L’illusione norvegese: i EV ùn sò micca più efficienti energetichi

Via Goehring & Rozencwajg,

"I veiculi elettrichi (EVs) s'accumulanu in lotti in tuttu u paese cum'è a rivoluzione verde ghjunghje à un scontru di velocità, mostranu i dati.
~ USA Today, 14 nuvembre 2023

"Hertz Global Holdings hà annunziatu ghjovi chì hà previstu di taglià un terzu di a so flotta globale di EV durante l'annu. Dopu à l'annunziu, u CEO di Hertz, Stephen Scherr, hà suggeritu chì a strada di l'elettrificazione puderia esse più accidentata di ciò chì era previstu.
~ Bloomberg, 11 di ghjennaghju di u 2024

A partire da a mità di l'ultimu decenniu, a cumunità d'investimentu hè diventata cunvinta chì l'adopzione di EV crescerà rapidamente. A penetrazione di l'EV diventerà cusì grande chì u cunsumu mundiale di petroliu avissi imminenti à u piccu, o cusì l'opinione consensuale largamente crede. U 2019 hè statu ripetutamente riferitu cum'è l'annu chì a dumanda di u petroliu hà da u piccu è poi diminuite. In retrospettiva, sti preoccupazioni eranu misplaced. Malgradu l'interruzzione massiva di COVID-19, a dumanda di petroliu in 2024 deve ghjunghje à 103 mb / d – 2.3 mb / d più grande di 2019. Undeterred by the sorprendente surge in demand, assai analisti fermanu cunvinta chì a "peak oil demand" hè sempre imminente.

A credenza di a cumunità d'investimentu chì i EVs rimpiazzaranu u mutore di combustione interna ferma più forte cum'è sempre.

Avemu vigorosamente in disaccordu.

In a nostra ultima lettera , avemu previstu chì a dumanda energetica glubale supere sempre e aspettative per i prossimi vint'anni. Mai prima, tante persone sò state simultaneamente in u so periodu di sviluppu ecunomicu intensivu d'energia. U nostru esame si concentrava largamente nantu à a dumanda energetica tutale è specificamente evitata u cunsumu di oliu. A nostra scelta hè stata deliberata: avemu vulsutu mette in risaltu i mutori critichi di a dumanda energetica tutale è evità di distractà da u dibattitu nantu à a penetrazione di l'EV. L'essai d'oghje si focalizeghja nantu à u petroliu è spiega perchè credemu chì a dumanda sorprenderà l'upside per l'anni à vene.

A nostra ricerca mostra chì i EVs luttaranu per ottene una adopzione generalizzata malgradu i sussidi massicci è a minaccia crescente di interdizioni di i motori di combustione interna (ICE). Dopu avè studiatu currettamente a storia di l'energia, avemu ancu truvà un esempiu induve una nova tecnulugia cù efficienza energetica inferjuri hà rimpiazzatu una esistente, più efficiente. Malgradu l'affirmazioni di u cuntrariu, a nostra ricerca suggerisce chì i EV sò menu efficienti energetichi cà l'automobili di mutore di combustione interna. In cunsiquenza, ùn anu da ottene una adopzione generale.

A nostra pretendenza hè cuntruversa; A maiò parte di l'esperti insistenu chì i EV sò assai più efficaci. Cridemu chì l'ICE hè chjaramente u vincitore una volta chì i costi energetichi di a batteria è di a putenza rinnuvevule necessaria per fà EV "senza carbonu" sò cunsiderate.

Ancu s'è i guverni ponu incuragisce i EVs per via di sussidi o di interdizioni ICE, queste misure prubabilmente falleranu, postu chì i cunsumatori si ricusanu à a fine di abbraccià una nova tecnulugia chì sporta un'efficienza energetica inferiore. Esempii megliu ùn pudianu esiste chì Ford è Hertz ridimensionà drasticamente e so iniziative EV a causa di un interessu di i cunsumatori più bassu di u previstu.

