Download PDF - CO2-Prestatieladder

Reference number 4957-10027/DIV/001
Utrecht, 10 december 2010
Auteur: Alco Kieft (Primum/adviseur Primum))
Nagezien door: Arnold Lagerweij (Alstom Transport BV/Technisch Projectleider)
Versie: 1.0
Ketenanalyse
vermogenselektronica module
Project number 4957-10027
Version : 1.0 Date : 10-12-2010
© ALSTOM Transport B.V.
Alle rechten voorbehouden. Niets mag worden verveelvoudigd, opgeslagen, gebruikt of openbaar gemaakt zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van ALSTOM Transport B.V.
Page 1/29

VERSIEBEHEER
57-10027
V1.0
Author Version Date § Remarks
A. Kieft 1.0 10-12-2010 Alle
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 2/29

Table of Content
57-10027
V1.0
TRANSPORT
1 INLEIDING .........................................................................................................................4
1.1 DOELSTELLING....................................................................................................................................................... 4
1.2 LEESWIJZER........................................................................................................................................................... 5
2 DE ALSTOM TRANSPORT WAARDEKETEN & DE RELEVANTE SCOPE 3 EMISSIE CATEGORIEËN.......................6
2.1 EEN VERMOGENSELEKTRONICA MODULE ALS RELEVANTE KETENANALYSE.......................................................................... 6
3 IDENTIFICEREN VAN PARTNERS BINNEN DE WAARDEKETEN .............................................................7
3.1 VASTSTELLEN SYSTEEMGRENZEN............................................................................................................................... 7
3.2 IPM750 VERMOGENSELEKTRONICA MODULE .............................................................................................................. 8
3.3 VOORNAAMSTE COMPONENTEN IPM750 ................................................................................................................... 8
3.4 PARTNERS IN DE IPM750 WAARDEKETEN................................................................................................................ 10
4 KWANTIFICEREN VAN DE CO2-EMISSIES................................................................................... 11
4.1 DATAVERZAMELING............................................................................................................................................... 11
4.2 KARAKTERISATIE METHODE .................................................................................................................................... 11
4.3 AANNAMES ......................................................................................................................................................... 11
4.4 RESULTATEN........................................................................................................................................................ 12
5 REDUCTIEMOGELIJKHEDEN ................................................................................................... 15
6 DISCUSSIE ....................................................................................................................... 16
7 CONCLUSIE....................................................................................................................... 17
BRONVERMELDING ............................................................................................................... 18
Bijlage
BIJLAGE 1: BOM IPM750 ..................................................................................................... 19
BIJLAGE 2: PRODUCTIE ALUMINIUM LEGERING ALMGSI................................................................... 21
BIJLAGE 3: STAAL PRODUCTIE................................................................................................... 22
BIJLAGE 4: STAAL BEWERKING ................................................................................................. 23
BIJLAGE 5: CONDENSATOREN................................................................................................... 24
BIJLAGE 6: IGBT POWERMODULES............................................................................................ 25
BIJLAGE 7: KOPER PRODUCTIE.................................................................................................. 26
BIJLAGE 8: KOPER BEWERKING ................................................................................................ 27
BIJLAGE 9: PRINTPLAAT PRODUCTIE LOODBEVATTEND ..................................................................... 28
BIJLAGE 10: PRINTPLAAT PRODUCTIE LOODVRIJ............................................................................. 29
Ketenanalyse IPM750 Blz 3/29

1 INLEIDING
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Alstom Transport is als leverancier van duurzame railoplossingen wereldwijd actief. Met rollend materieel producten
zoals metro, tram en trein, en treinbeveiligingssystemen is Alstom Transport een promotor van duurzaam transport
en heeft duurzaamheid in haar bedrijfsvoering verankerd.
Onze innovatieve, milieuvriendelijke technologieën vormen een benchmark op het gebied van spoortransport. We
zetten ons in om de meest energie-efficiënte producten en technologieën met zo laag mogelijk emissie te leveren.
Tevens zetten we ons in om onze eigen bedrijfsvoering zo schoon en zuinig mogelijk te maken.
Per 1 december 2009 heeft ProRail de CO2-prestatieladder geïntroduceerd. Het doel van de CO2-prestatieladder is
om bedrijven die deelnemen aan aanbestedingen uit te dagen en te stimuleren hun eigen CO2-productie te kennen en
te verminderen. De stimulans voor bedrijven om hierin te participeren is het voordeel wat gehaald kan worden bij
aanbestedingen doormiddel van een (fictieve) korting op de inschrijvingsprijs. Hoe hoger een bedrijf op de CO2-
prestatieladder staat hoe hoger de korting oploopt, tot een maximum van 10%. Dit initiatief vanuit ProRail is een
goed uitgangspunt voor Alstom Transport om te werken aan CO2-management en sluit ook aan op de
duurzaamheids missie van Alstom Transport.
Op 20 september zag Alstom Transport haar inspanningen beloond door het behalen van het CO2-bewustzijn
certificaat niveau 3. Niveau 3 van de CO2-prestatieladder is met name gericht op de integratie van CO2-management
en bewustzijn in de interne bedrijfsvoering. Alstom Transport heeft nu de ambitie om met haar ervaringen buiten de
bedrijfsgrenzen te treden en het CO2-bewustzijn te verspreiden door de gehele waardeketen. Deze ambitie moet
concreet vorm krijgen middels het behalen van het CO2-bewustzijn certificaat niveau 4. Het integreren van de
waardeketen in het CO2-management systeem is een centraal thema in het CO2-bewustzijn certificaat niveau 4.
Een belangrijke manier om inzicht te krijgen in de reductiemogelijkheden buiten de bedrijfsgrenzen is het uitvoeren
van twee ketenanalyses. Alstom Transport heeft hiervoor twee onderwerpen gekozen: de vermogenselektronica
module en de hybride rangeer locomotief. Dit document beschrijft de ketenanalyse van de vermogenselektronica
module. Voor de ketenanalyse van de hybrid loc wordt verwezen naar het document `Ketenanalyse Hybrid Loc;
toepassing bij rangeeractiviteiten’.
De ketenanalyse is in samenwerking met duurzaamheidsadviesbureau Primum opgesteld.
1.1 DOELSTELLING
Om de CO2-footprint van een bedrijf in beeld te brengen wordt een onderscheid gemaakt tussen scope 1, scope 2 en
scope 3. De uitstoot in scope 1 geeft aan hoeveel CO2 direct door het bedrijf wordt uitgestoten. Hieronder valt
bijvoorbeeld gas- en dieselverbruik en andere brandstoffen. Onder scope 2 valt de uitstoot die indirect door het bedrijf
wordt veroorzaakt. Dit is bijvoorbeeld het elektriciteitsverbruik dat wel door Alstom Transport wordt gebruikt, maar
waarvan de CO2-uitstoot door de elektriciteitproducent wordt uitgestoten. In scope 3 wordt de uitstoot verzameld die
wel ontstaan vanuit de activiteiten van Alstom Transport, maar die uitgestoten worden door bronnen die niet
eigendom zijn van het bedrijf zelf. Hierbij kan men denken aan een leverancier of ingehuurde transporteur.
Ketenanalyse IPM750 Blz 4/29

