产品的全生命周期评估ppt课件.ppt

三 产品的全生命周期评估 LCA ISO的定义是 对某产品系统全生命周期的输入 输出和潜在环境 能源 经济影响进行评估的过程 Anevaluationprocessofinput outputandenvironment energyandeconomyimpactwithintotalproductlifecycle 1 1 生命周期评估内容与标准 生命周期评价起源于企业内部 LCA的最初应用可追溯到1969年美国可口可乐公司对不同饮料容器的资源消耗和环境释放所作的特征分析 一些国际著名的跨国企业 如HP IBM AT T 德国西门子公司等 一方面开展生命周期评价方法的研究 另一方面积极对其产品进行生命周期评价 2 1990年由 国际环境毒理学与化学学会 SETAC 首次主持召开了有关生命周期评价的国际研讨会 在该会议上首次提出了 生命周期评价 的概念 生命周期概念的正式提出 3 LCA的工作内容与程序 定义目标与边界条件建立系统模型 编制清单作系统总量计算 三方面 3E 进行影响评估环境 Environmental 能源 Energy 经济 Economic 分析与决策敏感度分析3E综合分析决策 4 ISO14000 管理性标准 ISO14000是ISO推出的第二个管理性系列标准 环境管理系列标准 目前有成员国80个 中国也是成员国之一 5 ISO14000系列标准主要组成TheMainComponentsofISO14000Series ISO14000系列标准的基本组成ISO14000是一个环境管理系列标准 共有100个标准号 其主要组成如下 ISO1400 themailcomponentofISO1400series istheseriesstandardofenvironmentalmanagement including100standards andthemainonesare ISO14001 ISO14009环境管理体系EMS EnvironmentalManagementSystem SO14010 ISO14019环境审核EA EnvironmentalAuditing ISO14020 ISO14029环境标志EL EnvironmentalLabel ISO14030 ISO14039环境行为评价EPE EnvironmentalPracticeEvaluation ISO14040 ISO14049生命周期评估LCA LifeCycleAssessment ISO14050 ISO14059术语和定义T D Term Definition ISO14060产品标准中的环境因素EAPS EnvironmentalfactorofProductStandard ISO14061 ISO14100预留号 ForReserving 6 ISO14000在中国的推行TheDevelopmentofISO14000InChina 1996初成立国家环保局环境管理体系审核中心Early1996EstablishedtheAuditingCenterofEnvironmentalManagementSysteminStateEnvironmentalProtectionAdministration1997 5 27国务院批准成立 中国环境管理体系认证指导委员会 由国家环保局任主任May27th1997theStateDepartmentauthorized Chineseenvironmentalmanagementsystemauthenticationinstructioncommittee whichisinthechangeoftheStateEnvironmentalProtectionAdministration 1997 8 28中国环境管理体系认证机构认可委员会 认可委 28 08 1997Chineseenvironmentalmanagementsystemauthenticationinstructioncommittee AC 1997 8 29中国认证人员国家注册委员会环境管理专业委员会 注册委 29 08 1997Chinesenationalregistrationcommitteespecialfortheenvironmentalmanagement RC 国家环保局环境管理体系审核中心 认证机构 theAuditingCenterofEnvironmentalManagementSysteminStateEnvironmentalProtectionAdministration AC 北京环环境管理与工程咨询中心 咨询机构 Beijingenvironmentalmanagementandengineeringconsultingcenter CC 7 中国发布的环境管理国家标准及对应的国际标准TheChineseNationalEnvironmentalManagementStandardandtheCorrespondingInternationalStandard 8 中国全生命周期的标准ChineseStandardofLifeCycle 国际标准组织颁布的ISO14040标准系列对LCA方法的原则 框架和实施方法作出了规定 TheInternationalStandardOrganizationissuedISO14040toregulatetheprinciple frameandimplementmethodofLCA 9 2 中国生命周期评估应用现状thepresentapplicationstatusofLCAinChina 目前中国在以下几个领域开展全生命周期的研究 theLCAresearchismainlyconductedinthefollowingareas1 钢铁领域theSteelIndustry2 汽车领域theAutomobileIndustry3 化工领域theChemicalIndustry4 