Um veículo elétrico híbrido plug-in (PHEV) é um veículo elétrico híbrido cuja bateria pode ser recarregada conectando-o a uma fonte externa de energia elétrica, bem como por seu motor e gerador a bordo. A maioria dos PHEVs é de carros de passageiros, mas também há versões PHEV de veículos comerciais e vans, caminhões utilitários, ônibus, trens, motocicletas, scooters e veículos militares.

Da mesma forma que os veículos totalmente elétricos, os híbridos plug-in deslocam as emissões do tubo de escape do carro para os geradores que alimentam a rede elétrica. Esses geradores podem ser renováveis ​​ou ter menos emissões do que um motor de combustão interna. Carregar a bateria da rede pode custar menos do que usar o motor de bordo, ajudando a reduzir o custo operacional.

Híbridos plug-in produzidos em massa estavam disponíveis para o público na China e nos Estados Unidos em 2010. Até o final de 2016, havia mais de 30 modelos de híbridos plug-in de rodovias legais de produção em série para vendas no varejo. Os carros híbridos plug-in estão disponíveis principalmente nos Estados Unidos, Canadá, Europa Ocidental, Japão e China. Os modelos mais vendidos foram a família Chevrolet Volt, o Mitsubishi Outlander P-HEV e o Toyota Prius PHV.

Em dezembro de 2016, o estoque global de carros híbridos plug-in totalizava quase 800.000 unidades, de mais de dois milhões de carros elétricos plug-in de serviço leve nas estradas mundiais no final de 2016. Em dezembro de 2015, os Estados Unidos classificado como o maior mercado de carros híbridos plug-in do mundo com um estoque de 193.770 unidades, seguido pela China com 86.580 veículos, a Holanda com 78.160, o Japão com 55.470 unidades e o Reino Unido com 28.250.

Terminologia
A gama totalmente eléctrica de um híbrido plug-in é designada por PHEV- [milhas] ou PHEV [quilómetros] km, em que o número representa a distância que o veículo pode percorrer apenas com a energia da bateria. Por exemplo, um PHEV-20 pode percorrer 32 km sem usar seu motor de combustão, portanto também pode ser designado PHEV32km.
Para esses carros serem operados por bateria, eles passam por processos de carregamento que usam correntes diferentes. Essas correntes são conhecidas como corrente alternada (CA) usada para carregadores de bordo e corrente contínua (CC) usada para carregamento externo.
Outros termos populares usados ​​às vezes para híbridos plug-in são “híbridos conectados à rede”, “Veículo elétrico híbrido opcional a gás” (GO-HEV) ou simplesmente “híbridos opcionais a gás”. A GM chama seu híbrido plug-in da série Chevrolet Volt de “Veículo Elétrico de Longo Alcance”.

Tecnologia

Powertrains
Os PHEVs são baseados nas mesmas três arquiteturas básicas de powertrain dos híbridos convencionais; um híbrido em série é impulsionado apenas por motores elétricos, um híbrido paralelo é impulsionado tanto por seu motor quanto por motores elétricos operando simultaneamente, e um híbrido paralelo em série opera em ambos os modos. Enquanto um veículo híbrido simples carrega sua bateria apenas de seu motor, um híbrido plug-in pode obter uma quantidade significativa da energia necessária para recarregar sua bateria de fontes externas.

Sistemas de carregamento
O carregador de bateria pode ser a bordo ou externo ao veículo. O processo para um carregador on-board é melhor explicado como a energia CA sendo convertida em energia CC, resultando na carga da bateria. Os carregadores de bordo são limitados em capacidade pelo seu peso e tamanho e pela capacidade limitada de tomadas AC de uso geral. Carregadores off-board dedicados podem ser tão grandes e poderosos quanto o usuário pode pagar, mas exigem o retorno ao carregador;carregadores de alta velocidade podem ser compartilhados por vários veículos.

O uso do inversor do motor elétrico permite que os enrolamentos do motor atuem como bobinas do transformador e o inversor de alta potência existente como o carregador CA-CC. Como esses componentes já são necessários no carro e são projetados para lidar com qualquer capacidade de energia prática, eles podem ser usados ​​para criar uma forma muito poderosa de carregador on-board sem peso ou tamanho adicional significativo. A propulsão AC usa esse método de cobrança, chamado de “carregamento redutivo”.