57-10027
V1.0
TRANSPORT
De doelstelling van het opstellen van deze ketenanalyse is tweeledig. Enerzijds heeft Alstom Transport graag inzicht
in de scope 3 emissies die tijdens de productie van de vermogenselektronica wordt uitgestoten, zodat een bijdrage
geleverd kan worden aan het reduceren van de CO2-uitstoot binnen deze waardeketen. Anderzijds verstrekt Alstom
Transport graag informatie aan de sector over de invloed van de productie van een vermogenselektronica module op
de CO2-uitstoot binnen de keten.
De doelgroep van deze ketenanalyse bestaat daarmee uit Alstom Transport zelf alsmede sectorgenoten die vanuit
hun vergelijkbare activiteiten ook vergelijkbare CO2-emissies veroorzaken binnen de keten.
1.2 LEESWIJZER
Volgens het GHG-protocol dient een ketenanalyse de volgende stappen te doorlopen [GHG, 2004]:
1. Beschrijving van de waardeketen
2. Bepalen van relevante scope 3 emissie categorieën
3. Identificeren van de partners binnen de waardeketen
4. Kwantificeren van de scope 3 emissies
Stap 1 en 2 staan uitvoerig beschreven in het document ‘Ketenanalyse Hybrid Loc; toepassing bij rangeeractiviteiten’
en worden om die reden maar kort besproken in dit document.
Ketenanalyse IPM750 Blz 5/29

57-10027
V1.0
TRANSPORT
2 DE ALSTOM TRANSPORT WAARDEKETEN & DE RELEVANTE SCOPE 3
EMISSIE CATEGORIEËN
In het document ‘Ketenanalyse Hybrid Loc; toepassing bij rangeeractiviteiten’ wordt de waardeketen van Alstom
Transport beschreven. Om tot een goede keuze voor twee ketenanalyses te komen is rekening gehouden met de
(rand)voorwaarden die ProRail stelt. Het bepalen van de relevante scope 3 emissie categorieën en het kiezen van de
uit te voeren ketenanalyses staat tevens beschreven in het document ‘Ketenanalyse Hybrid Loc; toepassing bij
rangeeractiviteiten’.
Uit alle bekeken opties blijken de ‘Hybrid Loc’ en ‘vermogenselektronica module’ naar verwachting grote CO2-
emissies te veroorzaken binnen Scope 3. Tevens denkt Alstom Transport samen met haar partners voldoende invloed
te hebben om tot reducties binnen de waardeketen te komen. Er is gekozen voor de volgende twee ketenanalyses:
• Hybrid Loc: De productie van de benodigde onderdelen en de emissies tijdens het gebruik van de hybrid
loc in vergelijking met de emissies van een reguliere rangeerlocomotief. Deze ketenanalyse valt binnen de
‘Extraction of purchased materials and fuels” en Transport-related activities” en ‘Use of sold products &
services” categorieën van het GHG-protocol.
• Vermogenselektronica module: De toeleveringsketen van de benodigde halffabricaten aan Alstom
Transport voor de productie van deze vermogenselektronica module. Deze ketenanalyse valt binnen de
‘Extraction of purchased materials and fuels’ en ‘Transport-related activities’ categorieën van het GHG-protocol;
Dit document beschrijft de ketenanalyse van de vermogenselektronica module.
2.1 EEN VERMOGENSELEKTRONICA MODULE ALS RELEVANTE KETENANALYSE
Alstom Transport produceert per jaar een groot aantal vermogenselektronica modules. Alleen van het type IPM750
zijn er in 2009 al 114 geproduceerd. Aangezien alle materialen pasklaar worden ingekocht valt alle CO2-uitstoot van
de componenten binnen de Scope 3 emissies van Alstom Transport.
Hiernaast bevat een vermogenselektronica module meerdere componenten die naar verwachting een hoge CO2-
uitstoot genereren tijdens de winning van de noodzakelijke grondstoffen en het produceren van het component.
Aangezien Alstom Transport de modules zelf ontwerpt bestaat er een aardige invloed op het type en de hoeveelheid
gebruikt materiaal. Deze ketenanalyse kan o.a. bijdragen aan inzicht in de mate waarin bepaalde componenten
bijdragen aan de CO2-uitstoot binnen de toeleveringsketen. Een dergelijk inzicht draagt bij aan het maken van
bewuste keuzes voor bepaalde componenten op het gebied van CO2-uitstoot.
Ketenanalyse IPM750 Blz 6/29

