Ocena cyklu życia samochodów elektrycznych typu BEV w kontekście zrównoważonego rozwoju

Sendek-Matysiak, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ocena cyklu życia samochodów elektrycznych typu BEV w kontekście zrównoważonego rozwoju

Autorzy

Sendek-Matysiak E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Life-cycle assessment for the BEV type electric cars in the context of sustainable development

Języki publikacji

Abstrakty

Od momentu skonstruowania pierwszego samochodu z silnikiem spalinowym, poprzez kolejne etapy rozwoju tego rynku, liczba nowo wyprodukowanych pojazdów stale rośnie. Prognozuje się, że dekada 2010-2020 przyniesie wzrost ich wytwarzania na poziomie 25%, tj. do ok. 100 min sztuk rocznie. W konsekwencji spowoduje to, że już obecny negatywny wpływ transportu na środowisko tylko się pogłębi. Stąd, stale poszukuje się sposobów zniwelowania tego szkodliwego wpływu. Jednym z rozwiązań, obecnie silnie propagowanym na świecie jest zwiększenie udziału w rynku motoryzacyjnym "zielonych" samochodów zasilanych wyłącznie z baterii BEV (ang. Battery Electric Vehicle). Dzięki brakowi bezpośredniej emisji spalin, samochody elektryczne zwykło uważać się za pojazdy w pełni ekologiczne. Niestety mimo braku lokalnej emisji substancji szkodliwych i w ich przypadku można doszukać się negatywnego wpływu na środowisko. To szkodliwe oddziaływanie, dotyczy szczególnie baterii i związanych z nimi pośrednich emisji gazów cieplarnianych wynikających z ich produkcji i utylizacji oraz zanieczyszczeń powstających przy wytwarzaniu energii używanej do ich ładowania. Celem niniejszego artykułu jest próba oceny oddziaływania samochodów elektrycznych na otoczenie. Aby wyczerpująco określić ich zrównoważony charakter i wpływ na środowisko przeanalizowano tu cały cykl ich życia: cykl pojazdu i "od szybu wiertniczego do kół". Szczególny nacisk położono na baterie wykorzystywane w takich pojazdach.

The number of new manufactured cars has been continuously growing since the very first car with internal combustion engine was built, through successive stages of growth in this market. It is anticipated that the decade 2010-2020 will bring about increase in their production reaching 25% that is up to ca. 100 million cars per year. As a consequence, negative impact of transport on the environment, which is observed today, will only intensify. Thus, methods allowing elimination of this negative impact are continuously sought. One of the solutions intensely promoted in the world today is to increase the automotive market share of “green” cars powered from battery only (BEV). Due to the lack of direct exhaust gas emissions, electric cars are used to be considered fully ecological. Unfortunately, in spite of zero local emissions of harmful substances, their negative impact on the environment can be observed as well. Firstly, this harmful effect is related to the batteries and indirect greenhouse gas emissions resulting from their production and disposal, as well as pollution generated while producing energy used to charge the batteries. Therefore, precise assessment of sustainable nature of electric vehicles and their environmental impact requires analysing their entire lifecycle with particular focus on battery life-cycle.

Słowa kluczowe

cykl życia samochód elektryczny rozwój zrównoważony

electric car life cycle sustainable development

Wydawca

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej

Czasopismo

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

Rocznik

2018

Tom

z. 123

Strony

147--162

Opis fizyczny

Bibliogr. 41 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sendek-Matysiak E.

