Idag finns det mer än 7 miljoner elfordon (EV) i drift runt om i världen, jämfört med endast cirka 20, 000 för ett decennium sedan. Det är en massiv förändring - men enligt en grupp tekniska forskare vid University of Toronto, det kommer inte att vara tillräckligt för att ta itu med den globala klimatkrisen.

"Många människor tror att en storskalig övergång till elbilar mestadels kommer att lösa våra klimatproblem inom personbilssektorn", säger Alexandre Milovanoff, huvudförfattare till en ny artikel publicerad idag i Naturens klimatförändringar .

"Jag tror att ett bättre sätt att se på det är detta:elbilar är nödvändiga, men på egen hand, de är inte tillräckliga."

Runt världen, många regeringar går redan all-in på elbilar. I Norge, till exempel, där elbilar redan står för hälften av försäljningen av nya fordon, regeringen har sagt att de planerar att helt och hållet eliminera försäljningen av nya förbränningsfordon till 2025. Nederländerna siktar på att följa efter till 2030, med Frankrike och Kanada för att följa efter 2040.

Milovanoff och hans handledare, Professorerna Daniel Posen och Heather MacLean är experter på livscykelbedömning – modellering av effekterna av tekniska förändringar över en rad miljöfaktorer.

De bestämde sig för att göra en detaljerad analys av vad en storskalig övergång till elbilar skulle innebära när det gäller utsläpp och relaterade effekter. Som en testmarknad, de valde USA, som är näst efter Kina när det gäller försäljning av personbilar.

"Vi valde USA eftersom de har stora, tunga fordon, samt högt fordonsägande per capita och hög resehastighet per capita, " säger Milovanoff. "Det finns också massor av högkvalitativ data tillgänglig, så vi kände att det skulle ge oss de tydligaste svaren."

Teamet byggde datormodeller för att uppskatta hur många elfordon som skulle behövas för att hålla ökningen av globala medeltemperaturer till mindre än 2 C över förindustriella nivåer år 2100, ett mål som ofta nämns av klimatforskare.

"Vi kom på en ny metod för att omvandla detta mål till en koldioxidbudget för amerikanska passagerarfordon, och bestämde sedan hur många elbilar som skulle behövas för att hålla sig inom den budgeten, säger Posen. Det visar sig vara mycket.

Baserat på scenarierna modellerade av teamet, USA skulle behöva ha cirka 350 miljoner elbilar på vägen till 2050 för att nå målet för utsläppsminskningar. Det motsvarar ungefär 90 % av det totala antalet fordon som beräknas vara i drift vid den tidpunkten.

"För att sätta det i perspektiv, just nu är den totala andelen elbilar på vägen i USA cirka 0,3 %, säger Milovanoff.

"Det är sant att försäljningen växer snabbt, men även de mest optimistiska prognoserna tyder på att år 2050, USA:s flotta kommer bara att ha cirka 50 % elbilar."

Teamet säger att förutom hindren för konsumentpreferenser för EV-distribution, det finns tekniska hinder som den påfrestning som dessa fordon skulle utsätta för landets elinfrastruktur.

Enligt tidningen, en flotta på 350 miljoner elbilar skulle öka den årliga efterfrågan på el med 1, 730 TWh, eller cirka 41 % av nuvarande nivåer. Detta skulle kräva massiva investeringar i infrastruktur och nya kraftverk, varav några nästan säkert skulle drivas på fossila bränslen.

Förändringen kan också påverka det som kallas efterfrågekurvan – hur efterfrågan på el stiger och sjunker vid olika tidpunkter på dygnet – vilket skulle göra hanteringen av det nationella elnätet mer komplext. Till sist, det finns tekniska utmaningar att göra med tillförseln av kritiska material, som litium, kobolt och mangan för batterier.

Teamet drar slutsatsen att det är ett orealistiskt scenario att nå 90 % ägande av elbilar till 2050. Istället, vad de rekommenderar är en blandning av policyer, inklusive många utformade för att flytta bort människor från personliga passagerarfordon till förmån för andra transportsätt.

Dessa kan inkludera massiva investeringar i kollektivtrafik – tunnelbanor, pendeltåg, bussar – liksom omdesignen av städer för att möjliggöra fler resor via aktiva lägen, såsom cyklar eller till fots. De kan också inkludera strategier som distansarbete, ett skifte som redan har uppmärksammats av covid-19-pandemin.

"Elbilar minskar verkligen utsläppen, men de får oss inte ur att behöva göra de saker vi redan vet att vi behöver göra, " säger MacLean. "Vi måste tänka om vårt beteende, utformningen av våra städer, och även aspekter av vår kultur. Alla måste ta ansvar för detta."