3 IDENTIFICEREN VAN PARTNERS BINNEN DE WAARDEKETEN
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ten eerste worden de systeemgrenzen vastgesteld om duidelijk te maken welke processen wel en niet meegenomen
worden binnen de analyse. Hierna worden de activiteiten en de partners geïdentificeerd.
3.1 VASTSTELLEN SYSTEEMGRENZEN
Het doel van deze ketenanalyse kan alsvolgt beschreven worden:
‘Voor één vermogenselektronica module van het type IPM750 een inschatting maken hoeveel CO2 er uitgestoten is
tijdens de grondstofwinning voor- en productie en transport van de gebruikte componenten’
Binnen de systeemgrenzen vallen de voornaamste componenten zoals gebruikt in de IPM750 module. De selectie
van de voornaamste onderdelen wordt in het volgende hoofdstuk besproken. Voor de voornaamste componenten
wordt beide de winning van ruwe grondstoffen tot basisproduct en de bewerking van het basisproduct tot een
pasklaar component binnen de systeemgrenzen meegenomen.
Buiten de systeemgrenzen vallen de CO2-uitstoot tijdens de assemblage van de module. Aangezien alle componenten
pasklaar aan Alstom Transport geleverd worden en de assemblage in minder dan één dag uitgevoerd wordt zal de
CO2-uitstoot tijdens assemblage erg laag zijn. Bij de IPM750 module is er geen sprake van een ‘gebruikersfase’
aangezien de module zelf geen elektriciteit gebruikt. De demontage en recycling, danwel afvalverwerkingfase vormt
geen onderdeel van deze ketenanalyse.
De invloed van Alstom Transport op de CO2-uitstoot binnen de keten wordt voornamelijk gevormd door de
mogelijkheid om tijdens de ontwerp fase te kiezen voor bepaalde componenten. Een afbakening bij de toelevering
van de pasklare componenten aan Alstom Transport is daarmee een gerechtvaardige keus.
winning van
grondstoffen
transport
bewerking tot
pasklaar
component
transport
assemblage van
module
transport
demontage en
recycling
Figuur 1: Processtappen en systeemgrenzen
Ketenanalyse IPM750 Blz 7/29

3.2 IPM750 VERMOGENSELEKTRONICA MODULE
57-10027
V1.0
TRANSPORT
De IPM750 vermogensmodule wordt veelvuldig toegepast in door Alstom Transport geleverd tractie-installaties voor
trolleybussen, trams metro’s en treinen. De IPM 750 vermogensmodule is daartoe uitgerust met drie fase-takken
(halvebrug schakelingen) bestaande uit drie parallelgeschakelde IGBTs inclusief gate driver. Daarnaast is de voor het
schakelgedrag benodigde condensator op de module ondergebracht. Deze condensator doet daarnaast dienst als
filtercondensator, welke voor de toepassing benodigd is. Met de IPM750 zijn verschillende functionaliteiten te
realiseren door het toevoegen van de benodigde passieve componenten (transformator, spoel, weerstand etc.) en het
aanbieden van een bijbehorend pulspatroon. Tot deze functionaliteiten dienen die van lijnconverter (vier-
qudrantenbrug, up- en downchopper), inverter, ankerchopper en remchopper gerekend te worden.
Een vermogenselektronica module bestaat uit vele verschillende componenten. Aangezien de assemblage van de
module door Alstom Transport wordt uitgevoerd is er exact bekend welke componenten dit zijn. Een zogenaamde Bill
Of Materials (BOM-lijst) geeft een overzicht van alle componenten. Deze is bijgevoegd in Bijlage 1.
Deze BOM-lijst bevat componenten van minder dan 5 gram tot aan componenten van meerdere kilogrammen. De
grotere componenten dragen veelal meer bij aan de CO2-uitstoot dan de kleinere componenten. Om deze reden is er
een selectie uitgevoerd van de voornaamste componenten.
3.3 VOORNAAMSTE COMPONENTEN IPM750
Op basis van de volgende criteria kan er binnen een ketenanalyse gekozen worden om een bepaalde input-, danwel
output stroom niet mee te nemen [Simapro, 2008]:
• Als de massa lager is dan een bepaalde waarde
• Als de economische waarde minder is dan een bepaalde waarde
• Als de bijdrage aan CO2-uitstoot lager is dan een bepaalde waarde
Binnen deze analyse is de massa van de componenten als voornaamste selectiecriteria gehanteerd. De volgende
stappen zijn hierin ondernomen:
1. Bepalen van de grootste componenten binnen de module op basis van ‘common sense’.
2. Bepalen wat de materiaalsamenstelling van deze componenten is;
3. Berekenen en/of wegen van deze componenten;
4. Vergelijken van de massa van de totale module met de gezamenlijke massa van de voornaamste
componenten om te bepalen of het overgrote gedeelte van de module uit deze voornaamste componenten
bestaat;
Alstom Transport koopt alle componenten in zoals aangegeven op de BOM-lijst. Al deze componenten zijn klaar voor
assemblage. Alstom Transport voert zelf geen bewerkingen uit, zoals het bewerken van staalplaat en/of koperplaat
tot de gewenste vorm. Echter, aangezien het ontwerp door Alstom Transport is uitgevoerd is er exact bekend uit
welke materialen de verschillende componenten bestaan. Bij het bepalen van de voornaamste componenten is
gebruik gemaakt van deze informatie.
Onderstaande tabel geeft een overzicht van de voornaamste componenten en de massa per stuk. Tevens staat
aangegeven op welke wijze de massa bepaald is.
Ketenanalyse IPM750 Blz 8/29

57-10027
V1.0
Component Aantal Materiaal/type
Massa / stuk
(kg)
Massa
bijdrage
TRANSPORT
(kg) Massabepaling
Koellichaam 1 Aluminium (AlMgSi) 21,6 21,60 Berekening
Strippenpakket 1 Koper 3,90 3,90 Berekening
Staalplaat 1* 1 Staal 6,65 5,13* Ontwerptekening
Staalplaat 2* 1 Staal 1,73 1,33* Ontwerptekening
Vermogenscondensator 3 750 uF 6,8 20,40 Gewogen
Vermogenscondensator 6 0,75 uF 0,099 0,59 Gewogen
IGBT powermodules 9 150A 1700V 0,34 3,06 Gewogen
Printplaat 3 P-IDB1 0,14 0,42 Gewogen
Aansluitstrip* 1 Koper 0,15 0,12* Ontwerptekening
Koperdraad 1 Koper, 35mm2 0,25 0,25 Schatting
Totaal: 56,79
Tabel 1: Voornaamste componenten binnen de IPM750 module. Voor uitleg van * zie hieronder.
* Van staalplaat nr. 1 en nr. 2 en de koper aansluitstrip worden door de leverancier verschillende componenten voor
Alstom Transport vervaardigd. Uit staalplaat 1 worden o.a. stalen support platen gemaakt. Deze worden vervolgens
aan Alstom Transport geleverd. Uit staalpaat 2 wordt voornamelijk een montageplaat voor de printplaten
vervaardigd. Ook dit wordt niet door Alstom Transport zelf uitgevoerd. Aangezien er materiaalverliezen bestaan
tijdens de productie van de componenten uit de staalplaten en de koperstrip is de massa bijdrage van deze
componenten binnen de module lager dan de massa / stuk zoals aangegeven in tabel 1. Op basis van een verlies van
22,8% tijdens de productie van staal tot eindproduct [EcoInvent] en een verlies van 22,9% tijdens de productie van
koper tot eindproduct [EcoInvent] is berekend dat de voornaamste componenten voor 56,79 kg bijdragen aan de
massa van de totale IPM750 module.
De totale massa van de IPM750 module bedraagt volgens het typeplaatje 60 kg. De bovengenoemde voornaamste
componenten beslaan daarmee ~95% van de totale massa van de module. De rest van de massa bestaat uit diverse
bouten/moeren/borgringen en (koper)kabels. Aangezien het geringe gewicht van al deze kleine componenten is
besloten deze niet mee te nemen binnen de verdere analyse.
Voor de voornaamste componenten wordt in het volgende hoofdstuk de CO2-uitstoot tijdens de toeleverketen
berekend.
Ketenanalyse IPM750 Blz 9/29