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn

Bibliografia

1. Badanie dla Komisji Transportu i Turystyki: Samochody elektryczne o napędzie bateryjnym: rozwój rynku i emisje w całym cyklu życia, Transport i Turystyka, Dyrekcja Generalna ds. Polityki Wewnętrznej, Departament Tematyczny ds. Polityki Strukturalnej i Polityki Spójności, 2018.
2. Bauer C., Hofer J., Althaus H.-J., Del Duce A., Simons A.: The environmental performance of current and future passenger vehicles: Life Cycle Assessment based on a novel scenario analysis framework. Applied Energy 1-13, 2015.
3. Bernhart W.: Lithium-ion batteries: advances and applications, in: Pistoia, G. (Ed.), Lithium-Ion Batteries: Advances and Applications. Elsevier, Amsterdam, pp. 553-565, 2014.
4. Bigum M., Brogaard, L., Christensen T.H.: Metal recovery from high-grade WEEE: a life cycle assessment. Journal of Hazardous Materials 207-208, 8-14, 2012.
5. Buekers J., Van Holderbeke M., Bierkens J.: Health and environmental benefits related to electric vehicle introduction in EU, L. Int Panis, Transportation Research Part D 33, 2014.
6. Daimler AG, Environmental Certificate Mercedes-Benz B-Class Electric Drive. Stuttgart, Germany, 2014.
7. Dickmann J., Hanisch C., Froböse L., Schälicke G., Loellhoeffel T., Fölster A.-S., Kwade A.: Ecological Recycling of Lithium-Ion Batteries from Electric Vehicles with Focus on Mechanical Processes. Journal of the Electrochemical Society 164, A6184-A6191. doi:10.1149/2.0271701, 2017.
8. Dyrektywa 2006/66/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 września 2006 r. w sprawie baterii i akumulatorów oraz zużytych baterii i akumulatorów oraz uchylająca dyrektywę 91/157/EWG, Dz. U. L 266 z 26.9.2006.
9. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/53/WE z dnia 18 września 2000 r. w sprawie pojazdów wycofanych z eksploatacji, Parlament Europejski i Rada Unii Europejskiej, 2000.
10. Ellingsen L. A.-W., Majeau-Bettez G., Singh B., Srivastava A.K., Valøen L.O., Strømman A. H.: Life cycle assessment of a lithium-ion battery vehicle pack. Journal of Industrial Ecology 18, 113-124, 2014.
11. Ellingsen, L.A.-W., Singh B., Strømman H.: The size and range effect: life cycle greenhouse gas emissions of electric vehicles. Environmental Research Letters 11, 1-, 2016.
12. Ellingsen. L.A.-W.: Life cycle assessment of lithium-ion traction batteries. Norwegian University of Science and Technology, 2017.
13. Eurostat, http://ec.europa.eu/eurostat.
14. Fundacja Promocji Pojazdów Elektrycznych: Napędzamy Polską Przyszłość, https://www.mpit.gov.pl.
15. Georgi-Maschler T., Friedrich B., Weyhe R., Heegn H., Rutz M.: Development of a recycling process for Li-ion batteries. Journal of Power Sources 207, 173-182. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.01.152, 2012.
16. Gratz E., Sa Q., Apelian D., Wang Y.: A closed loop process for recycling spent lithium ion batteries. Journal of Power Sources 262, 255-262. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.03.126, 2014.
17. Hanisch C., Diekmann .J., Stieger A., Haselrieder W., Kwade A.: Recycling of Lithium-Ion Batteries, in: Handbook of Clean Energy Systems. pp. 1-24. doi: 10.1002/9781118991978.hces221 2015.
18. Hanisch C., Loellhoeffel T., Dickmann J., Markley K.J., Haselrieder W., Kwade A.: Recycling of lithiumion batteries: a novel method to separate coating and foil of electrodes. Journal of Cleaner Production 108, 301-311. doi:10.1016/j.jclcpro.2015.08.026, 2015.
19. Hawkins T.R., Singh B., Majeau-Bettez G., Strømman A.H.: Comparative Environmental Life Cycle Assessment of Conventional and Electric Vehicles, Journal of Industrial Ecology. Volume 17, Number 1, 2012.
20. http://solaris18.blogspot.com/2009/12/czy-samochody-ektryczne-sa.html.
21. ING Economics Department: Raport ING - Breakthrough of Electric Vehicl Threatens Europen Car Industry. July 2017.