A mitigazione di l'emissioni di carbone hè centrale à u casu per i veiculi elettrici. I difensori sustenenu chì u rimpiazzamentu di i combustibili fossili hè essenziale per frenà u riscaldamentu glubale. Ùn simu d'accordu. A rimpiazzamentu di l'ICE cù EVs aumenterà materialmente l'emissioni di carbonu è pò aggravà u prublema. A fabricazione di un veiculu elettricu cunsuma assai più energia cà un ICE. A maiò parte di questa energia supplementaria hè spesa in minera di i materiali è a fabricazione di una batteria gigante di lithium-ion di EV. L'imprese minerarie utilizanu camioni, trituratori è mulini à intensità d'energia per estrae u nichel, u cobaltu, u litiu è u ramu di ogni batteria. U prucessu di fabricazione cunsuma una grande quantità di energia. Parechji analisti vantanu ansiosamente u risparmiu di carbone da i combustibili fossili spustati senza cuntà adeguatamente u cunsumu energeticu aumentatu di a batteria. Una volta questi aghjustamenti sò fatti, a maiò parte, se micca tutti, di u vantaghju di carbone di l'EV sparisce.

Se i nostri mudelli sò curretti, i EV fallenu nantu à dui fronti: sò menu efficienti energetichi cà l'ICE chì cercanu di rimpiazzà è a so adopzione farà pocu per mitigà l'emissioni di carbonu.

I decisori pulitichi spessu presentanu a Norvegia cum'è l'ultima storia di successu di l'EV. Grazie à i sussidi massicci, i EVs custituiscenu u 80% di tutte e vendite di vitture novi norvegesi in 2022 è attualmente cuntenenu u 20% di a flotta totale di vitture. I decisori pulitichi speranu chì tutti i paesi sviluppati adutranu infine u mudellu di Norvegia. Tuttavia, dopu un'ispezione più stretta, l'esperienza di a Norvegia face più per avvistà di e carenze di l'EVs chè per favurisce a so adopzione.

U primu prublema hè finanziariu.

U guvernu norvegese offre à i cunsumatori sussidi massicci per cumprà un EV. I veiculi novi sò esentati da parechji tassi onerosi è da u 25% VAT. In media, un grande novu ICE seria sottumessu à $ 27,000 in diversi tassi; un EV equivalente ùn pagherebbe nunda. In seguitu, a Norvegia esenta l'EV da ogni pedaghju di strada o di traghetti è li permette d'utilizà corsi d'autobus, offre parcheghju gratuitu è ​​carica in e zone municipali, è assicura "diritti di carica" ​​in edifici di appartamenti. Ancu se a Norvegia hà rimbursatu alcune di sti sussidi operativi à partesi da u 2017, un residente di Oslo pò sempre s'aspittava chì questi benefici totalinu $ 8,000 annu.

A Norvegia hè unu di i paesi più ricchi di u mondu, cù un PIB per capita di $ 106,000 in 2022. Malgradu a so ricchezza impressiunanti, u guvernu deve sempre incentivate finanziariamente i so citadini à cumprà EV.

I beneficii cumincianu à piglià u so peghju nantu à e finanze di Norvegia. À quasi $ 4 miliardi annu, a Norvegia spende quant'è in sussidi di EV cum'è in u mantenimentu tutale di l'autostrada è di l'infrastruttura publica. U prugramma hà ancu suscitatu prublemi significativi intornu à l'ugualità in Norvegia. I sussidi di l'EV favurizanu i citadini urbani à altu redditu, chì prufittanu di i pedaghji gratuiti, di parcheghju è di carica è evitanu l'imposta onerosa nantu à i veiculi di lussu più grande. Diversi gruppi pulitichi populisti in Norvegia anu fattu i cosiddetti subsidii "elitisti" di l'EV un puntu focu di a so piattaforma.