机电设备领域theElectromechanicalIndustry 评估内容包括环境影响 能源和资源消耗 thecontentofassessmentincludestheenvironmentalfactor consumptionofenergyandresource 10 广西木薯乙醇车用燃料发展计划全生命周期评估案例thecaseofLCAtoaresearchplaninGuangxi whichisaimedtogetethanolfromdistillingthecassavaandthendevelopafuelforautomobilesubstituteforgasoline 上海交通大学与广西壮族自治区政府合作为广西地方政府所作的产业计划决策分析Decision makingAnalysisoftheIndustrialPlanviathecooperationofSJTUandtheGovernmentofGuangxiChuangAutonomy 案例一Projectone 11 生物质乙醇车用燃料发展的背景Thedevelopmentbackgroundofethanolasvehiclefuel 化石能源枯竭ExhaustionofFossilEnergy全球石油储量仅够人类继续使用40年 急需发展可再生能源Theglobaloilreservationwillbeexhaustedin40years soitisaurgentmissiontodeveloptherenewableenergyMTBE将禁止使用 乙醇是最好的替代品SinceMTBEwillbeforbidden ethanolbecomesthebestrenewableenergyE10将是下一步标准车用汽油E10willbetomorrow sstandardautomobilefuel国家开始了E10的区域性试点thestategovernmenthasputthenewfuelintopracticeinsomeregions 最初是河南 黑龙江 现已推广到黑龙江 吉林 辽宁 河南 安徽5省以及湖北 山东 江苏 河北四个省的部分城市firstlyinHenanandHeilongjiangprovince nowthepracticeregionhasdevelopedintoagreatareaincluding Jilin Liaoning Henan HeilongjiangandAnhuiprovinceandothercitiesinHubei Shandong Jiangsuprovince 12 GuangXIlocatesinsouthChina 全区属喀斯特地形 Beautifulscenery Poorsoil 广西壮族自治区GuangxiZhuangAutonomousRegion Near1 5landiskarstlandforminGuangxi 广西位于中国南方 Casestudy1 LifeCycleAssessmentofCassavaEthanolFuelAutomobile案例1 木薯乙醇燃料汽车生命周期评估 土地贫瘠 风景优美 13 大部分土地不宜种粮食 但适宜种木薯Mostofthesoilisnotsuitableforriceplant howeveritiswonderfulforthegrowingofcassava 广西木薯种植区域ThecassavaareasinGuangxiterritory 木薯 一种生长在浅表土壤层的块茎植物Cassava onekindoftuberplantwhichgrowsinthesurfacesoil 14 木薯 过去苦难的象征 今后致富的财源 木薯富含淀粉 是制造乙醇的好原料 cassavaisrichinstarch whichisgoodmaterialtoproduceethanol过去制造酒精为了医用 市场很小 农民无法以此为生 ethanolisonlyformedicaluseinthepast themarketisverylimited thefarmerarenotablemakelivingfromcassava 酒精进入车用燃料市场 提供了巨大的市场空间 Sinceethanolwastreatedasafuel ahugemarkethadappeared 木薯不与人 畜争夺粮食和饲料 与小麦 玉米为原料的酒精相比 具有强大的竞争力 Sincecassavahasnocommonneedswithhumanordomesticanimalforliving itisabetterchoicetoproduceethanolthanwheatandmaize Cassava thesymbolizationofpoorinthepast thecashtreeinthefuture 15 发展木薯乙醇车用燃料 使广西农民脱贫致富Makingmoneyfromdevelopingthecassavaethanolindustry广西政府的战略项目Guangxigovernmentstratagemprogram 估计 Estimation使400万亩土地得到应用 促进GDP的增长 增加地方政府的财政收入 Makeuseof26 666millionhectarepoorsoil promotetheGDP andincreasethelocalgovernmentrevenue 使约150万农民有物可种 脱贫致富Makesure150millionfarmershavesuitablecroptoplant andhelpthemeliminatepoverty 解决约5000人的就业问题Providingjobsto5000unemployedcitizens 16 