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补充报告：电力、氢化植物油或柴油驱动的城市公共汽车的生命周期评估
目录:
A. 有关模拟总线选项的技术信息
A.1. 车辆数据
A.2. 公交线路统计
B. 生命周期清单说明
B.1. 从原材料提取到组装的总线
B.2. 用电量和燃料消耗量
B.3. 维护
B.4. 生命终结：能量回收和回收准备
C. 库存数据表
C.1. 原材料提取和材料加工
C.2. 零部件制造和运输数据
C.3. 充电、柴油和高压氧生产
C.4. 生命终结
D. 生命周期影响评估
D.1. 逐个影响类别结果
D.2. 敏感性分析
补充报告参考
A. 有关模拟总线选项的技术信息
A.1. 车辆数据
所研究的客车方案是使用沃尔沃客车公司的材料组成数据建模的。然而，沃尔沃并没有将这些数据作为每种总线模型的一个完整的汇编提供，也没有为所有部件提供足够和同等的详细程度。作为替代的是，7900系列的全电动车型用于提取底盘、车架和车身（包括所有内部配件）所用的基准数据。对于其他总线变体的动力系统和电池，使用互补的沃尔沃组件数据对特定组件和子系统进行了重新建模。
车身方面，本研究并未考虑最大载客量的差异，因此，所有研究方案均采用完全相同的底盘、车架相关的内饰设计进行建模。这一设置简化了研究，同时与每个总线选项更精确的建模相比，此方案被认为对结果有基本一致的影响。在真正的7900系列产品中，电动公共汽车的载客量最大，达到105人。在此之后，混合动力电动汽车（HEV）版本可搭载102名乘客、传统客车95人、插电式混合动力汽车（PHEV）80人。
值得一提的是，据估计最大容量的差异不会影响每种总线版本执行总线专用传输工作的能力，因为乘客数据表明总线很少出现满客情况。在每个研究方案中，以相同的车上乘客平均人数，采集并模拟运行期间的平均能量使用情况（见本报告A.2节）。这种能源使用包括运行电加热器和PHEV选项，以在冬季保持与其他车辆相同的室内温度。
表SI提供了根据最大推进功率（电机EM和内燃机ICE）研究的总线模型版本的概述。电存储容量和总质量表S1展示了车辆组成的主要部分之间的质量分布，表S2展示了车内不同材料的占比。
表1:沃尔沃7900系列所有包括版本的规定功率和电存储容量以及算术的总质量
电动、PHEV和HEV选项中的高压电池为磷酸铁锂（LFP）型，即这种材料构成电池中的阴极。另一个电极由石墨组成，中间有一个膜电解质，其中也含有锂。电池和PHEV替代品中电池的确切成分是从其电池供应商处获得的Via Volvo。所有的电池组都是根据每个总线的规格用质量建模的。然而，HEV选件中电池组的数据是通过使用保留的成分缩小电池质量来近似于电动和PHEV选件中较大的电池组的数据。尽管如此，还是有必要为混合动力汽车的电池尺寸选择一个相关的表示，因为Volvos混合动力客车的官方数据包含关于其储能能力的不同信息，这是由于车型年份和客户产品之间的差异。表S1中所示的混合动力汽车电池的数据是指7900系列的2017款混合动力汽车，对应于为研究收集柴油和氢化植物油（HVO，一种合成柴油）消耗数据的结构。
所有电力替代品中的电机包括含有钕和镝形式的稀土元素的永磁电机。使用Nordelof等人的通用数据对这些磁铁的成分进行了建模。
沃尔沃将总线电子产品报告为组装印刷电路板（PCB）的质量。在研究中，根据在总线中的应用，这些pcb被分为两类：低压逻辑和信号处理，或高压电力电子控制和操作。接下来，根据Nordelof等人对车辆应用的板设计和装配的审查，对每种HPCB类别的材料含量（和制造数据，见本报告B.1节）进行了近似计算。
对于传统动力系统，包括混合动力客车版本，柴油发动机符合6号排放标准。对于传统的客车，这意味着发动机数据（质量组成和排放数据）已经更新，而沃尔沃关于7900系列的信息（另称为3:11）在主要文章和本报告中均有介绍，需要符合欧-5排放标准。
A.2. 公交线路统计