À mezu à un scrutinu crescente, u guvernu hà attivamente cercatu di riduce parechji sussidi. U parcheghju municipale ùn hè più liberu, è i passageri (anche micca i veiculi stessi) sò sottumessi à certi pedaggi. U guvernu hà ancu introduttu un impositu di compra parziale nantu à i novi EV. I sustenituri anu avvistatu chì qualsiasi rimborsu di sussidii di sicuru dannu a penetrazione di l'EV è offre a Svezia cum'è un studiu di casu, induve, in 2022, l'eliminazione di parechji sussidi hà precipitatu una caduta di 20% in a vendita di EV.

A più impurtante, i EV in Norvegia ùn anu micca affettatu a dumanda di carburanti fossili o l'emissioni di carbonu cum'è previstu. Ancu s'è a dumanda di petroliu è l'emissioni di carbone sò cascate da 15% da u 2010, a maiò parte di questu ùn hè micca in relazione cù a vendita di EV. In u periodu, a dumanda di petroliu tutale hè cascata da solu 34 000 b / d, cù a benzina è u diesel chì custituiscenu solu u 10% di a calata. A maiò parte di a calata hè vinuta da u riscaldamentu, l'illuminazione è a dumanda petrochimica, chì stimamu chì hà colapsatu da più di un terzu. Malgradu chì u 20% di tutti i veiculi nantu à a strada sò avà elettrici, a dumanda di benzina è diesel di Norvegia hè cascata da solu 4%.

I nostri dati suggerenu chì i Norvegesi sò riluttanti à rinunzià i so veiculi ICE, ancu dopu avè acquistatu un EV. Calculemu chì dui terzi di e famiglie EV di Norvegia pussede almenu un veiculu ICE. Da u 2010 à u 2022, a Norvegia hà aghjustatu 550 000 EV, ma u numeru di veiculi ICE nantu à a strada, invece di cascà, hè aumentatu di 32 630. Mentre a pupulazione hà crisciutu da 11%, u numeru tutale di vitture di passageru hà crisciutu da 25%. Quandu una famiglia di EV preferisce evità un pedamentu di strada o di traghetti, avè accessu à parcheghju gratuitu o carica, o evite a congestione utilizendu corsi d'autobus, usanu u so EV. Quandu visitanu a so hytte in a muntagna, usanu u so ICE. L'impattu hè statu cusì materiale chì i difensori anu fattu pressioni per un prugramma di scrappage ICE finanzatu da u guvernu, – un altru sussidiu EV velatu.

Senza sorpresa, a dumanda di l'electricità hè cresciuta cum'è a Norvegia hà cambiatu da i combustibili fossili à l'electricità per u trasportu, u riscaldamentu è l'illuminazione. Dapoi u 2010, a dumanda di l'electricità norvegese hà cresciutu un impressionante 20%. A dumanda primaria tutale per tutte e forme di energia hè aumentata da 5%. I dati suggerenu chì un cambiamentu generalizatu à i EV hà fattu pocu per riduce u cunsumu energeticu generale malgradu l'affirmazioni chì sò assai più efficienti.

U cambiamentu da i combustibili fossili à l'electricità hà riduciutu u CO2 di Norvegia di un impressionante 16%, un successu elogiatu da a stampa. Hè assai menu discutitu, però, hè cumu i Stati Uniti anu calatu e so emissioni di 16% in u stessu periodu, passendu da u carbone à u gasu naturale in a so generazione di energia.

Aduprà a Norvegia cum'è mudellu per a riduzione di CO2 seria un sbagliu. Moltu più cà qualsiasi altru paese in u mondu, a Norvegia beneficia di u so vastu putenziale idrologicu chì genera quasi 92% di tutta l'electricità senza carbonu. Dunque, una mossa da i combustibili fossili versu l'electricità avarà un impattu significativu in l'emissioni di carbone di Norvegia più cà in ogni locu in a Terra.

Inoltre, a Norvegia importa tutti i EV domestici. Cumu avemu discututu, a fabricazione di EV hè incredibilmente intensiva in energia, principalmente per custruisce a bateria. In u casu di a Norvegia, nimu di sta energia supplementaria hè riflessa in i so figuri di dumanda domestica. Cina fabrica a maiò parte di e batterie di lithium-ion è 80% di tutti i EV. U carbone cuntene 60% di u so supplyu energeticu tutale.

