“Highlighting Climate Benefits of EV Adoption in India” | (भारत में ईवी संक्रमण के जलवायु लाभों को उजागर करना )

भारत की आर्थिक प्रगति उसके सड़क परिवहन नेटवर्क के विस्तार से जटिल रूप से जुड़ी हुई है। यह क्षेत्र, महत्वपूर्ण होते हुए भी, देश के ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) उत्सर्जन और बिगड़ती वायु गुणवत्ता में महत्वपूर्ण योगदानकर्ता है। वैश्विक स्तर पर हरित परिवहन की आधारशिला के रूप में प्रचारित ईवी, इन पर्यावरणीय चुनौतियों को कम करने के लिए एक आकर्षक समाधान प्रदान करते हैं। हालाँकि, ऐसे देश में जहां जीवाश्म ईंधन अभी भी बिजली उत्पादन पर हावी है, वाहनों को बिजली देने के लिए पेट्रोलियम से इलेक्ट्रॉनों में संक्रमण से स्वचालित रूप से पर्याप्त उत्सर्जन में कमी नहीं आती है।

यह पेपर भारत में ईवी अपनाने के वास्तविक जलवायु लाभों को प्रभावित करने वाले कारकों का गहन विश्लेषण प्रदान करता है। यह व्यापक ईवी और ऊर्जा परिदृश्य की जांच करने के लिए व्यक्तिगत वाहन मॉडल की सरलीकृत तुलना और देश भर में निरंतर बिजली आपूर्ति मिश्रण की धारणा से आगे बढ़ता है, इस पर विचार करते हुए:

• विभिन्न खंडों के भीतर और भीतर वाहन ऊर्जा प्रदर्शन की विविधता।
• भारत की ग्रिड बिजली आपूर्ति की गतिशील प्रकृति, जिसमें नवीकरणीय ऊर्जा (आरई) हिस्सेदारी में अस्थायी भिन्नता शामिल है।
• ईवी चार्जिंग पैटर्न की महत्वपूर्ण भूमिका और स्वच्छ बिजली उपलब्धता के साथ इसका संरेखण।
• बिजली आपूर्ति मिश्रण में भौगोलिक भिन्नता और क्षेत्रीय ईवी रणनीतियों के लिए इसका निहितार्थ।

इन संबंधों को विच्छेदित करके, पेपर का उद्देश्य नीति निर्माताओं, कार्यान्वयन एजेंसियों, उद्योग के नेताओं और निवेशकों को सूचित निर्णय लेने और भारत में इलेक्ट्रिक गतिशीलता की पूर्ण डीकार्बोनाइजेशन क्षमता को अनलॉक करने के लिए आवश्यक अंतर्दृष्टि प्रदान करना है।

कई अध्ययनों ने ईवी की उत्सर्जन कटौती क्षमता को मापने का प्रयास किया है। हालाँकि, कई लोग सरलीकृत पद्धतियों पर भरोसा करते हैं जो वास्तविक जलवायु प्रभाव को गलत तरीके से प्रस्तुत कर सकते हैं। ये दृष्टिकोण अक्सर कई महत्वपूर्ण पहलुओं में कम पड़ जाते हैं:

• तुलना के लिए चेरी-पिकिंग मॉडल: चुनिंदा ईवी और पारंपरिक वाहन मॉडल के बीच तुलना पर ध्यान केंद्रित करने से वाहन खंडों में मौजूद ऊर्जा दक्षता की विस्तृत श्रृंखला को पकड़ने में विफल रहता है। इससे ईवी अपनाने के समग्र प्रभाव के बारे में भ्रामक सामान्यीकरण हो सकता है।
• ग्रिड बिजली आपूर्ति की गतिशीलता को नजरअंदाज करना: एक स्थिर राष्ट्रीय औसत ग्रिड बिजली कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ2) उत्सर्जन कारक को मानना ​​भारत के बिजली आपूर्ति मिश्रण की उतार-चढ़ाव वाली प्रकृति की उपेक्षा करता है। आरई, विशेष रूप से सौर और पवन का हिस्सा, पूरे दिन काफी भिन्न होता है, जो अलग-अलग समय पर ईवी चार्जिंग से जुड़े उत्सर्जन को प्रभावित करता है।
• परिवर्तनीय चार्जिंग पैटर्न को नजरअंदाज करना: ईवी चार्जिंग एक स्थिर लोड नहीं है। वाहन उपयोग-मामला, यात्रा विशेषताएँ और चार्जिंग बुनियादी ढांचे की उपलब्धता जैसे कारक ईवी को कब और कहाँ चार्ज किया जाता है, इसे प्रभावित करते हैं। अलग-अलग चार्जिंग पैटर्न के कारण, ईवी जीएचजी उत्सर्जन से काफी हद तक बच सकते हैं, सीमित जलवायु लाभांश प्रदान कर सकते हैं, या उच्च आरई उपलब्धता की अवधि के साथ उनके चार्जिंग संरेखण के आधार पर अधिक कार्बन स्थान का उपभोग भी कर सकते हैं।