木薯的种植与收获growingandharvestofcassava木薯的运输transportationofcassava木薯酒精生产producingofcassavaethanol酒精的运输transportationofethanol酒精与汽油或柴油的混合mixtureofethanol gasolineanddiesel酒精燃料的分配allocationofethanolfuel 木薯 酒精燃料全生命周期评估LCAofcassava ethanolfuel 资源需求Resourcedemanding能源消耗energyconsumption环境污染environmentpollution 3E 17 LCA的第一步定义 建模thefirststepofLCA Definition modeling 1 定义目标SetObjective以广西生产的木薯为原料 生产车用燃料乙醇 99 5 混配成E10汽油 供中国汽车使用 Producetheethanolfuel 99 5 forvehiclefromthecassava thenmixitwithtraditionalfueltoprovideenergyforautomobile 18 2 建立模型modelingmethod 19 环境模型的主要假设Themailassumptionsofenvironmentmodel 忽略混合过程的排放ignorethedischargeduringthemixingprocess只计算木薯皮中的氢氰酸和丹宁酸onlycountthehydrocyanicandtannin乙醇生产中的固体废物完全处理为DDGS和肥料thesolidwastesarecompletelyturnedintoDDGSandfertilizer火车机车和卡车的燃料为柴油thefueloflocomotivesandtrucksisdiesel 20 能量模型的主要假设Themailassumptionsofenergymodel 包含从种植地到车辆使用燃料周期的能量消耗includingthewholecyclefromlandplanttothevehiclefuel忽略原料阶段的能量消耗ignoringtheenergywasteduringtherawmaterialperiod包含后处理阶段产生的沼气includingthemarshgasinthepost processingstage 21 成本模型的主要假设Themailassumptionsofcostmodel 包含发酵阶段产生的CO2和后处理阶段产生的DDGS饲料和肥料 IncludingtheCO2 theDDGSandfertilizerwhichisproducedinthepost processingperiod和杂醇油及后处理阶段产生的沼气 尽管它们有利润收益 Althoughwecanmakeprofitfromthefuseloilandmarshgas wemixthemtogether 22 3 定义边界条件definitionofboundarycondition 以年产10万吨燃料乙醇厂为评估单元 setthefactorywhoseoutputismorethan100thousandtonsasanevaluationunit从木薯种植起 到E10燃料在车辆发动机中燃烧后从尾气中排出为该产品全生命周期 theproductlifecycleisfromlandplanttoE10vehiclefueltotheafterburningdischarge所有输入均考虑附带的环境 能源与经济因素 即间接排放污染与间接能耗 allinputsaretakenintoaccountwithenvironmental energyandfinancialfactors whichareindirectpollutionandconsumption车辆工况 100 000公里 达到欧I标准 Workingconditionofvehicle 1000 000Km reachEuropeanIstandard以合理的技术环境为依据 reasonablebasisofthetechnicalenvironment 23 LCA的第二步清单设计与总量计算thesecondstepofLCA Listdesigningandgrosscalculation 生物质E10燃料的LCA 3E清单设计TheLCA 3ElistdesigningofE10 Fishbone Sketch 24 1 建立环境影响计算清单Designthecalculatinglistofenvironmentalimpacts 25 2 建立能源影响计算清单Designthecalculatinglistofenergyinfluence 26 3 建立成本计算清单Designthecalculationlistofcost 27 4 进行总量计算totalcalculation 本项目数据来源 thesourceofthisproject直接采集 实地调查的单位包括黑龙江华润金玉公司 黑龙江省发改委 河南天冠集团 河南省农业厅 广西天昌投资公司 广西桂孚科技投资公司 广西三西农场 广西农业科学研究院 广西热带植物研究所 Directlycollection theinvestigationobjectsincluding HuarunGoldJadecompany Heilongjiangdevelopmentandinnovationcommittee HenanTianguangGroup Henanagricultureoffice GuangxiTianchangInvestCompany GuangxiGuifuTechnicalInvestCompany GuangxiSanxifarm GuangxiAgriculturalInstituteofTechnologyandGuangxiTropicPlantResearchCenter 相关数据库 如美国阿岗实验室GREET模型 