可持续移动

向可持续移动过渡 使用能源和排放数据为战略决策提供信息的介绍 CONTENTS INTRODUCTION3 可持续移动性4 导航您的网络零过渡的许多贸易6 评估示例17 评估示例29 将动力，能量和数字结合在一起，以实现可持续的移动性 10 简介：在复杂，不断变化的世界中做出长期决定 汽车行业必须通过创造低零排放汽车，在2050年前实现净零排放方面发挥作用 。实现这一愿景的战略决策将需要时间来过滤新车设计、供应链和消费者行为。但是，现在必须采取它们。 随着世界变得更加全球化和城市化，对车辆和燃料的需求正在增加。随着越来越多的人驾驶车辆，车辆排放的每一次增加都会成倍增加。因此，我们必须使车辆尽可能可持续。 但是最大的可持续性看起来像什么？你应该使用什么燃料和推进方法？你应该追求什么原材料？你应该在哪里制造？ 这些重大决策将为企业设定多年的方向，一旦承诺，将很难改变。然而，它们将受到您无法控制的复杂权衡的影响，从土地使用到基础设施，再到其他行业对能源资源的竞争。 在制定30年或更长时间的战略时，我们如何确保考虑到所有竞争因素来做出最佳决策？本文使用实例来探讨如何思考这些决策，并讨论如何将这种思想带入您的组织。 • 3 可持续发展机动性 19 million 18 million 41 million Europe 北美 5 million 亚洲 5 million 非洲/中东 南美洲 图1 可持续移动——发射量的大小—— 减除奖 Therearealotofvehiclesontheroad,andnumberswillonlygrowth.In2022,justshallof8000millionvehiclesweresold.Thisisprojectedtogrowtonearly96.5mby20291. 这尤其是由亚洲推动的，随着城市化和中产阶级的持续增长，汽车的私人拥有量将急剧增加。在美国，每千人有890辆汽车，而在中国，每千人有221辆汽车2。那是一个很大的空间 成长。 17年轻型汽车销售预测数据，IHSMarkit 2按人均车辆划分的国家列表，维基百科 2029年全球轻型汽车销量 资料来源:IHSMarkit 可持续发展机动性4 这些车辆中的每一辆都有由其材料，生产和使用中的排放定义的碳足迹-即由为其提供动力的能源产生的碳足迹，无论是燃烧石油，发电还是燃料。后者部分超出了汽车制造商的控制范围，并且会因位置而异（取决于能源混合，与燃料源的距离等 ），但在做出可持续设计选择时必须考虑。 售出的每辆车都会增加排放量。但是，同样，排放量的减少也会增加。 这意味着我们必须研究车辆从摇篮到坟墓的整个生命周期。然后，我们必须做出决定以最大程度地减少其排放，以实现最大可能的可持续性。 图2 范围1、范围2和选定范围每辆车的二氧化碳排放量(吨)。 移交给客户 供应链 生产 物流 井到罐 油箱到车轮 寿命结束 生产相位使用阶段 8.4 0.7 1.1 6.3⁶ 32.2 0.4 范围3 范围1和2： 范围3物流： 范围3: 范围3: 范围3寿命结束： 生产:采购的商品和服务 梅赛德斯-奔驰汽车生产 运输和分配（上游和下游） 使用阶段:燃料生产和发电(井到油箱) 使用阶段:车辆操作(油箱到车轮) 回收和废物处理 资料来源:梅赛德斯-奔驰(第139页) 可持续发展机动性 5 6 导航您的网络零过渡的许多贸易 有些事情很清楚。低碳或零碳车辆不能拥有内燃机（ICE）-即使使用更清洁的燃料 -因为这些仍然会产生污染的NOx桌上的替代选项是电池电动汽车（BEV）或氢燃料电池电动汽车（FCEV）。 大多数汽车制造商都认识到，尽管许多汽车制造商正在寻求多种途径。这是一个好策略吗？ 考虑到即使这些机制也不会在短期内完全无排放——因为电力和氢气还不是100%由可再生能源生产——还需要使用数字化和自动化来最大限度地减少燃料消耗。 