• 

اثرات زیست‌محیطی بالقوه تولید و استفاده از خودروهای برقی (EV) آینده با توجه به نقش مورد انتظار آنها در کاهش تغییرات آب‌وهوایی جهانی و آلاینده‌های هوای محلی مهم است. اخیراً، مطالعاتی برای ارزیابی تأثیر تغییرات احتمالی آینده در زنجیره تأمین EVها بر عملکرد کلی زیست‌محیطی آغاز شده است. این مطالعه با تلفیق تغییرات مورد انتظار در تولید انرژی، آهن‌وفولاد آینده در ارزیابی چرخه عمر (LCA) برای EVها به این ارزیابی کمک می‌کند.

ماهنامه پردازش – در پرتو آن، مطالعه حاضر تاثیرات تغییرات در این پارامترها بر تولید و شارژ EVهای آینده را بررسی می‌نماید. خودروهای برقی باتری‌دار (BEV) آینده می‌توانند ۳۶ تا ۵۳ درصد پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) کمتری نسبت به BEV فعلی داشته باشند. تغییر در منبع تولید برق باعث ۸۹ درصد کاهش GWP در طول چرخه عمر BEV می‌شود. بنابراین، بالاترین پتانسیل کاهشGWP  به میزان ۴۸-۳۵ درصد را ارائه می‌دهد. انتظار می‌رود استفاده از هیدروژن برای احیای مستقیم آهن در فولادسازی (HDR-I)  میزان GWP تولید خودرو را تا ۱۷ درصد در مقایسه با تکنولوژی فعلی کاهش دهد. با درنظر گرفتن ۹ درصد کاهش GWP چرخه عمر، HDR-I دارای دومین پتانسیل کاهش (۳/۱ تا ۸/۴ درصد) است. نتایج هم‌چنین نشان می‌دهد که پتانسیل اقدامات بهبود بازدهی انرژی برای کاهش GWP در ساخت خودرو و باتری درحال‌حاضر به کار گرفته می‌شود، سودمندتر از آینده دور (۲۰۵۰) خواهد بود که انتظار می‌رود در آن زمان شدت انتشار CO_۲ برق اتحادیه اروپا کمتر باشد. جالب اینکه در شرایط یکسان، سهم بالای انرژی تجدیدپذیر در زنجیره تامین خودرو به کاهش همه انواع تاثیرات مرتبط با آلودگی هوا، اما هم‌چنین افزایش تاثیرات در موارد مرتبط با سمیت و نیز استفاده از اراضی و مصرف آب کمک می‌کند.

حمل‌ونقل با خودروی سواری، با برقی‌سازی، اتصال و اتوماسیون خودروها در زمره تحولات فنی پیشرو اساساً در حال تغییر است. در بین این تغییرات، برقی‌سازی خودروها عمدتاً ناشی از نیاز به کربن‌زدایی بخش حمل‌ونقل و کاهش سهم آن در گرمایش و آلودگی هوای جهانی است.

بخش حمل‌و‌نقل، عامل ۲۵ درصد از انتشار CO_۲ مرتبط با انرژی جهانی است. تنها در سال ۲۰۱۲، این بخش حدود ۲۸ درصد از تقاضای نهایی انرژی جهانی را مصرف کرد که تقریباً نیمی (۱۳ درصد) از این میزان را خودروهای سواری سبک مصرف کردند. علاوه بر این، سوخت فسیلی منبع اصلی انرژی اولیه بخش حمل‌ونقل است. استفاده از تکنولوژی‌های حمل‌ونقل غالب فعلی در آینده تنها سهم این بخش در تغییرات آب‌وهوایی و کاهش منابع فسیلی را افزایش می‌دهد.

باتوجه به سهم بخش حمل‌ونقل در انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) جهانی و لزوم محدود کردن گرمایش جهانی به ℃۵/۱ بالاتر از سطوح پیش‌صنعتی، تکنولوژی‌های نوظهور کم‌کربن برای بخش حمل‌ونقل در بین سایر اقدامات ضروری هستند. چندین راه‌حل جایگزین برای حمل‌ونقل پیشنهاد شده است. EVها توجه زیادی را از سوی دولت‌ها و سیاست‌گذاران به‌خود جلب کرده‌اند زیرا باعث انتشار GHG از اگزوز خودرو نمی‌شوند و پتانسیل قابل‌توجهی برای کاهش انتشار آن‌ها در زمانی که با ترکیبی از برق کم‌کربن تغذیه شوند نشان داده‌اند.

اما، قبل از گسترش EVها در سطح جهان، درک اثرات زیست‌محیطی بالقوه آنها از منظر چرخه عمر مهم است. با وجود پیشرفت قابل‌توجه در شناخت اثرات زیست‌محیطی EVهای فعلی، شناخت عملکرد زیست‌محیطی EVهای آینده برای مطلع کردن سیاست‌گذاران بسیار مهم است. نتایج چنین مطالعاتی به شناسایی موارد مهم زیست‌محیطی برای بهبودهای بالقوه، سناریوهای محتمل گسترش EVهای آینده و ریسک‌های جابه‌جایی بار زیست‌محیطی کمک می‌کند.

یکی از راه‌های کاهش بیشتر انتشار گازهای گلخانه‌ای در خودروهای آینده، کاهش تأثیر در تولید خودروهای سواری است، زیرا پیشرانه‌های EVها و کاهش CO_۲ در تولید انرژی کارآمدتر می‌شوند، تولید و اثرات پایان عمر آنها، در آینده اهمیت بیشتری کسب خواهند کرد.

شواهد فزاینده‌ای وجود دارد از اینکه تولید و تأثیرات پایان عمر EVها سهم قابل‌توجهی در تغییرات آب‌وهوایی دارند و چون درصدی از تاثیرات کلی چرخه عمر آنها، با درنظر گرفتن بازیافت، می‌تواند تا ۳۸ درصد کمک کند. هم‌چنین نشان داده شده است که انتشار GHG ناشی از زنجیره‌های تولید برق در تولید خودرو و فولاد، تاثیر قابل‌توجهی بر تاثیرات کلی تولید EVها دارد. چند مطالعه دیگر اهمیت ترکیب برق مورد استفاده در ساخت را بر تاثیر چرخه عمر EVها تایید کرده‌اند.

ارزیابی چرخه عمر یک تحلیل بر پایه واقعیت از تاثیر چرخه عمر محصول از نظر پیامدهای زیست‌محیطی است و به‌طور گسترده‌ای برای برآورد اثرات زیست‌محیطی محصولات استفاده شده است و کاربرد آن در تکنولوژی‌های خودرو به‌طور گسترده‌ای پذیرفته شده است.چندین مطالعه از LCA برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی EVهای برقی فعلی استفاده کرده‌اند. از نظر ویژگی‌های LCA، مطالعات مختلف رویکردها و مفروضات روش‌شناختی متفاوتی را به‌کار گرفته‌اند که منجر به نتایج عددی متفاوتی شده‌اند.

برای مثال، GWP برای دامنه وسایل نقلیه برقی فعلی در مطالب منتشره بین ۲۷/۵ تا g CO_۲ eq/km 326 می‌باشد.با این وجود، به نتایج یادگیری کلیدی برای ذینفعان اشاره شده است:

۱) شدت انتشار CO_۲ برق برای کارکرد خودرو علت اصلی GWP است.

۲) اثرات زیست‌محیطی تولید EVها بیشتر از تولید وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی (ICEV) است.