भारतीय बाजार में उपलब्ध वाहन मॉडलों के व्यापक डेटासेट का विश्लेषण दो-पहिया और तीन-पहिया वाहनों, यात्री कारों और बसों सहित नौ अलग-अलग खंडों में ईवी के अंतर्निहित दक्षता लाभ की पुष्टि करता है। औसतन, ईवी लगातार अपने पारंपरिक समकक्षों की तुलना में अंतिम-उपयोग ऊर्जा खपत स्तर को कम से कम तीन गुना कम प्रदर्शित करते हैं। इसके अलावा, बैटरी प्रौद्योगिकी और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रगति ईवी दक्षता में और सुधार का वादा करती है, जिससे आने वाले वर्षों में अंतर बढ़ जाएगा।

जब वर्तमान में भारत की ग्रिड बिजली के वार्षिक औसत कार्बन उत्सर्जन कारक को शामिल किया जाता है, तो ईवी का उत्सर्जन लाभ कम हो जाता है। जबकि आम तौर पर यह अभी भी आंतरिक दहन इंजन वाले वाहनों की तुलना में अधिक स्वच्छ है, उनका उत्सर्जन सीधे तौर पर बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले जीवाश्म ईंधन के अनुपात से जुड़ा हुआ है। यह ईवी की उत्सर्जन कटौती क्षमता को पूरी तरह से साकार करने के लिए बिजली ग्रिड के डीकार्बोनाइजेशन में तेजी लाने की महत्वपूर्ण आवश्यकता पर प्रकाश डालता है।

यह अध्ययन ग्रिड पर उच्च आरई आपूर्ति की अवधि के साथ ईवी चार्जिंग को संरेखित करने के गहरे प्रभाव को रेखांकित करता है। शाम या रात के समय चार्ज करने से, जो कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों पर बढ़ती निर्भरता की विशेषता है, दिन के समय चार्ज करने की तुलना में काफी अधिक उत्सर्जन होता है, जब धूप ग्रिड बिजली के कार्बन भार को कम कर देती है।

निष्कर्ष दर्शाते हैं कि चार्ज करने का सही समय चुनने से ईवी के उत्सर्जन प्रोफाइल में महत्वपूर्ण बदलाव आ सकता है। दिन के दौरान चार्ज करने से शाम के समय चार्ज करने की तुलना में लगभग 10% अधिक CO2 उत्सर्जन से बचा जा सकता है। इसका मतलब है कि इलेक्ट्रिक स्कूटर के मामले में 10 किलोग्राम CO2 और इलेक्ट्रिक सेडान के लिए 106 किलोग्राम अतिरिक्त वार्षिक उत्सर्जन में कटौती होगी।

इलेक्ट्रिक बसों के लिए प्रभाव और भी गहरा है, जहां दिन के समय चार्जिंग न केवल फायदेमंद है, बल्कि सार्थक उत्सर्जन में कमी लाने के लिए आवश्यक भी है।

