纯电动卡车vs柴油卡车：寿命周期GHG(温室气体)排放评估报告

奚美丽 编译

0 前言

斯堪尼亚的目标是推动向可持续运输体系的转变，其全面观点是支持客户业务和解决环境影响的关键。寿命周期评估(LCA)是一种ISO 14040/44方法，用于计算产品或服务在其整个生命周期对环境的影响，这里指卡车和电池的制造、使用、维护和回收。

斯堪尼亚进行的LCA是评估产品的环境影响，并设定产品开发中的项目目标。斯堪尼亚已经建立了进行LCA的能力，并将LCA作为事实基础来指导公司运营。通过这份LCA报告，斯堪尼亚向股东通报了LCA的主要结论。

斯堪尼亚正在进行转型，其产品和服务已经网联化，电气化和智能化程度也在不断提高。对于斯堪尼亚的产品开发来说，这不仅意味着制造一些电动卡车，还需要一个完整的模块化工具箱来提供多种商用车变型车。斯堪尼亚第一款量产纯电动卡车(BEV)于2020年秋季推出。这使得斯堪尼亚能够进行LCA，将纯电动卡车(BEV)与相应的内燃机卡车(ICEV)进行比较。

本研究涵盖了车辆的整个生命周期——从原材料的提取/提炼到车辆回收。所选功能单元能够反映或代表1辆车的全部使用寿命。功能单元为：1辆配送车寿命周期行驶里程50万km、平均有效载荷为6.1 t。

表1 对标车辆技术参数概况

除传动系外，车辆的技术参数尽可能保持相似，以便公平地进行比较。纯电动卡车的电池容量为300 kWh。以2016年欧洲综合电网为基准，计算纯电动卡车所用电能的碳强度。还研究了其他综合电网结构，以分析预测未来综合电能及绿色电能的影响。内燃机卡车(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，代表欧洲的柴油条件。

纯电动汽车制造阶段环境影响更大，主要是电池制造消耗能量大。内燃机卡车(ICEV)制造阶段的温室气体(GHG)排放为27.5 t COeq (二氧化碳当量)，纯电动卡车(BEV)制造阶段的温室气体排放为53.6 t COeq。动力电池制造阶段的温室气体排放量为74 kg COeq /kWh。尽管制造阶段的CO排放量更大，但是使用阶段的CO排放要少很多，纯电动卡车整个生命周期CO排放量显著降低。根据欧盟电网的碳强度，整个生命周期GHG排放降低率从38%（2016年欧盟综合电网）～63%(2030年预测欧盟综合电网）。为车辆提供绿色电力是充分发挥纯电动卡车潜力的途径。若使用绿色电力，BEV整个生命周期减少温室气体排放可达86%。

由于制造阶段的温室气体排放量更高，相对内燃机卡车，纯电动卡车可被看做有“碳债务”。由于使用阶段的每公里排放量更低，GHG债务将在某个时候完全偿还，这被称为盈亏平衡点，也就是BEV开始比ICEV产生更小的GHG影响的时间点。根据碳强度的不同，盈亏平衡发生在33 000 km(绿色电力)～68 000 km(2016年基准线)之间。即，就本文中所有提到的综合电网而言，BEV有可能在1～2年内比ICEV对气候的影响更小。

在报废阶段，斯堪尼亚的动力电池被收集、拆解、粉碎，并由收集和回收伙伴进行回收。具体的回收过程取决于地理位置和合作伙伴的设施。由于设施规模不同(试点or大规模回收）、相关数据有限，我们选择从回收模式中排除电池回收。此外，在LCA模型中假设电池没有第2次寿命，这意味着全部制造负担由斯堪尼亚卡车的整个生命周期承担。

此外，还能显著降低颗粒物形成、臭氧产生和地面酸化等其他类影响。此类排放可降低83%～97%，主要因为消除了尾气排放。

使用纯电动卡车也能显著降低化石资源的消耗以及海洋/淡水的富营养化(降低18%～48%)，尽管发电中使用煤炭对这一项影响很大。这主要是因为，油井到油箱对柴油生产的影响高于发电带来的影响。