در یک تحقیق انتشار مواد سمی از ساخت پیشرانه برقی و باتری را به‌عنوان یک اشکال بالقوه EVها بیان شده است. این مورد توسط تحقیقاتی تأیید شده که اثرات سمیت زیادی را از پیشرانه BEV نشان می‌دهد و حدود ۴۴ درصد از کل پتانسیل سمیت انسانی در موضوع مورد بررسی را دربر می‌گیرد. فعالیت‌های معدنی فلزات، انرژی هسته‌ای و زغال‌سنگ، به‌ویژه دفع باطله و پسماند معدنی، عمدتا عامل اثرات سمیت در این مطالعات هستند. به‌طور کلی، مطالب منتشره علمیتمرکز باریکی را بر ارزیابی اثرات GWP و انرژی (برای مثال، تقاضای انرژی تجمعی) نشان می‌دهند، درحالی‌که سایر انواع بالقوه مهم مانند سمیت، تهی‌شدن منابع، اسیدی‌شدن یا استفاده از اراضی را نادیده می‌گیرند. علاوه بر این، اکثر مطالعات توافق دارند که مشخص شده است که فقدان هدف و محدوده به وضوح تعریف شده، همراه با مفروضات اساسی مختلف برای ترکیب برق و سایر پارامترهای فنی کلیدی (مانند جرم، طول عمر، تکنولوژی‌های باتری خودرو و…) از دلایل اصلی تغییرپذیری در نتایج هستند.

تغییرات مورد انتظار در زنجیره تامین EVهای آینده برای نمونه می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

الف) سهم بالای منابع انرژی تجدیدپذیر (RES) در ترکیب برق تولیدی

ب) تغییرات در تولید مواد (برای مثال، تولید فولاد بدون استفاده از مواد فسیلی

ج) بهبود کارایی در فرآیندهای تولید

د) بهبودهای فنی و کارایی در خود خودروها

پیشرفت‌ها در خودروهای آینده شامل وزن سبک، بهبود کارایی، و افزایش چگالی انرژی برای باتری‌هاست. GWP برای BEV آینده با توجه به تغییرات مورد انتظار در زنجیره تامین EVهای آینده می‌تواند تا ۵۰ درصد کاهش یابد. اما، بیشتر داده‌های پس‌زمینه برای آینده مانند شرایط فعلی باقی می‌ماند که می‌تواند تاثیرات زیست‌محیطی خودروهای آینده را بیش از حد نشان دهد.

 برخی محقق‌ها، BEV آینده را از چشم‌انداز جهانی آینده برای دو سناریوی مختلف در سال ۲۰۴۰ مدل‌سازی کردند و پیشرفت‌های زیر را در خودروهای آینده برشمردند که شامل ترکیب برق برای تولید و بهره‌برداری از خودرو، وزن سبک، بهبود کارایی و بهبود عملکرد خودرو در آینده می‌باشد. آنها تخمین زدند که BEV آینده تاثیرات آب‌وهوا را در مقایسه با BEV فعلی ۴۵ تا ۷۸ درصد کاهش می‌دهد. BEV بیشترین قابلیت رابرای کاهشانتشار GHG در موارد آینده، با کاهش در دامنه ۲۵ تا ۷۵ درصد در سال ۲۰۴۰، بسته به سناریوی انرژی دارد.

 BEV آینده می‌تواند انتشار GHG را تا ۷۵ درصد در سال ۲۰۵۰ کاهش دهد. اما، این مطالعات تاثیر اضافی تغییرات بر سایر بخش‌های اقتصادی، برای مثال، تولید آهن‌وفولاد در آینده را بر اثرات بالقوه EVهای آینده درنظر نگرفتند.

صنعت آهن‌وفولاد یکی از بزرگ‌ترین صنایع مصرف‌کننده انرژی در جهان است و تقریباً ۷ درصد از انتشار CO_۲ جهانی را تشکیل می‌دهد. برای کاهش انتشار GHG، این بخش دست‌خوش تغییراتی شده است تا اثرات آن در طول زنجیره ارزش به میزان قابل‌توجهی کاهش یابد. بیشترین سهم انتشار GHG در طول زنجیره ارزش آهن‌وفولاد مربوط به تولید فولاد از مواد دست اول (بکر) است.

با توجه به اینکه تقاضای جهانی برایفولاد بکر احتمالا بالا باقی خواهد ماند، از این‌رو، روش‌های تولید جایگزین برای آهن‌وفولاد با انتشار GHG به میزان قابل‌توجهی کمتر، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با درنظر گرفتن این موضوع، تلفیق تغییرات مورد انتظار آینده در تولید آهن‌وفولاد در تولید خودرو می‌تواند بر تولید خودرو در آینده و تاثیرات چرخه عمر تاثیر بگذارد، زیرا فولاد (شامل چدن) حدود ۶۰ درصد از کل جرم یک خودرو را تشکیل می‌دهد. با وجود این، با توجه به معلومات نویسندگان، چنین تغییرات آتی در تولید آهن‌وفولاد هنوز در مطالعات LCA برای وسایل نقلیه آینده درنظر گرفته نشده است.

با توجه به شکاف‌های تحقیقاتی شناسایی‌شده در لحاظ کردن تولید آهن‌وفولاد در LCA خودروهای برقی آینده، هدف این تحقیق نشان دادن و مقایسه سیستماتیک قابلیت هر یک از طیف‌های تغییرات آینده در تولید و بهره‌برداری از EVها برای کمک به کاهش اثرات زیست‌محیطی در هر کیلومتر طی‌شده است. برای انجام این کار، EVهای مرجع با توجه به سطح متوسط عملکرد سیستم‌های تولید در اتحادیه اروپا در سال ۲۰۱۶ مدل‌سازی می‌شوند.اولین تغییر آینده مورد بررسی، سیستم‌های تولید برق و حرارت در تولید و عملیات آینده برای EVها است. در مرحله دوم، تغییرات آتی در تولید فولاد و تاثیر بر تولید خودرو بررسی می‌شود. ثالثا، نویسندگان تاثیر بهبود بالقوه بازده انرژی در ساخت خودروهای آینده را مورد مطالعه قرار دادند. این مطالعه مقایسه و تحلیل منحصر به فردی از تاثیر بالقوه آینده تغییرات تکنولوژیکی مربوط به تولید و استفاده از EV در اتحادیه اروپا ارائه می‌دهد. با لحاظ کردن تغییرات در تولید آهن‌وفولاد،این مطالعه با بهبود شناختاثرات بالقوهبر اساستحولات منسجمبا آینده کم‌کربن،فراتر از تحقیقات موجود است.

۲٫ مواد و روش‌ها

۲-۱ سناریوها

تاثیر زیست‌محیطی چرخه عمر همه خودروها برای یک مورد مرجع و دو سناریو مورد بررسی قرار گرفت: ModRES و HighRES. مورد مرجع بر اساس سناریوی مرجع اتحادیه اروپا در سال ۲۰۱۶ برای پیشرفت‌های تکنولوژیکی در خودروها، انرژی و انتشار GHG بود. فرض بر این بود که اهداف GHG و RES برای سال ۲۰۲۰ محقق شود و سیاست‌های آب‌وهوایی توافق شده در سال ۲۰۱۴ اجرا شود.