Stimu chì un EV mediu cunsuma 60 MWh per a fabricazione, di quale a bateria rapprisenta a mità. Dunque, a fabricazione di 579 000 EV di Norvegia (tutti i EV in strada oghje in Norvegia) richiede 35 twh, equivalenti à 25% di a dumanda annuale di elettricità norvegese totale. Dapoi chì a Cina emette 600 grammi di CO2 per kwh (a Cina hè induve quasi tutte e batterie EV di Noway sò fabbricate), calculemu chì a flotta EV di Norvegia emette 21 mm tunnellate di CO2. U cunsumu di benzina è di diesel in Norvegia hè cascatu da pocu 3.200 barili per ghjornu o 50 mm gallons per annu. Assumindu 9 kg di CO2 per gallone di benzina o diesel, tutta a flotta di EV di Norvegia riduce solu 450 000 tunnellate di CO2 annu, paragunatu à una emissione iniziale di 21 mm tunnellate. In altri palori, ci vole à quarantacinque anni di risparmiu di CO2 da u cunsumu ridottu di gasoline è diesel per cumpensà l'emissioni iniziali da a fabricazione di i veiculi. Siccomu una batteria EV hà una vita utile di solu dece à quindici anni, hè chjaru chì u lanciu di l'EV in Norvegia hà aumentatu l'emissioni di CO2 di u ciclu di vita tutale drasticamente. Incredibbilmente, questu hè veru malgradu chì a Norvegia hà l'idroelettricità di carbone più bassu in u mondu. Ancu s'è a Cina avia da ghjunghje à i so obiettivi eccessivamente ambiziosi per l'energia eolica, solare è nucleare per u 2035, calculemu chì u "rimborsu" di u carbonu avissi sempre più di vint'anni. Realisticamente, l'unicu modu per i EVs per riduce l'emissioni di carbonu di u ciclu di vita seria cun un muvimentu generalizatu à l'energia senza carbonu in a fabricazione di EV. A maiò parte di i difensori di l'EV speranu chì l'energia rinnuvevule serà a suluzione. Sfurtunatamente, ùn avemu micca cridutu chì questu serà fattibile per via di a so efficienza energetica inferjuri.

Invece di serve cum'è mudellu, u prugramma di Norvegia deve avvistà di e cunsequenze impreviste di a penetrazione di EV à grande scala, in particulare quandu i cunsumatori compranu un EV in più di un ICE. Innumerevoli articuli dicenu chì i EV sò assai più efficienti energetichi cà i veiculi ICE. Inoltre, questi autori sustenenu chì i EV seranu più efficaci è più senza carbonu una volta chì e rinnovabili rimpiazzanu u carbone è u gasu naturale. A nostra analisi, impopulare è cuntruversata, suggerisce u cuntrariu.

A maiò parte di l'articuli listanu l'EV cum'è in ogni locu trà duie è trè volte più efficienti di l'energia cà l'ICE chì rimpiazzanu.

A basa di sta dichjarazione hè chì i mutori di combustione interna sò solu 40% efficaci è chì quasi u 60% di l'energia cuntenuta in gasoline o gasoil hè "sperta", principalmente in forma di calore è attritu. Per d 'altra banda, un mutore elettricu trasferisce quasi u 90% di a so energia elettrica direttamente à i roti. A diffarenza porta assai à cuncludi erroneamente chì un EV hè quasi trè volte "efficace" cum'è un ICE.

Stu argumentu cumuni hè fundamentalmente difettu per trè motivi.

Prima, ùn riesce à catturà l'energia necessaria per fà a bateria;

siconda, ùn riesce à distingue trà energia termica è elettrica;

è terzu, ùn riesce à cuntà a scarsa efficienza energetica di l'energia rinnuvevuli.