该LCA报告分析了纯电动卡车和内燃机卡车对环境影响的大小和关系。但是，这一LCA分析结果，特别是绝对值，不用于与其他OEM的卡车进行比较，因为功能单元的选择、方法、范围和原始数据的获取对最终结果有很大的影响。

本报告中的所有事实和数据均经第三方验证。验证工作由IVL Svenska Miljöinstitutet按照ISO 14040/44标准完成。

1 缩写、术语与定义

本报告主要涉及以下缩写及术语：

①LCA：寿命周期评估；

②GHG：温室气体；

③COeq：CO当量；

④WtW：油井到车轮；

⑤WtT：油井到油箱；

⑥TtW：油箱到车轮；

⑦ICEV：内燃机卡车；

⑧BEV：纯电动车；

⑨GVW：车辆总重。

⑴生命周期评估(LCA)：是一种评估产品生命周期的所有阶段(从原材料获取到生产、使用和处理)的环境影响的方法。这种方法能全面评估环境影响，并避免转移环境负担。

LCA分为4个阶段：目标与范围定义、生命周期库存(LCI)、生命周期影响评估(LCIA)与解读。

a.目标和范围：包括研究的目的、预期应用与受众、系统边界和功能单元。

b.生命周期库存(LCI）：是对产品模型进行数据收集和计算的过程；是LCA的一部分，在这里收集和建模所有必要的数据；它是对产品生命周期内的原材料使用、能量需求和排放进行量化的过程；它为产品系统创建了一个从生态圈到生态圈的基本库存。

c.生命周期影响评价(LCIA)：是基于LCI结果对潜在环境影响进行分类并特征化的步骤。它将LCI的基本流程转化为潜在的环境影响。通常又可以分为4个阶段：分类、特征化、标准化和加权。目前的分析将分类和特征化作为强制性的LCIA步骤，去除了标准化和权重，因为ISO 14040/44的外部交流中不推荐这2项。“分类”步骤将LCI结果归为特定的环境影响类别(CO和CH4被归为CCP(气候变化潜力)类）。“特征化”步骤(通过特征化因子)将每个影响类别的LCI结果转换为影响类别指数(例如将CH4转换为COeq）。

d.结果解读：根据设定的目标和范围进行分析，就每种影响类别分析其结果，讨论2种产品、不同生命周期阶段之间的差异(ISO 14040：2006，ISO 14044：2006)。

图1 LCA的4个阶段

⑵功能单元：LCA仅在定义的系统边界和功能单元内有效。功能单元是“产品系统量化的性能，用作参考单元”(ISO 14044 2006）。

⑶运营数据：是存储在车辆控制单元中的数据。存储了大约2 000个变量+计算的变量。当车辆进入维修车间时读取数据，并将数据存储在运营数据仓库中。运营数据可以分析车辆的性能(例如燃料消耗)和车辆的运营方式。这些数据被广泛用于产品开发、分析、维修、驾驶员支持等。

⑷物料清单(BOM)：是该车使用的所有材料以及每种材料使用的数量。

⑸《温室气体(GHG)协议》：是一个对温室气体排放进行标准化计算的全球框架。为了将温室气体协议的范围与本LCA的内容联系起来，GHG影响类别完全或在很大程度上覆盖下列范围：