سناریوی ModRES بر اساس مورد مرجع ساخته شد و ادغام متوسط RES در سیستم انرژی را درنظر گرفت، حدود ۵۰ درصد در سال ۲۰۵۰٫ علاوه بر این، ادامه سیاست‌های موجود را تا سال ۲۰۵۰ فرض می‌کرد و اینکه هیچ‌گونه اقدام سیاستی جدیدی در سیستم انرژی فراتر از موارد توافق یا اجراشده قبلی در اتحادیه اروپا مانند دستورالعمل انرژی‌های تجدیدپذیر، دستورالعمل بازدهی انرژی و دستورالعمل ارتقای خودروهای حمل‌ونقل جاده‌ای پاک و کارآمد اعمال نشود. فرض بر این بود که تقاضای انرژی در تولید خودرو به‌دلیل بهبود مورد انتظار در تکنولوژی‌های تولید آینده، ۱۰ درصد در مقایسه با مورد مرجع کاهش می‌یابد.

سناریوی HighRES یک سناریوی آینده از نوع سیاست بلندپروازانه با هدف خاص محدود کردن گرمایش جهانی به ℃۲ می‌باشد که یک نقشه راه بلندپروازانه کاهش کربن برای اتحادیه اروپا تا سال ۲۰۵۰ را پیشنهاد می‌کند. این سناریو شامل مقررات سختگیرانه CO_۲ و سایر سیاست‌های بلندپروازانه آب‌وهوایی مانند تغییر به تکنولوژی‌های تولید حرارت کم‌کربن (برای مثال، نفت به گاز)، ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر بالا (حداقل ۸۵ درصد) در ترکیب برق ۲۰۵۰ و تراکم بالای خودروهای کم‌کربن است.فرض بر این بود کهتقاضای انرژی در تولید خودرو به‌دلیل بهبود مورد انتظار در تکنولوژی‌های تولید آینده، ۲۰ درصد در مقایسه با مورد مرجع کاهش می‌یابد.

۲-۲ ارزیابی چرخه عمر

یک LCA استنادی بر اساس استاندارد ISO با مقایسه تاثیرات زیست‌محیطی چرخه عمر BEV و خودروی برقی هیبریدی پلاگین (P-HEV) با یک خودروی موتور احتراق داخلی (ICEV) در اروپا انجام شد. واحد کارکردی یک کیلومتر خودرو (vkm) است که در شرایط متوسط اروپایی، به‌طور متوسط در طول عمر خودرو طی شده است.

شکل (۱) نمودار جریان فرآیند و مرز سیستم را نشان می‌دهد که برای مدل‌سازی همه گزینه‌های خودرو استفاده شده است. مرز سیستم شامل استخراج منابع، تولید خودرو، بهره‌برداری از خودرو، از جمله مواد مورد نیاز برای ساخت جاده، و پایان عمر خودرو است. پایانعمر خودرو شامل مواد و منابع مورد نیاز برای دمونتاژ و انتشار GHG ناشی از پیش‌فرآوری پایان عمر بود. هیچ استفاده مجدد یا بازیافت بیشتری در ارزیابی درنظر گرفته نشد.

شکل (۱): مرز سیستم برای همه خودروهای جایگزین درنظر گرفته‌شده در این مطالعه

فرآیندهای داخل کادر ترسیم شده با خط چین، “فرآیندهای با داده‌های پیش‌زمینه در این مطالعه“، در شکل(۱)، فرآیندهایی هستند که در آنها از داده‌های پیش‌زمینه منحصر به‌فردی برای این مطالعه استفاده شده است. این داده‌های منحصربه‌فرد با داده‌های پس‌زمینه پایگاه‌داده ۴/۳ Ecoinvent ترکیب شدند تا موجودی کامل چرخه عمر را فراهم کنند. فرآیندهای خارج از کادر ترسیم‌شده با خط‌چین، “فرآیندهای با داده‌های پیش‌زمینه در این مطالعه”، در شکل (۱)، فرآیندهای پس‌زمینه درنظر گرفته شدند و با استفاده از داده‌های مستقیم از پایگاه داده۳/۴ Ecoinvent مدل‌سازی شدند.

اثرات زیست‌محیطی در این مطالعه با استفاده از نسخه سلسله مراتبی نقطه میانی روش ارزیابی تاثیر ۲۰۱۶ ReCiPe  کمی‌سازی شد. در مجموع شامل ۱۸ شاخص نقطه میانی است که GWP و پتانسیل سمیت انسانی به تفصیل درنظر گرفته شده‌اند. نتایج سایر انواع تاثیر در موضوعات تکمیلی این مقاله ارائه شده است.

جدول (۱): جرم اجزای خودروی مورد استفاده در این مطالعه برای همه سناریوها.
اجزای خودرو	نوع خودرو
PHEV	BEV	ICEV
گلایدر (kg)	۱۰۹۱	۱۰۹۱	۱۰۹۱
مخزن سوخت (kg)	۱۴	–	۱۴
پیشرانه برقی (kg)	۲/۸۲	۲/۸۲	–
ظرفیت باتری (kWh)	۱۵	۳۰	–
باتری لیتیوم یون (kg)	۱۳۲	۲۶۳	–
انرژی ویژه باتری لیتیوم یون (Wh/kg)	۱۱۴	۱۱۴	–
موتور/گیربکس (kg)	۷/۲۹۰	–	۷/۲۹۰
وزن کل (kg)	۹/۱۶۰۹	۲/۱۴۳۶	۷/۱۳۹۵

۲-۲-۱ تولید

کل جرم ICEV بنزینی مدل‌شده ۷/۱۳۹۵ کیلوگرم بر اساس میانگین جرم یک خودروی سواری اروپایی است. نسبت جرمی اجزای مختلف ICEV  برای مثال، گلایدر (خودروی بدون موتور)، موتور احتراق داخلی (IC)، مخزن سوخت و سیستم انتقال قدرت (گیربکس)، به‌صورت کسری از جرم کل وسیله نقلیه محاسبه شد(جدول ۱).

وزن گلایدرهای BEV و PHEV برابر با گلایدر ICEV، ۱۰۹۱ کیلوگرم درنظر گرفته شد (جدول ۱). جرم پیشرانه برقی ۸۲/۲کیلوگرم بود. LCI برای این اجزا بر اساس پایگاه داد۳/۴Ecoinvent بود. فرض شد باتری‌های لیتیوم یونی مورد استفاده دارای تراکم انرژی  Wh/kg114 و ظرفیت kWh ۳۰ و kWh 15 به ترتیب برای BEV و PHEV باشند.

نویسندگان می‌دانند که ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی فرضی برای BEV در مقایسه با بازار سال ۲۰۲۰ نسبتاً کوچک است. اما، هدف این مطالعه مقایسه خودروهای کوچک و متوسط به پایین‌تر است که بیشتر در رانندگی شهری استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ظرفیت ذخیره‌سازی kWh 30 می‌تواند برد تقریبی ۱۲۰ کیلومتر را برای BEV فراهم کند که از بالاترین میانگین مسافت رانندگی روزانه (۸۰ کیلومتر) برای رانندگان خودروهای اروپایی فراتر می‌رود. برای سفرهای طولانی مدت، مشکل “اضطراب برد” به دلیل افزایش برد و گزینه‌های شارژ سریع برای BEV، به‌علاوه گسترش مداوم زیرساخت‌های عمومی شارژ کاهش یافته است. منطق پشت BEV آینده این است که افزایش مورد انتظار در ظرفیت ذخیره انرژی باتری همراه با شارژ سریع و گسترش زیاد ایستگاه‌های عمومی شارژ می‌تواند بر معضل “اضطراب برد” در سناریوهای آینده غلبه کند. فرض بر این بود که BEV و PHEV دارای اجزای پیشرانه برقی یکسانی هستند. به همین ترتیب، موتور احتراق داخلی PHEV همتای مورد موتور ICEV درنظر گرفته شد.