欧盟Biofit模型等 Relateddatabase e g theU S GREETmodelinAGANLaboratory EUBiofitmodel公开发表的研究成果 如论文 会议报告等 PublishedResearchAchievement papers conferencereportsetc 公开出版物 如年鉴 专业书刊等Publishedbooks suchasannualsandprofessionalbooks 28 LCA的第三步3E评估thethirdstepofLCA 3Eevaluation 1 环境影响评估evaluationenvironmentimpacts 结论 多数指标与汽油的排放持平 CO SOx 与GHGs排放优于汽油 Result mostofthedischargingindexaresimilartogasoline whileCO SOxandGHGsarelessthanthoseofgasoline 29 燃料乙醇生命周期排放Lifecycledischargeofethanolfuel 与同能量汽油相比 燃料乙醇的NOx与SOx两项排放明显高于汽油 从清单中发现 它们来自种植过程化肥生产与发酵过程煤的燃烧 Whengettingtheequivalentenergy ethanolwilldischargemoreNOxandSOxthangasoline Fromthelistwegettoknowthatthosewastegascomefromthefertilizerproducingandcassavafermentwhichneedplentyofcoaltosustainahightemperature 30 2 能源影响评估evaluationofenergyimpact 燃料乙醇的能量输入 输出比 生产出具有1千焦耳能量的乙醇 需要X千焦耳的能量Energyinput outputofethanol demandingofenergy XJ for1 000Jethanolenergy 结论 Result从木薯乙醇中得到1千焦耳的能量必须消耗0 63千焦耳的能量 0 63KJenergyshouldbeconsumedtoproduce1KJenergyfromcassavaethanol木薯乙醇是燃料但不是能源 thecassavaethanolisjustfuelnotenergysource 31 每吨乙醇的净能量YThenetoutputenergyfor1tonethanolYY 吨乙醇所含能量 生产一吨乙醇所消耗能量Y theenergyof1tonethanol theenergycost乙醇在我国不是能与汽油相比的能源InChina thereisnopossibleforethanoltosharethefuelmarketwithgasoline 32 3 经济影响评估evaluationofeconomyinfluence 一个10万吨乙醇生产项目 a100 000tonsethanolproductionproject可以将30万亩土地得到使用 Makeuseof1 999millionhectarepoorsoil农民可收入9473万元 取代原扶贫款8578万元 farmersget94 730 000RMBincome replacetheformer85 780 000RMBwhichisfundforpovertyalleviationbythegovernment可安置300个工业就业岗位 bringabout300industrialworkingposition乙醇厂 运输分配系统均具明显的经济效益 ethanolfactoryandtransportationdistributionsystemgainobviousfinancialbenefit政府在全过程可得税收8 362万元 increasegovernmentrevenueby8 362 000RMB广西地方GDP增长19 023万元 enhancetheregionalGDPby19 023 000RMB但是 由于乙醇价格高于汽油 热能低于汽油 车主又不愿支付E10与汽油间的差价 政府必须补贴16 667万元 抵去税收 政府地方财政实际补贴8 035万元 However thepriceofethanolishigherthangasoline energyreleaseislessthangasoline andvehicleholderarenotwillingtopayforthepricedifference sothegovernmenthastogive16 667 000RMBsubsidies subtract8 362 000thegovernmentactuallygiveout8 035 000RMB 结论 Result木薯乙醇项目可以推动广西GDP的增长 CassavacouldstimulatetheGDPprogressofGuangxi 但是政府必须给予补贴 However thegovernmentshouldgivesubsidies 33 LCA的第四步分析 决策theforthstepofLCA analysisanddecision making 1 敏感度分析sensitivityanalysis研究可变因素对结论的影响程度 为综合分析准备依据analyzethevariablefactor sinfluencedegreetotheresult asthebasisforcomprehensiveanalysis将一些不敏感的可变因素从思维中剔除eliminatetheinsensitivevariablefactorsfrommind对评估结果造成重要影响的因素不一定是敏感因素insensitivefactormaycausedeepinfluence找出重要 