重要的生命周期階段。隨著向全電動卡車的轉型，使用階段也將獲得根本性的改進?？紤]到使用歐盟2020年預計綜合電力和歐盟2030年預計綜合電力，純電動卡車使用階段減少氣候影響的潛力分別為2020年的46%和2030年的63%，很可能卡車生命周期末的綜合電力接近歐盟2030年預計綜合電力。可以得出結論，2020年之后進入歐盟市場的純電動卡車，與內燃機卡車相比，使用階段壽命周期溫室氣體排放能減少50%以上。

本研究表明，在使用階段使用綠色電力，純電動卡車生命周期溫室氣體排放有可能減少86%。盡管純電動卡車制造過程的溫室氣體排放是內燃機卡車的2倍，但仍實現了上述減排數值。

在制造階段，鋰離子電池是溫室氣體排放的主要貢獻者。就本報告中的純電動卡車來說，電池的排放量占制造過程中溫室氣體排放的40%+。然而，隨著電池行業不斷脫碳和綠色電力使用的增加，降低純電動卡車制造階段的排放值還有很大潛力。因此，我們認為，隨著電池實現可持續生產和綠色電力增多，純電動卡車的溫室氣體減排潛力將達90%+。

純電動卡車在溫室氣體排放方面存在“制造階段債務”。但是，卡車利用率高，溫室氣體收支平衡發生在生命周期的早期。本研究表明，隨著綜合電力中碳強度的不同，溫室氣體平衡發生在3.3萬～6.8萬km，這表明，就目前的綜合電力結構來說，運營1～2年后，純電動卡車比內燃機卡車的溫室氣體排放更低。