Electric Vehicles and the Energy Sector

If Europe wants to achieve its goal toward an economy with lower carbon emissions, a fundamental change in the transport sector is required. Nowadays, this sector is responsible for 25% of the total greenhouse gases across Europe.

The Electric Vehicles are becoming more and more attractive due to unending technology improvements, in terms of batteries, especially when compared to the traditional fuel engine vehicles. Nowadays, the electrical vehicle is often used worldwide as urban transport, ride sharing, goods delivery, etc. Furthermore, almost every EV producer is in a process of advanced industrialization (if not already selling it) of at least one or more hybrid/electrical vehicles. “Plug-in” version cars, besides allowing home recharge possibility giving more independency for the final consumer (and EV owner), will also create new infrastructures of batteries recharge.

Renewable energy-powered vehicles currently play an important role in lowering carbon emissions, where the European Union presents the following goals:

–          Move towards a carbon-free transport system

–          Meet its goal of reducing the greenhouse gases by 80-95% for the year 2050.

Increase in the demand for electricity

The growth in the use of electric vehicles will lead to an extra demand in the EU: the total electricity consumption in Europe of these vehicles will increase from 0.03% in 2014 to 9.5% in the year 2050.

According to the European Environment Agency (EEA) it estimated that in 2050 80% of the vehicles will be electric. To meet this goal, large amounts of extra of energy is required. In addition, this energy must be integrated in the infrastructure of the network across Europe. The question will be, therefore, how much electricity is needed, and what kind will be used to cover this additional demand for electricity and how load peaks are managed.

Until 2030, the demand of energy from the electrical vehicles will be limited and not influence in the electric system significantly. But, from 2030 awards, with the market shares going up, because of electric vehicles production, electricity demand will have a more significant impact on electrical systems in Europe.

To achieve that by 2050 80% of the vehicles are electric, a proportion between 3% and 25% of the total electricity demand will be required in EU-28, depending on the number of electric vehicles deployed in each country. On average, for the EU-28, the proportion of the total demand for electricity in 2050 will be 9.5%. This means that, an additional electrical capacity of 150 GW will be necessary for charging electric cars. This would be equivalent to 18 large nuclear stations or combined cycles and would represent 15% of the current electric system throughout the EU.

This could switch on the electrical infrastructure without coordinated growth investment. It is not possible to set a common standard for every country. Even among different countries, with a similar proportion of renewable energy, the management strategy to accommodate many electric vehicles could vary, depending on the types of renewable energy and the generation of conventional energy in each country. A clear example would be, countries with high  solar power generation capacity, for whom the peak load preferred would be during the day, these countries must apply different strategies for network and power management than countries that mainly rely on wind turbines. In the case of Spain, it has an over-capacity of 40% of the necessary electricity, so the investment would be below the European average.

In addition, an increase in the use of electric vehicles will result in:

–          Reduction of CO2 and pollutant emissions into the atmosphere

–          Higher emissions associated with electricity production.

–          Overall increase in Sulphur dioxide SO2, due to emissions from electricity generation.

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Evolution of CO2 from transport in the electricity sector, Oko-Institut.

Change in the pattern of consumption?

Today nobody doubts that the oil is most commonly used in the world of energy supply (daily consumption reaches 95 mbpd) but as soon as the electric car will replace the current, the leadership of oil might be reduced, as one-fifth of the global oil consumption comes from the transport.

However, right now, there is less than 1% electric cars so there is still a lot to improve. Related to different forecasts and estimations there are different opinions from different companies.  For example, OPEC estimates that share market will stay 1% in the 2035, and on the other hand, agencies as Bloomberg, expect that the growth of the electric car to cause the next oil crisis.

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Forecast of quantity of oil displaced by those electric vehicles, Bloomberg.

The main drawback is that the previous estimates were created from current technology and current prices. For that reason, the fossil fuel companies have underestimated the impact on the market of the arrival of the electric car and the increase of renewable energy. Something that will have a greater impact on their accounts in the next few years.

Breakthroughs in electric car development are expected in the coming years. This breakthroughs nan cause a rapid improvement in the development which allows to increase the market shares and take advance the expectations of the fossil fuels industry in decades.