a.范围1：直接温室气体排放。

b.范围2：间接温室气体排放。

c.范围3类：1.购买的货物或服务；4.上游运输与配送；9.下游运输与配送；11.已售产品的使用；12.已售产品的寿命终端处理。

2 工具与数据库

⑴GaBi：Sphera Solutions GmbH提供的LCA软件(带LCI数据库)。

⑵LEAD数据库：GaBi专业数据库包括开源数据集、GaBi特定数据集和大众集团开发的数据集。本研究使用Service Pack 39。

⑶斯堪尼亚映射列表：映射列表是一个xml，使用适当的LEAD数据集描述斯堪尼亚车辆中的每种材料。它支持自动生成模型。

⑷SlimLCI +：基于斯堪尼亚Mapping List，SlimLCI+应用程序将LEAD数据集与BOM匹配。

⑸国际材料数据系统(IMDS）：是一个通用的汽车材料数据系统，供应商在其中报告零件的材料组成信息。

⑹SMART：用于管理IMDS的材料数据表(MDS)的斯堪尼亚工具。

⑺汽车能耗计算工具(VECTO）：是由欧盟委员会开发的官方模拟工具，用于根据重型车燃料/能量计算CO排放，用于申报。

3 目标与范围

该LCA的目标是评估电动卡车的环境影响，并与柴油卡车进行比较。评估结果予以公布，目的是提升公众对重型汽车生命周期环境影响的认识，并具体比较纯电动卡车和柴油卡车的环境影响。

本研究包括汽车的整个生命周期，从原材料的提取/提炼到汽车回收。本研究中的功能单元是在一个典型的配送周期中行驶50万km、平均有效载荷为6.1 t，旨在反映或代表车辆的整个使用寿命。根据运营数据，获得里程和有效载荷的典型数据。运营数据还被用于调整VECTO的标准驱动循环，以最大程度地匹配实际运营状况。

评估是在2016 1.1版Hierarchist(等级方法)的中点水平完成的。Hierarchist方法的观点是基于时间框架和影响机制合理性的共识。例如，100多年来观测到的气候变化潜力(Huijbregts et al.，2017)。这项研究显示了以下方面的潜在影响：气候变化、颗粒物形成、化石资源利用、淡水和海洋富营养化、臭氧形成(人类健康和生态系统)和陆地酸化。基于运输业的影响相关性和方法成熟度选择了这些影响类别(European Commission et al.，2011; Van Loon等人，2018年)。一般认为，斯堪尼亚卡车的其他类影响如矿产资源枯竭、水资源使用和毒性也存在，但不包括在本研究中。

这个LCA是基于历史数据，能够满足捕获整个车辆生命周期的温室气体排放这一目的，而不是给出汽车制造和使用如何影响全球环境负担的一个估计值，那是一个间接后果。

当一个过程的环境影响分配给多个产品或服务时，需要一个分配方法。产品或服务之间的划分可以基于质量、能量或经济价值等属性。除了LEAD数据集中已经包括的影响之外，本研究没有对环境影响进行具体分配。LEAD数据集分配，在软件文档(http：//www.gabi-software.com/international/databases/gabi-data-search/)中进行了描述。

使用软件文档(www.gabi-software.com)中描述的LEAD数据集剪切标准。

回收阶段的二次材料积分不计入。

维修(轮胎除外)被排除在外，因为它对环境的影响很小(仅占生命周期环境影响的0.1%～0.3%)，而且由于运营范围很大，很难定义维修的平均值。

供应链的部件制造过程被排除在外，因为不在斯堪尼亚工厂制造（轮胎和动力电池除外）。其原因是数据难以获取，以及对环境影响很小(＜1%的生产阶段)。

该LCA给出了纯电动配送卡车和内燃机配送卡车对环境影响的大小和关系。但是，LCA结果，特别是绝对值，不打算与其他OEM的相比较。功能单元的选择、方法、初级数据的范围和获取将对最终结果产生很大的影响。斯堪尼亚愿意以ISO 14040/44为基础，长期开发更普遍的LCA指南，并致力于在此方面作出贡献。

斯堪尼亚卡车是基于模块化概念，而不是车型概念。模块化系统能够针对每一种运输任务提供个性化适配车辆。本LCA中所述的纯电动卡车技术规格是基于对纯电动卡车的销量预测，这些纯电动卡车既被用于城市配送，也被用于区域配送。

我们精心挑选了一款与电动卡车配置相当的内燃机卡车，同时确保是这一细分市场中内燃机卡车的代表车型(基于销售统计数据和内部共识，并保证是比较公平和相关的)。

2辆车都是3轴刚性带转向辅助桥，配备了P17驾驶室和适应车箱的底盘。基本上，这2辆车唯一不同的地方就是驱动系统。由于动力驱动系统和电池重量的不同，纯电动卡车的整备重量大1 t。