3.4 PARTNERS IN DE IPM750 WAARDEKETEN
57-10027
V1.0
Component
Massabijdrage
(kg) Leverancier Locatie
Koellichaam 21,60 Deltour Amsterdam
Strippenpakket 3,90 Rogers Gent, België
Staalplaat 1* 5,13* Boers & Co Schiedam
Staalplaat 2* 1,33* Boers & Co Schiedam
Vermogenscondensator 750 uF 20,40 KWx Oud-beijerland
Vermogenscondensator 0,75 uF 0,59 Added Value Electronics Dordrecht
TRANSPORT
IGBT powermodules 3,06 Infineon Großostheim nabij Frankfurt
Printplaat 0,42 Azteco Zwijndrecht
Aansluitstrip* 0,12* Boers & Co Schiedam
Koperdraad 0,25 Romal Utrecht
Tabel 2: Alstom Transport leveranciers van voornaamste componenten
* Boers & Co levert pasklare componenten aan Alstom Transport aan. Gegevens over de staalplaten die door Boers &
Co gebruikt worden zijn afkomstig uit de ontwerptekeningen zoals bekend bij Alstom Transport.
Opvallend is dat de meeste leveranciers op relatief kleine afstand van Alstom Transport gevestigd zijn. De CO2-
uitstoot tijdens het vervoer van deze leveranciers naar Alstom Transport te Ridderkerk wordt meegenomen binnen
deze analyse, zodat dit vergeleken kan worden met de CO2-uitstoot tijdens de andere processtappen.
Ketenanalyse IPM750 Blz 10/29

4 KWANTIFICEREN VAN DE CO2-EMISSIES
4.1 DATAVERZAMELING
De data die gebruikt is voor deze ketenanalyse is voornamelijk afkomstig van de volgende bronnen:
57-10027
V1.0
TRANSPORT
• Bill-Of-Materials. Deze lijst geeft een overzicht van alle componenten van de IPM750. Zie bijlage 1;
• Arnold Lagerweij (Technisch Projectleider) voor de interpretatie van de BOM-lijst, het bepalen van de
voornaamste componenten en het berekenen van de massa;
• Robert Quint (Buyer) voor de leveranciers van deze voornaamste componenten en het aantal ingekochte
koellichamen in 2009.
De aanwezige data is aangevuld d.m.v.:
• De Ecoinvent database [Ecoinvent] voor het bepalen van de CO2-uitstoot tijdens de grondstofwinning voor- en
productie van de voornaamste componenten;
• Google Maps voor een inschatting van de transportafstanden.
4.2 KARAKTERISATIE METHODE
Gegevens afkomstig uit de Ecoinvent 2.0 database zijn omgerekend naar CO2-uitstoot door gebruik te maken van de
Greenhouse Gas Protocol v1.00 / CO2 eq (kg) karakterisatie methode.
4.3 AANNAMES
Per component wordt uiteengezet welke gegevens gebruikt zijn voor de berekening van de CO2-uitstoot tijdens de
toeleveringsketen. De EcoInvent 2.0 database bevat kengetallen voor de voornaamste materiaalsoorten en
bewerkingstechnieken. De gemaakte aannames voor het kiezen van bepaalde kengetallen staat aangegeven.
Het coaten van de verschillende componenten vormt geen onderdeel van deze analyse. Dit aangezien, in de regel,
een coatlaag erg dun is in vergelijking met het gecoate materiaal. De CO2-uitstoot van het coaten is daarmee te
verwaarlozen t.o.v. de productie en bewerking van het gecoate materiaal.
Koellichaam
Het koellichaam bestaat uit een aluminium legering 0.5 F22 DIN 1725. De chemische samenstelling van een DIN
1725 aluminium legering wordt gegeven in Comhan, 2008; Al 97,95%, Si 0,6%, Mg 0,6%, Pb 0,05%, Cr 0,05%, Ti
0,10%, Zn 0,15%, Mn 0,10%, Cu 0,10%, Fe 0,30%. Het kengetal in de EcoInvent 2.0 database van AlMg3 is aangepast
met bovenstaande waarde om tot de CO2-uitstoot van AlMgSi te komen, zie bijlage 2.
Staalplaat 1 & 2
Voor de staalplaten is gebruik gemaakt van een kengetal voor een productiemix van verschillende typen staal en hot
rolling. De productiemix is hierbij gebaseerd op de consumptie mix binnen europa van staal, zie bijlage 3.
De waarde voor de bewerking van de staalplaat tot een pasklaar eindproduct bevat de gebruikte machines alsmede
de fabriek waar de bewerking plaatsvindt. Hierbij is het materiaalverlies tijdens de bewerking niet meegenomen,
aangezien de massa van de staalplaten de massa voor bewerking betreft, zij bijlage 4.
Ketenanalyse IPM750 Blz 11/29