According to the estimates of the EEA above, if in 2050 80% of vehicles were electric this would mean the replacement of about 25 million barrels of oil every day, which means the oil peak production will already be reached in 2020.

The shift towards a more sustainable energy model is on the way.

A large part of electric vehicles on the roads of Europe in the future will have implications for the generation, distribution and infrastructure of electric power. The integration of additional electricity demand faces different challenges. It is important that the sectors of road transport and Energy act work together, and that political decisions and investment of the two sectors remain integrated.

Electric vehicles are just one way in which Europe can move towards a more efficient economy of resources and carbon transport system. By simply replacing conventional vehicles by electric ones will help to reduce emissions. However, conventional vehicles will not solve other problems related to transport, such as growing traffic jams and the increase in the demand of road infrastructure. You need a systematic transformation, a shift to non-motorized transport and / or public and change the way in which we use our transportation systems. This will help to achieve the commitment of the EU towards a low carbon efficient, green and competitive economy.

Sonia Díaz | Energy Consultant


 

Vehículos eléctricos y el Sector de la Energía

Los objetivos de la Unión Europea en política medioambiental son claros. Para alcanzar su objetivo hacia una economía baja en carbono se requiere un cambio fundamental en el sector de transporte. Actualmente este sector representa una cuarta parte de los gases efecto invernadero en toda Europa.

Los vehículos eléctricos son cada vez más y más atractivos debido a las continuas mejoras tecnológicas, relacionadas con las baterías, respecto a los vehículos tradicionales supeditados a las fluctuaciones de los precios del petróleo. Ya en la actualidad, el vehículo eléctrico se utiliza cada vez más en el mundo principalmente por flotas de vehículos para el transporte urbano, el coche compartido, y para la entrega de productos, etc. Además, casi todos los fabricantes están en el proceso de industrialización avanzada (si no están ya con la comercialización) por lo menos uno o más modelos de coche híbrido-eléctrico. Vehículos que en su versión “plug-in” facilitará la creación de una infraestructura para la recarga de las baterías.

En este sentido, los vehículos propulsados por fuentes de energía renovables desempeñan actualmente un papel importante, donde la Unión Europea se plantea las dos metas principales son:

  • Avanzar hacia un sistema de transporte sin carbono
  • Cumplir con su objetivo de reducir los gases efecto invernadero (GEI) en un 80-95% para el año 2050.

Aumento de la demanda de electricidad

El crecimiento del uso de vehículos eléctricos dará lugar a una demanda extra en la UE: el consumo total de electricidad en Europa de estos vehículos pasará de 0,03% en 2014 al 9,5% en el año 2050, según la Agencia Europea de Medioambiente (AEME).

La agencia también estima que un 80% de los vehículos fabricados en 2050 serán eléctricos. Partiendo de esta premisa, para satisfacer la demanda extra de energía se requerirá una generación adicional de electricidad. Además, esta energía deberá integrarse en la infraestructura de la red en toda Europa. Por tanto, la pregunta es, por tanto, cuánta electricidad se necesita, y qué tipo de generación se utiliza para cubrir esta demanda adicional de electricidad y cómo se gestionan los picos de carga.

Según el estudio, hasta 2030, la demanda adicional de energía por parte de los vehículos eléctricos será limitada y no influirá significativamente en el sistema eléctrico. Pero, a partir de ese plazo, con altas cuotas de mercado de los vehículos eléctricos asumidos en 2050, la demanda de electricidad requerida tendrá un impacto más significativo en los sistemas eléctricos de Europa.

La proporción del consumo de electricidad requerida por una cuota del 80% de vehículos eléctricos en 2050 variará entre el 3% y el 25% de la demanda total de electricidad en los 28 Estados miembros de la UE, dependiendo del número de vehículos eléctricos previstos en cada país. En promedio, para la UE-28, la proporción de la demanda total de electricidad requerida en 2050 es del 9,5%. En general, una capacidad eléctrica adicional de 150 GW será necesaria para cargar coches eléctricos. Esto equivaldría a 18 grandes centrales convencionales, como nucleares o ciclos combinados y representan un 15% del actual sistema eléctrico de toda la UE.