Modos de operação
Um híbrido plug-in opera nos modos de esgotamento de carga e sustentação de carga.Combinações desses dois modos são denominadas modo misturado ou modo misto. Estes veículos podem ser projetados para dirigir por um longo alcance no modo totalmente elétrico, seja em baixa velocidade ou em todas as velocidades. Esses modos gerenciam a estratégia de descarga da bateria do veículo e seu uso tem um efeito direto no tamanho e no tipo de bateria necessários:

O modo de esvaziamento de carga permite que um PHEV totalmente carregado opere exclusivamente (ou dependendo do veículo, quase exclusivamente, exceto durante a aceleração) na energia elétrica até que o estado de carga da bateria esteja esgotado a um nível predeterminado, momento em que a combustão interna do veículo motor ou célula de combustível será contratado.Este período é o alcance totalmente elétrico do veículo. Este é o único modo em que um veículo elétrico a bateria pode operar, portanto, seu alcance limitado.

O modo misto descreve uma viagem usando uma combinação de vários modos. Por exemplo, um carro pode começar uma viagem no modo de esgotamento de carga de baixa velocidade, entrar em uma via expressa e operar em modo blended. O motorista pode sair da auto-estrada e dirigir sem o motor de combustão interna até que toda a faixa elétrica esteja esgotada. O veículo pode reverter para um modo de sustentação de carga até que o destino final seja alcançado. Isso contrasta com uma viagem de esgotamento de carga que seria conduzida dentro dos limites da faixa totalmente elétrica do PHEV.

Armazenamento de energia elétrica
O tamanho ideal da bateria varia dependendo se o objetivo é reduzir o consumo de combustível, custos de operação ou emissões, mas um estudo recente concluiu que “A melhor escolha da capacidade da bateria PHEV depende criticamente da distância que o veículo percorrerá entre as cargas. Nossos resultados sugerem que para condições de direção urbana e tarifas frequentes a cada 10 milhas ou menos, um PHEV de baixa capacidade dimensionado com um AER (toda a faixa elétrica) de cerca de 7 milhas seria uma escolha robusta para minimizar o consumo de gasolina, custo e gás de efeito estufa Para cobranças menos frequentes, a cada 20–100 milhas, os PHEVs liberam menos GEEs, mas os HEVs são mais econômicos ”.

Os PHEVs normalmente exigem ciclos mais profundos de carregamento e descarregamento de bateria do que os híbridos convencionais. Como o número de ciclos completos influencia a duração da bateria, isso pode ser menor do que nos HEVs tradicionais, que não esgotam totalmente suas baterias. No entanto, alguns autores argumentam que os PHEVs logo se tornarão padrão na indústria automobilística. Questões de projeto e trade-offs contra a vida da bateria, capacidade, dissipação de calor, peso, custos e segurança precisam ser resolvidos. A tecnologia avançada de baterias está em desenvolvimento, prometendo maiores densidades de energia tanto em massa quanto em volume, e espera-se que a expectativa de vida útil da bateria aumente.

Os cátodos de algumas baterias de iões de lítio do início de 2007 são feitos de óxido de metal de cobalto-lítio. Este material é caro, e as células feitas com ele podem liberar oxigênio se sobrecarregado. Se o cobalto for substituído por fosfatos de ferro, as células não queimarão nem liberarão oxigênio sob qualquer carga. No início de 2007 os preços da gasolina e da eletricidade, o ponto de equilíbrio é alcançado após seis a dez anos de operação. O período de retorno pode ser maior para os híbridos plug-in, devido às suas baterias maiores e mais caras.

As baterias de hidreto de níquel-metal e iões de lítio podem ser recicladas; A Toyota, por exemplo, tem um programa de reciclagem sob o qual os concessionários recebem um crédito de US $ 200 por cada bateria devolvida. No entanto, os híbridos plug-in geralmente usam baterias maiores do que os híbridos convencionais comparáveis ​​e, portanto, exigem mais recursos. A Pacific Gas and Electric Company (PG & amp; E) sugeriu que as concessionárias poderiam comprar baterias usadas para fins de backup e nivelamento de carga. Eles afirmam que, embora essas baterias usadas possam não ser mais utilizáveis ​​em veículos, sua capacidade residual ainda tem um valor significativo. Mais recentemente, a General Motors (GM) disse ter sido “abordada por empresas interessadas em usar baterias Volt recicladas como um sistema de armazenamento de energia, um mercado secundário que poderia reduzir o custo do Volt e outros veículos plug-in para os consumidores”. .