又敏感的因素findouttheimportant deepinfluence andsensitivefactor 34 环境敏感因素分析analysisofenvironmentsensitivityfactor 煤是影响VOC CO NOX PM10和SOX排放的关键因素CoalisthemainsourceofVOC CO NOX PM10andSOX木薯种植是影响温室气体排放的关键因素cassavagrowisthemaininfluencefactorofgreen housegasemission化学品是影响所有排放的另一个主要因素chemicalisanothermainfactorofallemissions 结论 result主要排放来自于煤的燃烧和木薯的种植 Themaingasemissioncomesfromthecoalcombustionandcassavagrow 35 X 石油价格 美元 桶 X priceofoil buck bucket P x 汽油价格 元 升 gasolineprice RMB L C1 2 3 x 小麦 玉米 木薯乙醇价格 元 升 priceofwheat maizeandcassavaethanol RMB L 结论 补偿的主要原因是石油价格的影响Result themainreasonofsubsidiesistheimpactcurrentpriceofgasoline 木薯原料成本过高thepriceofcassavaistoohigh乙醇价格高于同热能汽油Ethanolismoreexpensivethangasolineprovidingthesameenergy 经济敏感因素分析analysisofeconomicsensitivityfactor 36 能量消耗总计表totalenergyconsumptionTable 能量敏感因素分析analysisoftheenergysensitivityfactor 结论 主要能量消耗是生产乙醇过程 Result theethanolproducingprocessconsumesthemostenergy 37 2 结论RESULT 乙醇是燃料 不是能源 ethanolisfuel notenergysource 按现有技术水平广西的木薯资源如果全部用来发展燃料乙醇 最大潜力每年约为500万吨 thegreatestpotentialcassavaethanolproductionisabout5 000 000tons accordingtotoday stechnologicallevel乙醇燃料带有很大的地域性 其最大范围取决于原料运输成本的极限半径 theethanolisaregionalfuel whichdependsonthemaximumradiusofmaterialtransportcostE10燃料的使用 可降低汽车对城市环境污染 但对整个人类环境带来NOx及SO2的严重污染 E10willreducevehiclefrompollutingthecityarea whilecausedrasticpollutionofNOxSO2totheglobalenvironment广西发展乙醇燃料工业 能为地区的社会经济发展带来明显的效益 Guangxiprovincecouldgalvanizethecassavaethanoltoenhancethecitizens livingconditionandstimulatetheregionaleconomy为推行乙醇燃料的应用 政府必须在E10燃料与汽油差价上 给予补贴 toencouragetheapplicationofethanolfuel governmentshouldgivesubsidiestomeatthepricedifferencesbetweenethanolandgasoline和玉米 陈化粮相比 木薯乙醇具有最好的综合效益 Cassavahasthebestoverallefficiencycomparingtomaizeandoldrice 结论 发展乙醇燃料对广西政府来说是可行的 Result DevelopthecassavaethanolisfeasibletoGuangxigovernment 38 3 决策decisionmaking 建议走农工一体化道路 降低木薯原料的成本 从而减少政府计划的风险性 encouragefarmerstofollowtheagro industrialroad cutthecostofcassavamaterial thusreducingtheriskofthegovernment splan建议充分发挥广西水电资源丰富的优势 采用电热锅炉生产蒸汽用于发酵 同时增加复合肥 减少氮肥的使用 从而减少全生命周期的排放污染 Guangxihasrichhydropowerresources usingelectricboilersforsteamproductionfermentationatthesametimeincreasingcompositefertilizerandreducetheuseofnitrogenfertilizer thusreducingthetotallifecycleemissionspollution世界石油价格在相当长的时间里 将保持上涨的态势 因此 是发展乙醇燃料的良好时机 inalongfuture theworldoilpriceswillmaintainarisingtrend therefore isagoodtimetodevelopfuelethanol制定新的木薯收购 乙醇生产 E10燃料税收政策 大力扶持木薯乙醇燃料的生产 enactanewcassavapurchase theproductionofethanol E10fueltaxpolicy andvigorouslysupportcassavaethanolfuelproduction 