گرچه ممکن است در آینده پیشرفت‌هایی در تکنولوژی‌های خاص خودرو مانند سبک کردن ‌وزن و یا افزایش کارایی از مخزن تا چرخ رخ دهد، اما در این مطالعه مورد توجه قرار نگرفت. این کار برای جلوگیری از عدم‌قطعیت‌های اضافی ناشی از این پارامترها و تمرکز بیشتر بر سایر موارد انجام شد. به‌ویژه، فرآیندهای تولید آتی آهن‌وفولاد در اینجا درنظر گرفته شد. این هم‌چنین بدان معنی است که تاثیر تخمینی برای خودروهای آینده انجام‌شده در این مطالعه به‌طور بالقوه کاهش احتمالی اثرات زیست‌محیطی برای EVهای آینده را کمتر از حد (واقعی) آن در نظر می‌گیرد.

۲-۲-۲ بهره‌ برداری

میانگین طول عمرخودرو ۱۲ سالو مسافت پیموده شده در طول عمر آن ۱۵۰ هزار کیلومتر درنظر گرفته شد. به همین ترتیب، طول عمر باتری‌های لیتیوم یونی به اندازه خودرو فرض ‌شد. این امر با توجه به ضمانت‌های خودروسازان موجه بود. برای مثال، نیسان و تسلا تضمین کردند که باتری خودروهای برقی آنها تقریباً ۱۶۰ هزار کیلومتر دوام خواهند آورد. این میزان در محدوده میانگین مسافت پیموده‌شده طول عمر باتری‌های معمولی موجود در مطالب منتشره علمی نیز قرار دارد.

مصرف انرژی یا سوخت خودروها در زندگی واقعی در مقایسه با اندازه‌گیری آزمایشگاهی متفاوت است و به عوامل متعددی بستگی دارد که خارج از حیطه این مقاله است. بنابراین،فرض بر این بود که ICEV بنزینیمانند خودروی مرسدس بنز کلاس A (استاندارد یورو ۵) عمل می‌کند و ۵/۷ لیتر در ۱۰۰ کیلومتر مصرف دارد. با استفاده از نتایج مدل مصرف انرژی ذکرشده در تحقیقات Cox و همکاران برای خودروهایی با وزن مشابه، مصرف انرژی برقی kWh/100km 20 برای BEV و kWh/100km 22 برای PHEV برآورد شد. در این مدل پارامترهایی مانند وزن خودرو، مقاومت غلتشی، بازدهی پیشرانه و خواص آیرودینامیکی درنظر گرفته شده است. الگوی رانندگی بر اساس چرخه هماهنگ‌شده جهانی آزمایش وسایل نقلیه سبک (WLTC) بود.

PHEV می‌تواند در هر دو حالت تهی شارژ یا حفظ شارژ کار کند. ضریب استفاده (UF) 0/5 برای تعریف سهم رانندگی در هر حالت درنظر گرفته شد که نشان‌دهنده میانگین اتحادیه اروپا است.

UF  برابر ۰/۵به این معنی است که PHEV ما به‌طور متوسط ۵۰ درصد از طول عمر خود را در حالت تهی‌شارژ و ۵۰ درصد در حالت حفظ شارژ طی می‌کند.

ترکیب برق شارژ برای خودروهای برقی فعلی و آینده برای مطابقت با سناریوهای ارائه‌شده در بخش ۲/۱ مدل‌سازی شد، مورد مرجع EV شارژشده با ترکیب برق مورد مرجع برای اتحادیه اروپا، ModRES EV شارژشده با مخلوط برق ModRES و HighRES EV شارژشده با ترکیب برق HighRES.

۲-۲-۳٫ پایان عمر

در این مطالعه، از رویکرد اره-بری برای مدل‌سازی پایان عمر (EoL) استفاده شد. اره-بریمستقیماً پس از جمع‌آوری و فرآوری پسماند مورد استفاده قرار گرفت؛ بنابراین، موارد بازیافت و ارتقاء حذف شدند. نقطه اره-بری برای هماهنگی با نقطه اره-بری در پایگاه داده ۴/۳ Ecoinvent برای فرآیندهای ورودی برای مواد ثانویه در تولید خودرو و باتری انتخاب شد. بنابراین، قابلیت مواد بازیافت‌پذیر برای استفاده در تولید جدید در محاسبات درنظر گرفته نشده است. در عوض، فقط مراحل جمع‌آوری و پیش‌فرآوری در EoL درنظر گرفته شده‌اند. این ساده‌سازی GWP نسبی خودروهای مختلف را تغییر نمی‌دهد، اما در جاهای دیگر نشان داده شده که بازیافت می‌تواند عملکرد EVها، به‌ویژه باتری‌های آنها را در انواع مربوط به تهی‌شدن منابع معدنی، تشکیل و سمیت ذرات معلق بهبود بخشد.

۲-۲-۴٫ اصلاح ترکیب‌های برق بر پایه سناریو

ویژگی ترکیب‌های برق مدل‌سازی‌شدهبرای هر یک از سه سناریو درشکل (۲) نشان داده شده است. مورد مرجع بر اساس “تخمین‌های ۲۰۱۶” بود، درحالی‌که سناریوهای ModRES و HighRES به ترتیب براساس برون‌یابی تا ۲۰۵۰ از “سناریوی سیاست‌های جدید” و “سناریوی توسعه پایدار” پیش‌بینی چشم‌انداز انرژی جهان بود.ترکیب‌های برق برای سناریوهای آتیفقط تغییراتدر سهمتکنولوژی‌های تولید برق را درنظر می‌گیرد؛ تمام پارامترهای دیگر، برای مثال، عوامل انتشار یا بهبود بازدهی کارخانه، مانند مورد مرجع باقی می‌مانند.

شکل (۲): ترکیب برق اتحادیه اروپا و میانگین نسبی شدت انتشار کربن شبکه در مورد مرجع، سناریوهای ModRES و HighRES.

۲-۲-۵٫ اصلاح سناریوی بر پایه آهن‌وفولاد

در مورد مرجع، کوره‌بلند تکنولوژی اصلی تولید آهن است. فرض بر این بود که تولید در اروپا اتفاق می‌افتد، بنابراین ترکیب برق مورد استفاده در مورد مرجع برای تولید آهن برای انطباق با ترکیب مورد مرجع تغییر می‌کند.

سناریوی ModRES مستلزم بهینه‌سازی تکنولوژی کوره‌بلند در مورد مرجع بود. بر اساس “پروژه یکپارچه توسعه‌های خارجی انرژی‌های جدید برای پایداری (NEEDS)”، تقاضای انرژی حرارتی (کک، زغال‌سنگ و گاز طبیعی) به‌ازای هر کیلوگرم آهن زینتر ۲۰ درصد کاهش یافت.