Ultracapacitores (ou “supercapacitores”) são usados ​​em alguns híbridos plug-in, como o conceito protótipo do AFS Trinity, para armazenar energia rapidamente disponível com sua alta densidade de energia, para manter as baterias dentro de limites resistivos de aquecimento e prolongar a vida útil da bateria. O UltraBattery do CSIRO combina um supercapacitor e uma bateria de chumbo-ácido em uma única unidade, criando uma bateria de carro híbrido que dura mais tempo, custa menos e é mais poderosa que as tecnologias atuais usadas em veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs).

Conversões de veículos de produção
Existem várias empresas que estão convertendo veículos não-híbridos de combustíveis fósseis em híbridos plug-in:

A conversão do mercado de reposição de um híbrido de produção existente para um híbrido plug-in) geralmente envolve o aumento da capacidade da bateria do veículo e a adição de um carregador AC-to-DC integrado. Idealmente, o software do trem de força do veículo seria reprogramado para aproveitar ao máximo a capacidade adicional de armazenamento de energia e a saída de energia da bateria.

Muitas das primeiras conversões de veículos elétricos híbridos plug-in foram baseadas no Toyota Prius. Alguns dos sistemas envolveram a substituição da bateria NiMH original do veículo e sua unidade de controle eletrônico. Outros adicionar uma bateria adicional de volta para o pacote de bateria original.

Comparação com híbridos não plug-in

Eficiência de combustível e deslocamento de petróleo
Os híbridos plug-in têm o potencial de ser ainda mais eficientes do que os híbridos convencionais porque um uso mais limitado do motor de combustão interna do PHEV pode permitir que o motor seja usado mais próximo de sua máxima eficiência. Embora um Prius seja capaz de converter combustível em energia motriz em média com eficiência de cerca de 30% (bem abaixo da eficiência máxima de 38% do motor), o motor de um PHEV-70 provavelmente operaria muito mais perto de seu pico de eficiência porque o as baterias podem atender às modestas necessidades de energia em momentos em que o motor de combustão seria forçado a funcionar bem abaixo de sua eficiência máxima. A eficiência real alcançada depende das perdas da geração de eletricidade, inversão, carga / descarga da bateria, do controlador do motor e do motor em si, do modo como um veículo é usado (seu ciclo de trabalho) e das oportunidades de recarga conectando à rede elétrica.

Cada quilowatt / hora de capacidade da bateria em uso deslocará até 50 galões americanos (190 l; 42 imp gal) de combustíveis de petróleo por ano (gasolina ou diesel). Além disso, a eletricidade é de várias fontes e, como resultado, proporciona o maior grau de resiliência de energia.

A economia real de combustível para PHEVs depende dos modos de operação do trem de força, do alcance totalmente elétrico e da quantidade de condução entre cargas. Se não for utilizada gasolina, as milhas por galão equivalentes à gasolina (MPG-e) dependem apenas da eficiência do sistema elétrico. A primeira produção em massa PHEV disponível no mercado dos EUA, o 2011 Chevrolet Volt, com um intervalo totalmente elétrico avaliado pela EPA de 35 milhas (56 km), e uma extensão adicional somente de gasolina de 344 milhas (554 km) tem um EPA economia de combustível combinada cidade / estrada de 93 MPG-e em modo totalmente elétrico e 37 mpg-EUA (6,4 L / 100 km; 44 mpg-imp) em modo somente gasolina, para uma classificação geral combinada de economia de combustível gás-elétrico de 60 mpg-EUA (3,9 L / 100 km; 72 mpg-imp) equivalente (MPG-e). A EPA também incluiu na etiqueta de economia de combustível do Volt uma tabela mostrando a economia de combustível e eletricidade consumida em cinco cenários diferentes: 30, 45, 75 e 75 milhas (121 km) percorridos entre uma carga completa e um cenário de carga zero. De acordo com esta tabela, a economia de combustível sobe para o equivalente a 168 mpg-EUA (1,40 L / 100 km; 202 mpg-imp) (MPG-e) com 45 milhas (72 km) percorrida entre cargas completas.