22. Kim H.C., Wallington T.J., Arsenault R., Bae C., Ahn S., Lee J.: Cradle-to-Gate Emissions from a Commercial Electric Vehicle Li-Ion Battery: A Comparative Analysis. Environ. Sci. Technol. 50, 7715-7722, 2016.
23. Li B., Gao X., Li J., Yuan C.: Life Cycle Environmental Impact of High-Capacity Lithium Ion Battery with Silicon Nanowires Anode for Electric Vehicles. Environmental Science and Technology 48, 3047-3055. doi: 10.1021/es4037786, 2014.
24. Merkisz J., Jacyna M., Merkisz-Guranowska A., Pielecha J.: Exhaust emissions from oedes of transport under actual traffic conditions Energy Production and Management in the 21st Century, Vol. 190, WIT Press, Southampton, 2014.
25. Messagie M., Le Petit Y.: Life Electric cars have significantly lower climate impact than diesels over their lifetime - study, https://www.transportenvironment.org/news/electric-cars-have-significantly-lower-climate-impact-diesels-over-their-lifetime-%E2%80%93-study, 2017.
26. Messagie M.: Life cycle of the climate impact of electric vehicles, Vrije Universiteit Brussel, Research Group MOBI, https://www.transportenvironment.org/sites/te/files/publications/TE%20-%20draft%20report%20v04. pdf
27. Miotti M., Hofer J., Bauer C.: Integrated environmental and economic assessment of current and future fuel cell vehicles. The International Journal of Life Cycle Assessme, 2015.
28. Nordelöf A., Messagie M., Tillman A.-M., Söderman L.M., Van Mierlo J.: Environmental impacts of hybrid, plug-in hybrid, and battery electric vehicles-what can we learn from life cycle assessment? The International Journal of Life Cycle Assessme Nordelöf et al., 2014.
29. Notter D.A., Gauch M., Widmer R., Wager P., Stamp A., Zah R., Althaus H.-J.: Contribution of Li-ion batteries to the environmental impact of electric vehicles. Environmental Science and Technology 44, 6550-6. doi:10.1021/es903729a, 2010.
30. Notter D.A., Kouravelou K., Karachalios T., Daletou M.K., Haberlund N.T.: Life cycle assessment of PEM FC applications: electric mobility and μ-CHP. Energy and Environmental Scicnce 8, 1969-1985, 2015.
31. Piontek F.: Kontrowersje i dylematy wokół rozwoju zrównoważonego i trwałego. Ekonomia a rozwój zrównoważony. Teoria i kształcenie, Wyd. Ekonomia i Środowisko, t. I. Białystok 2001.
32. Reck B.K., Graedel T.E.: Challenges in metal recycling. Science, 337, 690-695, 2012.
33. Report: Panasonic largest Ii-ion battery cell producer, http://www.pv-magazine.com/news/details/beitrag/report-panasonic-largest-li-ion-battery-cell-producer_100020516/#axzz4ECva3DUx, 2015.
34. Reuter M.A., Hudson C., van Schaik A., Heiskanen K., Meskers C., Hagelüken C.: Metal Recycling: Opportunities, Limits, Infrastructure, A Report of the Working Group on the Global Metal Flows to the International Resource Panel, 2013.
35. Sandbag: The European Power Sector in 2017 - Agora Energiewende, https://sandbag.org.uk/wp-content/uploads/2018/01/EU-power-sector-report-2017.pdf.
36. States Ch., Tessum W.I, Jill J.D., Marshall J.D.: Life cycle air quality impacts of conventional and alternative light-duty transportation in the United, http://www.pnas.org/content/111/52/18490.
37. Tessum Ch.W., Hill J.D., Marshall D.J.: Life cycle air quality impacts of conventional and alternative light-duty transportation in the United States, http://www.pnas.org/content/111/52/18490, 2014.
38. TNO: Energie- en milieu-aspecten van elektrische personenvoertuigen, TNO report: 2015R 10386 http://www.nederlandelektrisch.nl/file/download/33742992) accessed August 2016.
39. Vezzini A.: Manufacturers, Materials and Recycling Technologies, in: Pistoia, G. (Ed.), Lithium-Ion Batteries: Advances and Applications. Elsevier, Amsterdam, 529-551, 2014.
40. Volkswagen AG, The e-Golf Environmental Commendation - Background Report Volkswagen AG, 2014.
41. Yihui D., Chan J.C.L.: The East Asian summer monsoon: an overview. Meteorology and Atmospheric Physics 89, 117-14, 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-34cadd02-0a0c-4249-bcf7-4d0ce5f7545f