Life cycle assessment of electric vehicles and internal combustion engine vehicles: A case study of Hong Kong

The international passenger car market is undergoing a transition from vehicles with internal combustion engines to hybrid and fully electrified vehicles to reduce the climate impact of the transportation sector. To emphasize the importance of this needed change, this paper provides holistic comparisons of the total life-cycle greenhouse gas (GHG) emissions produced by a wide selection of commercially available passenger cars with different powertrains and energy sources. Simple analytical models are used to quantify the total life-cycle GHG emissions in terms of CO 2 -equivalent values relative to the vehicle curb weight and the peak motor power. The production, utilization and recycling emissions are separately quantified based on the latest reviewed emission coefficient values. In total 790 different vehicle variants are considered. The results show that Battery Electric Vehicles have the highest production emissions. For example, the additional production emissions of a Tesla Model 3 Standard Plus approximately correspond to the driving emissions of a Volkwagen Passat 2.0 TSI after 18 000 km. Nonetheless, it is shown that conventional gasoline and diesel vehicles emit the highest amount of total life-cycle GHGs in comparison to vehicles powered by other available energy resources. When using green electricity, plug-in hybrid electric and fully electric vehicles can reduce the total life-cycle emission in comparison to combustion engine vehicles by 73 % and 89 %, respectively. A similar emission reduction is achieved by biogas powered vehicles (81 %). Fuel cell vehicles approximately reduce the GHG emission to a similar extent as electric vehicles (charged with conventional electricity) when using commercially available gray hydrogen (60 %). • Quantification of the CO 2 -equivalent greenhouse gas emissions of 790 different commercially available vehicle variants. • The total life-cycle emissions of hybrid and electric vehicles are reduced by up to 89 % compared to internal combustion engine vehicles. • Modern battery recycling techniques can counterbalance the production emissions by about 60 % to 65 %. • Vehicles powered by renewable fuels, such as compressed biogas, have a similar climate change impact as electric vehicles. • The vehicle life-cycle emissions increase relative to the vehicle curb weight and peak motor power. 

Total CO2-equivalent life-cycle emissions from commercially available passenger cars

Ensuring sustainable development of urban public transport: A case study of the trolleybus system in Gdynia and Sopot (Poland)

This research received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program STRENGTH2FOOD under grant agreement no. 678024 and title: “Strengthening European Food Chain Sustainability by Quality and Procurement Policy”.

/pdf/are-short-food-supply-chains-more-environmentally-40a9y0hznr.pdf

Are Short Food Supply Chains More Environmentally Sustainable than Long Chains? A Life Cycle Assessment (LCA) of the Eco-Efficiency of Food Chains in Selected EU Countries

This study explores life cycle environmental impacts of city buses, depending on the: (1) degree of electrification; (2) electricity supply mix, for chargeable options; and (3) choice of diesel or hydrogenated vegetable oil (HVO), a biodiesel, for options with combustion engine. It is a case study, which uses industry data to investigate the impact on climate change, a key driver for electrification, and a wider set of impacts, for average operation in Sweden, the European Union and the United States of America. The results show that non-chargeable hybrid electric vehicles provide clear climate change mitigation potential compared to conventional buses, regardless of the available fuel being diesel or HVO. When fueling with HVO, plug-in hybrid and all-electric buses provide further benefits for grid intensities below 200 g CO2 eq./kWh. For diesel, the all-electric option is preferable up to 750 g CO2 eq./kWh. This is the case despite batteries and other electric powertrain parts causing an increase of CO2 emissions from vehicle production. However, material processing to make common parts, i.e. chassis, frame and body, dominates the production load for all models. Consequently, city buses differ from passenger cars, where the battery packs play a larger role. In regard to other airborne pollutants, the all-electric bus has the best potential to reduce impacts overall, but the results depend on the amount of fossil fuels and combustion processes in the electricity production. For toxic emissions and resource use, the extraction of metals and fossil fuels calls for attention.

/pdf/life-cycle-assessment-of-city-buses-powered-by-electricity-1xubnk7wol.pdf

Life cycle assessment of city buses powered by electricity, hydrogenated vegetable oil or diesel