除此之外，还需要重新考虑车辆的设计，开发和制造。重要的是要了解材料及其组装方式，以最大程度地减少供应链 排放，最大限度地提高可回收性，并创造一种设计，将减少使用中的能源需求-例如通过更轻的材料。 可持续发展机动性 对于电动汽车，我们必须看看电池材料的选择，以了解原材料将如何开采，以及生产电池需要哪种能源和多少能源，这样我们就可以了解每千瓦时的二氧化碳影响 。 所有这些因素都必须平衡。要理解这一点，并做出正确的决策，我们需要深入了解整个生命周期，了解所有重叠因素如何相互影响。我们称之为综合生命周期评估或iLCA。这为我们提供了做出明智战略决策的见解。 在以下各节中，我们将探讨如何评估车辆生命周期排放中的一些关键因素，以达成最终的战略决策。为了在本文中提供可概括的示例，这些示例是顶层的，旨在说明我们如何达到结果，而不是事实上的建议，这些建议将始终根据公司的战略和市场进行定制。 评估示例1： 可持续移动的能源来源 假设我们正在为下一系列车辆寻找三种低碳推进方法，我们的目标是最大限度地减少排放： •Electric •氢气 •电子燃料 你应该追求哪一个来实现最可持续的车辆？ 我们可以通过查看从源头到车辆的完整流程来告知此决定，该过程称为：WELL-TO-WHEEL（参见插图） 。 在电源（即电池）中，我们损失了主要能源和推进器之间约24％的能量。这是由于发电，传输，充电和电池本身之间的损失。换句话说，对于产生的10kWh能量，我们将获得7.6kWh的驱动功率。 如果我们看看氢燃料为燃料电池（它也涉及一个小电池），它们在价值链上损失了大约70％的能量，因此相同的10kWh的一次能源为我们带来了3kWh 驾驶。 然后，我们可以看看E-fuels（液体动力）。如果我们使用ICE燃烧E-Fuel，我们将在此过程中损失87％的能源，因此10kWh的一次能源仅产生1.3kWh用于驾驶。 电子燃料仍在污染（即NOx，...）。 可持续发展机动性7 一旦我们知道了能源需求，我们就需要考虑这种能量的来源。 对于此分析，我们假设我们的目标是使用可再生能源生产这种电力。为了生产一次 井到罐 油箱对车轮 能源，我们必须建造可再生能源，如风力涡轮机。如果我们的整体效率较低，则需要更多的涡轮机来产生相同的能量（见图）。这些基础设施带来了自身的环境成本-在短期内是替代化石燃料能源的机会成本，从长远来看，需要建造更多的能源 。 电子汽能源 车 运输和储存蓄电池 (高容量)电子发动机 基础设施，以满足更高的电力需求。100%80%76% 综合效率 每单位能量输出的能量输入当量 电池车辆 因素：1 氢燃料电池汽车 100%70%61.6%49.3%32%30% 综合效率 资料来源:大众新闻故事 因素：2.5 电子燃料汽车 因素：5.8 所以我们在汽车的情况下看到-当查看整个图片 -在大多数情况下，电池车辆代表更可持续的选择。 当然，在定制分析中，这张照片可能会变得更加详细。氢与电力相比具有好处，例如更易于存储和运输，因此在这些好处优先考虑的情况下会有例外，例如需要远离电源的车辆，或者国家拥有绿色氢基础设施但没有绿色电力。 关键是，只有通过全面分析，考虑到能源需求和能源的排放，我们才能获得最可持续决策的可靠画面。 氢汽车 能源 电解 压缩 和液化 运输 和±lling 燃料电池和 发电 蓄电池 （高容量） 电子发动机 可持续发展机动性8 评估示例2：电池和电网的影响 现在让我们假设，在上述评估之后，我们想要追求BEV战略。 当然，电池本身也有二氧化碳足迹。我们如何最大限度地减少这种情况？ 电池的CO2足迹的大小受到用于为制造电池的制造设施和电池系统供电的能源的高度影响。 