در فرآیند تولید چدن خام، تقاضای کک بازهم تا ۲۰ درصد کاهش یافت. در HighRES، آهن خام از سنگ‌آهن با احیای مستقیم با هیدروژن (از این پس آهن احیاشده مستقیم با هیدروژن (HDR-I)) تولید شد. طبق معلومات نویسندگان، هیچ LCI کاملی برای این فرآیند وجود نداشت. بنابراین،داده‌های پیش‌زمینه جدید LCI برای این فرآیند(شکل۳)، براساس نتایجمطالعه واحد آزمایشی (پایلوت) سوئدی تکنولوژی برافکن تولید آهن‌ با هیدروژن (HYBRIT) تدوین شد. فرض بر این بود که هیدروژن از طریق الکترولیز تولید می‌شود و برق مورد استفاده در این فرآیند بر اساس یک ترکیب منسجم است. در مورد سناریوی HighRES داده‌های پس‌زمینه زیرساخت‌های مورد استفاده در این فرآیند براساس پایگاه داده ۴/۳ Ecoinvent است.

شکل (۳): نمودار جریان موجودی و فرآیند برای مسیر احیای مستقیم با هیدروژن (H-DR) برای تولید آهن‌وفولاد در سناریوی HighRES.

اصلاحات انجام‌شده در فرآیندهای Ecoinvent برای تولید آلیاژ فولاد از نمودار نشان داده‌شده در شکل ۴ پیروی می‌کند: ۱) فرآیندهای ترکیب برق مورد استفاده درتولید آلیاژهای فولادی مختلف براساس سناریو ترکیب برق مشابه آنها که در بخش ۲-۲ آمده، جایگزین شدند

۲) فرآیندهای تولید چدن خام با همتای آنها جایگزین گردیدند، “مورد مرجع چدن خام”،”چدن خام ModRES” و “HDR-I” برای فرآیندهای آلیاژ فولاد مختلف در حالت مرجع، به ترتیب سناریوهای ModRES و HighRES.

۳) فقط در HighRES، ما ۴۰ درصد از گاز طبیعی را بابیومس Biomass (یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به‌طورکلی، زباله‌هایی که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند.) جایگزین نمودیم تا نیاز به حرارت را پوشش دهیم.این فرض به این دلیل توجیه شد که در تحقیقی افزایش اهمیت استفاده از بیومس در بخش صنعت در سناریوهای بلندپروازانه کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن مشخص شد. این موضوع هم‌چنین طرحی را دنبال می‌کند که بیومس یک حامل انرژی تجدیدپذیر مهم برای تامین گرما در سناریوهایی با هدف کربن‌زدایی عمیق است.

۳) نتایج و بحث

نتایج LCA آینده‌نگر برای سه خودرو و تاثیر تولید با توجه به تغییرات تولید آهن‌وفولاد و انرژی براساس مورد مرجع و دو سناریوی آینده، ModRES و HighRES، در اینجا نشان داده شده است.

شکل (۴): نمایش طرحواره فرآیندهای تولید آلیاژهای فولادی و پارامترهای فرآیندی که برای ارزیابی سناریوی پایدار اصلاح شدند. کادرهای پر یک فرآیند Ecoinvent اصلی و فلش‌های پر مقادیر اصلی Ecoinvent را نشان می‌دهند. کادر با خط‌چین نشان‌دهنده فرآیند تغییریافته یا جدید برای این مطالعه، فلش‌های متقاطع با خط‌چین نشان می‌دهد که یک یا هر دو فرآیند و مقادیر مطابق با سناریو اصلاح شده‌اند و فلش‌های متقاطع با خط پر نشان می‌دهند که فقط فرآیندها اصلاح شدند.

۳-۱ قابلیت گرمایش جهانی

شکل (۵) میزان GWP رانندگی یک کیلومتر را برای همه خودروها و تمام سناریوهای درنظر گرفته‌شده در این مطالعه نشان می‌دهد. مشخص شد که در مورد مرجع، BEV، PHEV و ICEV دارای  GWPبه‌ترتیب       170، ۲۲۱، و g CO_۲ eq/km 257 بودند. برای BEV آینده، کاهش ۳۶ درصد و ۵۳ درصد در کل GWP به‌ترتیب در سناریوهای ModRES و HighRES یافت شد. به‌همین ترتیب، کل GWP برای PHEV آینده در سناریوهای ModRES و HighRES به‌ترتیب ۱۵ و ۲۳ درصد کاهش یافت. در ICEV، کاهش‌های کوچک ۲ و ۵ درصد در ModRES و HighRES ملاحظه شد.

شکل (۵): GWP بالقوه برای رانندگی یک کیلومتر در مرجع، ModRES و HighRES. هر نوار به هفت نوع تقسیم می‌شود: بنزین (فاز استفاده) به تاثیرات در طول زنجیره تولید بنزین مربوط است؛ انتشارات اگزوز (فاز استفاده) به اثرات ناشی از سوختن بنزین مربوط است؛ برق (فاز استفاده) به تاثیرات در طول زنجیره تولید برق شارژ مربوط است؛ جاده (فاز استفاده) به اثرات تولید و نگهداری راه مربوط است؛ انتشار غیراگزوز (فاز استفاده) به تاثیرات ناشی از سایش ترمز و لاستیک مربوط است؛ باتری (تولید و EoL) به تاثیرات تولید باتری و فرآوری EoL مربوط است؛ و بقیه خودرو (تولید و EoL) به تاثیرات در طول تولید، نگهداری و فرآوری EoL تمام اجزای خودرو به جز باتری مربوط است.

اثرات تولید و EoL در سناریوهای آینده کمتر از موارد مرجع است. شکل (۵)هم‌چنین نشان می‌دهد که اثرات GWP از تولید BEV و EoL از g CO_۲ eq/km 69 در مورد مرجع به g CO_۲ eq/km ۵۷ در سناریوی ModRES و g CO_۲ eq/km 49 در سناریوی HighRES کاهش یافته است. کاهش‌های مشابهی از g CO_۲ eq/km 64 به g CO_۲ eq/km 49 در PHEV آینده و از g CO_۲ eq/km 49 به                                   g CO_۲ eq/km 37 در ICEV آینده ملاحظه شد. این کاهش‌ها به دلیل تغییرات آتی در تولید فولاد و برق استهمان‌طورکه در شکل (۶)نشان داده شده است. به‌طور کلی مشخص شد EVها (BEV و PHEV) در همه سناریوها تاثیر تولید بالاتری در مقایسه با ICEV دارند (نوارهای نارنجی و آبی در شکل ۵). این امر به‌طور کلی ناشی از تقاضای انرژی بالا برای تولید باتری لیتیوم یونی است. اما، انتظار می‌رود که اثرات تولید و EoL خودروهای برقی آینده به‌دلیل بهبودهای مورد انتظار در مواد سبک‌کننده وزن وسایل نقلیه،چگالی انرژی باتری وکاهش انرژی مورد نیاز برای تولید باتری‌های لیتیوم یونی کاهش بیشتری پیدا کند که در سناریوهای آینده این تحقیق درنظر گرفته نشده است.

شکل (۶): GWP بالقوه تولید یک کیلوگرم BEV، P-HEV و ICEV با درنظر گرفتن پیشرفت‌های مورد انتظار آینده در تولید فولاد و انرژی. برای ModRES و HighRES، نتایج به صورت تجمعی ارائه می‌شوند، که در آن A به مورد مرجع مربوط است، B به بهبود ناشی از ترکیب برق بر پایه سناریو برای ساخت خودرو مربوط است، C به تغییرات در B به‌علاوه بهبود بازدهی در تقاضای برق برای ساخت خودرو مربوط است، D به تغییرات C به علاوه تغییرات در ترکیب حرارت در ساخت خودرو مربوط است، E به تغییرات در D به علاوه بهبود بازدهی در تقاضای حرارت برای تولید خودرو مربوط است، و F به تغییرات در E به علاوه فولاد بر پایه سناریو مربوط است.