अलग-अलग कारणों से, भारत में आरई विकास का अधिकांश हिस्सा मुट्ठी भर राज्यों में है। भारत भर में बिजली उत्पादन स्रोतों की विविधता और संबंधित उत्सर्जन तीव्रता को पहचानना एक प्रभावी डीकार्बोनाइजेशन रणनीति के लिए सर्वोपरि है। यह पेपर नौ प्रमुख भारतीय शहरों के बिजली खरीद मिश्रण का विश्लेषण करता है, जिससे उनकी बिजली आपूर्ति के कार्बन पदचिह्न में पर्याप्त भिन्नता का पता चलता है। नतीजतन, ईवी से उत्सर्जन उस शहर या राज्य के आधार पर काफी भिन्न हो सकता है जहां इसे संचालित किया जाता है। यह उप-राष्ट्रीय स्तर पर नवीकरणीय बिजली उत्पादन क्षमता बढ़ाने और ईवी तैनाती और चार्जिंग के लिए क्षेत्रीय रूप से अनुरूप दृष्टिकोण की आवश्यकता को रेखांकित करता है।

भारत का वांछित निम्न-कार्बन बिजली मार्ग, जिसका विवरण राष्ट्रीय विद्युत योजना (एनईपी) में दिया गया है, ईवी संक्रमण के जलवायु लाभों को अनलॉक करने के लिए महत्वपूर्ण है। योजना में गैर-जीवाश्म ईंधन-आधारित बिजली उत्पादन में पर्याप्त वृद्धि की परिकल्पना की गई है, जिसके परिणामस्वरूप इस दशक के अंत तक ग्रिड उत्सर्जन कारक में अनुमानित गिरावट आएगी।

यह स्वच्छ ऊर्जा परिवर्तन ईवी के लिए महत्वपूर्ण होगा। जैसे-जैसे ग्रिड उत्तरोत्तर डीकार्बोनाइज्ड होता जाएगा, ईवी और पारंपरिक वाहनों के बीच उत्सर्जन अंतर काफी बढ़ जाएगा। वित्त वर्ष 2031-2032 तक, सभी खंडों में ईवी द्वारा उत्सर्जन में पर्याप्त कटौती हासिल करने का अनुमान है। हालाँकि, यह लाभ ग्रिड पर उच्च आरई शेयर के घंटों और/या लंबी अवधि की ऊर्जा भंडारण क्षमता की बड़े पैमाने पर तैनाती के साथ ईवी चार्जिंग के संरेखण पर आधारित है।

हालाँकि विद्युत गतिशीलता के माध्यम से स्वच्छ परिवहन भविष्य का मार्ग आशाजनक है, कई प्रमुख चुनौतियों पर ध्यान देने की आवश्यकता है:

• आरई क्षमता वृद्धि में तेजी लाना: वांछित ग्रिड डीकार्बोनाइजेशन को प्राप्त करने के लिए सौर और पवन ऊर्जा तैनाती के महत्वाकांक्षी लक्ष्यों को पूरा करना आवश्यक होगा। लक्ष्यों को साकार करने का मार्ग हर गुजरते दिन छोटा होता जा रहा है।
• आरई की आंतरायिकता का प्रबंधन: सौर और पवन जैसे परिवर्तनीय आरई स्रोतों के उच्च शेयरों के इष्टतम उपयोग के लिए पंप किए गए हाइड्रो और बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों सहित ऊर्जा भंडारण क्षमताओं में महत्वपूर्ण निवेश की आवश्यकता होती है।
• ईवी चार्जिंग के लिए स्वच्छ बिजली उपलब्ध कराना: परिवर्तनीय आरई की हिस्सेदारी बढ़ने से स्वच्छ बिजली के अस्थायी वितरण में और कमी आएगी जिससे ईवी चार्जिंग को डीकार्बोनाइज करना कठिन हो जाएगा।

यह पेपर इस बात पर जोर देता है कि वाहन विद्युतीकरण के माध्यम से एक स्वच्छ और अधिक टिकाऊ परिवहन भविष्य में परिवर्तन के लिए एक समग्र और यथार्थवादी दृष्टिकोण की आवश्यकता है। यह निम्नलिखित पर ध्यान केंद्रित करते हुए नीति निर्माताओं, उद्योग हितधारकों और उपभोक्ताओं से समन्वित कार्रवाई का आह्वान करता है:

• ईवी चार्जिंग को हरित घंटों के साथ संरेखित करना: क्षेत्रीय संदर्भों के अनुरूप दिन के समय की बिजली दरों के माध्यम से दिन के समय चार्जिंग को प्रोत्साहित करना, यात्रा पैटर्न के साथ सार्वजनिक चार्जिंग प्रदान करना और बैटरी स्वैपिंग के मामले में चार्जिंग लचीलेपन का लाभ उठाना।
• उच्च ऊर्जा दक्षता वाले ईवी को बढ़ावा देना: ट्रैक्शन बैटरी पैक और सिस्टम की ऊर्जा लेबलिंग को अनिवार्य करके और विस्तारित दायरे के साथ भविष्य के कॉर्पोरेट औसत ईंधन अर्थव्यवस्था (सीएएफई) प्रवर्तन चक्रों के तहत अधिक कठोर सीओ 2 उत्सर्जन लक्ष्य निर्धारित करके अधिक कुशल ईवी मॉडल के उत्पादन और विपणन को बढ़ावा देना।
• वितरित आरई संसाधनों के साथ ईवी चार्जिंग बुनियादी ढांचे को जोड़ना: सेवा के रूप में नवीनीकृत नवीकरणीय ऊर्जा तंत्र और ऊर्जा भंडारण के लिए गतिशीलता-जीवन बैटरियों के अनुप्रयोग के माध्यम से स्थानीय स्तर पर आरई के साथ चार्जिंग सुविधाओं के लागत प्रभावी एकीकरण की सुविधा प्रदान करना।

इस बहुआयामी रणनीति को अपनाकर, भारत परिवहन उत्सर्जन पर अंकुश लगाने और अपनी गतिशीलता को एक स्थायी भविष्य की ओर ले जाने के लिए ईवी संक्रमण की पूरी क्षमता का उपयोग कर सकता है।

इस पेपर तक पहुंचा जा सकता है यहाँ.

यह पेपर श्यामासिस दास, फेलो, ऊर्जा, संसाधन और स्थिरता, सीएसईपी, नई दिल्ली द्वारा लिखा गया है।

India’s economic growth is intricately linked to the expansion of its road transportation network. This sector, while crucial, significantly contributes to the country’s greenhouse gas (GHG) emissions and deteriorating air quality. Promoted globally as the foundation of green transportation, EVs offer an attractive solution to mitigate these environmental challenges. However, in a country where fossil fuels still dominate electricity production, the shift from petroleum to electrons for powering vehicles won’t automatically lead to substantial emission reductions.

This paper provides an in-depth analysis of the factors influencing the real climate benefits of EV adoption in India. It moves beyond simplified comparisons of individual vehicle models and the ongoing national electricity supply mix, taking into account:

• Variability in vehicle energy performance within and across different segments.
• The dynamic nature of India’s grid electricity supply, including the temporal variations in renewable energy (RE) share.
• The critical role of EV charging patterns and their alignment with clean electricity availability.
• Geographical differences in the electricity supply mix and their implications for regional EV strategies.

By dissecting these relationships, the paper aims to inform policymakers, implementation agencies, industry leaders, and investors, providing insights necessary to unlock the full decarbonization potential of electric mobility in India.

Several studies have attempted to measure the emission reduction potential of EVs. However, many rely on simplified methods that can misrepresent the actual climate impact. These approaches often fall short in several important aspects:

• Cherry-picking models for comparison: Focusing on select EV and conventional vehicle models can overlook the wide range of energy efficiency present across vehicle segments, leading to misleading generalizations about the overall impact of EV adoption.
• Ignoring the dynamics of grid electricity supply: Assuming a static national average grid electricity carbon dioxide (CO2) emission factor disregards the fluctuating nature of India’s electricity supply mix. The share of renewable energy, especially solar and wind, varies significantly throughout the day, affecting emissions associated with EV charging during different times.
• Overlooking variable charging patterns: EV charging is not a fixed load. Factors such as vehicle usage, travel characteristics, and the availability of charging infrastructure influence when and where charging occurs. Different charging patterns can substantially affect GHG emissions, yielding limited climate benefits or even leading to increased carbon consumption during periods of high RE availability.