Esto podría poner en tensión la infraestructura eléctrica sin una inversión coordinada con el crecimiento. No se puede establecer un patrón común para todos los países. Incluso entre diferentes países con una proporción similar de energías renovables, la estrategia de gestión para dar cabida a un alto número de vehículos eléctricos podría ser muy diferente, dependiendo de los tipos de energía renovable y la generación de energía convencional en cada país. Un claro ejemplo sería, los países con alta capacidad de generación de energía solar, para los cuales el pico de carga preferido sería durante el día, estos países deberán aplicar diferentes estrategias de red y administración de energía que los países que tienen solo viento. En el caso de España, en concreto, se dispone actualmente de una sobrecapacidad de un 40%, por lo que la inversión estaría por debajo de la media europea.

Además, un aumento en el uso del vehículo eléctrico tendrá como resultado:

  • Reducción de CO2 y las emisiones contaminantes a la atmósfera
  • Mayores emisiones de la producción de electricidad asociada.
  • Aumento global de dióxido de azufre SO2, debido a las emisiones de generación de electricidad.
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Evolution of CO2 from transport in the electricity sector, Oko-Institut.

¿Cambio en el patrón de consumo?

A día de hoy nadie pone en duda que el petróleo es la fuente de energía más utilizada en el mundo (el consumo diario alcanza 95 mbpd) pero si el coche eléctrico acaba consolidándose y desplazando al convencional, el liderato del petróleo podría verse reducido ya que, una quinta parte el consumo global del petróleo viene por el transporte.

No obstante, actualmente los coches eléctricos se encuentran por debajo del 1% del mercado total de los vehículos por lo que aún queda mucho por recorrer. Y en lo referente a las perspectivas de futuro contamos por un lado con entidades como la OPEP que estima que ese share de mercado va a seguir siendo el 1% en el 2035, y por el lado opuesto, agencias como Bloomberg, que prevén que el crecimiento del coche eléctrico puede causar la próxima crisis del petróleo.

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Forecast of quantity of oil displaced by those electric vehicles, Bloomberg.

El principal inconveniente es que las estimaciones anteriores han sido creadas a partir de la tecnología y precios actuales. Por ese motivo, las empresas dedicadas a los combustibles fósiles han subestimado el impacto en el mercado de la llegada del coche eléctrico y el incremento de las energías renovables. Algo que tendrá un mayor impacto en sus cuentas en los próximos años.

En los próximos años se esperan importantes avances. Desarrollos que alcanzarán un punto crítico de evolución que les permitirá llegar al mercado de masas y adelantar en décadas las expectativas de la industria de los combustibles fósiles.

Según las estimaciones de la AEME anteriormente mencionadas, si en 2050 un 80% de los vehículos fueran eléctricos esto supondría el desplazamiento de unos 25 millones de barriles de petróleo cada día, y que supondrá que el petróleo alcance ya su pico máximo de producción en 2020.

El desplazamiento hacia un modelo energético más sostenible está en marcha

Una gran parte de los vehículos eléctricos en las carreteras de Europa en el futuro tendrá implicaciones para la infraestructura de generación y distribución de energía eléctrica. La integración de la demanda de electricidad adicional plantea diversos retos. Es importante que los sectores del transporte por carretera y de energía actúen de forma conectada, y que las decisiones políticas y de inversión de los dos sectores se mantengan integrados.

Los vehículos eléctricos son sólo una manera en la que Europa puede avanzar hacia una economía más eficiente de los recursos y el sistema de transporte sin carbono. La sustitución de los vehículos convencionales por vehículos eléctricos ayudará a reducir las emisiones. Sin embargo, los vehículos eléctricos no resolverán otros problemas relacionados con el transporte, tales como la congestión creciente y el aumento de la demanda de infraestructura vial. Se necesita una transformación sistemática, un cambio hacia el transporte no motorizado y / o público y el cambio de las formas en que usamos nuestros sistemas de transporte. Esto ayudará a lograr el compromiso de la UE hacia una economía baja en carbono eficiente, verde y competitiva.

Sonia Díaz | Energy Consultant

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