tl;dr: Die Behauptung ist falsch. Die Behauptung ist, dass sechsmal so viel Strom erzeugt werden müsste, aber wenn alle Autos im Jahr 2019 elektrisch gewesen wären, wäre nur 1,43-mal (43 %) mehr Stromerzeugung erforderlich gewesen, um sie alle anzutreiben. Dies lag höchstwahrscheinlich innerhalb der Kapazität des bestehenden Stromsystems.

Statistiken zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICEV), 2019

Die Behauptung bezieht sich auf die Gegenwart, aber für diese Analyse werde ich Daten von 2019 verwenden, das letzte volle Jahr vor Beginn der Pandemie.

Laut der US Federal Highway Administration gab es im Jahr 2019 in den USA 276.491.174 registrierte Fahrzeuge (einschließlich Personen- und Frachtfahrzeuge), die insgesamt 3.261.772.000.000 Meilen zurückgelegt haben.

Weniger als 2 Millionen davon waren EVs ( Quelle ), was ich als Rundungsfehler behandeln werde. Die folgende Tabelle schlüsselt sie nach Fahrzeugtyp auf. Busse und Motorräder werden aus irgendeinem Grund separat aufgeführt, aber ich habe sie der Vollständigkeit halber als "andere" in einen Topf geworfen.

Daten von Elektrofahrzeugen (EV).

Laut Electric Vehicle Database hat das durchschnittliche Personen-EV eine Batteriekapazität von 59,3 kWh und eine Reichweite von 196 Meilen (315 km).

Kapazitätsschätzungen sind für schwere Nutzfahrzeuge schwieriger zu bekommen, da es noch nicht viele davon auf der Straße gibt. Dieser kürzlich erschienene Autoweek-Artikel, der sich mit Lastkraftwagen befasst, erwähnt jedoch einen Kapazitätsbereich von 220 bis 475 kWh mit einem entsprechenden Bereich von 125 bis 250 Meilen. Unter Verwendung der Daten der FHA müsste ein durchschnittliches Schwerlastfahrzeug weniger als 100 Meilen pro Wochentag zurücklegen:

300,050,000,000 mi / 13,085,643 vehicles / 261 weekdays = 88 mi/weekday/per vehicle

... also verwende ich das untere Ende des Batteriekapazitätsbereichs.

Die Ladeeffizienz ist ebenfalls erforderlich, da die Energiemenge, die das Fahrzeug zum Fahren verbraucht, geringer ist als die zum Laden benötigte Menge. 85 % Ladeeffizienz ist eine konservative Schätzung von Car and Driver .

Wie viel Energie wäre nötig?

Kombinieren Sie alle Daten und berechnen Sie die Gesamtenergie, die 2019 benötigt worden wäre, um diese Elektrofahrzeuge anzutreiben:

Die Energie wird wie folgt berechnet:

( miles traveled [mi] / range [mi] ) x ( capacity [kWh] / efficiency [%] ) = energy [kWh]

Für leichte Nutzfahrzeuge liegt die Effizienz bei 0,36 kWh/km (95 MPGe ) oder etwas schlechter als die Schätzung des US Alternative Fuel Data Center von 0,32 kWh/km (105 MPGe) für die damals auf der Straße befindliche Flotte von Elektrofahrzeugen aus dem Jahr 2015 .

Unter der Annahme von Verlusten von 5 % bei Übertragung und Verteilung hätte die tatsächlich benötigte Erzeugungsmenge 1.827.075 GWh betragen.

Die gesamte Stromerzeugung in den USA betrug im Jahr 2019 laut US Energy Information Administration 4.266.488 GWh , was bedeutet, dass insgesamt 6.093.563 GWh benötigt worden wären, um die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen zusätzlich zur bestehenden Nachfrage zu decken.

Wenn also jedes Fahrzeug im Jahr 2019 ein Elektrofahrzeug gewesen wäre, wäre nur 1,43-mal (43 %) mehr elektrische Energie benötigt worden, nicht sechsmal (500 %) mehr .

Etwas über den Rahmen der Frage hinausgehen ...

War so viel Energie machbar ?

Die Stromerzeugung zu einem bestimmten Zeitpunkt ist an die Last angepasst, sodass die eigentliche Frage ist, ob die höhere Last hätte erfüllt werden können, die eine Funktion der gesamten Generatorkapazität ist .