Para o rótulo mais abrangente de economia de combustível e ambiente que será obrigatório nos EUA a partir do ano de 2013, a Agência Nacional de Segurança no Trânsito (NHTSA) e a Agência de Proteção Ambiental (EPA) publicaram dois rótulos separados de economia de combustível para híbridos plug-in. de sua complexidade de projeto, já que o PHEVS pode operar em dois ou três modos de operação: totalmente elétrico, misturado e somente a gasolina. Um rótulo é para veículos elétricos de série híbrida ou de longo alcance (como o Chevy Volt), com modos totalmente elétricos e a gasolina; e uma segunda etiqueta para modo misturado ou híbrido paralelo à série, que inclui uma combinação de operação elétrica a gasolina e plug-in; e gasolina apenas, como um veículo híbrido convencional.

A Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) desenvolveu sua prática recomendada em 1999 para testar e relatar a economia de combustível de veículos híbridos e incluiu linguagem para abordar os PHEVs. Um comitê da SAE está atualmente trabalhando para revisar os procedimentos para testar e relatar a economia de combustível dos PHEVs. O Toronto Atmospheric Fund testou dez veículos híbridos plug-in adaptados que alcançaram uma média de 5,8 litros por 100 km ou 40,6 milhas por galão em seis meses em 2008, o que foi considerado abaixo do potencial da tecnologia.

Nos testes do mundo real usando drivers normais, algumas conversões do Prius PHEV podem não alcançar economia de combustível muito melhor do que as HEVs. Por exemplo, uma frota Prius plug-in, cada uma com um alcance elétrico de 30 milhas (48 km), tinha uma média de apenas 51 mpg-US (4,6 l / 100 km; 61 mpg-imp) em 17.000 milhas (27.000 km). teste em Seattle e resultados semelhantes com o mesmo tipo de modelos de bateria de conversão na iniciativa RechargeIT do Google. Além disso, a bateria adicional custa entre US $ 10.000 e US $ 11.000.

Custos operacionais
Um estudo publicado em 2014 por pesquisadores da Universidade de Lamar, Iowa State University e Oak Ridge National Laboratory comparou os custos operacionais de veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs) de várias faixas elétricas (10, 20, 30 e 40 milhas) com convencional veículos a gasolina e veículos elétricos híbridos (HEVs) para diferentes períodos de retorno, considerando diferentes níveis de implantação da infraestrutura de carregamento e preços da gasolina. O estudo concluiu que:

Os PHEVs economizam cerca de 60% ou 40% em custos de energia, em comparação com veículos convencionais a gasolina e HEVs, respectivamente. No entanto, para os motoristas com quilometragem diária significativa (DVMT), os veículos híbridos podem ser uma escolha melhor do que os híbridos plug-in com um alcance de 64 mi, especialmente quando há falta de infra-estrutura de recarga pública.
O custo incremental da bateria de híbridos plug-in de bateria grande é difícil de justificar com base na economia incremental dos custos operacionais dos PHEVs, a menos que seja oferecido um subsídio para PHEVs de bateria grande.
Quando o preço da gasolina aumenta de US $ 4 por galão para US $ 5 por galão, o número de motoristas que se beneficiam de uma bateria maior aumenta significativamente. Se o preço do gás é de US $ 3, um híbrido plug-in com um intervalo de 10 mi (16 km) é a opção menos onerosa, mesmo que o custo da bateria seja de US $ 200 / kWh.
Embora os carregadores rápidos possam reduzir o tempo de carregamento, eles contribuem pouco para a economia de energia dos PHEVs, ao contrário dos carregadores de nível 2.

