Hintergrund

Die Ökobilanz (LCA) ist ein Instrument zur Messung des Verbrauchs von Energiequellen und der Umweltauswirkungen eines Produkts oder Produktionshandwerks. Das Tool misst von der Rohstoffsammlung über die Produktion, den Transport, die Nutzung bis hin zur endgültigen Entsorgung. LCA wird seit den 1970er Jahren gegründet.

l Die Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) definiert SETAC als eine Methode zur Bewertung der Auswirkungen von Produkten, Produktion und Handlungen auf die Umwelt durch Bewertung des Rohstoffverbrauchs, des Energieverbrauchs und der Abfallfreisetzung.

l Im Jahr 1997 veröffentlichte die ISO die ISO 14000-Reihe und definierte LCA als die Zusammenstellung und Bewertung der Inputs, Outputs und potenziellen Umweltauswirkungen eines Produktsystems während seines gesamten Lebenszyklus. Die Umweltauswirkungen umfassen den Ressourcenverbrauch, die menschliche Gesundheit und die Ökologie. ISO 14040 definiert das Prinzip und den Rahmen, und ISO 14044 definiert Anforderungen und Leitlinien.

Die LCA-Bewertung umfasst 4 Phasen:

1) Ziel und Umfang. Dabei geht es um den Zweck der Forschung, die Grenzen des Systems, die zu verwendende Einheit und die Anforderungen an die Daten.

2) Bestandsanalyse. Dabei geht es um die Datenerfassung und -entsorgung.

3) Folgenabschätzung. Dabei werden die Elemente analysiert, die sich auf die Umwelt auswirken.

4) Interpretation. Damit soll die Beurteilung abgeschlossen und das Ergebnis analysiert werden.

Ziel und Umfang

Ziel des Studiums

Das Ziel des Studiums ist der Ausgangspunkt der Ökobilanz. Dies dient dazu, die Leistung eines Systems besser zu bewerten, und es hilft auch, die Umweltfreundlichkeit eines Systems nachzuweisen, um eine grüne Zertifizierung zu beantragen.

Systemgrenzen

Systemgrenzen sollten die folgenden Lebenszyklusphasen und relevanten Verfahren enthalten (unten sind die Systemgrenzen des Batterieprodukts aufgeführt).

Dies wird als „Von der Wiege bis zur Bahre“ bezeichnet. Wiege bedeutet „Start“, was sich auf die Gewinnung von Rohstoffen bezieht. „Grab“ bedeutet „Ende“ und bezieht sich auf Verschrottung und Recycling.

Funktionseinheit

Die Funktionseinheit ist der Berechnungsstandard für Eingabe und Ausgabe während des Lebenszyklus eines Systems. Normalerweise gibt es zwei Funktionseinheiten. Das eine ist die Masse (Einheit: kg), das andere ist die elektrische Energie (Einheit: kWh). Wenn wir Energie als Einheit annehmen, dann ist diese Energie definiert als die Gesamtenergie, die ein Batteriesystem in seinem Lebenszyklus bereitstellt. Die Gesamtenergie wird durch Multiplikation der Zykluszeiten und der Energie jedes Zyklus berechnet.

Datenqualität

In einer LCA-Studie hat die Qualität der Daten Einfluss auf das Ergebnis der LCA. Daher sollten wir die Daten, die wir während der Studie übernommen haben, darlegen und erläutern.

Bestandsbewertung

Das Life Cycle Inventory (LCI) ist die Grundlage der Ökobilanz. Wir müssen die für den Lebenszyklus der Produkte benötigten Ressourcen, den Energieverbrauch und die Emissionen quantifizieren. Zu den Ressourcen gehören hier Abbau, Verarbeitung, Produktverkauf, Nutzung, Transport, Lagerung, Verschrottung und Recycling sowie der gesamte Lebenszyklus. Die Energie umfasst den Verbrauch von Strom, Chemie und Solarenergie. Zu den Emissionen zählen Umweltverschmutzung, Hitze und Strahlung.

