一次充電6輛車很好。 收取60百萬可能會有點困難。 Nadya Kubik / Shutterstock.com
今天， 不超過2％ 美國人購買的車輛是電動的。 但在未來三十年內，一些汽車行業專家預計電動汽車可能佔大部分 美國 及 全球汽車銷售.
總而言之，美國司機記錄下來 3萬億英里 每年，消費超過 170十億加侖 汽油和柴油的過程。 將所有這些道路里程轉換為電力將對國家生產和輸送電力系統提出新的要求。
作為專業的一部分 能源基礎設施研究, 我們正在尋求 了解如何 增加電動汽車（EV） 可能會改變 怎麼能量 is 供應和消費。 到目前為止，我們已經發現電動汽車的影響將取決於您居住的地點和充電時間。
估算電動汽車將需要多少電力
使用類似的技術 我們最近的論文 在氫氣車輛方面，我們制定了各州對個人汽車，卡車和SUV電氣化車隊所需電量的評估。
我們首先估算了每個縣今天消耗的汽油量。 然後，我們根據當今電動汽車的效率將車輛行駛里程轉換為電力需求。
不可否認，這些方法有局限性。 如果，旅行的里程數可能會發生顯著變化 自動車輛 變得司空見慣，更多人依賴優步，Lyft等 車輛共享服務， 例如。 然而，我們認為，如果電動汽車成為常態，我們的方法為估計未來的電力需求提供了一個良好的起點。
區域影響
美國電網不斷發展，以滿足整個電網的新需求 上世紀。 但如果國家的車輛迅速變為電動車，那麼電網需要更快地改變。 根據當地的駕駛習慣和已經存在的電網基礎設施，我們的分析表明電動汽車將在不同地區產生不同的影響。
自德州和加州 比任何其他州消耗更多的電力，它們提供了充滿電動汽車未來前景的快照。 在這兩種情況下，電動汽車的增加將推動消費增加，並有可能使本地基礎設施緊張。
如果德克薩斯州的幾乎所有乘用車今天都已通電，那麼該州每年需要大約數十萬小時的電力 - 年平均耗電量 11百萬家庭。 增加的電力需求將導致德克薩斯州當前消費量增加30％。
相比之下，由於氣候更加溫和，加利福尼亞可能需要差不多 50的電量增加了一倍 如果該州的乘用車完全通電，則比目前消耗的要多。 這意味著加州需要每年產生額外的120太瓦時電力。
兩個網格的故事
看看這兩個州的網格，可以看出對移動電動車的依賴程度如何因地而異。
在炎熱的夏天下午，德克薩斯州使用了約 一半的電力 它產生動力空調以保持建築物涼爽。 由於空調，電力需求的季節性變化很大，這意味著該州的電廠在一年中的許多小時都處於閒置狀態。 非高峰時段的備用容量可以使德克薩斯州更容易滿足未來電動汽車的電力需求。
加利福尼亞更加溫和的氣候意味著該州在夏季需要的電力更少，整體電網的需求變化也更少。 因此，加利福尼亞州的發電容量低於德克薩斯州，以滿足電動汽車未來的充電需求。
在2018，德克薩斯州電力可靠性委員會，管理德克薩斯州大部分電網的組織，大致達到了新的高峰需求 7月73的19千兆瓦。 看看7月19，2018的非高峰時段，我們發現，如果閒置的發電廠全天繼續運行，而不僅僅是在高峰需求期間，ERCOT電網的剩餘容量可以提供超過350千兆瓦時的額外電力。
根據我們的估計，德克薩斯州完全電氣化的私人汽車車隊的充電要求約為每天290千兆瓦時，低於發電容量的可用盈餘。 換句話說，如果在非高峰時段對車輛進行充電，德克薩斯電網理論上可以在今天為完全電氣化的車輛充電。
然而，當我們對加利福尼亞進行相同的分析時，我們發現如果電動汽車成為常態，它可能會使電力總需求超過金州電網的現有容量。
時機就是一切
也許比電動汽車消耗的電量更重要的是它何時消耗的問題。
我們基於最佳的非峰值充電模式進行了上述估算。 如果相反大多數電動車在下午充電，電網將需要更多的發電容量以避免停電。
為了滿足這一需求，加利福尼亞州和德克薩斯州需要建造新的發電廠或 買更多的電 來自鄰國比他們已經做的。 各州可能還需要額外的輸電和配電基礎設施來適應新的汽車 充電基礎設施.
總而言之，從內燃機車輛過渡到電動汽車 可能會花費 如果在高峰時段收取許多車輛，德克薩斯州的數百億美元甚至更多的加利福尼亞州將安裝新的電力基礎設施。
激勵措施可以降低為許多電動汽車裝備電網所需的成本。 例如，公用事業公司可以在一天的不同時間和一周的不同日期收取不同的電費。 被稱為 時間的使用 定價，這種做法可以鼓勵車輛充電，因為在非高峰時段電力更充足，因此供應更便宜。
加利福尼亞州 和其他領域，包括 德克薩斯州奧斯汀，已經開始使用不同的策略來實施 使用時間費率。 其他地區可能希望密切關注，並採用在這些地方吸取的教訓，因為道路上的電動車輛數量增加。
前方的路
雖然電動汽車可能會增加美國消耗的電量，但是容納它們所需的投資可能會比看上去的要小。 如果車輛在非高峰時段充電，許多地區已經具備足夠的發電容量。 電動汽車上的能量存儲可以提供轉換充電時間所需的靈活性，並幫助電網運營商更好地管理電力供應和需求。
更重要的是，根據我們的計算，美國人單憑燃料成本可以節省的資金可以抵消這些投資。
例如，如果加利福尼亞州的大部分車輛都是2017的電動車，那麼我們估計其駕駛員當年的燃油成本將節省約10億美元 - 基於 電力平均價格 及 汽油.
除了節省燃料外，一些市場分析師預計電動汽車將會出現 比傳統車輛便宜 2026，另一個潛在的經濟利益。
雖然預測汽油，電力和汽車的未來價格具有挑戰性，但我們認為電動汽車的廣泛使用可能會降低加州和其他地方的運輸總成本。 如果環境受益，這些節省甚至更大 降低碳排放量，被考慮在內。
憂思科學家聯盟研究了電動汽車與汽油動力汽車的碳足跡。
關於作者
F. Todd Davidson，能源研究所研究員， 德克薩斯大學奧斯汀分校; Dave Tuttle，能源研究所研究員， 德克薩斯大學奧斯汀分校; Joshua D. Rhodes，能源研究員， 德克薩斯大學奧斯汀分校和博士後研究員Kazunori Nagasawa， 國家可再生能源實驗室
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