钢比铝作为汽车材料对环境影响更低
1生命周期评价(LCA)概念
世界汽车用钢联盟采用生命周期评价(LCA)方法对不同汽车材料的全生命周期温室气体排放效果做出了评价。LCA是一种考虑车辆整个生命周期的方法,涵盖了从原材料采掘、车辆被加工制造、燃油消耗、到汽车报废、废料被回收或填埋等一系列过程。
世界汽车用钢联盟于2014年11月19日公布了针对轻卡和SUV的两个新的研究案例。这项研究
东风本田价格使用了加州大学圣巴巴拉分校罗兰格耶博士开发的汽车材料能源和温室气体比较模型(UCSB),论证是否采用先进高强钢设计的汽车会比用铝制造的汽车产生更少的碳排放量。研究结果表明,使用先进高强钢不仅可以降低汽车全生命周期温室气体排放量,还可以减少燃油消耗。
世界汽车用钢联盟技术总监拉塞尔·鲍尔泽表示,许多模型迭代采用了一系列的输入参数,用以模拟众多工况下的汽车运行情况。在每辆车处于最佳性能(最低排放量)时,先进高强钢结构的轻卡相对于采用铝结构件轻卡在全生命周期碳排放量要降低3%,SUV则降低5%。例如在一个年产70万辆轻卡,20万辆SUV的整车厂,先进高强钢制造汽车可比铝制造汽车在全生命周期共计可减少170万t碳排放量。华菱星马
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UCSB模型用于量化汽车替代材料在全生命周期对能源和温室气体方面的影响,该模型方法一直被LCA和铝制件行业专家所采用。UCSB模型考虑了汽车的行驶工况、发动机型号、燃油种类、轻量化效果和其他一些影响燃油使用的因素。模型结果表明,当使用先进高强钢替代铝制作汽车部件,并没有使燃油消耗量明显降低。采用先进高强钢和铝,可以分别减轻结构部件25%和35%的重量。对于轻卡和SUV,铝制部件汽车可较先进高强钢设
计方案减重70kg。相对于普通钢质汽车,数据统计表明,装有26加仑容积油箱的铝制部件轻卡,在其12年使用期间内,可以减少4次加油量,即平均每年可以节省1/3油箱燃油。铝制部件SUV在12年内则可减少3次加油量,即平均每年可以节省1/4油箱燃油,约合年可节省25-35美金。
从轻量化角度出发,采用铝替代钢制作汽车部件,可以减少燃油消耗量,但是所造成的环境污染,则是钢的3倍。鲍尔泽表示,在全生命周期范围内,先进高强钢制车辆产生的碳排放量要少于铝制汽车。无论是普通钢还是先进高强钢,与铝、Mg、碳纤维等其他材料相比,在生产过程中可以减少7-20倍的碳排放量。因此在根据轻量化技术设定减排目标时,需要考虑全生命周期范围,从而了解是否能够达到减排目标。
力帆kp150世界汽车用钢联盟认为,设定一个全生命周期的汽车尾气排放法规将切实促进汽车工业减少碳排放量。鲍尔泽认为,如果没有一个汽车排放的全生命周期法规,汽车设计师们则仅仅关注汽车尾气碳排放量,而不是形成一套整体可降低碳排放的解决方案。法规需要支持从开始到结束整个周期,不然汽车设计师们将继续引导汽车制造业向着一些可能会节省油耗的设计目标,但是到最后,会导致产生更多的污染物排放总量等意想不到的后果。
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轻卡模拟结果
686kg传统钢材制作的车身结构、车门、发动机罩和车厢,可以采用446kg 铝或515kg 先进高强钢予以替代。在最低碳排放工况下,卡车设计师用铝替代普通钢制作汽车部件,全生命周期只减少了1500kg CO2排放量,而采用先进高强钢设计,则可减少了3000kg。
SUV模拟结果
930kg传统钢材制作的车身结构、车门、发动机罩和车厢、副车架和悬挂系统,可以采用630kg铝,或者698kg 先进高强钢予以替代。在最低碳排放工况下,SUV设计师用铝替代普通钢制作汽车部件,全生命周期减少了1500kg CO2排放量,而采用先进高强钢设计,则减少了3000kg。
如不采用LCA方法指导汽车设计过程,设计者们就仅会关注于汽车的排放问题,这不利于全生命周期碳排放的减少。LCA在汽车整体设计时至关重要,可真正减少车辆碳排放对环境的影响。
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