Vermogenscondensatoren
57-10027
V1.0
TRANSPORT
De 750 uF vermogenscondensatoren zijn zogenaamde Metalized PolyPropylene (MPP) condensatoren. Er is gebruik
gemaakt van een standaard waarde voor een Capacitor, film, through-hole mounted. Deze waarde omvat de input
van ruwe materialen en productie activiteiten, zie bijlage 5.
IGBT powermodules
De IGBT powermodules zijn van het type INFINEON BSM150GB170DN2. Specificaties zijn te vinden in [Infineon,
1997]. Aangezien de IGBT powermodule een zeer complex en specifiek component betreft is er geen kengetal
beschikbaar. Er is gebruik gemaakt van een waarde van een standaard grote transistor, zie bijlage 6.
Koper
Het kengetal voor de productie van het koper voor het strippenpakket, de aansluitstrip en het koperdraad is
gebaseerd op de consumptiemix van Duitsland in 1994. Het transport van het primaire koper naar Europa is hierin
meegenomen, zie bijlage 7.
Het kengetal voor de bewerking van het koper tot een pasklaar eindproduct bevat de gebruikte machines alsmede de
fabriek waar de bewerking plaatsvindt. Hierbij is voor de aansluitstrip het materiaalverlies tijdens de bewerking voor
de aansluitstrip niet meegenomen, aangezien de gebruikte massa van de aansluitstrip de massa voor bewerking
betreft, zij bijlage 8.
Printplaat
Voor het inschatten van de CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen van de printplaten is het gemiddelde genomen
van lood bevattende surface mounted en through-hole mounted printplaten. De kengetallen zijn specifiek opgesteld
voor gebruik in elektronische apparaten. Het gebruik van secundair materiaal voortkomend uit recycling activiteiten
is hierin meegenomen, zij bijlage 9. Het kiezen voor lood-vrije printplaten heeft op de CO2-uitstoot weinig invloed, zie
bijlage 10.
Transport van leverancier
Voor de berekening van de CO2-uitstoot tijdens het transport vanaf de leverancier naar Alstom Transport te
Ridderkerk wordt aangenomen dat de componenten per bestelauto vervoerd worden. Een bestelauto heeft een
relatief hoge uitstoot vergeleken met een vrachtwagen. Door te rekenen met de conversiefactor voor de bestelauto
wordt zeker gesteld dat de CO2-uitstoot tijdens het vervoer niet te laag wordt ingeschat. De uitstoot van een
bestelauto bedraagt 630 g CO2/tonkm [ProRail, 2010]. Met behulp van Google Maps is vervolgens de afstand
bepaald. De massabijdrage van de componenten staat weergegeven in Tabel 1 & 2.
Het transport tussen eerdere processtappen is onderdeel van de kengetallen zoals eerder in deze paragraaf
beschreven voor de verschillende componenten.
4.4 RESULTATEN
Onderstaande tabel brengt alle van toepassing zijnde CO2-uitstoot getallen samen. De Productie omvat de winning
van grondstoffen en de productie van het basismateriaal, zoals een aluminium legering. De Bewerking omvat de
activiteiten om van het basismateriaal een pasklaar component te maken, zoals het koellichaam.
Ketenanalyse IPM750 Blz 12/29

57-10027
V1.0
TRANSPORT
De genoemde waardes voor de vermogenscondensatoren, IGBT powermodules en de printplaat bij Productie
omvatten tevens de Bewerking tot pasklaar component. Voor bronnen en gemaakte aannames zie het vorige
hoofdstuk.
Component Massa (kg)
Productie
(kg CO2/kg)
Bewerking
(kg CO2/kg)
Transport vanaf
leverancier
(kg CO2)
Totaal kg CO2 per
component
Koellichaam 21,60 4,05 3,34 1,37 160,99
Strippenpakket 3,90 1,88 1,83 0,35 14,82
Staalplaat 1 6,65 1,72 1,40* 0,09 20,82
Staalplaat 2 1,73 1,72 1,40* 0,02 5,41
Vermogenscondensator 20,40 46,90 Nvt 0,26 957,02
Vermogenscondensator 0,59 46,90 Nvt 0,01 27,53
IGBT powermodules 3,06 145,00 Nvt 0,86 444,56
Printplaat 0,42 155,00 Nvt 0,00 64,36
Aansluitstrip 0,15 1,88 1,40* 0.00 0,49
Koperdraad 0,25 1,88 1,83 0.01 0,94
Tabel 3: CO2-uitstoot tijdens de IPM750 toeleveringsketen
Totaal: 1696,94
* Zoals eerder aangegeven wordt voor de staalplaten 1&2 en de aansluitstrip geen materiaalverlies tijdens de
bewerking meegenomen, aangezien de massa van deze componenten de massa voor bewerking betreft.
De CO2-uitstoot van een IPM750 module bedraagt bijna 1700 kg CO2 tijdens de toeleveringsketen van de
componenten. Dit is ongeveer 28x het gewicht van de IPM750 module zelf. In 2009 werden er door Alstom
Transport 114 IPM750 modules gefabriceerd. De totale CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen van de door Alstom
Transport geleverde IPM750 vermogenselektronica modules is ~193,5 ton CO2. Dit is zeker significant te noemen ten
opzichte van de 1315 ton CO2-uitstoot binnen Scope 1 & 2 van Alstom Transport.
Het valt op dat de CO2-uitstoot van de verschillende componenten ver uit elkaar liggen. Dit heeft niet alleen met de
massabijdrage van de componenten te maken, maar ook met de grote verschillen in CO2-uitstoot per kg component.
De CO2-uitstoot tijdens de productie van elektronische componenten is per kg component structureel hoger dan de
productie/bewerking van de overige componenten. Uit bijlage 9 blijkt dat de helft van de CO2-uitstoot tijdens de
productie van de printplaten komt vanwege het hoge elektriciteitsverbruik. Voor de IGBT powermodules wordt zelfs
meer dan 80% van de CO2-uitstoot veroorzaakt door het elektriciteitsverbruik tijdens productie, zie bijlage 6.
De grondstofwinning- en productie van de aluminiumlegering zorgt voor ~2x zoveel CO2-uitstoot per kg in
vergelijking met koper en staal. De toevoeging van Magnesium in de aluminiumlegering draagt hier voor een
substantieel gedeelte aan bij. Zo zorgt de 0.6% aanwezige Magnesium voor ~10% van de CO2-uitstoot. Bij de
Bewerking van aluminium tot eindproduct, zoals het koellichaam, komt tevens ~2x zoveel CO2 vrij per kg in
vergelijking met staal en koper.
Ketenanalyse IPM750 Blz 13/29