Un EV usa 32 kWh d'electricità per 100 chilometri viaghjate. A bateria di u veiculu, intantu, cunsuma un incredibile 24 MWh in a so fabricazione. Assumindu una vita utile di 120.000 milla, u pacchettu di bateria cunsumu 20 kWh per 100 milla viaghjate, duie terze quantu l'electricità diretta stessu. A maiò parte di l'analisti chì avemu lettu ùn anu micca include stu oneroso pesu energeticu quandu si prisentanu l'efficienza superiore di l'EV.

In seguitu, a maiò parte di l'argumenti di efficienza ùn riescenu à distingue l'energia termica è elettrica .

Mentre a maiò parte di noi hè statu insignatu chì l'energia hè fungible, parechje forme distinte di energia anu diversi gradi di utilità. Ancu s'ellu hè fora di u scopu di stu essai, a distinzione circunda l'aleatoriu, o entropia, di u trasportatore di energia. A più entropica una fonte d'energia, u travagliu menu utile pò esse realizatu. Burning fuels di ogni tipu hà sempre alta entropia. L'electricità, invece, cù a so stringa ordinata di elettroni in muvimentu, hà una entropia estremamente bassa. L'aghjurnamentu da l'energia termica à l'energia elettrica introduce sempre inefficienze previsible basate nantu à e lege fundamentale di a termodinamica.

Quandu l'experti dichjaranu chì un EV hè trè volte più efficau ch'è un ICE, ùn ponu micca fà sta distinzione. In un mutore di combustione, u cunduttore converte a benzina (alta entropia) in u muvimentu avanti cù circa 40% di efficienza. L'elettricità (bassa entropia) cunduce un mutore cù circa 90% di efficienza in un veiculu elettricu. Tuttavia, l'electricità ùn esiste micca in natura, ma invece deve esse generata. Burning gas naturale (alta entropia) per generà electricità (bassa entropia) hè solu 40-50% efficiente. L'EV ùn hè micca intrinsecamente più efficace; invece, l'inefficiente "upgrade" da l'energia termica à l'energia elettrica si trova fora di scena è hè convenientemente omessa da a maiò parte di l'analista.

Infine, a maiò parte di l'argumenti di efficienza ùn ponu micca cuntà a generazione di energia in u primu locu.

Per esempiu, cum'è avemu vistu cù a Norvegia, l'unicu modu per riduce l'emissioni di carbonu di l'automobile hè cunvertisce in energia rinnuvevule sia per a fabricazione sia per l'alimentazione di u veiculu. Sfortunatamente, l'energia rinnuvevule hè pruibitivamente inefficiente. Questu pò esse surprisante. Dopu tuttu, nè u ventu nè u solare "brucia" carburante, è cusì ùn sò micca sottumessi à l'inefficienza di passà da l'energia termale à l'energia elettrica discutitu prima. In ogni casu, u ventu è u sole soffrenu di una densità d'energia incredibbilmente bassa (cunsiderate u calore da una stufa di gas cumparatu cù una brisa dura). Per catturà quantità utili di putenza, i mulini di ventu deve esse altu di 300 m, è l'agricultori solari devenu sparghje nantu à millaie di ettari. Queste grandi installazioni necessitanu materie prime cum'è azzaru, cimentu, ramu, argentu è polisilicu. Questi materiali, à u turnu, cunsumanu una grande quantità di energia per a mina è u prucessu. In paragone, l'estrazione di petroliu è di gasu hè assai efficace.

Studiemu l'energia tutale necessaria per pruduce diverse forme di energia, una metrica cunnisciuta cum'è u ritornu di l'energia nantu à l'investimentu (EROI). Mentre una sola unità di energia investita puderia generà cinquanta unità di energia (termale) annantu à a vita di un pozzu di oliu produtivu, generà solu dece unità di energia (elettrica) cù u ventu o menu di sei da un pannellu solare. Inoltre, l'energia eolica è solare deve esse tamponata da u almacenamentu di a batteria à livellu di a rete per evità l'intermittenza, chì richiede assai più energia. U ventu cumpletamente buffered hà prubabilmente un EROI di sei à sette, mentre chì u solar pò esse bassu quant'è trè. Riclamà un EV alimentatu da rinnuvevuli hè efficiente perchè u so mutore opera à 90% ùn riesce à cuntà a scarsa efficienza upstream.

