Estimating electric car’s emissions in Germany: an analysis through a pivotal marginal method and comparison with other methods

In this paper, we estimate the emissions resulting from electric vehicles in Germany. We make use of EMOB, a comprehensive simulation model that provides a forecast and evaluation of the diffusion of alternative fuel vehicles in the next decades. Our method to compute emissions differs from existing ones by a "pivotal marginal" or "hourly marginal" calculation that takes into account the predicted time pattern of EV reloading and can offer a parsimonious alternative to resource intensive micro simulation models. Our approach results in EV emissions of 87 g/km in 2012 and 82 g/km in 2020. These estimates are much higher than those provided by simplified approaches (marginal and average emission) in the short run and get close to marginal emissions after 2035. Co-ordinated charging may reduce the emissions only marginally (usually less than 4 %). Generally, our findings cast doubts on the general claim that electric cars could be fuelled by renewable energy in general, and with fluctuating excess supply of renewables (wind, solar) in particular. This conclusion persists even in the presence of realistic coordination schemes.

In questo lavoro, stimiamo le emissioni derivanti dai veicoli elettrici in Germania. Noi facciamo uso di EMOB, un modello di simulazione completo che fornisce una previsione e una valutazione della diffusione di veicoli a combustibili alternativi nei prossimi decenni. Il metodo utilizzato per calcolare le emissioni di diverso da quelli esistenti con un Pivotal Marginal o Hourly Marginal di calcolo che tiene conto della modalità e del tempo previsto di per la ricarica dei veicoli ed è in grado di offrire una valida alternativa al risparmio delle risorse, anche con modelli intensivi di micro simulazione. I risultati stimano per i veicoli elettrici delle emissioni medie di CO2 di 87 g/km nel 2012 e di 82 g/km nel 2020. Queste stime sono molto maggiori di quelle fornite da approcci semplificati (emissioni medie e marginali) sul breve periodo mentre si avvicinano alla quelle calcolate sul lungo periodo (2035). Anche la gestione coordinata della ricarica può ridurre le emissioni solo marginalmente (di solito meno del 4%). In generale, i nostri risultati mettono in dubbio la diffusa convinzione che le auto elettriche potrebbero essere alimentate da energie rinnovabili, in particolare da quelle più discontinue (eolica, solare). Gli esiti della nostra analisi restano validi anche in presenza di realistici piani di coordinamento sull’utilizzo e la ricarica dei veicoli.

Keywords:Electric car, CO2 emissions, Renewable energy, Sustainable mobility

Jel codes:Q42, R42

• The optimal subsidy on electric vehicles in German metropolitan areas: A spatial general equilibrium analysis Georg Hirte, Stefan Tscharaktschiew, in Energy Economics /2013 pp.515
  DOI: 10.1016/j.eneco.2013.08.001
• Assessing the Energy Efficiency of an Electric Car František Synák, Matej Kučera, Tomáš Skrúcaný, in Communications - Scientific letters of the University of Zilina /2021 pp.A1
  DOI: 10.26552/com.C.2021.1.A1-A13
• Cost-Benefit Analysis of policies for the development of electric vehicles in Germany: Methods and results Jérôme Massiani, in Transport Policy /2015 pp.19
  DOI: 10.1016/j.tranpol.2014.10.005
• Total cost of ownership, social lifecycle cost and energy consumption of various automotive technologies in Italy Andrea Rusich, Romeo Danielis, in Research in Transportation Economics /2015 pp.3
  DOI: 10.1016/j.retrec.2015.06.002

Jérome Massiani, Jens Weinmann, Estimating electric car’s emissions in Germany: an analysis through a pivotal marginal method and comparison with other methods in "ECONOMICS AND POLICY OF ENERGY AND THE ENVIRONMENT" 2/2012, pp 131-155, DOI: 10.3280/EFE2012-002007