Custo das Baterias
As desvantagens dos híbridos plug-in incluem o custo adicional, o peso e o tamanho de uma bateria maior. De acordo com um estudo de 2010 do National Research Council, o custo de uma bateria de íons de lítio é de cerca de US $ 1.700 / kW • h de energia utilizável, e considerando que um PHEV-10 requer cerca de 2,0 kW • h e um PHEV-40 cerca de 8 kW • h, o custo estimado do fabricante da bateria para um PHEV-10 é de cerca de US $ 3.000 e vai até US $ 14.000 para um PHEV-40.Segundo o mesmo estudo, embora os custos devam diminuir 35% até 2020, a penetração no mercado deverá ser lenta e, portanto, não se espera que os PHEVs afetem significativamente o consumo de petróleo ou as emissões de carbono antes de 2030, a menos que haja um avanço fundamental nas tecnologias de baterias ocorre.

De acordo com o estudo do NRC de 2010, embora uma milha movida a eletricidade seja mais barata do que uma movida a gasolina, a economia de combustível não é suficiente para compensar os altos custos iniciais dos plug-ins e levará décadas até que o ponto de equilíbrio seja alcançado.Além disso, é provável que centenas de bilhões de dólares em subsídios e incentivos do governo sejam necessários para alcançar uma rápida penetração no mercado de plug-ins nos EUA.

Comparação de custo entre um PHEV-10 e um PHEV-40 (preços para 2010)
Plugar digite por  Alcance EV	Semelhante  Produção  modelo	Tipo de  sistema de transmissão	Fabricante  custo adicional  em comparação com convencional  tamanho médio não híbrido	Custo estimado de bateria	Custo de  sistema elétrico  atualizar em casa	Esperado  Gasolina  poupança  comparado  para um HEV	Anual  Gasolina  poupança  comparado  para um HEV (2)
PHEV-10	Plug-in Prius (1)	Paralelo	US $ 6.300	US $ 3.300	Mais de US $ 1.000	20%	70 galões
PHEV-40	Chevy Volt	Series	US $ 18.100	US $ 14.000	Mais de US $ 1.000	55%	200 galões
Notas: (1) Considera a tecnologia HEV usada no Toyota Prius com uma bateria maior. O alcance do Prius Plug-in estimado é de 23 km  (2) Supondo 15.000 milhas por ano.

Um estudo de 2013 do Conselho Americano para uma Economia de Energia Eficiente informou que os custos da bateria caíram de US $ 1.300 por quilowatt / hora em 2007 para US $ 500 por quilowatt / hora em 2012. O Departamento de Energia dos EUA estabeleceu metas de custo para sua pesquisa patrocinada de baterias de US $ 300 por quilowatt / hora em 2015 e US $ 125 por quilowatt / hora até 2022. As reduções de custos através de avanços na tecnologia de baterias e maiores volumes de produção permitirão que os veículos elétricos plug-in sejam mais competitivos com os veículos convencionais de motores de combustão interna.

Um estudo publicado em 2011 pelo Belfer Center, da Universidade de Harvard, descobriu que a economia de gasolina nos carros elétricos durante a vida útil dos veículos não compensa os preços de compra mais altos. Este achado foi estimado comparando seu valor presente líquido ao longo da vida em 2010 e os custos operacionais para o mercado dos EUA, e assumindo que não há subvenções governamentais. De acordo com as estimativas do estudo, um PHEV-40 é US $ 5.377 mais caro que um motor de combustão interna convencional, enquanto um veículo elétrico a bateria (BEV) é US $ 4.819 mais caro. O estudo também analisou como esse equilíbrio mudará nos próximos 10 a 20 anos, assumindo que os custos da bateria diminuirão enquanto os preços da gasolina aumentam. Nos cenários futuros considerados, o estudo constatou que os VEBs serão significativamente mais baratos que os carros convencionais (US $ 1.155 a US $ 7.181 mais baratos), enquanto os PHEVs serão mais caros que os VEBs em quase todos os cenários de comparação e apenas menos caros que os carros convencionais em um cenário com custos de bateria muito baixos e altos preços da gasolina. Os BEVs são mais simples de construir e não usam combustível líquido, enquanto os PHEVs têm motores mais complicados e ainda têm motores a gasolina.