57-10027
V1.0
TRANSPORT
De vermogenscondensatoren zorgen voor de grootste CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen, 57% en ~950 kg CO2.
Dit komt door de hoge massabijdrage van de condensatoren (20,4 kg van de 60 kg) en de hoge CO2-uitstoot per kg
condensator (46,9 kg CO2/kg).
De IGBT powermodules dragen voor 27% bij aan de CO2-uitstoot. Niet door de hoge massabijdrage (3,06 kg van de
60 kg), maar vanwege de zeer hoge CO2-uitstoot per kg powermodule (145 kg CO2/kg).
Het aluminium koellichaam heeft weliswaar de hoogste massabijdrage, maar doordat de CO2-uitstoot van
aluminium per kg substantieel lager is dan die van de elektronische componenten draagt het aluminium voor ~10%
bij aan de totale CO2-uitstoot.
De printplaten hebben een lage massabijdrage, maar door de zeer hoge CO2-uitstoot per kg tijdens productie zorgen
de printplaten toch voor 4% van de totale CO2-uitstoot.
De componenten gemaakt uit de staalplaten, de kopercomponenten en het transport vanaf de leverancier dragen
zeer beperkt bij aan de CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen.
Ketenanalyse IPM750 Blz 14/29

5 REDUCTIEMOGELIJKHEDEN
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Tijdens het uitvoeren van deze ketenanalyse is inzicht verkregen in de CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen van
de voornaamste componenten binnen de IPM750 module. Ook is bekend wat de bijdrage van de verschillende
componenten aan deze totale CO2-uitstoot is. Op basis van het opgedane inzicht kunnen een aantal
reductiemogelijkheden benoemd worden. Niet alle mogelijkheden zijn vanuit praktisch oogpunt mogelijk, danwel
wenselijk. Dit wordt tevens beschreven waar van toepassing.
Terugbrengen van de hoeveelheid materiaal zorgt voor een lagere CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen. Vanuit
praktisch oogpunt is dit echter lastig te bewerkstelligen aangezien er geen concessies gedaan kunnen worden op de
functionaliteit en betrouwbaarheid van de module. Het gebruik van dunnere koperstrips of een kleiner koellichaam
brengt dit risico met zich mee.
Materiaalkeuzes tijdens ontwerp heeft invloed op de CO2-uitstoot. Ten eerste kan er gekozen worden voor minder
CO2 intensieve materialen op plaatsen waar de functionaliteit niet afhangt van specifieke materiaaleigenschappen.
Ten tweede heeft de keuze voor een bepaald type legering invloed op de CO2-uitstoot. Zo zorgt een Magnesium
toevoeging in een aluminiumlegering tot een substantiële verhoging van de CO2-uitstoot. Als het Magnesium niet
bijdraagt aan de functionaliteit van het aluminium koellichaam kan hier een besparing gerealiseerd worden. Het is op
dit moment niet duidelijk of de materiaaleigenschappen behouden blijven als er minder Magnesium in de legering
wordt gebruikt of als er gekozen wordt voor een andere aluminium legering. Door hierover met de producent van de
koellichamen in gesprek te gaan denkt Alstom Transport tot een samenstelling van het koellichaam te kunnen komen
die 5% minder CO2 uitstoot tijdens de grondstofwinning- en productieketen. Aangezien het aluminium koellichaam
voor ~9% verantwoordelijk is voor de CO2-uitstoot van de totale module kan een reductie behaald worden van
ongeveer 0,5%.
De toepassing van watergekoelde vermogenselektronica modules kan nader onderzocht worden. De CO2-
uitstootbesparing wordt gerealiseerd door het wegvallen van de noodzaak van een zwaar aluminium koellichaam.
Watergekoelde koellichamen zijn veelal ook van aluminium, maar een stuk lichter. Daarnaast zijn dan wel een
warmtewisselaar, koelpomp en koelvloeistof noodzakelijk.
Kiezen voor elektronica leveranciers die groene stroom gebruiken draagt substantieel bij aan het verlagen van de
CO2-uitstoot van de IPM750 module. Het zeer hoge aandeel van het elektriciteitsverbruik binnen de CO2-uitstoot
tijdens de productie van o.a. de printplaten, condensatoren en IGBT powermodules (~55%, ~60% en ~80%
respectievelijk) maakt de keuze voor een leverancier die groene stroom gebruikt zeer invloedrijk. Tijdens inkoop kan
rekening gehouden worden met het gebruik van groene stroom door de producenten van de elektronische
componenten. Ervan uitgaande dat elke producent nu grijze stroom gebruikt en dat het overstappen naar groene
stroom een reductie van 51% met zich meebrengt [ProRail, 2010] kan er een theoretische reductie van 34%
plaatsvinden als alle producenten groene stroom gaan gebruiken.
Het terugbrengen van ‘verlies’ door weerstand binnen de module tijdens bedrijf biedt weinig potentieel, aangezien
deze uitdaging al decennia ten grondslag ligt aan een goed ontwerp van een module. Ook het beter afstemmen van
de capaciteit van de module op de gevraagde capaciteit biedt weinig mogelijkheden, aangezien nu al meerdere
modules naast elkaar gebruikt worden indien er een grotere capaciteit nodig is dan één module kan leveren.
Ketenanalyse IPM750 Blz 15/29