Ohne Berücksichtigung intermittierender Ressourcen wie Sonne, Wind und Pumpwasserkraft betrug die abrufbare Gesamtkapazität im Jahr 2019 917 GW, mit einer theoretischen Fähigkeit, insgesamt 8.033.064 GWh zu erzeugen (unter der Annahme eines 24x7-Betriebs). Dies ist eine konservative Schätzung unter Verwendung der Nettosommerkapazität, die niedriger ist, da Wärmekraftwerke (Kohle, Erdgas und Kernkraft) bei höheren Umgebungstemperaturen weniger effizient sind.

Die intermittierenden Energiequellen erzeugten im Jahr 2019 483.826 GWh, was bedeutet, dass die regelbaren Quellen benötigt hätten, um 6,093,563 - 483,826 = 5,609,737 GWhinsgesamt zu erzeugen. Dies entspricht einer Betriebsdauer von 69,8 %, verglichen mit 47,1 % ohne EV-Ladung oder zusätzlichen 5,5 Stunden pro Tag.

Ist es möglich, diese Stromquellen 70 % der Zeit zu betreiben? Im Jahr 2014 begann die EIA mit der Veröffentlichung von Kapazitätsfaktordaten und erstellte dieses Diagramm:

Kernenergie, Kohle und Erdgas – die Schlüsseltechnologien, die in den USA zur Erzeugung von Strom nach Bedarf verwendet werden – scheinen zumindest auf der Grundlage der monatlichen Daten in der Lage zu sein, 70 % der Zeit zu arbeiten. Dies wäre jedoch aufgrund der verkürzten Wartungs- und Instandhaltungszeiten wahrscheinlich kostspielig und schwierig.

Und natürlich berücksichtigt dies nicht die Verfügbarkeit von Brennstoffen, aber zumindest wäre viel zusätzliches Benzin und Diesel für den Betrieb von Kraftwerken verfügbar, und viele Anlagen in den USA können tatsächlich von Erdgas auf Erdöl umsteigen .

Was ist mit dem Aufladen all dieser Batterien?

In den Kommentaren gibt es einige Diskussionen über die Herausforderung der Stromnachfrage zum Aufladen – dh, wenn alle gleichzeitig ihr Elektrofahrzeug zum Aufladen an die Steckdose anschließen, könnte das Netz damit umgehen? Wahrscheinlich nicht, aber solange wir 2019 alle Autos auf magische Weise durch Elektrofahrzeuge ersetzen, warum sie nicht auch auf magische Weise mit intelligenten Ladegeräten ausstatten? Das durchschnittliche Fahrzeug fuhr etwa 32 Meilen pro Tag; mit einem (magisch gelieferten) Ladegerät der Stufe 2 , das jeden Tag eine Stunde oder weniger zum Aufladen benötigen würde. Intelligente Ladegeräte, die Preissignale und Versorgungsbefehle überwachen, könnten problemlos sicherstellen, dass alle Fahrzeuge bei Bedarf vollständig aufgeladen werden, ohne das Netz zu überlasten.

Nein, etwa 40 bis 60 %

Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor (ICE) verbrauchen derzeit jedes Jahr 146 Milliarden Gallonen Benzin . Eine Gallone Benzin entspricht etwa 33 kWh Energie . Alle ICE-Fahrzeuge verbrauchen also rund 4,8 Millionen Gigawattstunden in ihren Tanks.

Die USA produzieren derzeit jährlich etwa 4,2 Millionen GWh Strom .

Die Behauptung geht davon aus, dass Elektrofahrzeuge sechsmal so viel Energie liefern müssten wie Verbrennungsmotoren . Das heißt, Tank/Plug-to-Wheel-Elektrofahrzeuge müssten sechsmal weniger effizient sein als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.

Stattdessen sind Elektrofahrzeuge etwa 2- bis 3-mal effizienter als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, was bedeutet, dass ein Wechsel zu Elektrofahrzeugen zwischen 1,6 und 2,4 Millionen GWh mehr Strom benötigen würde als die derzeit produzierten 4,2 Millionen GWh. LShaver schätzte, dass 1,7 Millionen GWh für Elektrofahrzeuge benötigt würden , also sind wir im Stadion.