Emissões transferidas para usinas elétricas
Espera-se que o aumento da poluição ocorra em algumas áreas com a adoção de PHEVs, mas a maioria das áreas experimentará uma diminuição. Um estudo do ACEEE prevê que o uso disseminado de PHEV em áreas altamente dependentes de carvão resultaria em um aumento nas emissões líquidas de dióxido de enxofre e mercúrio locais, dados os níveis de emissão da maioria das usinas de carvão atualmente fornecendo energia para a rede. Embora as tecnologias de carvão limpo possam criar usinas de energia que forneçam energia da rede a partir do carvão sem emitir quantidades significativas de tais poluentes, o custo mais alto da aplicação dessas tecnologias pode aumentar o preço da eletricidade gerada a carvão. O efeito líquido sobre a poluição depende da fonte de combustível da rede elétrica (fóssil ou renovável, por exemplo) e do perfil de poluição das próprias usinas. Identificar, regular e atualizar fontes de poluição de ponto único, como uma usina de energia – ou substituir uma usina por completo – também pode ser mais prático. Do ponto de vista da saúde humana, afastar a poluição das grandes áreas urbanas pode ser considerado uma vantagem significativa.

De acordo com um estudo de 2009 da National Academy of Science, “veículos elétricos e veículos híbridos (plug-in) dependentes da rede mostraram danos não-climáticos um pouco mais altos do que muitas outras tecnologias”. A eficiência dos híbridos plug-in também é afetada pela eficiência geral da transmissão de energia elétrica. As perdas de transmissão e distribuição nos EUA foram estimadas em 7,2% em 1995 e 6,5% em 2007. Por análise do ciclo de vida das emissões de poluentes atmosféricos, os veículos a gás natural são atualmente os emissores mais baixos.

Estrutura tarifária diferenciada para contas elétricas
O consumo elétrico adicional para recarregar os veículos plug-in poderia empurrar muitas famílias em áreas que não têm tarifas fora do horário de pico para o nível mais alto e negar benefícios financeiros. Os clientes com essas tarifas poderiam ver uma economia significativa, tomando cuidado com a cobrança do veículo, por exemplo, usando um temporizador para restringir a cobrança aos horários de menor movimento. Assim, uma comparação precisa do benefício exige que cada família avalie seu atual nível de uso de eletricidade e tarifas pesadas em relação ao custo da gasolina e o custo operacional observado real da operação do veículo em modo elétrico.

Emissão de gases de efeito estufa
O efeito dos PHEVs nas emissões de gases do efeito estufa é complexo. Os veículos híbridos plug-in que operam no modo totalmente elétrico não emitem poluentes prejudiciais do tubo de escape a partir da fonte de energia integrada. O benefício do ar limpo é geralmente local porque, dependendo da fonte de eletricidade usada para recarregar as baterias, as emissões de poluentes do ar são transferidas para a localização das usinas de geração. Da mesma forma, os PHEVs não emitem gases de efeito estufa a partir da fonte de energia a bordo, mas do ponto de vista de uma avaliação “well-to-wheel”, a extensão do benefício também depende do combustível e da tecnologia usada para geração de eletricidade. Do ponto de vista de uma análise completa do ciclo de vida, a eletricidade usada para recarregar as baterias deve ser gerada a partir de fontes de emissão zero, como renovável (por exemplo, energia eólica, solar ou hidroelétrica) ou nuclear para PEVs. de rodas. Por outro lado, quando as PEVs são recarregadas a partir de usinas movidas a carvão, elas costumam produzir um pouco mais de emissões de gases do efeito estufa do que os veículos com motor de combustão interna. No caso do veículo elétrico híbrido plug-in, quando operando no modo híbrido com a assistência do motor de combustão interna, as emissões do tubo de escape e de efeito estufa são menores em comparação aos carros convencionais, devido à maior economia de combustível.