4 生命周期库存

在生命周期库存中，为每个生命周期阶段(制造、使用、维修和回收)收集数据。

生命周期的不同阶段，数据收集过程是不同的。制造阶段数据是基于车辆技术规格和国际材料数据系统(IMDS)的零部件供应商的材料成分数据。使用阶段数据基于能量消耗模拟(VECTO)和运行数据。维修阶段(限于更换轮胎)和回收阶段是基于外部LCA研究。

4.1 制造阶段

数据收集从收集整车的材料数据开始。据报告，每辆车有超过10 000种材料，然后按组进行分类，最后形成一个每辆车约45种材料的清单。为了更加直观，将这45种材料分成更宽泛的材料类别，并以纯电动卡车和内燃机卡车重量份额的形式呈现。

材料和重量信息编写在物料清单(BOM)中。BOM与Scania Mapping List一起导入到SlimLCI+，其中每个材料都被分配了最佳拟合数据集。LEAD数据集描述了原材料提取和半精炼产品制造的环境负担。

本文使用LEAD数据库中的工业平均数据集，但对于一些材料(例如大重量材料：钢和铝)，斯堪尼亚的特定数据集已经开发出来，能准确代表斯堪尼亚使用的钢和铝。斯堪尼亚钢铁数据集基于标准LEAD数据集，其中包括82%的初级材料和18%的二级材料。斯堪尼亚铝数据集基于标准LEAD数据集，其中包括52%的初级材料和48%的二级材料。

图2 内燃机卡车（左）和纯电动卡车（右）材料构成(材料类别以占车辆总重量的百分比表示)

接下来的步骤是添加部件制造和车辆装配中使用的过程能量，包括以下部件和装配步骤：动力总成和变速器部件、驾驶室、底盘部件和整车总装配。对直接和间接排放的内部监测(范围1和2，温室气体协议)有助于跟踪这些活动产生的温室气体排放。此外，包括物流运输的温室气体排放，如从直接供应商运输以及将制造的车辆运输到经销商。

为了评估轮胎的影响，与米其林合作进行了LCA评估。这保证了轮胎制造的所有环境影响都被考虑，不仅包括材料，而且过程数据也被考虑进去。

动力电池采用NMC622电池技术，装机容量为300 kWh。电池制造是一个能源密集的过程，其最大热点是阴极活性材料(CAM)的制造和电池制造中的能量利用(电能和热能)。

电池制造在欧洲完成，而之前的步骤在中国完成。这意味着电池的子件如阴极和阳极是用中国综合电(854 g COeq/kWh)制造的，而电池制造采用欧洲综合电(424 g COeq/kWh)完成的。电池制造的模型是基于供应商的数据，建模由大众集团完成。LCA模型对于NMC622技术具有代表性。

4.2 使用阶段

评估使用阶段影响主要是获得该车辆典型的燃料和能量消耗值，采用了基于VECTO的仿真方法。VECTO是由欧洲委员会开发的官方工具，用于计算重型车燃料/能量消耗，进行CO排放申报(欧洲委员会，2017年)。

基于斯堪尼亚联网车辆的运营数据，VECTO的城市交付和地区交付循环得以调整，以更好地反映斯堪尼亚配送车辆的典型运营状况。在2个循环中对车辆进行模拟，然后将每个循环的结果加权到一个总结果中，使用这种方法得出的油耗值与实际油耗值进行对比，表现出良好的一致性。

此外，假设车辆配备了相同的车箱，因此具有相同的空气阻力值CdxA。在模拟中使用相同的轮胎和相同的重量分布，内燃机卡车的最终燃料消耗为25.5 L/100 km，纯电动卡车的能量消耗为93.2 kWh/100 km (不包括充电损失，请参见油井到油箱)。

4.2.1.1 从油井到油箱(WtT)

假设内燃机卡车采用B7柴油混合燃料，即柴油中添加了7%的RME混合燃料，代表了欧洲的燃油情况(ACEA，2013)。除了燃料，本分析还考虑了后处理系统使用的AdBlue。