加大科技投入 开发木薯高产良种与低温发酵技术 Putmoretechnologicalskillintocassavaethanolproduction researchanewhighyieldingvarietyofcassavaandlowtemperaturefermentationtechnology 39 研究目标 objective对电动助动车系统进行环境影响分析 并和燃油助动车系统进行比较 Conductanenvironmentalimpactanalysisoftheelectricbicyclesystem compareitwiththemotorcyclepowersystem 燃油助动车motorcycle 电动助动车electricbicycle 案例二project2 福特中国电动助动车计划全生命周期评估LCAofFordelectricbicycleplaninchina 40 随着人民生活水平的提高 自行车已不能满足人们出行的要求 但轿车一时还不能进入家庭 因此助动车是人们最好的选择 Withtheimprovementoflivingstandards abikehasbeenunabletomeettherequirementsofthepeople butit stooearlyforcarenteringthefamily electricbicycleisthebestchoiceforpeople 上海市有600 000辆燃油摩托车 造成城市大量的空气污染 上海市政府计划用电动自行车替代燃油摩托车 Thereare600 000motorcyclesinShanghaiwhichcausealotofurbanairpollution tochangethiscondition themetropolisgovernmentdecidetoreplacemotorcyclewithelectricbicyclewhichisclean 两轮动力车辆是发展中国家重要的私人交通工具 福特有意进入这一市场 Twowheeltransporttoolsplaythemainroleinpersonaltravelindevelopingcountries Fordintendstoenterthemarket 背景background 41 产品生命周期分析 LCA 方法ThemethodofLCA 42 LCA分析模型与边界条件AnalysismodelandboundaryconditionofLCA 燃油助动车油耗3 3升 100公里 consuming3 3L Kmformotorcycle电动助动车35公里 每次充电耗电量1 24瓦时 consuming1 24watthourfor35Km每个电池可充电300次 thebatterycouldrechargefor300times两种车使用寿命10万公里 life longrunningdistanceis100 000Kmfortwoofthem上海为100 火电 1千瓦时需消耗409克无烟煤 Shanghaipowerplantsare100 thermalpower whichconsumes409gblindcoalforonewatthour 模型model 边界条件boundarycondition 43 总量分析结果analysisoftotalresult 1 总的能源消耗energyconsumption两种车的能量消耗 kJ energyconsumption kJ oftwokindsoftool 电动助动车 electricbike电池制造50 x106kJBatterymanufacture发电41x106kJElectricitygenerate燃油助动车 motorcycle汽油生产23 5x106kJGasolineproduction燃烧115x106kJfuel 44 2 排放emissions 统计19种气体排放 27种水排放与固体排放Statisticsshowthereare19gasemissions 27liquidsandsolids气体排放gasemission温室气体 GWP 碳化物 AP 电动助动车 总排放3964 9kgthetotalforelectricbikeis3964 9kg燃油助动车 总排放10707 8kgthetotalformotorcycleis10707 8kg 45 液态排放 磅 liquidemission pound 对于大多数排放因素 燃油助动车的排放大于电动助动车 Formostfactors themotorcycleemissionmorepollutionthanelectricbicycle对于重金属 电动助动车的排放大于燃油助动车 Forheavymetal theelectricbicycleisoverthemotorcycle 46 固态排放 磅 solidemission 电动助动车的固态排放大于燃油助动车thesolidemissionofelectricbicycleismorethanmotorcycle 47 评估与决策assessment decisionmaking 电动助动车能量利用 48X106kJ 优于燃油助动车 142X106kJ theenergyefficiencyofelectricitybicycleishigherthanthatofmotorcycle电动助动车CO NOX PM GWP等气体排放明显优于燃油助动车 故能给城市空气质量改进带来明显改善 theelectricalgasemissionssuchasCO NOX PM GWParemuchlowerthanmotorcycle soitwillimprovetheurbanairquality电动助动车酸化物 SO2 固体排放物指标明显高于燃油助动车 对人类环境的总体污染不亚于燃油