Avaliações de energia e emissões de ciclo de vida

Argonne
Em 2009, os pesquisadores do Argonne National Laboratory adaptaram seu modelo GREET para conduzir uma análise completa do uso de energia e emissões de gás de efeito estufa (GEE) de veículos elétricos híbridos plug-in para vários cenários, considerando diferentes combustíveis e diferentes fontes de geração de eletricidade para recarregar as baterias do veículo. Três regiões dos EUA foram selecionadas para a análise, Califórnia, Nova York e Illinois, já que essas regiões incluem grandes áreas metropolitanas com variações significativas em seus mixes de geração de energia. Os resultados da análise de ciclo completo também foram relatados para o mix de geração dos EUA e eletricidade renovável para examinar casos de misturas médias e limpas, respectivamente Este estudo de 2009 mostrou uma ampla disseminação do uso de petróleo e emissões de GEE entre as diferentes tecnologias de produção de combustível e mistura de geração de grade. A tabela a seguir resume os principais resultados:

PHEV well-to-wheels Uso de energia de petróleo e emissões de gases de efeito estufa para uma faixa totalmente elétrica entre 10 e 40 milhas (16 e 64 km) com diferentes combustíveis a bordo. (1) (em% de um veículo com motor de combustão interna que usa gasolina de combustível fóssil)
Análise	Gasolina reformulada e diesel com baixo teor de enxofre	E85 combustível de milho e switchgrass	Célula de combustível hidrogênio
Redução do uso de energia de petróleo	40 a 60%	70 a 90%	mais de 90%
Redução de emissões de GEE(2)	30 a 60%	40–80%	10 a 100%
Fonte: Centro de Pesquisa de Transporte, Argonne National Laboratory (2009). Veja a Tabela 1. Notas: (1) Simulações para o ano 2020  com modelo PHEV ano 2015. (2) Nenhuma mudança direta ou indireta no uso da terra incluída na análise WTW para matéria-prima de combustível de biomassa.

O estudo de Argonne descobriu que os PHEVs ofereciam reduções no uso de energia de petróleo em comparação com veículos elétricos híbridos regulares. Mais economia de energia de petróleo e também mais reduções de emissões de GEE foram realizadas à medida que a faixa totalmente elétrica aumentava, exceto quando a eletricidade usada para recarga era dominada por geração de energia a carvão ou a óleo. Como esperado, a eletricidade de fontes renováveis ​​realizou as maiores reduções no uso de energia de petróleo e emissões de GEE para todos os PHEVs à medida que a faixa totalmente elétrica aumentava. O estudo também concluiu que os veículos plug-in que empregam combustíveis baseados em biomassa (biomassa-E85 e -hidrogênio) podem não ter benefícios de emissões de GEE sobre os híbridos comuns se a geração de energia for dominada por fontes fósseis.

Oak Ridge
Um estudo de 2008 realizado por pesquisadores do Oak Ridge National Laboratory analisou o uso de óleo e emissões de gás de efeito estufa (GHG) de híbridos plug-in em relação a veículos elétricos híbridos em vários cenários para os anos 2020 e 2030. O estudo considerou o mix de fontes de energia para 13 regiões que seriam usadas durante a recarga de veículos, geralmente uma combinação de carvão, gás natural e energia nuclear, e em menor escala a energia renovável.Um estudo de 2010 conduzido no Argonne National Laboratory alcançou resultados semelhantes, concluindo que os PHEVs reduzirão o consumo de petróleo, mas poderão produzir emissões de gases de efeito estufa muito diferentes para cada região, dependendo da combinação de energia usada para gerar eletricidade para recarregar os híbridos plug-in.

Agência de Proteção Ambiental
Em outubro de 2014, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA publicou a edição de 2014 de seu relatório anual “Tecnologia automotiva de serviço leve, emissões de dióxido de carbono e tendências de economia de combustível”. Pela primeira vez, o relatório apresenta uma análise do impacto de veículos movidos a combustíveis alternativos, com ênfase em veículos elétricos plug-in, pois à medida que sua participação de mercado se aproxima de 1%, as PEVs começaram a ter um impacto mensurável sobre o combustível novo para veículos nos EUA. economia e emissões de CO2.