假设纯电动卡车使用欧盟综合电能(本文以2016年欧盟综合电能为基准)。因为这是LEAD数据库Service Pack 39中可用的数据，也与该型号电池使用的电能一致。2016年欧盟综合电能的碳强度是424 g COeq/kWh，这相对今天的欧洲综合电能来说是一个保守的数字。

由于VECTO能耗结果中不包括纯电动卡车充电损失，充电损失需单独计算。本次研究中，假设80%的充电是夜间充电，20%是快速充电。假设夜间充电的充电损失(充电站损失+车辆损失)为5%，快速充电的充电损失为10%，则充电损失平均为6%，加入到纯电动卡车的能量消耗，应为98.7 kWh/100 km。4.2.1.2 从油箱到车轮(TtW)

内燃机卡车的尾气排放是根据模拟燃料消耗和运营数据计算的。CO和NO排放是化学计算的，是模拟燃料消耗和AdBlue消耗的函数(从运营数据中取平均值)。运营数据也用于NOx排放计算。

CO、NMHC、NH3和PM2.5排放是使用模拟燃料消耗计算的，结合WHTC法规的法规限值，判断是一个保守的数值(欧洲委员会，2011)。

纯电动卡车没有任何TtW排放(尾气排放）。使用阶段也补充了轮胎和制动磨损产生的微粒物排放(PM2.5)(Ntziachristos 和 Boulter, 2016)。

4.3 维修

在使用寿命期间，轮胎、起动电池、制动衬垫、机油等部件需要更换。然而，当研究维修(轮胎除外)的影响时，发现其环境影响很小。就内燃机卡车和纯电动卡车来说，其排放仅占生命周期排放量的0～0.3%。因此，本报告维修阶段的轮胎更换，是维修阶段唯一的环境影响大的部分。假设除了制造阶段安装的轮胎外，还有2套完整的轮胎。假设锂离子电池使用于整个汽车生命周期，即不考虑电池的更换。

4.4 回收

回收阶段是基于重型车辆回收的通用模型。对于车辆回收过程产生的二次材料，不考虑积分。不考虑电池的第2次生命，这意味着整个制造负担是由该车的生命周期承担的。

斯堪尼亚有各种规模的电池回收设施，具体回收过程取决于市场和地理位置。这些电池将由合作伙伴收集，拆解、粉碎、回收由其合作伙伴承担。由于市场设施(试点或大规模回收)不同和相关数据有限，本报告选择从回收模型中排除电池回收。如果不考虑电池回收，那么回收过程中的用能负担就不用考虑。虽然这是本研究中一个确定的限制条件，但预计对所有已用的影响类别来说，这一步骤的影响都很低(根据当前回收影响的结果)。

5 结果

在比较内燃机卡车和纯电动卡车时，一个特别值得关注的环境影响类别是气候改变潜力(CCP)。在欧盟，客车与重型卡车的温室气体排放约占总排放量的6%，而且由于货运的增加，这一比例仍在上升(欧盟委员会，2016年)。由于车辆使用阶段仍主要使用化石能源，气候改变潜力是目前为止斯堪尼亚卡车最重要的环境影响类别。由于发电和电池制造过程中产生的碳排放，纯电动卡车的GHG排放仍然倍受关注。与其他环境影响相比，气候改变是主要的影响类别已通过斯堪尼亚内部LCA与重要性分析以及里卡多研究(Hill et al.，2020)等外部研究得到证实。因此，第5章主要阐述气候影响。

5.1 气候改变潜力

气候改变潜力描述了温室气体(GHG)的排放，温室气体排放增加导致全球平均温度上升。全球变暖潜力的参考物质是CO，所有其他温室气体(例如CH、NO、PFCs)都是根据CO当量计算的。图3给出了车辆总生命周期的温室气体排放，并对每个生命周期阶段进行了汇总。使用阶段分为油井到油箱(WtT)和油箱到车轮(TtW）。

图3 车辆总生命周期的温室气体排放

尽管纯电动卡车制造阶段的温室气体排放影响几乎是内燃机卡车的2倍，但使用阶段是纯电动卡车和内燃机卡车温室气体排放影响的主导阶段。在欧盟基准综合电能状况下，纯电动卡车全生命周期温室气体排放量比内燃机卡车减少38%。

