Plug-in Hybrid Electric Vehicles for CO2-Free Mobility and Active Storage Systems for the Grid

 

Projektlaufzeit: 7/2008 - 6/2010
Gefördert durch das E.ON ERC (in Kooperation mit Prof. Sauer, PGS)

  Simulation der Marktanteile und Fahrzeugpopulationsentwicklung bis 2040 (Quelle: FCN/N.Neumann, FCN Studienarbeit) Simulation der Marktanteile und Fahrzeugpopulationsentwicklung bis 2040 (Quelle: FCN/N.Neumann, FCN Studienarbeit)

Die Verknüpfung von Elektrizitätserzeugungs- mit straßenbasiertem Transportsektor ist ein Schlüsselelement künftiger Energieversorgungs- und Transportszenarien, da eine derartige Verbindung vielfältige Vorzüge bieten würde. Der größte Vorteil bestünde in einer Reduzierung der CO2-Emissionen durch eine Verringerung des Benzinverbrauchs im Transportsektor bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Stromerzeugung aus volatilen erneuerbaren Energiequellen. Elektrofahrzeuge würden hierbei als aktives Speichersystem im Stromnetz dienen. Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) bieten bereits bei heutigem Stand der Technik die Möglichkeit der Erreichung dieser Vorteile zu akzeptablen Kosten. Jedoch hängt eine Umstellung auf Elektromobilität entscheidend von der Verbraucherakzeptanz ab.

Die zwei Ziele dieses Forschungsprojekts sind: (1) die Erfassung von Verbraucherpräferenzen bezüglich Fahrzeugen mit alternativen Antrieben (AFV) im Allgemeinen und PHEV im Besonderen; (2) die Prognose der Marktdiffusion von AFV in der nahen Zukunft. Fokus unserer Forschung ist hierbei der deutsche Markt.

Im Allgemeinen wird die Akzeptanz neuer Technologien, wie z.B. AFV, durch rechtliche Rahmenbedingungen, wirtschaftliche Aspekte, technische Faktoren und Charakteristika der Verbraucher beeinflusst, die alle eng miteinander verknüpft sind. Dementsprechend nutzen wir in einem ersten Schritt Theorien aus den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften und der Psychologie, um die Variablen zu identifizieren, welche die Entscheidungsprozesse der Verbraucher im Hinblick auf neue Technologien und Fahrzeuge beeinflussen. Zu nennende Variablen sind z.B. (1) Fahrzeugattribute wie Kaufpreis, Wartungskosten und CO2-Emissionen pro km, (2) staatliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Investitionskostenzuschüsse oder CO2-Steuerbefreiungen, (3) demographische Variablen, und (4) Persönlichkeitsmerkmale, wie Umwelteinstellungen. In einem zweiten Schritt schätzen wir empirisch die Auswirkungen dieser Faktoren auf die Fahrzeugauswahlentscheidungen, basierend auf Daten, die wir mittels einer repräsentativen Umfrage und eines Discrete Choice Experiments gewinnen (FCN Working Paper Nr. 20/2011).

Des Weiteren werden diese Umfrageergebnisse verwendet, um die zukünftige Verbreitung von AFV im Allgemeinen und PHEV im Speziellen in Deutschland unter einer Vielzahl von Szenarien in einem agentenbasierten Simulationsmodell, in dem die kausalen Wechselwirkungen zwischen den Entscheidungen der Verbraucher, der Fahrzeughersteller und der Politik abgebildet werden, zu simulieren und zu prognostizieren. Solche dynamischen Abhängigkeiten haben, wie auch Netzwerkeffekte und Qualitätsattribute, einen großen Einfluss auf den Entwicklungspfad einer neuen Technologie und sollten deshalb berücksichtigt werden (FCN Working Paper Nr. 5/2011).

Ferner bestimmen wir die wirtschaftlich optimale Batteriegröße von PHEV (Ernst et al., 2011, Energy Policy, 39 (10): 5871-5882) und simulieren die Auswirkungen von PHEV und ihrer Nutzung für Vehicle-to-Grid (V2G)-Dienste auf die Stromerzeugungskosten und Emissionen. Nur wenn alle diese ökonomischen, infrastrukturellen und sozialen Aspekte berücksichtigt werden, können wir den tatsächlichen Nutzen und die Mehrkosten erfassen, mit welchen die verschiedenen Marktteilnehmer konfrontiert sind. Eine erfolgreiche Markteinführung von PHEV wird nur erreicht, wenn sich eine Win-Win-Situation für alle Seiten ergibt.

Das abschließende Ziel des Projektes ist es, die gewonnen Ergebnisse in wissenschaftlich begründete Politikempfehlungen zu überführen.

Projektpublikationen

Ernst C.-S., Lunz B., Hackbarth A., Madlener R., Sauer D. U., Eckstein L. (2010). Optimal Battery Size for Serial Plug-in Hybrid Vehicles: A Model-Based Economic Analysis for Germany, FCN Working Paper No. 14/2010, Institute for Future Energy Consumer Needs and Behavior, RWTH Aachen University, October.

Mazur C., Madlener R. (2010). Impact of Plug-in Hybrid Electric Vehicles and Charging Regimes on Power Generation Costs and Emissions in Germany, FCN Working Paper No. 20/2010, Institute for Future Energy Consumer Needs and Behavior, RWTH Aachen University, November.

Hackbarth A., Lunz B., Madlener R., Sauer D.U., De Doncker R.W. (2010). Plug-in Hybrid Electric Vehicles for CO2-Free Mobility and Active Storage Systems for the Grid (Part 1), E.ON Energy Research Center Series, Vol. 2, Issue 3, December (ISSN: 1868-7415).[Download]

Hackbarth A., Lunz B., Madlener R., Sauer D.U., De Doncker R.W. (2012). Plug-in Hybrid Electric Vehicles for CO2-Free Mobility and Active Storage Systems for the Grid (Part 2), E.ON Energy Research Center Series, Vol. 4, Issue 6, December (ISSN: 1868-7415). [Download]

Abschlussarbeiten

Mazur C. (2010). Modeling and Simulation of the Impact of Plug-in Hybrid Electric Vehicles and Vehicle-to-Grid on Electricity Generation Costs and Emissions. Studienarbeit, Lehrstuhl für Wirtschaftswissenschaften, insb. Energieökonomik, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, RWTH Aachen University, April.

Ruschhaupt J. (2010). Entwicklung der Marktanteile von PHEV: Einflussfaktoren auf das Marktgleichgewicht konkurrierender Technologien (Development of PHEV market shares: Factors influencing the market equilibrium of competing technologies; in German). Diplomarbeit, Lehrstuhl für Wirtschaftswissenschaften, insb. Energieökonomik, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, RWTH Aachen University, August.

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Reinhard Madlener

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