6 DISCUSSIE
57-10027
V1.0
TRANSPORT
De Data onzekerheden, oftewel de onzekerheden binnen de gebruikte gegevens is relatief laag, aangezien de
kengetallen binnen de EcoInvent database gebaseerd zijn op relatief betrouwbare literatuur.
Data onzekerheden voortkomend uit incompleetheid van de gekozen systeemgrenzen en keuzes voor het
verwaarlozen van bepaalde processen worden binnen deze analyse voornamelijk bepaald door het verwaarlozen van
de zeer kleine componenten, zoals bouten en moeren binnen de analyse en het niet meenemen van de gebruikte
aluminium en staalcoatings. Zoals besproken is het gewicht van de zeer kleine componenten laag, waardoor het niet
voor de hand ligt dat deze voor een grote CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen zorgen. Door de zeer geringe
massa van de coating ten opzichte van het gecoate materiaal is ook de invloed van het niet meenemen van de
coating van beperkte invloed op de resultaten.
De grootste onzekerheden binnen deze analyse bestaan uit de Model onzekerheden oftewel binnen de
representativiteit van de gebruikte kengetallen voor de specifieke situatie van de IPM750. Zo is er bijvoorbeeld
gebruik gemaakt van een kengetal over de CO2-uitstoot tijdens de toeleveringsketen van een Transistor om een
inschatting te geven voor de IGBT-powermodules. Een ander voorbeeld is het gebruik van een kengetal voor het
gemiddelde van through-hole mounted en surface-mounted printplaten aangezien het specifieke type printplaat niet
bekend was. Echter, aangezien de belangrijkste conclusies gebaseerd zijn op de ‘orde van grootte’ van de resultaten
en niet op zeer specifieke CO2-uitstoot gegevens hebben de Modelonzekerheden naar verwachting geen invloed op de
conclusies van deze analyse.
Ketenanalyse IPM750 Blz 16/29

7 CONCLUSIE
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Tijdens de grondstofwinning voor- en de productie en transport van de gebruikte componenten voor één
vermogenselektronica module van het type IPM750 komt ongeveer 1700 kg CO2 vrij. Dat is ~28 maal het gewicht
van de module zelf.
De 114 vermogenselektronica modules die in 2009 geproduceerd zijn zorgen binnen de toeleveringsketen voor
ongeveer 195 ton CO2. Dit is zeker significant te noemen ten opzichte van de 1315 ton CO2-uitstoot binnen Scope 1 &
2 van Alstom Transport. Het opzetten van activiteiten tot het reduceren van de hoeveelheid CO2 binnen deze
toeleveringsketen kan daarmee een goede bijdrage leveren aan het reduceren van de Scope 3 emissies van Alstom
Transport.
De elektronische componenten in de vorm van de vermogenscondensatoren, de IGBT powermodules en de gebruikte
printplaten zijn verantwoordelijk voor 88% van de CO2-uitstoot binnen de toeleveringsketen van de componenten. De
overige 12% wordt voornamelijk veroorzaakt door het aluminium koellichaam en de componenten gefabriceerd uit
staalplaten. Een zeer kleine bijdrage aan de CO2-uitstoot is afkomstig van de kopercomponenten en het vervoer van
de componenten naar Alstom Transport vanaf de leverancier. Door de grote bijdrage van de elektronische
componenten aan de CO2-uitstoot binnen de keten vormt het reduceren van deze emissies een eerste prioriteit.
Voor de productie van de elektronische componenten is veel elektriciteit benodigd. Door te kiezen voor producenten
die groene stroom gebruiken en/of het stimuleren van de producenten om groene stroom te gaan gebruiken kan
CO2-reductie binnen de keten behaald worden. Als Alstom transport 25% van de producenten kan stimuleren groene
stroom te gebruiken of als in de toekomst 25% van de elektronische componenten aangekocht worden bij
producenten die groene stroom gebruiken kan een CO2-uitstoot reductie behaald worden van ongeveer 8,5% binnen
de totale toeleveringsketen.
In combinatie met de reductiemogelijkheid tot het reduceren van het gebruik van Magnesium binnen de aluminium
legering voor het koellichaam lijkt een reductie van 9% realistisch. Aangezien Alstom op dit moment geen direct
contact met de producenten van de elektronische componenten onderhoudt lijkt een tijdsspanne van 2 jaar
realistisch om deze reductie te behalen. Inmiddels zijn eerste inspanningen uitgevoerd om contact te leggen met de
van toepassing zijnde leveranciers om de dialoog binnen de ketenpartners te starten. Het maken van bewuste
materiaalkeuzes en het reduceren van materiaalgebruik tijdens de ontwerpfase kan op de langere termijn tot verdere
reducties leiden.
Ketenanalyse IPM750 Blz 17/29

BRONVERMELDING
57-10027
V1.0
TRANSPORT
[Comhan, 2008] Technisch infoblad; Aluminium profielen AlMgSi 0.5 F22, Comhan Holland, 16-12-2008,
http://www.comhan.com/uploads/media/Aluminium_profielen_AlMgSi_0.5-_F22.pdf,
bezocht op 03-12-2010
[Ecoinvent] EcoInvent 2.0, www.ecoinvent.ch, geraadpleegd via het softwareprogramma Simapro
[GHG, 2004] The Greenhouse Gas Protocol, A corporate Accounting and Reporting Standard, revised edition.
[Infineon, 1997] BSM 150 GB 170 DN2; IGBT Power Module,
http://www.infineon.com/cms/en/product/findProductTypeByName.html?q=BSM150GB170
DN2, bezocht op 03-12-2010
[ProRail, 2010] CO2-prestatieladder, Samen zorgen voor minder CO2, Handboek 1.1, 23 september 2010,
ProRail
[Simapro, 2008] M. Goedkoop, A. de Schrijver, M. Oele ‘Introduction to LCA with SimaPro 7’, Pré Consultants,
februari 2008
Ketenanalyse IPM750 Blz 18/29