5.2 使用改进的综合电能后纯电动卡车的潜力

使用阶段的综合电力是影响纯电动卡车总环境影响最重要的一个参数。本报告将2016年欧盟综合电能作为参考基准。本报告根据国际能源机构(IEA)出版的《2019年世界能源展望》(World Energy Outlook 2019)，对欧盟2020年和2030年的预期电力结构进行了建模。

不同来源的电力生产过程的环境负担来自LEAD数据库，并结合考虑《WEO 2019》中公布的综合电力结构(IEA，2019)。2019年WEO中将可再生能源归为一种，每种资源的分解依据RICARDO研究(Hill等人，2020年)。根据LEAD数据库，增加了6.9%的配电和输电损失，满足欧盟2020年综合电力(355 g COeq/kWh)和2030年综合电力(203 g COeq/kWh）。作为一个替代方案，我们研究了欧盟风能(代表绿色电力）。在敏感度分析中，除使用阶段外，所有阶段(包括电池制造)的综合电能结构保持不变(欧盟基准）。

图4显示了综合电网电能对生命周期温室气体排放的影响。应该记住，这些结果是假设在整个车辆生命周期中，从1 km到最后1 km综合电能结构是恒定的。这意味着图4是综合电网结构改进的潜在效果，而不是实际情况，实际情况是不断变化的综合电网结构的总影响。

图4 不同的综合电网方案对生命周期温室气体排放的影响

如果使用阶段纯电动汽车采用欧盟2020年预测综合电力，与内燃机卡车(B7)相比，寿命周期温室气体排放将减少46%；若使用欧盟2030年预测综合电力，与内燃机卡车(B7)相比，寿命周期温室气体排放将减少63%。由于在车辆寿命末端时，综合电网可能更接近预测的欧盟2030年综合电网，预计寿命周期温室气体排放将减少46%～63%。

如果使用绿色电力(如EU风电，目前已经完全可行)，纯电动汽车全生命周期温室气体排放可以减少86%。

需要注意的是，在这些比较中，内燃机卡车添加生物柴油(B7)的比例是不变的，如果柴油中混合的生物柴油比例更高，结果就会不同。

5.3 柴油的改进潜力

本报告的目的是展示纯电动卡车与内燃机卡车(燃油为添加B7的柴油)相比，降低温室气体排放的潜力。但是，应当明确指出，内燃机卡车的温室气体排放是有可能大幅降低的。许多欧洲市场的柴油都能添加很大比例的生物柴油(主要是HVO)，而且添加比例还会持续提升。斯堪尼亚柴油机可以使用100%HVO运营。

本次研究如果使用废物基(牛油)HVO替代B7，内燃机卡车全生命周期温室气体排放将减少74%(从油井～车轮的温室气体排放减少81%)。

5.4 汽车制造阶段的温室气体排放

如图5所示，内燃机卡车生产过程的温室气体排放量仅占总排放量的6%。对于纯电动卡车(欧盟基准)，制造阶段的温室气体排放占总排放的20%。随着从内燃机卡车向纯电动卡车的持续转型，以及电力结构的改善，制造阶段的温室气体排放占比将继续增加，并成为纯电动卡车全生命周期温室气体排放的主要部分。

图5 不同车型每个生命周期阶段的温室气体排放量占生命周期总排放量的比例

制造阶段包括原材料提取/提炼、零部件生产、整车装配和境内物流。对于内燃机卡车和纯电动卡车来说，零部件生产、整车装配和境内物流贡献了大约2.5 t的温室气体。因此，制造阶段温室气体排放大部分来自原材料提取和精炼的过程。图6显示了各类材料的提取和精炼、物流和装配对内燃机卡车和纯电动卡车生产阶段温室气体排放的贡献。