شکل (۶) نشان می‌دهدکه GWP تولیدBEV از kg CO_۲ eq/kg ۷۴/۶ از وزن BEV در مورد مرجع به                           kg CO_۲ eq/kg ۶۹/۵ و kg CO_۲ eq/kg 74/4 به‌ترتیب در سناریوهای ModRES و HighRES کاهش یافت.این شکل همچنین نشان می‌دهد کهGWP تولید PHEV از ۶٫۸۹ kg CO_۲ eq/kg از وزن PHEV در مورد مرجع به kg CO_۲ eq/kg 69/5 وkg CO_۲ eq/kg  02/5 به ترتیب در سناریوهای ModRES و HighRES کاهش یافته است. به‌طور مشابه، GWP تولید ICEV از kg CO_۲ eq/kg  2/6 از وزن ICEV در مورد مرجع به kg CO_۲ eq/kg ۳۵/۵ و kg CO_۲ eq/kg ۴۷/۴ به ترتیب در ModRES و HighRES کاهش یافت. این نتایج براساس جرم خودرو درنظر گرفته شده در این مطالعه برآورد شده است (جدول ۱).

شکل (۶) هم‌چنیننشان می‌دهد کهمقدار زیادی از کاهش در GWP تولید خودروی آینده به تغییرات در ترکیب تولید برق (حرکت از A به B) و تولید فولاد (حرکت از E به F) مرتبط است. در مورد BEV آینده، تغییر منبع ترکیب برق (یعنی حرکت از A به B در شکل ۶)، GWP تولید را ۱۰ درصد در ModRES و ۱۴ درصد در HighRES کاهش داد. به‌طور مشابه، کاهش ۸ درصد به ۱۱ درصد، و ۷ درصد به ۱۰ درصد به ترتیب در PHEV و ICEV آینده ملاحظه می‌شود. کاهش نسبتا بزرگ GWP در BEV آینده در مقایسه با کاهش در PHEV و ICEV آینده به‌دلیل کاهش تاثیرات ناشی از تولید باتری است. این یک نتیجه مورد انتظار است، زیرا تولید باتری، مصرف برق زیادی دارد. نتایج یافته‌های قبلی موید آن است که GWP ترکیب برق تولیدی می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی بر تاثیرات آب‌وهوایی وسایل نقلیه اثر بگذارد تایید می‌کند.

دومین کاهش نسبی بزرگ در GWP تولید، به‌دلیل تغییرات در تولید فولاد رخ داد (E به F در شکل ۶). کاهش در GWP به‌ترتیب ۴ درصد و ۱۷ درصد در تولید برای همه خودروها به‌ترتیب در سناریوهای ModRES و HighRES ملاحظه می‌شود. کاهش نسبتا زیاد HighRES به‌دلیل تولید آهن تولیدشده از طریق احیای مستقیم با هیدروژن است. فرض بر این بود که هیدروژن مورد استفاده در این فرآیند با الکترولیز با استفاده از برق با GWP بسیار کم تولید می‌شود. این امر اهمیت ترکیب برق را در تاثیرات تولید خودروهای آینده بیشتر نشان می‌دهد.

تغییرات بین B و E در شکل۶ (۲ درصد) در مقایسه با تغییرات بین A و B و E و F اندک است. مقدار کم در کاهش GWP با این واقعیت مرتبط است که نویسندگان ابتدا ترکیبات برق تولیدی را در سناریوهای آینده، قبل از اعمال بهبود بازدهی انرژیدر ساخت خودرواصلاح کردند. این نتیجه حاکی از آن است که پتانسیل اقدامات بهبود بازدهی انرژی برای کاهش GWP در ساخت خودرو درحال‌حاضر مفیدتر از آینده دور (۲۰۵۰) است، یعنی زمانی که انتظار می‌رود شدت انتشار کربن سیستم انرژی کمتر باشد.

تاثیر فاز مصرف برای کل GWP برای همه تکنولوژی‌های خودرو در مورد مرجع قابل‌توجه بود. اما، تاثیر آن بر کل GWP به‌طور قابل‌توجهی در BEV آینده کاهش می‌یابد زیرا ترکیب برق فاز مصرف دارای شدت انتشار  CO_۲کمتری می‌شود. کاهش مشابهی در PHEV نیز مشهود است که مورد انتظار بود. شدت GWP برق شارژ کردن،محرک اصلی تاثیرات آب‌وهوا برای BEV است. اثرات GWP ناشی از تولید و مصرف بنزین در ICEV و PHEV آینده بدون تغییر باقی ماند زیرا پیشرفت‌های مورد انتظار در عملکرد خودروهای آینده در LCA ما حذف شد. این رویکرد یک انتخاب مدل‌سازی است زیرا تمرکز مطالعه بر تغییرات مورد انتظار در بخش‌های فولاد و برق است. اما، این نتیجه می‌تواند در آینده به‌دلیل پیشرفت‌های مورد انتظار در مواد سبک وزن خودروها و اقدامات بازدهی کاهش مصرف انرژی در خودروهای آینده تغییر کند.

۳-۲ پتانسیل سَمّیت انسانی

نتایج پتانسیل سَمّیت انسانی در دو نوع، سَمیت سرطان‌زای انسانی (HCT) و سَمّیت غیرسرطان‌زای انسانی (HnCT) گزارش شده است، همانطورکه درشکل )۷( نشان داده شده است. EV (BEV و PHEV) در تمام سناریوها به‌دلیل بار اضافی تولید باتری، عملکرد کمتری نسبت به ICEV داشتند.نتایج، افزایشدر انواع تاثیر سمیت برای همه سناریوهای آینده در مقایسه با موردمرجع را نشان داد.برای BEV، PHEV و ICEV به‌ترتیب، HCT در سناریوهای آینده به‌طور متوسط ۲، ۳ و ۵/۳ درصد افزایش یافت. به‌همین صورت، میانگین افزایش ۱، ۲ و ۴ درصد در HnCT به‌ترتیب برای BEV، PHEV و ICEV آینده ملاحظه شد. این افزایش‌ها برای سناریوهای آینده در مراحل تولید و EoL به‌وجود می‌آیند. این افزایش‌ها به‌ویژه توسط ترکیب برق برای تولید فولاد (بخصوص تقاضای بالا برای تولید هیدروژن در سناریوی HighRES) ایجاد می‌شود. بنابراین، ساخت خودرو و باتری کمک زیادی به افزایش HCT و HnCT کرد.

شکل (۷): نتایج ارزیابی چرخه عمر آینده‌نگر برای پتانسیل سمیت سرطان‌زایی انسان و پتانسیل سمیت غیرسرطان‌زایی انسان در هر کیلومتر خودروی رانده‌شده در BEV، PHEV، و ICEV، با درنظر گرفتن تغییرات آتی در بخش‌های فولاد و انرژی.