Dies entspricht einer Steigerung der Stromerzeugung um 40 bis 60 %.

Während dies so aussieht, als würden wir mehr Strom verbrauchen, da EVs Tank und Well-to-Wheel effizienter sind (siehe Referenzen), bedeutet dieser Anstieg des Stromverbrauchs einen deutlichen Rückgang des gesamten Energieverbrauchs in den USA .

Dies setzt voraus, dass wir auf Elektrofahrzeuge umsteigen und sich sonst nichts ändert, was uns zu den Irrtümern der Behauptung bringt.

Gegensätzliche Irrtümer

Dies bringt uns dazu, die Bedeutung der Behauptung in Frage zu stellen. Die Implikation der Behauptung, und viele mögen sie, dass es so viel mehr Ressourcen erfordern würde, auf Elektrofahrzeuge umzusteigen. Aber um von der Behauptung zur Schlussfolgerung zu gelangen, bedarf es des kontrafaktischen Trugschlusses: Wir werden eine Sache ändern, aber alles andere bleibt gleich.

Wir würden weniger Energie verbrauchen, indem wir mit dem Öl Strom erzeugen

Ein häufiger Trugschluss bei diesen Argumenten besteht darin, nur die für Elektrofahrzeuge erforderlichen Ressourcen und Infrastrukturen für den Schockwert darzustellen, sie jedoch nicht mit dem zu vergleichen, was derzeit von Verbrennungsmotoren verwendet wird. Wenn wir auf Elektrofahrzeuge umsteigen würden, würden wir die Ressourcen nicht mehr für ICE verwenden. Solange die EVs weniger als ICE verbrauchen, ist es ein Gewinn.

Wir würden nicht länger 146 Milliarden Gallonen Benzin in Autos verbrennen. Im schlimmsten Fall könnte das Öl zur Herstellung des Benzins stattdessen zur Stromerzeugung verbrannt werden. Die Stromerzeugung aus Öl ist ineffizient, die USA verlassen sich nicht mehr auf Öl für Strom, aber sagen wir, wir haben es getan.

Ein Batterie-EV (BEV), das mit Strom betrieben wird, der von einer konventionellen Ölanlage erzeugt wird, ist „FOEL1“. Ein ICE-Fahrzeug ist "COG1 DISI" (Conventional Benzin Direct Injection Spark Ignition).

Wir würden das nicht tun, aber selbst dann würden wir Energie und Emissionen einsparen .

Wir könnten dies nicht tun, die USA haben nur minimale vorhandene Kapazitäten, um Strom aus Öl zu erzeugen. Die Behauptung erklärt nicht, wie wir morgen auf magische Weise auf Elektrofahrzeuge umsteigen. Ich denke, es ist nur fair, dass ich nicht erkläre, wie wir morgen auf magische Weise ölbefeuerte Generatoren bauen.

Wir werden morgen nicht auf Elektroautos umsteigen

Der Anspruch versucht, die aktuellen Zahlen zur Stromerzeugung für eine Umstellung zu nutzen, was noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Die Elektrifizierung der US-Fahrzeugflotte wird Jahrzehnte dauern. Während dieser Zeit werden die Märkte reagieren, die Kraftstoff- und Energieindustrie wird reagieren, die Infrastruktur wird sich anpassen, unser Energiemix wird sich ändern und Elektrofahrzeuge werden sich ändern und wahrscheinlich noch effizienter werden.

Es schadet nicht zu fragen, wie viel Strom wir brauchen würden, wenn wir morgen auf magische Weise auf Elektrofahrzeuge umsteigen würden, es ist ein nützlicher Datenpunkt für die Perspektive. Damit der Anspruch im Hinblick auf die Elektrifizierung von Bedeutung ist, müsste er jedoch diese Reaktionen berücksichtigen. Einer der Hauptvorteile der Elektrifizierung besteht darin, dass sich Elektrofahrzeuge viel besser an Veränderungen in der Energiegewinnung anpassen können als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Das zu ignorieren ist unseriös.

Verweise

• Well-to-Wheels-Analyse zukünftiger Kraftstoffe und Antriebsstränge im europäischen Kontext Abschnitt 4.3
• Gesamte Nettostromerzeugung in den Vereinigten Staaten von 1990 bis 2020, nach Energiequellen