Achtergrond

Levenscyclusanalyse (LCA) is een hulpmiddel om het verbruik van de energiebron en de milieu-impact van een product, een productievaartuig, te meten. De tool meet vanaf de inzameling van grondstoffen tot de productie, het transport, het gebruik en uiteindelijk de uiteindelijke verwijdering. LCA is opgericht sinds de jaren zeventig.

l De Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) definieert SETAC als een methode om te beoordelen hoe producten, productie en acties het milieu beïnvloeden door het gebruik van grondstoffen, het energieverbruik en de uitstoot van afval te evalueren.

l In 1997 bracht ISO de ISO 14000-serie uit en definieerde LCA als de compilatie en evaluatie van de inputs, outputs en de potentiële milieueffecten van een productsysteem gedurende zijn levenscyclus. De impact op het milieu omvat het gebruik van hulpbronnen, de menselijke gezondheid en ecologie. ISO 14040 definieert het principe en het raamwerk, en ISO 14044 definieert vereisten en richtlijnen.

LCA-evaluatie bestaat uit 4 fasen:

1) doel en reikwijdte. Dit gaat over het doel van onderzoek, de grenzen van het systeem, welke eenheid wordt gekozen en de vereisten voor gegevens.

2) Voorraadanalyse. Dit omvat het verzamelen en vernietigen van gegevens.

3) Effectbeoordeling. Dit is om de elementen te analyseren die van invloed zijn op de omgeving.

4) Interpretatie. Dit is om de beoordeling af te ronden en het resultaat te analyseren.

Doel en reikwijdte

Doel van de studie

Het doel van de studie is het startpunt van LCA. Dit is bedoeld om de prestaties van een systeem beter te kunnen evalueren, en het helpt ook om de milieuvriendelijkheid van een systeem aan te tonen, zodat een groene certificering kan worden aangevraagd.

Systeemgrenzen

Systeemgrenzen moeten de volgende levenscyclusfasen en relevante procedure bevatten (hieronder vindt u de systeemgrenzen van het batterijproduct)

Dit heet van wieg tot graf. Cradle betekent het begin, wat verwijst naar het verkrijgen van grondstoffen. Graf betekent het einde, wat verwijst naar sloop en recycling.

Functie eenheid

Functie-eenheid is de berekeningsstandaard voor invoer en uitvoer tijdens de levenscyclus van een systeem. Normaal gesproken zijn er twee functie-eenheden. De ene is massa (eenheid: kg), de andere is elektrische energie (eenheid: kWh). Als we energie als eenheid nemen, wordt deze energie gedefinieerd als de totale energie die een batterijsysteem tijdens zijn levenscyclus levert. De totale energie wordt berekend door de cyclustijden en de energie van elke cyclus te vermenigvuldigen.

Gegevenskwaliteit

In een LCA-onderzoek heeft de kwaliteit van de gegevens invloed op het resultaat van de LCA. Daarom moeten we verklaring en toelichting geven bij de gegevens die we tijdens het onderzoek hebben overgenomen.

Voorraadbeoordeling

Life Cycle Inventory (LCI) is de basis van LCA. We moeten de hulpbronnen kwantificeren die nodig zijn voor de levenscyclus van de producten, het energieverbruik en de uitstoot. Hulpbronnen hier omvatten mijnbouw, verwerking, verkoop van producten, gebruik, transport, opslag, sloop en recycling, de hele levenscyclus. De energie omvat het verbruik van elektriciteit, chemie en zonne-energie. Emissie omvat vervuiling, hitte en straling.

(1) Breng een productsysteemmodel tot stand op basis van systeemgrenzen die qua doel en reikwijdte zijn gedefinieerd.

(2) Verzamel relevante gegevens, zoals materiaal in elke procedure, energieverbruik, transport, emissie en de upstream-database.

(3) Bereken de emissie volgens functie-eenheid.

Effectbeoordeling

De levenscyclusimpactanalyse (LCIA) wordt uitgevoerd op basis van inventarisatieanalyse. LCIA omvat impactcategorieën, parameter, karakteriseringsmodel, resultaatcategorisatie, categorieparameterberekening (karakteriseren en standaardiseren).

Categorieën voor LCA-effectbeoordelingen zijn onder meer:

• Potentiële waarde van het verbruik van abiotische hulpbronnen en de potentiële waarde van het verbruik van fossiele brandstoffen. Het verbruik van abiotische hulpbronnen is relevant voor de verfijning van erts in een systeeminvoer. De eenheid is kg Sb eq. Het abiotische verbruik van fossiele brandstoffen houdt verband met de warmtewaarde. De eenheid is MJ.
• Waarde van de opwarming van de aarde. Het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC) heeft een gekarakteriseerd model ontwikkeld om gekarakteriseerde factoren te berekenen. De gekarakteriseerde factoren vertegenwoordigen het broeikaseffect gedurende 100 jaar. De eenheid is kg CO2₂gelijk.
• Potentiële waarde voor aantasting van de ozonlaag. Dit model is ontwikkeld door de Global Meteorological Organization. Het definieert het potentieel van de aantasting van de ozonlaag van verschillende gassen. De eenheid is kg CFC-11 eq.
• Fotochemische ozon. De eenheid is kg C₂H₂gelijk.
• Verzuring. Het vertegenwoordigt het emissiepotentieel door SO te meten₂van elke kilogram uitstoot. De eenheid is kg SO₂gelijk.
• Eutrofiëring. De eenheid is kg PO₄gelijk.
• Interpretatie
• Interpretatie is de laatste fase van LCA. Door doel en reikwijdte, inventarisanalyse en impactbeoordeling te combineren, kunnen we een uitgebreide evaluatie van een product uitvoeren en de meting achterhalen om de productie of de levenscyclusemissie te verbeteren. We kunnen bijvoorbeeld de productie van grondstoffen bevorderen, de selectie van grondstoffen wijzigen, de verwerking van producten bevorderen, het energietype wijzigen, recyclingapparatuur optimaliseren, enz.

Conclusie

• Er zijn te veel soorten gegevens betrokken bij LCA. De kwaliteit en integriteit van gegevens zullen grote invloed hebben op het resultaat. Als we een platform voor gegevenstracering kunnen opbouwen, waarin we inventaris kunnen verzamelen van belangrijke componenten en productie, en een basisdatabase voor recycling kunnen vormen, zal dit de moeilijkheidsgraad van de certificering van de CO2-voetafdruk aanzienlijk verkleinen.
• Om de CO2-uitstoot te verminderen zijn er de volgende maatregelen: 1. Innoveer het batterijmateriaalsysteem om de energiedichtheid en de levensduur van de batterij te verbeteren. Hierdoor zal de CO2-uitstoot afnemen. 2. Vergeleken met de lithium-ionbatterij heeft de natrium-ionbatterij een lagere invloed op het milieu. 3. Solide batterij heeft tijdens de productie een lagere CO2-uitstoot dan lithium-ionbatterijen. 4. Het recyclen van materialen en het opnieuw produceren ervan kan ook de vervuiling verbeteren en de CO2-uitstoot verminderen.