图6 不同类别材料的温室气体排放量占制造阶段总排放量的比例

内燃机卡车制造阶段产生温室气体排放的主要是钢铁生产、铸铁生产和铝生产过程。纯电动卡车也使用此类材料，但是使纯电动卡车生产过程温室气体排放翻番的主要因素是能量密集型的电池制造过程。每安装1 kWh电池温室气体排放为74 kg COeq，大部分排放来自动力电池子件制造的能源密集型过程，这些制造步骤发生在中国。在图7中，阴极的温室气体排放包括从原料提取、精炼、运输和阴极制造所需能量的所有步骤的温室气体排放。最后一步——电池制造发生在欧洲，主要是制造过程中的电能和热能相应的温室气体排放。

图7 电池制造中不同步骤的温室气体排放占每千瓦时装机容量总影响的比例

5.5 盈亏平衡点

与内燃机卡车相比，纯电动卡车制造过程温室气体排放更高(主要因为电池制造)，但在车辆剩余的生命阶段，由于内燃机卡车使用阶段的温室气体排放上升很快，纯电动卡车的温室气体排放债务很快还清。也就是说行驶一定里程后，温室气体排放总量达到“盈亏平衡”，在平衡点上，纯电动卡车和内燃机卡车的温室气体排放量是相等的。在盈亏平衡点之后，纯电动卡车全生命周期温室气体排放量将低于内燃机卡车。

图8显示了累计温室气体排放量与总行驶里程的关系。除使用阶段外的所有生命周期阶段都被总结并设置为曲线的起点。根据综合电力结构的不同，纯电动卡车行驶3.3万～6.8万km达到收支平衡。

图8 累计温室气体排放量与总行驶里程的关系

5.6 其他环境影响

图9给出了内燃机卡车vs.纯电动卡车的其他类温室气体排放的关系。将内燃机卡车的值设置为参考值(100%)，纯电动卡车的值显示为与内燃机卡车相比的减少值。没有提出绝对值，也没有对一个影响类别相对于其他影响类别的重要性作出描述。目的是展示纯电动卡车的温室气体排放降低潜力。

图9 内燃机卡车vs纯电动卡车的其他类温室气体排放的关系

就所有影响类别来说，纯电动卡车都有明显的降低潜力，特别是由尾管影响的类别，例如颗粒形成、光化学臭氧产生和陆地酸化的情况。在这些类别中，纯电动卡车呈现大幅削减的潜力。

生成颗粒物的一次/二次气溶胶对人类健康有影响，以PM2.5当量表示。值得指出的是，只有少部分影响类别来自直接PM2.5。直接PM2.5来自：排气管(20%)、轮胎和刹车磨损(50%)、道路磨损(30%)。这类排放的主要部分来自NOx和NH等的二次气溶胶。

与内燃机卡车相比，纯电动卡车在化石资源利用、海洋和淡水富营养化等类别中的影响也有所下降，但不像前面提到的类别那么显著。

矿物资源使用和海洋富营养化最大驱动因素是从油井到油箱，即为内燃机卡车生产柴油和为纯电动卡车发电。随着电网的低碳化，纯电动卡车的这类影响将随之降低，与内燃机卡车相比的降幅将更大。

就淡水富营养化方面来说，使用阶段(从油井到油箱)的影响仍然是内燃机卡车的主要部分，而纯电动卡车的这部分只是内燃机卡车的1/4。这是因为与发电相比，生产柴油的影响更大。

淡水富营养化另一个影响大的点是车辆回收，其影响来自金属回收。本报告中，回收是基于一个通用模型，因此内燃机卡车和纯电动卡车的影响是相同的。

在海洋/淡水富营养化类别中，维修阶段的重要性大于其他类别。维修阶段的影响来自轮胎生产，在车辆的生命周期中轮胎生产的影响不断变化。因此，对纯电动卡车和内燃机卡车来说，维修阶段的影响是一样的。

6 讨论

6.1 以吨公里为单位

吨公里(tkm)是运输业进行寿命周期评估常用的单位，如果比较某一运输任务适用的2种方案的影响，则吨公里非常适合。然而，本研究的目的不仅是比较2种车辆，而且要表明2种卡车生命周期内对环境的影响。在这种情况下，单位1 tkm不足以满足研究目标，因为以1 tkm为单位，结果不能直接进行扩展。扩展并非不可能，但需要非常小心地进行，每个生命周期阶段需要分别处理。因此本次研究选择以“平均有效载荷的总里程”为单位，这是一个典型的完整运营寿命的良好反映。