Thereareverylargedifferencesbetweencountries'powermixwhichfeedtheirelectricitygrid.Forlookatthreemajormanufacturingcountries,weseetheCO2emissionsforakWhofpoweris(asofAugust16,2022): 韩国 502g二氧化碳e/kWh 法国 77g二氧化碳e/kWh Germany 279克二氧化碳e/千瓦时 可持续发展机动性 我们还必须考虑原材料和组装零件的运输-它们将行驶多远？哪些车辆将运输它们 ？这些车辆每公里的碳排放量是多少？ 然后，我们必须根据不同市场的电网来研究为电动汽车充电产生能源的排放。再次 ，我们看到国家之间存在巨大差异，这将影响我们实现净零车辆的路线图（2022 年8月16日）： 新南威尔士州(澳大利亚) 742g二氧化碳e/kWh 瑞典 26g二氧化碳e/kWh 最后，我们需要考虑回收-今天已经可以回收高达95％的电池。 在所有情况下，我们都需要每个国家的能源结构模型。在这些模型中，我们可以添加有关所用材料，位置和车辆充电需求的数据，以获得可靠的终生排放预测。 9 这里的要点是，所有这些都需要进行适当的评估，以便为具有“清洁”推进，使用100％可再生能源和零件循环经济的车辆制定路线图，对环境的影响接近零。 规划您的网络零点过渡战略 正如本文所显示的那样，大多数轻型汽车的最大可持续性涉及电气化和可再生能源 ，以驱动生产和充电。 但这当然不是故事的结局。在这一广泛的主张中，许多公司和地区将面临改变演算的特定挑战和机遇。其他车辆和产品将具有不同的最佳路线。希望过渡到净零的公司必须了解他们的最佳路线。 这样做的方法是进行寿命过渡评估。这必须考虑与燃料来源有关的内部和外部因素，产生该燃料所需的能量，从发电到运输到使用的效率，以及可以在设计或使用中优化车辆的多种方式。 良好的过渡规划需要了解许多不同的因素，而不仅仅是孤立的，而是在资源有上限的生态系统中，其他行业可能会做出与您自己竞争的决策。 做出良好的决策需要高度复杂的系统建模，将您自己的工程和供应链模型与气候 ，能源，人口和宏观经济模型相结合。 完美的未来预测当然是不可能的，但是通过采用系统的方法，可以建立任何长期决策的高度预测性模型。 您可以做出最佳的技术决策，从推进机制到辅助驾驶，再到将其结合在一起的系统工程。 关于作者 克劳斯·费尔德曼 汽车可持续发展首席技术官电子移动性 克劳斯在汽车行业的22年职业生涯始于福特欧洲和奥迪的研发部门。 他在2010年发现了对可持续发展和电子移动的热情。 他参与了MAN和ZF的多个创新商业和专用汽车项目，并获得了2012年 eCarTec奖。 他在完整的电子移动生态系统中获得了深厚的专业知识，并展示了作为StreetScooter战略产品线经理和德国邮政DHL车队电子移动顾问的经验。 自2022年以来，Klaus一直担任汽车可持续发展和e-Mobility@Capgemini工程的首席技术官。 可持续发展机动性10 关于凯捷工程 CapgeminiEngineering是工程和研发服务的全球领导者，它将其广泛的行业知识以及数字和软件方面的尖端技术相结合，以支持物理和数字世界的融合。再加上集团其他部门的能力，它可以帮助客户加速他们的旅程 凯捷工程公司在30多个国家拥有超过55,000名工程师和科学家团队成员，涉及航空、航天、国防、海军、汽车、铁路、基础设施和运输、能源、公用事业和化学品、生命科学、通信、半导体和电子、工业和消费、软件和互联网等领域。 凯捷工程是凯捷集团不可或缺的一部分，凯捷集团是全球领导者，与公司合作，通过利用技术的力量来转变和管理他们的业务。该集团的宗旨是通过技术释放人类能源，实现包容性和可持续的未来 。它是一个负责任的多元化组织，在50多个国家拥有超过360,000名团队成员。凭借其强大的 55年历史和深厚的行业专业知识，凯捷。 在云、数据、人工智能、连接、软件、数字工程和平台的快速