Livscykelanalys (LCA) ar ett val beprovat verktyg for att utreda miljopaverkan hos varor och tjanster. Omfattande forskning med LCA behandlar klimatpaverkan fran elektriskt drivna personbilar, men fa studier adresserar paverkan av att elektrifiera stadsbussar for kollektivtrafik (Nordelof et al., 2014), och sarskilt saknas kunskap om eldrift i kombination med olika biobaserade branslen. I denna fallstudie, som utgar fran den s.k. ElectriCity-linjen i Goteborg, undersoks hur miljopaverkan fran bussar i stadstrafik forandras vid olika grad av elektrifiering, beroende pa hur laddnings-elen produceras och med valet av bransle. Syftet ar att skapa ett kunskapsunderlag for strategisk planering av kollektivtrafik. Studien har genomforts i ett samarbete mellan Miljosystemanalys vid Chalmers, IVL Svenska Miljoinstitutet och Volvo Bussar. Projektet har finansierats av Vastra Gotalandsregionen. Studien omfattar sju olika drivlinevarianter som ar implementerade i samma stadsbussmodell, baserat pa Volvos 7900-serie (Volvo Bussar, 2011, 2016a, c, b). Tva varianter drivs enbart med forbranningsmotor (en med dieselmotor och en med gasmotor) och en ar har helt elektrisk drift. Daremellan finns tva steg med okad elektrifieringsgrad for bade diesel- och gasdrivlinan – hybrid och laddningsbar hybrid. Samtliga dieseldrivna bussar har utover diesel aven analyserats for drift med HVO, en typ av syntetisk diesel fran bioravaror, och gasbussalternativen for drift med biogas. Framstallningen av laddnings-elen omfattar tre alternativ: lokalt genererad vindkraft, Sveriges och EU:s konsumtionsmix. Studien utgar fran ar 2017 vid modelleringen av tillverkning, anvandning och End-of-Life (den fas da fordonet demonteras och delar atervinns). Miljopaverkansbedomningen redovisas i fem avsnitt: klimatpaverkan, forsurning och overgodning, toxicitet, luftfororeningar och resursforbrukning. Materialsammansattningsdata samt uppgifter om forbrukning av el och bransle har tillhandahallits (uppmatt eller estimerat) av Volvo Bussar AB. Data fran Volvos fabriker for tillverkning och visst leverantorsdata har kompletterats med litteraturkartlaggningar av produktion och LCA-inventeringsdata fran databasen Ecoinvent (Wernet et al., 2016). Passageraruppgifter galler specifikt for drift pa ElectriCity-linjen (linje 55). Resultaten visar att miljopaverkan for stadsbussar inte entydigt foljer graden av elektrifiering, utan att den varierar bade mellan och inom miljopaverkanskategorierna, med laddnings-elen och branslet som avgorande parametrar. Emellertid, gallande klimatpaverkan sa har de helt elektriska bussarna genomgaende lagst emissioner om de laddas med lokal vindkrafts-el eller svensk elmix. En okad grad av elektrifiering ger sjunkande utslapp for alla branslen. Om alternativet ar att tanka med diesel sa star sig slutsatsen aven vid laddning med EU:s konsumtionsmix. I stort ar monstret liknande for de miljopavekanskategorier som orsakas av andra luftburna emissioner (forsurning, overgodning och luftfororeningar). Miljopaverkanskategorierna toxicitet och resursanvandning skiljer sig daremot mer fran resultatet for klimatpaverkan. For toxicitet sa okar halsopaverkan hos manniskor nagot med graden av elektrifiering, som en foljd av okade utslapp av tungmetaller. For resurser sa ar resultatet beroende pa utvarderingsmetoden – den helt elektriska bussen eller de helt forbranningsmotordrivna alternativen far lagst resursforbrukning eftersom de undviker att kombinera anvandning av olika men hogt skattade metaller. Valet av strategi for att minimera miljopaverkan beror pa hur man prioriterar mellan olika typer av miljobelastning, vilken laddnings-el som gar att upphandla och vilka ravaror som anvands for att producera biobranslen. Bade HVO och biogas har relativt lag paverkan avseende flera miljoproblem, framforallt klimatpaverkan, eftersom avfall nu utgor den huvudsakliga ravaran for deras framstallning. Med en okad efterfragan finns det risk att en storre andel livsmedelsgrodor anvands och da skulle de resultat som redovisas for biobranslen forskjutas uppat. Omvant galler for laddnings-elen att det fossila innehallet i konsumtionsmixen for EU troligen sjunker pga. ett skifte fran kolkraft till naturgas och okad fornyelsebar energiproduktion (IEA, 2017). Om fokus satts pa klimatet och lokal miljopaverkan sa visar studien att helt elektriska fordon ar att foredra i Sverige jamfort med ovriga studerade alternativ. Det frigor dessutom HVO och biogas for anvandning i andra applikationer. I EU i stort, sa ger alla grader av elektrifiering lagre utslapp an att kora konventionella bussar pa diesel. Samtidigt visar studien att i EU-lander vars el-produktion har ett fossilt innehall som ar over eller runt EU-snittet, och samtidigt tillgang till biobranslen som baseras pa restprodukter och avfall, sa ar det fordelaktigt att anvanda hybridbussar utan laddning.

/pdf/miljopaverkan-fran-elektriska-stadsbussar-3biztn9kc5.pdf

Mia Romare

Papers

Life cycle assessment of city buses powered by electricity, hydrogenated vegetable oil or diesel

Miljöpåverkan från elektriska stadsbussar