سَمّیت انسانیهم‌چنین با پسماند لجن هاضم در تولید بیو انرژی و پسماند معدنی برای فلزاتی مانند مس، نئودیمیم، دیسپروزیم، کادمیوم و سایر مواد معدنی کمیاب و سنگین زمین مرتبط است. بیشتر این فلزات در نیروگاه‌های بادی و خورشیدی برای تولید برق آینده استفاده می‌شوند. از آنجا که سهم نسبی RES در برق ModRES و HighRES در مقایسه با مورد مرجع زیاد است، تعجب‌آور نیست که HCT و HnCT در هر دو سناریو آینده افزایش می‌یابد. مطالعات قبلی نشان داده است که تولید برق تجدیدپذیر از خورشید، بیوگاز و باد می‌تواند پتانسیل سمیت را افزایش دهد. نتایج در انواع مرتبط با سمیت، مستلزم شناخت بهتر ردپای سمی تولید برق تجدیدپذیر است. این امر به‌ویژه برای تکنولوژی‌های خورشیدی و بادی مهم است تا واقعاً از پتانسیل خود برای کربن‌زدایی بخش انرژی بدون تغییر بار محیطی استفاده کنند.

اما،اگر بازیافت و عیارافزایی فلزات در این مطالعه درنظر گرفته می‌شد، اثرات سمیت محاسبه‌شده ممکن بود کمتر باشد. دلیلش آن است که بازیافت و عیارافزایی فلزات می‌تواند از تقاضا برای مواد اولیه معدنی جلوگیری نموده یا آن را کاهش دهد، که مستقیما به‌نفع شاخص‌های مرتبط با انواع سمیت به‌دلیل “اجتناب از بار” ناشی از پسماندهای معدنی است. بنابراین، رژیم‌های نظارتی بهتر برای پسماندهای معدنی و برنامه‌های بازیافت بهبودیافته برای باتری‌های لیتیوم یونی می‌تواند به کاهش اثرات سمیت چرخه عمر EV کمک کند.

۳-۳ سایر اثرات زیست‌محیطی چرخه عمر

عملکرد BEV و PHEV برای انواع تاثیرات غیر از تغییرات آب‌وهوایی، کمبود منابع فسیلی و تخریب لایه ازون، حتی در سناریوهای آینده، بدتر از ICEV است. برای انواع تاثیر مربوط به تابش یون‌ساز، تشکیل ازون، تشکیل ذرات معلق، اسیدی‌شدن خاک، و یوتروفیکاسیون آب شیرین (مغذی‌شدن آب با مواد غذایی فراوان)، پیشرفت بزرگ‌تری در BEV و PHEV آینده نسبت به ICEV ملاحظه می‌شود. اما، سهم مطلق BEV و PHEV آینده در این انواع هم‌چنان بالاتر از ICEV آینده است. بهبود بیشتر در BEV و PHEV آینده در این انواع به کاهش برق بر پایه زغال‌سنگ و لیگنیت در تولید خودرو در آینده و مرحله استفاده مرتبط است.

از سوی دیگر، BEV و PHEV آینده هیچ بهبودی را در مقایسه با همتای خود در سناریوی مرجع برای انواع مرتبط با سمیت زیست‌محیطی، استفاده از اراضی، کمبود منابع معدنی و مصرف آب نشان ندادند. آنها به‌طور مداوم بدتر از ICEV و نمونه مرجع همتای خود در تمام سناریوهای آینده عمل کردند. عملکرد ضعیف EVهای آینده در این انواع، دوباره به منبع تولید و شارژ برق مرتبط است، به‌ویژه به‌دلیل سهم بالای تکنولوژی‌های بیومس Biomass، خورشیدی و بادی کهدر تولید برق آینده و برای تامین انرژی فرآیند فولادسازی آینده استفاده می‌شوند. این موضوع، نتیجه برخی از معاوضه‌های زیست‌محیطی را برای تغییر به تکنولوژی‌های برق کم‌کربن نشان می‌دهد. بنابراین،درک کامل‌تر اثرات زیست‌محیطی و ترکیب مناسباین تکنولوژی‌ها برای بهبود بیشتر اثرات کلیEVهای آینده مورد نیاز است.

به‌طور کلی، این نتایج اثرات زیست‌محیطی احتمالی را در طول چرخه عمر این تکنولوژی‌ها نشان می‌دهد. اما، اثرات واقعی آنها بر انسان و اکوسیستم، به‌ویژه برای سمیت، اسیدی‌شدن و یوتروفیکاسیون وابسته به مکان، به‌ویژه برای محل‌های ساخت و استفاده از خودرو است. علاوه بر این، از آنجا که بیشتر تغییرات تاثیر (منفی و مثبت) ناشی از انتخاب ترکیب برق در این مطالعه است، تاثیرات در کشورهای مختلف بسته به منبع تولید برق متفاوت است.

۳-۴ محدودیت‌ها و فرصت‌ها

محدودیت‌های قابل‌توجهی برای روش مورد استفاده در این مطالعه وجود دارد که باید در هنگام تفسیر و نتیجه‌گیری از نتایج ارائه شده درنظر گرفته شود. اولا، پیشرفت‌های مورد انتظار در عملکرد خودروهای آینده و فرآیندهای تولید آنها درنظر گرفته نشد، گرچه مطالعات قبلی نشان داده‌اند که می‌توانند اثرات زیست‌محیطی آینده را کاهش دهند. این رویکرد یک انتخاب مدل‌سازی است، زیرا تازگی این مطالعه در بهبود فرآیندهای تولید آهن‌وفولاد برای مطابقت با وضعیت‌های آینده تولید خودرو نهفته است. با این وجود، این جنبه مهمی است که باید در تحقیقات آینده مورد بررسی قرار گیرد.

ثانیا، ظرفیت ذخیره انرژی و چگالی انرژی برای باتری BEV در این مطالعه کمتر از بسیاری از BEVهای موجود در بازار در سال ۲۰۲۰ است. اما، ظرفیت باتری kWh 30 که در این مطالعه درنظر گرفته شده است می‌تواند برد تقریبا ۱۲۰ کیلومتری را با فرض تقاضای برق ۲۰ kWh/100 km برای EVهای آینده فراهم سازد. پیشرفت مورد انتظار در عملکرد باتری لیتیوم یون در آینده،به‌ویژه برای چگالی انرژی باتری در آینده، برد تمام برقی EVهای آینده ممکن است بدون تاثیر بر جرم باتری افزایش یابد. همچنین، این محدودیت فرصت‌هایی را برای تحقیقات آینده در مورد LCA آینده‌نگر سیستم‌های باتری کششی باز می‌کند.

ثالثا، بسیاری از موجودی‌های چرخه عمر و فرآیندهای تولید فعلی بدون تغییر برای مدل‌سازی خودرو و سیستم‌های انرژی آینده استفاده شدند. تنها تغییرات ایجادشده در سناریوهای آینده در ارتباط با سهم تکنولوژی‌های تولید برق و فرآیندهای تولید آهن‌وفولاد می‌باشد. این می‌تواند برای اثرات آتی ناشی از تولید خودرو و باتری مهم باشد زیرا توسعه آینده به‌طور کلی در این بخش‌ها انتظار می‌رود.هم‌چنین تلفیق تولید فولاد و برق آینده برای ساخت خودرو به‌دلیل پیچیدگی شبکه‌های فرآیندی، به‌صورت دستی و تنها تا سطح چهارم در فرآیندهای تولید قطعات اصلی خودرو انجام شد. در تحقیقات آینده، این موضوع می‌تواند بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. هم‌چنین می‌توان از طریق تلاش‌های مشترک تولیدکنندگان خودرو و تجهیزات و متخصصان LCA برای تولید داده‌های شفاف‌تر با کیفیت بالاتر، به بهبودهایی دست یافت.