An analysis of a comprehensive dataset of available vehicle models in the Indian market confirms that EVs have inherent efficiency advantages across nine segments, including two-wheelers, three-wheelers, passenger cars, and buses. On average, EVs demonstrate energy consumption levels at least three times lower than their conventional counterparts. Furthermore, advancements in battery technology and power electronics promise further improvements in EV efficiency, widening the gap in the coming years.

Currently, when including the annual average carbon emission factor of India’s grid electricity, the emissions benefits of EVs diminish. While they are generally still cleaner than internal combustion engine vehicles, their emissions are directly related to the share of fossil fuels used for power generation. This highlights the critical need to accelerate the decarbonization of the electricity grid to fully realize the emission reduction potential of EVs.

This study underscores the profound impact of aligning EV charging with periods of high RE supply on the grid. Charging in the evening or at night, when reliance on coal-powered plants is higher, results in significantly more emissions compared to daytime charging, when sunlight reduces the carbon burden of grid electricity.

Findings show that choosing the right time for charging can lead to significant changes in the emissions profile of EVs. Charging during the daytime can avoid about 10% more CO2 emissions compared to charging in the evening. This translates to reductions of 10 kilograms of CO2 annually for electric scooters and 106 kilograms for electric sedans.

The impact is even more significant for electric buses, where daytime charging is not only beneficial but also essential for achieving meaningful emissions reductions.

Due to various reasons, much of the RE development in India is concentrated in a few states. Recognizing the diversity of electricity production sources and related emission intensity across India is crucial for an effective decarbonization strategy. This paper analyzes the electricity procurement mix in nine major Indian cities, revealing substantial variations in the carbon footprint of their electricity supply. Consequently, the emissions from EVs can vary considerably depending on the city or state in which they operate. This underscores the need to enhance renewable electricity production capacity at sub-national levels and adopt regionally tailored approaches for EV deployment and charging.

India’s desired low-carbon electricity pathway, outlined in the National Electricity Plan (NEP), is critical to unlocking the climate benefits of the EV transition. The plan envisions substantial growth in non-fossil fuel-based electricity generation, anticipated to result in a reduction in the grid emission factor by the end of this decade.

This clean energy transition will be vital for EVs. As the grid progressively decarbonizes, the emissions gap between EVs and conventional vehicles will widen considerably. By the fiscal year 2031-32, significant emission reductions from EVs across all segments are expected. However, these benefits depend on aligning EV charging with hours of high RE share on the grid and/or large-scale deployment of long-duration energy storage solutions.

While electric mobility holds promise for a clean transportation future, several major challenges need addressing:

• Accelerating the growth of RE capacity: Achieving the desired grid decarbonization requires meeting ambitious targets for solar and wind energy deployment. The window of opportunity to meet these targets is narrowing with each passing day.
• Managing the intermittency of RE: To optimize the use of high shares of variable RE sources like solar and wind, significant investments in energy storage capabilities, including pumped hydro and battery energy storage systems, are necessary.
• Ensuring clean electricity availability for EV charging: As the share of variable RE increases, the temporary distribution of clean electricity may further decline, complicating efforts to decarbonize EV charging.

This paper emphasizes the need for a holistic and realistic approach to achieve a clean and sustainable transportation future through vehicle electrification. It calls for coordinated action from policymakers, industry stakeholders, and consumers, focusing on:

• Aligning EV charging with green hours: Encouraging daytime charging through electricity rates tailored to regional contexts, providing public charging aligned with travel patterns, and leveraging charging flexibility in battery swapping scenarios.
• Promoting high energy efficiency EVs: Encouraging the production and marketing of more efficient EV models by mandating energy labeling of traction battery packs and systems and setting stricter CO2 emission targets under future Corporate Average Fuel Economy (CAFE) enforcement cycles.
• Integrating EV charging infrastructure with distributed RE resources: Facilitating cost-effective integration of charging facilities with local RE through renewable energy-as-a-service models and applications of mobility-as-a-lifetime batteries for energy storage.

By adopting this multi-faceted strategy, India can leverage the full potential of the EV transition to curb transportation emissions and steer its mobility toward a sustainable future.

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This paper is authored by Shyamasis Das, Fellow, Energy, Resources and Sustainability, CSEP, New Delhi.