本研究以哥德堡现有的55号巴士线为巴士营运的资料来源。这条线路目前由电力和插电式混合动力公交车运营，并在一家被称为电力项目的合资企业内启动。这条路线每端长7.6公里，以平均18公里/小时的速度行驶大约需要25分钟。在两端的终点站之间有11个车站，全（两个方向的总和）线路每天有146个发车（从清晨到傍晚，附注：无晚间或夜间交通）在线路的每一端都有充电站，在2017年1月至6月之间，巴士再次发车前有6分钟的充电时间，平均为32分钟。每个方向上车上有4名乘客就能启动开车。此外，还包括在同一时间段内下车的统计数字，运营商估计平均行程约为路线长度的一半。因此，在线路上行驶的每一“车辆公里”大约相当于16人x公里。该换算系数已用于所有研究结果中的所有公交车选项，但乘客人数的敏感性分析除外，该研究假设了每种公交车类型的最大人数或乘客人数，见本报告A1节
B. 生命周期清单说明
图S3显示了所有研究的总线选项所包含的生命周期阶段的系统概述。蓝色标记的阶段在性质上是通用的，并且被定义为研究技术背景系统的一部分。所有这些库存数据都是使用Ecoinvent数据库版本3.3建模的同时作为主要数据源。橙色的阶段标记了应用案例特定数据的前景系统。
B.1. 从原材料提取到组装的总线
如前所述，车辆设备生命周期中的初始步骤，即原材料牵引和材料加工，是研究技术背景系统的一部分，并使用Ecoinvent数据进行建模，包括在不同地理位置以电-天然气或区域供暖形式使用能源，在随后的生命周期阶段被建模以具体表示总线制造，即它们被视为技术前景系统的一部分。这包括制造组件和更大的子结构（例如底盘、车架和车身）以及组装整个客车。沃尔沃代表2016年的数据用于计算总能源和材料，包括生产期间的损失。制造业的比排放量也包括在空气排放量上。从地理位置上看，该数据是指沃尔沃在波兰弗罗茨瓦夫（车身建造和最终客车装配）、瑞典乌德瓦拉（车架）、瑞典博拉斯（底盘）、瑞典科平（变速箱）和法国里昂（内燃机）的工厂。
钢铁、铝和铜生产过程中产生的废物已被考虑回收利用。除Koping外，所有地点的生产废物总量以及生产单元的数量和总质量均已报告。为了估计这三类废金属的收集率，假设它们与每个地点生产的设备中的含量成比例分布。然而针对Koping，使用了钢铁和铝废料的实际记录。在介绍研究结果（在主要文章和本报告中）时，为补偿沃尔沃自有设施的损失所需的材料提取和加工已包括在“部件和整车制造”步骤中。
除了沃尔沃汽车公司生产现场提供的数据外，还使用其他信息源来填补空白或补充更多细节的库存，包括前台系统。例如，发动机缸体铸造的详细数据（包括排放量）是从瑞典斯科夫德的沃尔沃集团工厂获得的。Ecoinvent数据库中的一些制造过程的通用数据被用来对钢和铜的性能进行建模（例如拉丝、铝件锻造、玻璃固化、塑料注射成型）。对于带有铸铝外壳的较小部件，铸造程序基于Nordelof和Tillman）。此外，如车辆设计数据（见本报告第A1节）所述，所有电子产品的生产数据均来自Nordelof和Alatalo。先前的工作，完整的磁电机制造和电机工厂的能耗和排放数据集来自Nordelof等人的其他工作。这包括在磁体材料上游加工过程中分离稀土元素的新数据。最后，锂离子电池生产的能源消耗和任务从Volvos供应商2015年报告中收集。
B.2. 用电量和燃料消耗量
沃尔沃为所有车辆选项提供了充电和燃料消耗（柴油和高压氧）所需电量的数据。针对7900车型系列12的PHEV版本，已经发布了55在线运行的具体和测量数据。2017年，在55号线运行的全电动客车（除了PHEV车型）实际上是一辆小型客车（与本研究中包含的7900电动客车模型相比，为测试系列车型）。因此，对于除PHEV以外的所有其他方案，运行期间的能量消耗由沃尔沃根据驱动循环数据和以下各项的测量值计算得出每辆车和动力总成，建立代表性数据，以匹配55号线的运行。这也包括燃烧发动机的废气排放。
关于充电，本研究包括充电站的损耗，但不包括充电器本身的损耗（即设备的生命周期）。类似地，研究中也不包括加油站。充电站由400V配电网供电，充电时内部损耗约为5%。空转损失可忽略不计。表2总结了运行期间的耗电量和燃油消耗量。此外，对于所有类型的车辆，运行期间的能源消耗包括全年保持客室内的舒适温度，夏季使用空调，冬季使用加热器。正如在主要文章中提到的，燃油加热器仅由充电型（电动和PHEV选项）使用，因为电动公共汽车缺少多余的热量，所以该加热器由高压氧提供动力。对于PHEV，加热器燃料与推进燃料相同，即柴油或HVO。