(1) Erstellen Sie ein Produktsystemmodell basierend auf Systemgrenzen, die in Ziel und Umfang definiert sind.

(2) Sammeln Sie relevante Daten, wie Material in jedem Verfahren, Energieverbrauch, Transport, Emissionen und die vorgelagerte Datenbank.

(3) Berechnen Sie die Emission entsprechend der Funktionseinheit.

Folgenabschätzung

Die Ökobilanz (LCIA) wird auf der Grundlage einer Bestandsanalyse durchgeführt. LCIA umfasst Wirkungskategorien, Parameter, Modellcharakterisierung, Ergebniskategorisierung und Kategorieparameterberechnung (Charakterisierung und Standardisierung).

Zu den Kategorien der Ökobilanz-Folgenabschätzung gehören:

• Potenzieller Wert des Verbrauchs abiotischer Ressourcen und potenzieller Wert des Verbrauchs fossiler Brennstoffe. Der Verbrauch abiotischer Ressourcen ist für die Erzveredelung in einem Systeminput relevant. Die Einheit ist kg Sb-Äq. Der abiotische Verbrauch fossiler Brennstoffe hängt mit dem Heizwert zusammen. Die Einheit ist MJ.
• Wert der globalen Erwärmung. Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) hat ein charakterisiertes Modell zur Berechnung charakterisierter Faktoren entwickelt. Die charakterisierten Faktoren repräsentieren das globale Erwärmungspotenzial für 100 Jahre. Die Einheit ist kg CO₂Gl.
• Wert des Ozonabbaupotentials. Dieses Modell wurde von der Global Meteorological Organization entwickelt. Es definiert das Potenzial des Ozonabbaus verschiedener Gase. Die Einheit ist kg FCKW-11-Äq.
• Photochemisches Ozon. Die Einheit ist kg C₂H₂Gl.
• Versauerung. Es stellt das Emissionspotenzial durch Messung von SO dar₂pro Kilogramm Emission. Die Einheit ist kg SO₂Gl.
• Eutrophierung. Die Einheit ist kg PO₄Gl.
• Interpretation
• Die Interpretation ist die letzte Phase der Ökobilanz. Durch die Kombination von Ziel und Umfang, Bestandsanalyse und Folgenabschätzung können wir eine umfassende Bewertung eines Produkts durchführen und die Maßnahmen zur Verbesserung der Produktion oder der Lebenszyklusemissionen ermitteln. Wir können beispielsweise die Rohstoffproduktion fördern, die Rohstoffauswahl ändern, die Produktverarbeitung fördern, die Energieart ändern, Recyclinganlagen optimieren usw.

Abschluss

• Bei der Ökobilanzierung sind zu viele Arten von Daten beteiligt. Die Qualität und Integrität der Daten haben großen Einfluss auf das Ergebnis. Wenn wir eine Datenverfolgungsplattform aufbauen können, mit der wir Bestände wie Schlüsselkomponenten und Produktion erfassen und eine grundlegende Datenbank für das Recycling erstellen können, wird dies die Schwierigkeit der Zertifizierung des CO2-Fußabdrucks erheblich verringern.
• Um den CO2-Ausstoß zu verringern, gibt es folgende Maßnahmen: 1. Erneuerung des Batteriematerialsystems zur Verbesserung der Energiedichte und Lebensdauer. Dadurch wird der CO2-Ausstoß verringert. 2. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien hat eine Natrium-Ionen-Batterie einen geringeren Einfluss auf die Umwelt. 3. Feststoffbatterien haben während der Produktion einen geringeren CO2-Ausstoß als Lithium-Ionen-Batterien. 4. Recycling von Materialien und Reproduktion können auch die Umweltverschmutzung verbessern und den Kohlenstoffausstoß senken.