چهارم، کاهش بالقوه (بار اجتناب‌شده) ناشی از بازیافت یا استفاده بار دوم از باتری‌های استفاده‌شده EV به‌عنوان یک فرصت پایان عمر مورد ارزیابی قرار نگرفت. به‌طور مشابه، سهم مواد بازیافتی در فرآیندهای تولید خودروهای آینده اصلاح نشد. این امر به‌ویژه مرتبط با انواع سمیت و تهی‌شدن منابع معدنی است، زیرا استفاده از مواد بازیافتی باعث کاهش مصرف مواد بکر و تاثیرات نهفته می‌شود. علاوه بر این، در صورت امکان، افزایش طول عمر باتری‌های EV استفاده‌شده نشان داده است که اثرات زیست‌محیطی خالص EVها را از منظر چرخه عمر کاهش می‌دهد. پیشنهاد می‌شود که تحقیقات آتی این موضوعات را بیشتر مورد بررسی قرار دهند.

۴) نتیجه‌گیری

در این مطالعه، برای وضعیت اروپایی نشان داده شده است که افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در ترکیب برق اروپا به‌طور قابل‌توجهی اثرات فاز استفاده خودروهای سواری فعلی و آینده، به‌ویژه برای GWP را کاهش می‌دهد. در عین حال، یک ترکیب برق بسیار کم‌کربن با سهم بالایی از انرژی‌های تجدیدپذیر می‌تواند GWP را برای تولید خودرو در وضعیت اروپایی تا ۱۴ درصد در مقایسه با ترکیب برق مرجع اتحادیه اروپا کاهش دهد. اگر از همان ترکیب در کل زنجیره تامین استفاده شود، تفاوت دو برابر می‌شود. علاوه بر این، استفاده از آهن احیاشده مستقیم با هیدروژن (HDR-I) برای فولاد مورد استفاده در تولید خودرو می‌تواند GWP تولید خودرو را تا۱۷درصد نسبت به روش تولید مرجع فولاد کاهش دهد.حرارت تجدیدپذیر در تولید خودروی نهایی نشان داده شد که GWP ناشی از تولید خودرو را حداکثر تا یک درصد کاهش می‌دهد. در زمان بکارگیری انرژی کم‌کربن، قابلیت کاهش GWP از جانب تقاضای انرژی در ساخت خودرو از طریق اقدامات بازدهی انرژی، نسبتاً کم است. این بدان معناست که اقدامات بازدهی انرژی در تولید خودرو اگر اکنون که انتشار CO_۲ سیستم انرژی زیاد است به کار گرفته شوند، می‌توانند سودمندتر باشند.

این مطالعه تایید کرد که جایگزینی ICEV با EV برای انواع تاثیر مرتبط با تغییرات آب‌وهوا، تهی‌شدن منابع فسیلی و تخریب لایه ازون مفید است. هم‌چنین نشان داد که اثرات زیست‌محیطی مربوط به سمیت و سمیت زیست‌محیطی، اسیدی شدن، آلودگی ازون و تشکیل ذرات معلق می‌تواند در سناریوهای آینده افزایش یابد. اما، نتایج سمیت انسانی و سمیت زیست‌محیطی به‌دلیل عدم‌قطعیت روش شناختی بالا در این انواع باید با احتیاط بررسی شوند. هم‌چنین، در این مطالعه، بازیافت در EoL که می‌تواند از اثرات (برای مثال، سمیت) ناشی از استخراج موادمعدنی بکر جلوگیری کند نیز حذف شد. با این وجود، نتایج تایید می‌کنند که تولید و استفاده از EVهای سواری راهی موثر برای کاهش انتشار GHG فعلی و آتی است. همچنین تایید می‌کند که اثربخشی به‌شدت انتشار CO_۲ ترکیب برق برای شارژ و ساخت خودرو بستگی دارد. بنابراین، یکی از نتایج اصلی این مطالعه این است که برای کاهش سهم بخش حمل‌ونقل در تغییرات آب‌وهوایی،برقی‌سازی خودروها باید با کربن‌زدایی برق همراه باشد، همانطورکه در مطالعات قبلی نیز پیشنهاد شده‌اند. برای بهبود عملکرد زیست‌محیطی برای EVهای آینده، سیاست‌های استراتژیک و همکاری‌های بین‌المللی مورد نیاز است. هدف، کاهش اثرات ناخواسته در کل زنجیره تامین است و نه فقط منبع برق برای تامین انرژی. از منظر زیست‌محیطی، نتایج نشان می‌دهد که برای سیاست‌گذاران و ذینفعان اولویت دادن به ادغام RES برای تولید برق بجای تغییر روش تولید فولاد مهم‌تر است. اولی پتانسیل بیشتری برای کاهش انتشار GHG بخش حمل‌ونقل و هم‌چنین انتشار GHG در صنعت فولاد دارد. علاوه بر این، بازیافت باید در اولویت قرار گیرد. با وجود حذف بازیافت در این بررسی، در مطالب منتشره علمی اتفا‌ق‌نظر وجود دارد که می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی اثرات زیست‌محیطی خالص خودروی برقی را به‌دلیل اجتناب از بارهای ناشی از استخراج مواد معدنی بکر کاهش دهد.

این مطالعه نشان می‌دهد که اهداف اتحادیه اروپا و ملی (کشورها) برای ترویج برق تجدیدپذیر برای دستیابی به پتانسیل‌های کاهش GWP در آینده کلیدی است. برای بهبود عملکرد زیست‌محیطی، امکانات تولید خودرو و باتری باید در مکان‌هایی با سهم بیشتری از تولید انرژی تجدیدپذیر ایجاد شوند. علاوه بر این، اتحادیه اروپا می‌تواند امکانات تولیدی با ظرفیت داخلی را برای تولید برق تجدیدپذیر تشویق کند. این می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی اثرات GWP تولید خودرو و باتری را کاهش دهد. علاوه بر این، استفاده از EVها در مکان‌هایی با سهم بالایی از برق تجدیدپذیر، پتانسیل EVها را برای کاهش انتشار GHG جهانی به حداکثر می‌رساند.

در نهایت،مشارکت خودروسازان در کاهش اثرات زیست‌محیطی در تولید خودرو باید با ترویج بیانیه‌های چرخه عمر مطابق با برنامه گواهی‌شده ISO 14025 برای خودروهای سواری و به‌طور کلی، برای زنجیره تامین خودرو تشویق شوند. تولیدکنندگان می‌توانند از قبل از فرصت‌های کاهش بیان‌شده در اینجا، با اجرای آن‌ها در هسته ابتکارات مدیریت پایداری آینده‌نگر استفاده کنند.

نکات برجسته:

• کاهش بالقوه GWP در طول عمر برای BEV تا ۵۳ درصد در سال ۲۰۵۰
• فولاد بر پایه هیدروژنGWP تولید خودرو را تا ۱۷ درصد کاهش می‌دهد
• اثرات آلودگی هوا با افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در زنجیره تامین خودرو کاهش می‌یابد
• سمیت و استفاده از منابع با سهم بیشتر انرژی‌های تجدیدپذیر در زنجیره تامین خودرو افزایش می‌یابد
• پتانسیل اقدامات بازدهی انرژی برای کاهش GWP تولید خودرو در صورتی که اکنون بکار گرفته شود نسبت به سال ۲۰۵۰ سودمندتر است.

•