O relatório da EPA incluiu a análise de 12 carros de passageiros totalmente elétricos e 10 híbridos plug-in disponíveis no mercado como modelo do ano de 2014. Para fins de uma estimativa precisa de emissões, a análise levou em consideração as diferenças de operação entre os PHEVs como o Chevrolet Volt que pode operar no modo todo-elétrico sem usar gasolina e esses que operam em um modo de mistura como o Toyota Prius PHV que usa energia armazenada na bateria e energia do tanque de gasolina propelir o veículo, mas isso pode entregar substancial condução totalmente elétrica no modo blended. Além disso, como a gama totalmente elétrica de híbridos plug-in depende do tamanho da bateria, a análise introduziu um fator de utilidade como uma projeção, em média, da porcentagem de milhas que será conduzida usando eletricidade (em eletricidade apenas modos mistos) por um driver médio. A tabela a seguir mostra a economia total de combustível EV / híbrido expressa em termos de milhas por galão equivalente a gasolina (mpg-e) e o fator de utilidade para os dez híbridos plug-in MY2014 disponíveis no mercado dos EUA. O estudo utilizou o fator utilitário (já que no modo EV puro não há emissões de tubo de escape) e a melhor estimativa da EPA das emissões de tubo de escape de CO2 produzidas por esses veículos em operação de cidade e rodovia no mundo real com base na metodologia de rótulo de ciclo 5 da EPA. uma estrada com 55% de cidade / 45% de estrada. Os resultados são mostrados na tabela a seguir.

Além disso, a EPA foi responsável pelas emissões de CO2 associadas à produção e distribuição de eletricidade necessárias para cobrar os PHEVs. Como a produção de eletricidade nos Estados Unidos varia significativamente de região para região, a EPA considerou três cenários / faixas com a extremidade inferior da faixa correspondente ao fator de emissões da usina da Califórnia, a metade da faixa representada pelo fator de emissões médio da usina nacional. e a extremidade superior da faixa correspondente ao fator de emissão da usina para as Montanhas Rochosas. A EPA estima que os fatores de emissão de GEE da eletricidade para várias regiões do país variam de 346 g de CO2 / kW-hora na Califórnia a 986 g de CO2 / kW-hora nas Montanhas Rochosas, com uma média nacional de 648 g CO2 / kW-hr . A tabela a seguir mostra as emissões do tubo de escape e as emissões combinadas do tubo de escape e upstream para cada um dos 10 MY 2014 PHEVs disponíveis no mercado dos EUA.

Agência Nacional de Pesquisa Econômica
A maioria das análises de emissão usa taxas médias de emissões entre regiões, em vez de geração marginal em diferentes momentos do dia. A primeira abordagem não leva em conta o mix de geração nos mercados de eletricidade interconectados e os perfis de carga variáveis ​​ao longo do dia. Uma análise feita por três economistas afiliados ao Escritório Nacional de Pesquisas Econômicas (NBER), publicado em novembro de 2014, desenvolveu uma metodologia para estimar as emissões marginais de demanda de eletricidade que variam de acordo com a localização e a hora do dia nos Estados Unidos. O estudo utilizou dados de emissões e consumo para 2007 a 2009, e usou as especificações para o Chevrolet Volt (alcance totalmente elétrico de 35 mi (56 km)). A análise constatou que as taxas de emissão marginal são mais de três vezes maiores no Upper Midwest em comparação com os EUA ocidentais, e dentro das regiões, as taxas para algumas horas do dia são mais do que duas para as outras. Aplicando os resultados da análise marginal aos veículos elétricos plug-in, os pesquisadores descobriram que as emissões dos PEVs variam de acordo com a região e as horas do dia. Em algumas regiões, como no oeste dos Estados Unidos e no Texas, as emissões de CO2 por quilômetro percorrendo os PEVs são menores do que as de dirigir um carro híbrido. No entanto, em outras regiões, como o Upper Midwest, a cobrança durante as horas recomendadas de meia-noite às 4h da manhã indica que as PEVs geram mais emissões por milha do que o carro médio atualmente na estrada. Os resultados mostram uma tensão fundamental entre o gerenciamento da carga de eletricidade e as metas ambientais, já que as horas em que a eletricidade é a menos cara para produzir tendem a ser as horas com as maiores emissões. Isso ocorre porque as unidades movidas a carvão, que têm taxas de emissão mais altas, são mais comumente usadas para atender à demanda de eletricidade no nível base e fora do pico;enquanto as unidades de gás natural, que têm taxas de emissão relativamente baixas, são frequentemente colocadas on-line para atender à demanda de pico. Esse padrão de deslocamento de combustível explica por que as taxas de emissão tendem a ser mais altas à noite e mais baixas durante períodos de pico de demanda de manhã e à noite.