Invece, avemu pigliatu un approcciu completamente diversu à u calculu di l'efficienza di l'automobile: assumendu 100 kWh di energia termica dispunibule, quantu un cunduttore pò aspittà di viaghjà in un ICE cumparatu cù un EV. Preferimu sta metodulugia, cum'è aligned with our intuitive understanding of "efficienza:": quantu pudemu esce da una sola unità di energia. Aduprendu stu approcciu, a corsa ùn hè ancu vicinu – l'ICE vince "a mani in terra".

Un ICE efficiente pò aspittà à ottene 37 miles per gallone di benzina o 98 kWh d'energia termale per 100 miles. I cumpunenti di u veiculu necessitanu 20 MWh, o 15 kWh per 100 miles, quandu sò ammortizzati annantu à una vita utile di 170.000 miles – secondu Argon Labs. L'ICE pò aspittà di cunsumà 112 kWh per 100 miles, di quale 90% rapprisenta energia termale in forma di benzina. L'estrazione di l'oliu beneficia di un EROI assai altu di 60:1 à a testa di pozzu. In altri palori, 60 unità di energia termale, in forma di crudo, vene à u pozzu per ogni unità di energia investita. U trasportu è a raffinazione cunsumu circa 15% di l'energia cuntenuta in u crudu, abbassendu l'EROI à 50. Per esse cunsirvatori, assumemu un EROI ultimu di 45. Per quessa, invistisce un kWh d'energia termale creà 45 kWh d'energia termale, propulsà l'ICE 41 miles.

Un EV mudernu cunsuma 32 kWh di energia elettrica diretta per 100 miles. A batteria richiede 24 MWh supplementari, chì nantu à a vita utile di u veiculu di 120 000 miglia equivale à 20 kWh per 100 miglia. I cumpunenti restante di u veiculu cunsumu 27 kWh per 100 miles. L'EV pò aspittà di cunsumà 80 kWh per 100 miles, di quale 95% hè electricità.

Assumindu chì l'electricità hè generata in una centrale elettrica alimentata da gas naturale, l'EROI hè di circa 25 una volta chì e perdite di linea di trasmissione sò cunsiderate. Partendu da novu cù un kWh d'energia termale, aspittemu di generà 25 kWh d'electricità. L'EV, dunque, viaghja 32 miles – 20% menu di l'ICE. Se l'elettricità hè generata cù una mistura di ventu senza buffer è solare, l'EROI puderia esse bassu quant'è 13. Per quessa, un kWh d'energia puderia generà solu 13 kWh d'electricità, propulsendu l'EV à solu 16 miles – più di 60% di menu di l'elettricità. ICE.

Mai in a storia un "prime mover" menu efficiente hà spustatu un più efficiente. Cridemu chì sta volta ùn serà micca diversu. Mentre i guverni puderanu pruvà à coercià i cunduttori à cumprà EVs o ancu pruibisce l'ICE in tuttu, queste pulitiche falleranu infine cum'è i cunsumatori insistenu à mantene i so veiculi più efficaci. Un novu scupertu di a batteria aiutaria à fà i EV più efficienti energetichi, è studiemu u spaziu assai da vicinu. In particulare, simu impressiunati cù u travagliu fattu da a squadra in PureLithium, in quale avemu fattu un picculu investimentu privatu. Tuttavia, ùn pudemu micca identificà alcuna tecnulugia di bateria chì cambiassi materialmente sta analisi. Finu à tandu, aspittemu chì i mutori di combustione interna cuntinueghjanu à duminà, è a penetrazione di l'EV vi deluderà.

Intrigatu? Vi invitemu à scaricà o rivisite tutta a nostra lettera di ricerca Q4 2023, dispunibule quì sottu.