6.2 实际的能量/燃油消耗

寻找典型的燃料/能源消耗假设值是一项有难度的任务。运营数据是最好的信息来源，但需要大量运营数据，以降低得出不正确结论的风险，防止离群值的影响。本研究中的纯电动卡车是一种新事物，其行驶的能量消耗数据非常有限，因此不是一个典型值来源。使用基于仿真的方法，可以保证2种车的假定燃料/能量消耗都有相同的先决条件。本报告选择成熟的燃料和能量计算工具VECTO作为模拟工具。

配送卡车的VECTO驱动循环有地区配送循环和城市配送循环。为了获得典型的结果，修改了VECTO默认驱动循环。通过使用与本研究中车辆规格相似的配送卡车参考车队的运营数据，分析了停车频率、道路坡度和停车时间等因素。基于这些数据，调整了VECTO循环，以反映本研究的卡车的预期行驶条件。

6.3 寿命周期影响评估——方法与类别

在讨论生命周期影响评估(LCIA)时，有2个关键术语：LCIA方法和影响类别。LCIA方法是计算一系列影响(也称为影响类别)的综合方法。“影响”是LCI对环境、人类健康和可用资源造成的后果。同样影响(类别)有不同的计算方法。这些复杂计算旨在反映更复杂的自然排放流程。在LCA中，重要的是选择一种被学术界和行业专家认可的可靠和适用的方法(在其他标准中)，本研究选择了ReCiPe 2016 v1.1 Hierachist。

进行LCA通常使用单一的LCIA方法。然而，这意味着一些影响或多或少会发展，有些东西会阻碍相互之间的交流。为了达到完全透明和避免转移负担，最理想的情况是，运输业的所有相关影响应该评估并相互交流。但是，本项研究选择忽略一些影响类别，这些类别的方法仍在开发中，目前认为是不成熟的(例如矿产资源枯竭，水的使用和毒性)。

传播不成熟方法的结果，在最坏的情况下可能是错误的，并导致错误的结论。

该研究的目标是通过研究8种与交通运输业最相关的环境影响，并利用目前成熟的方法来实现。我们将继续跟踪技术发展，继续选择最适用的LCIA方法和影响类别。

7 结论

重型卡车利用率高，因此使用阶段成为对环境影响最重要的生命周期阶段。随着向全电动卡车的转型，使用阶段也将获得根本性的改进。考虑到使用欧盟2020年预计综合电力和欧盟2030年预计综合电力，纯电动卡车使用阶段减少气候影响的潜力分别为2020年的46%和2030年的63%，很可能卡车生命周期末的综合电力接近欧盟2030年预计综合电力。可以得出结论，2020年之后进入欧盟市场的纯电动卡车，与内燃机卡车相比，使用阶段寿命周期温室气体排放能减少50%以上。

本研究表明，在使用阶段使用绿色电力，纯电动卡车生命周期温室气体排放有可能减少86%。尽管纯电动卡车制造过程的温室气体排放是内燃机卡车的2倍，但仍实现了上述减排数值。

在制造阶段，锂离子电池是温室气体排放的主要贡献者。就本报告中的纯电动卡车来说，电池的排放量占制造过程中温室气体排放的40%+。然而，随着电池行业不断脱碳和绿色电力使用的增加，降低纯电动卡车制造阶段的排放值还有很大潜力。因此，我们认为，随着电池实现可持续生产和绿色电力增多，纯电动卡车的温室气体减排潜力将达90%+。

纯电动卡车在温室气体排放方面存在“制造阶段债务”。但是，卡车利用率高，温室气体收支平衡发生在生命周期的早期。本研究表明，随着综合电力中碳强度的不同，温室气体平衡发生在3.3万～6.8万km，这表明，就目前的综合电力结构来说，运营1～2年后，纯电动卡车比内燃机卡车的温室气体排放更低。