Ecoinvent数据用于说明电力和柴油生产和分配过程中的资源使用、排放和能源损失，即井到罐（WTT生命周期清单）（详见第C3节中的表格）。所有用于电力供应建模的Ecoinvent数据集正式代表2016年，但基本统计数据最初是从2012年开始收集的，数据通过技术改进的外推进行更新。
表S2：55号线和研究中使用的不同总线选项的平均充电电量和燃料消耗量。可充电车型（电动和PHEV选件）在冬季使用燃油加热器在乘客席保持舒适的温度。对于电动公共汽车，这个加热器是由高压氧（解释了微量但值得注意的油耗）驱动的。对于PHEV，加热器燃料与推进燃料相同。
燃油消耗量也是计算内燃机排气管排放量的基础，内燃机排气管的排放量是为了满足柴油机和高压氧机的欧6排放限值。建立箱到车轮（TTW）的库存。WTT和TTW共同构成了WTW库存，代表了运营所用能源载体的整个生命周期（见图3）。柴油包括一种低掺量的7%菜籽油甲酯（RME）——一种生物柴油，数据来自Hallberg等人。值得注意的是，在Ecoinvent中，所有的电力生产都必须提供同等的功能，而不管生产方法如何。因此，本研究不考虑不同电力生产方法之间的相互依赖性，以确保供电网络的稳定性，例如处理间歇性问题。
根据瑞典能源署（Swedish Energy Agency）的报告，用于生产高压氧的原料成分是基于2016年销售燃料的瑞典平均数据，用于将不同类型的原料加工成高压氧的数据（2019年）是从F3瑞典可再生运输燃料知识中心（Thewedish Knowledge Centre for Renewable Transportation fuels）收集的。HVO主要由生物废料制成，即屠宰场废料中的动物脂肪（占瑞典原料混合物的19%）、食品生产中使用动植物油的废料（38%）和制浆造纸中的粗塔尔油（液体松香）（7%）。另一个重要的投入是棕榈脂肪酸馏出物（PFAD），在这种情况下，棕榈脂肪酸馏出物被认为是正在使用的棕榈油残渣。2016年，它们占瑞典原料混合物的12%左右：油菜籽生产（22即使如此，为了满足对高压氧的日益增长的需求，种植作物为菜籽（8%）：玉米（4%）：大麦和大豆（1%）。然而，为了简化库存的数据收集，所有基于作物的HVO都被建模为从油菜中生产的HVO，见第C3节中的表S12。
最后，柴油机和高压氧机的内燃需要经过处理后的废气。这需要尿素和水的混合物，这包括在所有柴油机和高压驱动选项的评估中。
B.3. 维护
所有研究过的公交总线车辆都需要定期维护，包括在生命周期中。这包括在行驶过程中由于磨损而定期更换轮胎、滤清器、制动片、皮带等，以及例如由于消耗而重新加注润滑油。
此模型遵循沃尔沃汽车公司提供的维修和预防性维修文档abMaintenance阶段包括更换所有电动替代品的高压电池。对于电动选项，所有电池组更换一次，而HEV和PHEV选项根据维护计划更换电池组两次。
在结果报告中，维护阶段与“部件和整车制造”阶段的模型一致。附注：生产用于维修和修理的部件和零件所需的所有材料提取和加工步骤均报告为维护。
B.4. 生命终结：能量回收和回收准备
EOL建模包括拆卸车辆所需的废物处理过程（包括相关的能源使用任务等），以及分离（通过大规模粉碎）和分类材料以准备材料回收，但不包括回收和升级程序。这种设置通常被称为截止方法，意味着没有将自然资源使用或排放分配给下游产品，在这些产品中将使用回收材料。其中一个原因是，用于车辆生产的原材料输入已经来自一级（原始）和二级（回收）源。然而，该设置不适用于包括废物焚烧能量回收的步骤。在这种情况下。产生的某些排放量被分配到垃圾焚烧副产品中，即用于区域供热的电和热，通过将排放量计入与瑞典城市垃圾焚烧和区域供热产生的平均电量相同的排放量。EOL建模包括总线的所有部件和组件，这些部件将会在维护步骤中被替换。
拆解前，将所有车辆中的燃油、机油和其他液体排空。拆卸后，轮胎、锂离子电池、铅酸蓄电池和排气后处理系统催化剂（与使用ICES相关）的程序将继续单独进行，而维修车辆将在大型车辆磨坊中进行分离和分类。模型是在一些已分类的部分被送去回收和升级的点上被切断的，通过输入作为次要原材料输入到新产品的处理中，当中的主要废物部分被识别出来。
1、铝合金
2、铜
3、铁和钢
4、其他，包括电子、塑料、橡
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