一种针对石墨烯增强型工业系统的综合性循环设计框架：跨领域方法论与多标准评估

《Sustainable Production and Consumption》：A comprehensive circular design framework for graphene-enhanced industrial systems: cross-sectoral methodology and multi-criteria evaluation

电动汽车生命周期评估方法学比较研究，分析TranSensus、Catena-X和UN/ECE三大欧洲LCA指南的异同，发现横向方法学高度一致，但纵向存在电力建模和循环足迹公式应用等灵活性空间，定量测试显示气候影响因子差异小于10%，验证了现有指南的有效性。

　　

Hazem Eltohamy|Katharina Gompf|Robert Istrate|Jeroen Guinée|Diana Bartaune|Bernhard Steubing

摘要

道路交通占欧盟总温室气体（GHGs）排放量的五分之一，同时还带来其他环境问题。因此，生命周期评估（LCA）在汽车行业中的应用日益增多，用于指导环境战略和政策合规性，这突显了方法选择及其标准化的重要性。本研究分析了欧洲近期制定的三份具有影响力的LCA指南：TranSensus LCA、Catena-X和联合国欧洲经济委员会的汽车LCA指南。通过对这些指南中的方法选择和假设进行定性比较，研究了它们之间的重叠点、差异以及各自的灵活性。分析结果显示，各指南在总体上较为一致，主要差异体现在电力建模和多功能性问题处理上，且各指南内部仍存在一定的自由度。以电池电动汽车的LCA为例，基于各指南的基本应用进行定量比较后发现，大多数影响类别的差异小于10%。此外，通过LCA模型测试了指南内的选择灵活性，结果显示与基本应用相比存在较大变化（例如，在联合国欧洲经济委员会的指南中，采用循环足迹公式（CFF）和静态电力建模时，气候变化影响的差异分别为-27%和+11%）。这些发现表明，指南之间的横向协调已经取得显著进展，但指南内部的纵向协调仍有提升空间。未来的改进措施可以包括在某些方面提供更详细的指导（如CFF的应用），减少主观性，实现应用的自动化，并提高影响类别和生命周期阶段覆盖的全面性。

术语表

AC	酸化	–
A-LCA	汽车LCA	–
APOS	替代点分配	–
ASR	汽车粉碎残渣	–
BEV	电池电动汽车	–
BoM	物料清单	–
CC	气候变化	–
CEC	欧盟型式认证能耗	kWh/km
CED	累积能源需求	–
CFF	循环足迹公式	–
CX	Catena-X	–
DF	物理降解系数	无单位
EGU	电力生成单位	–
ELV	车辆寿命终结	–
EoL	寿命终结	–
EPD	碳足迹	–
EU	欧盟	–
EU (F)	富营养化（淡水）	–
GHGs

文献综述

在汽车行业，关于LCA实践的文献数量仍然有限。尽管有许多研究应用LCA方法比较了不同的动力系统和从摇篮到油箱（WTT）的供应链（例如Hawkins等人，2013年；Negri和Bieker，2025年；Nordel?f等人，2014年），但只有少数研究深入探讨了这些分析中的方法选择和假设。值得注意的例外是在电池LCA领域，例如Arshad等人的研究。

方法

研究按以下顺序进行，以系统地解决研究问题：首先确定要分析的指南；其次通过并排审查这些指南，定性比较它们之间的重叠点、关键差异（指南间的差异）以及每个指南内部的自由度（指南内的选择）；最后，为电池电动汽车开发一个参数化的LCA模型，以实施这些选择并进行评估。

处理重叠和差异

对各指南的比较（原始比较表见SI2）显示，大多数方法选择存在显著重叠，包括措辞完全相同的情况。例如，联合国欧洲经济委员会（UNECE）和TSLCA对使用阶段电力消耗的动态建模使用了相同的描述，而Catena-X和UNECE在处理共生产案例的多功能性问题时采用了相同的公式。

结果反思

定性比较表明，这三份指南在总体上较为一致，主要差异体现在生产阶段的电力建模和多功能性处理方法上——这与早期研究结果一致（Eltohamy等人，2024年）。然而，气候变化方面的定量结果显示，不同指南之间的选择对结果的影响较小（±10%以内）。主要的例外在于...

结论

本研究从定性和定量角度比较了欧洲最新且最具影响力的三份汽车LCA指南，研究对象是一辆与汽车OEM合作建模的乘用车电池电动汽车。研究得出两个关键结论：首先，指南之间的横向协调已基本实现；其次，指南内部的纵向协调仍允许一定的灵活性，但大多数选项对结果的影响较小，回收利用方面的CFF方法是显著的例外。

CRediT作者贡献声明

Hazem Eltohamy：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法论设计、数据整理、概念构建。Katharina Gompf：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、方法论设计、概念构建。Robert Istrate：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、概念构建。Jeroen Guinée：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、项目管理、资金筹集、概念构建。Diana Bartaune：数据整理。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的使用声明

在准备本文档时，作者使用了[Chat GPT]工具来提升文本质量。使用该工具/服务后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。

资金信息

本研究是在TranSensus LCA项目框架下进行的，该项目获得了欧盟“地平线2020 - 研究与创新框架计划”的资助（授权协议编号：101056715）。然而，所表达的观点仅代表作者本人，并不一定反映欧盟或CINEA的观点。欧盟或资助机构对此不承担任何责任。

未引用的参考文献

Sonnemann等人，2025年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

特别感谢Grace Parker在车辆使用阶段的动态电力建模计算工作中所做出的贡献。