Bijlage 1: BOM IPM750
57-10027
V1.0
Component
1 11002075 IPM750 SWITCH MOD.ASSEMB 1 st Document
2 SP08021 KOELLICHAAM 84x750x300MM 25 kg ALMGSI 0,5 F22 VLG.DIN 1725
3 10005118 BEV.BLOK TBV CONDENSATOR 4 st Document
4 739255 SUPPORT RECHTS 1 st Document
6 T200036 BLINDKL.MOER ST.6K M6X16 4 st Staal S355J2G3
7 10005073 PROFIEL TBV SUPPORT LINK 1 st Document
8 T120012 PLAAT S355J2G3 3 MM GEB 6.6467 kg Staal S355J2G3
10 640368 STEKERPLAAT 1 st Document
11 I002544 EPOXYLAMINAATPLAAT 8 MM 0.5 kg Epoxyplaat
12 427360 GELEIDINGSPEN 2 st Document
13 1901317 RUBBERBAND 15SH 20X 4 0.3 m Rubber
14 4007188 CIL.SCHR.B6K ST. M 6X50/ 8 st Staal 8.8
15 4065806 SCHOTELBORGRING M 6 CILS 44 st Staal
16 T200030 VERZ.B6KSCHR.ST. M6X10 8 st Staal 8.8
17 4022008 ZESKANTMOER MS M 8 NI 8 st CUZN39PB3 F44 VLG. DIN 17672
18 10005074 MONTAGEPL. TBV PRINTEN I 1 st Document
19 0256218 PLAAT DC01-A-M 2 MM DI 1.7279 kg Staal 12-3
20 4114034 STIFTLASDR.BUS ST.M6X15 1 st Staal
21 4097554 AFST.STEUN NYLON M4X16 R 12 st Nylon
22 1901710 RUBBERBAND 45SH 15X 8 0.09 m Rubber
23 4190522 HANDGREEP ST.CHR.101X27 1 st Staal
24 T200027 ZESKANTMOER MS M10 NI 5 st CUZN39PB3 F44 VLG. DIN 17672
25 4263724 ASBORGRING ROND 24 (SEE 5 st Verenstaal
26 4048078 CIL.KOPSCHR.NYLON M4X 8 12 st Nylon
27 4007173 CIL.SCHR.B6K ST. M 6X16/ 36 st Staal
28 10005100 BESCHERMKAP 1 st Document
29 0256213 PLAAT DC01-A-M 1 MM (DIE 0.0612 kg Staal 12-3
30 SP05039 GETAND U-PROFIEL 1,1-1,5 0.24 m Polyethyleen
31 I004341 SLUITRING RVS M 8 ZWAAR 12 st RVS
32 4023108 ZESKANTMOER RVS M 8 12 st RVS
33 11010474 IPM750 SWITCH MOD.LIST O 1 st Document
34 7527380 CONTACTBUS 0,2-0,56 MM2 51 st Messing
35 7527456 BEHUIZ. 6P (BUSSEN) PLU 9 st Plastic
52 SP07990 CONDENSATOR 750 UF 10 3 st Vermogenscondensator
55 I002118 CONDENSATOR 0,75UF 16 6 st Vermogenscondensator
61 I003427 TEMP.SENSOR 63GR.C.5% 1 1 st
66 I004823 CU-LITZE 2XM 8 16 MM2 30 1 st Draad
67 I002117 WEERSTAND 22000 OHM 10 1 st Vermogensweerstand
68 I002723 IGBT POWERMODUUL 150A 17 9 st Halfgeleider
77 11002079 STRIPPENPAKKET IPM 750 1 st E-CU
Omschrijving
Netto hoeveelheid
Eenheid
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 19/29
Materiaal

57-10027
V1.0
79 428503 AANSL.STRIP OVER IGBT 3 st Document
84 760401 STRIP E-CU57F21 15X 2 0.15 kg Koper E-CU57F21
85 SP07931 CONTACTPEN M10 300A Ag 5 st Messing
86 T3X0006 CONTACTBLOK 24P SIZE- 1 st Kunststof
87 SP01170 CODEER-STIFT 2 st
88 SP06163 BEHUIZ. STANDARD SIZE- 0.088 kg Die-cast light alloy
89 T3X0010 CONTACTPEN 0,75-1,0 MM2 5 st Messing
90 T3X0043 CONTACTPEN 0,5 MM2 12 st Messing
91 TPP0327 P-IDB1J 1 st Document
92 11010241 P-IDB1J COMP.LIJST 1 st Document
93 11010374 P-IDB1H OMBOUWINSTRUCTI 1 st Document
96 11005400 PRINTPLAAT P-IDB1 0242 3 st PCB
97 11006248 AFSCHERMING FIBERLINK 0.01 kg Koper
100 11005128 P-IDB1A BOUWSTEEN TEK. 0 st Document
101 11005129 P-IDB1 BEPR.INSTR. 0 st Document
102 11005130 P-IDB1A TECHN.BESCHR. 0 st Document
118 TPP0328 P-IDB1H 1 st Document
119 11010373 P-IDB1H COMP.LIJST 1 st Document
123 11005127 P-IDB1A BOUWSTEENSCHEMA 0 st Document
127 11002078 IPM750 SWITCH MOD.CIRCUI 1 st Document
128 11002077 IPM750 SWITCH MOD.WIRING 1 st Document
129 2596528 GLASKOUS SIL.RUB.14MM 20 0.5 m Glaskous
130 4213287 KABELSCHOEN 35 MM2 M 8 4 st E-CU
131 4213313 KABELSCHOEN 70 MM2 M10 2 st E-CU
132 930209 CU-LITZE ROND 35 MM2 BL 250 g Koper
133 I005058 MONTAGEDRAAD 0,5 MM2 20 3 m Draad
134 I005059 MONTAGEDRAAD 0,5 MM2 20 3 m Draad
135 S3W0034 HS KABEL 6 MM2 25 6 m Kabel
136 I002901 KABEL AFG. 4X0,5 MM2 6 2 m
137 I003580 VERBINDER TBV AFG.KABEL 6 st
138 I003581 OOG THERMINAL T.B.V. AAR 3 st
139 10006373 STICKERDRAW. TYPEPLATE 1 st Document
141 923934 IPM750 SCHAKELMOD. BEPR. 1 st Document
142 924238 IPM MOD. BEHANDELINGS PR 1 st Document
143 924281 MONTAGEINSTRUCTIE IPM750 1 st Document
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 20/29

Bijlage 2: Productie aluminium legering AlMgSi
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 21/29

Bijlage 3: Staal productie
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 22/29

Bijlage 4: Staal bewerking
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 23/29

Bijlage 5: Condensatoren
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 24/29

Bijlage 6: IGBT powermodules
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 25/29

Bijlage 7: Koper productie
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 26/29

Bijlage 8: Koper bewerking
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 27/29

Bijlage 9: Printplaat productie loodbevattend
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 28/29

Bijlage 10: Printplaat productie loodvrij
57-10027
V1.0
TRANSPORT
Ketenanalyse IPM750 Blz 29/29