A customer's view on policy measures to promote electric vehicles

Electric vehicles represent a promising approach to reduce local vehicle emissions, and thus to improve air quality in urban regions. Their market uptake, however, is still staying below expectations in most countries across Europe, due to monetary and non-monetary barriers. Besides monetary incentives, different non-monetary policy measures to promote electric mobility are either discussed or already in place. Since the different monetary incentives across Europe have proven to be not equally effective in the support of the electric vehicle market uptake, it is expected that non-monetary policy measures will not express the same impact level in different countries, too. Therefore, the project "Incentives for Cleaner Vehicles in Urban Europe" (I-CVUE) aims to understand the efficacy of policy measures that promote electric vehicles in Europe. In order to gain a deeper understanding a stated preference survey was executed that focusses on studying the value of policy measures and further non-monetary aspects of electric vehicle ownership. The online survey was directed at vehicle drivers and fleet managers in Austria, Germany, the Netherlands, the United Kingdom, and Spain. Based on the obtained data, country-specific willingness-to-pay values are deducted, which can be used to assess the utility of electric vehicles. The results are used to derive recommendations to city-level policy makers on efficient measures to promote electric vehicles

Die Entwicklung des deutschen Pkw-Bestandes: Ein Vergleich bestehender Modelle und die Vorstellung eines evolutionären Simulationsansatzes

Heutige Pkw-Kaufentscheidungen durch private Haushalte und durch Firmen bestimmen die Größe und Zusammensetzung der nationalen Pkw-Flotte für lange Zeiträume. Die adäquate Abbildung dieser Entscheidungen ist somit wichtig für Verkehrsplanung und Politikmaßnahmenentwicklung. In Deutschland existieren mehrere Ansätze zur Abschätzung des zukünftigen Pkw-Bestandes und zur Ableitung von Flottenzusammensetzung, Fahrleistung, Energieverbrauch und Emissionen. Vor dem Hintergrund möglicher disruptiver Veränderungen des Verkehrsmarktes durch die Automatisierung von Pkw stellt sich die Frage, inwieweit die bestehenden Modelle in der Lage sind, den Einfluss technologischer und (verkehrs-)politischer Veränderungen auf den Pkw-Bestand in Deutschland vorherzusagen. Der vorliegende Artikel stellt daher die bekanntesten Modellansätze zur Abbildung der deutschen Pkw-Flotte sowie einige der zur Modellierung geeigneten Datenquellen vor. Der Vergleich der Modelle zeigt, dass häufig lediglich Punktvorhersagen bereitgestellt werden, ohne die Transfomation explizit zu modellieren, und darüber hinaus die Entwicklung der Neuzulassungszahl als exogene Variable benötigt wird. Auch weisen die Modelle Lücken bei der Behandlung demographischer Entwicklungen und Trends oder der Betrachtung des Gesamtmarktes (Interdependenz zwischen Neu- und Gebrauchtwagenmarkt und der jeweiligen Anforderungen der Käufertypen) auf. Im zweiten Teil des Artikels wird ein neuartiger evolutionärer Simulationsansatz vorgeschlagen, der einige der identifizierten Probleme löst und es perspektivisch ermöglichen wird, die Einflüsse regional differenzierter Regulierungen oder (geteilter) autonomer Fahrzeugen auf Pkw-Besitz und -nutzung vorherzusagen

Differenzierte Modellierung des Markteintritts von Fahrzeugen - Stand des Wissens und Analyse für ein Modellkonzept

Die derzeitigen regulatorischen Bemühungen reichen nicht aus um die CO2-Emissionen des Pkw Verkehrs nachhaltig zu senken oder eine breite Elektrifizierung der Fahrzeugflotte zu erreichen. Daher werden seitens der Politik weitere Treiber der Elektrifizierung der deutschen Fahrzeugflotte diskutiert. Neben dem klimapolitischen Aspekt, rücken auch die Vermeidung von Lärm und lokalen Emissionen stärker in den Fokus. An erster Stelle ist hierzu die Einfahrtsbeschränkung für nicht-elektrifizierte Pkw („emissionsfreie Zonen“) zu nennen. Jedoch können sich regulative Maßnahmen regional deutlich unterscheiden. Darüber hinaus haben demographische und sozio-ökonomische Faktoren einen Einfluss auf die Kaufentscheidung privater Käufer. Diese unterscheiden sich in städtischen und ländlichen Räumen bzw. je nach Wirtschaftskraft der Regionen. Es ist anzunehmen, dass sich die (elektrifizierten) Neufahrzeuge nicht gleichmäßig in Deutschland verteilen, sondern in einzelnen Regionen vermehrt aufzufinden sind. Weitere Faktoren sind eine räumlich unterschiedliche Entwicklung der (Lade-) Infrastruktur bzw. Tankstellendichte für alternative Energieträger. Aus diesen Gründen soll VECTOR21 um eine regionalisierte Darstellung des Pkw Marktes weiterentwickelt werden

Fahrzeugtechnik-Szenariomodell VECTOR21 für die Weltregionen China und USA

Das am DLR Institut für Fahrzeugkonzepte entwickelte Fahrzeugtechnik-Szenariomodell VECTOR21 wurde zum heutigen Tag durch eine Vielzahl von Kunden in seiner aktuellen Version in Anspruch genommen. Neben öffentlich geförderten Projekten waren auch Logistikunternehmen und Automobilhersteller darunter. Im Umgang mit dem Modell wurde von Kunden Interesse an Simulationsergebnissen für die Märkte China und USA geäußert. Gegenstand des in diesem Projektbericht zusammengefassten Projektes ist die Erweiterung des Fahrzeugtechnik Szenario Modells VECTOR21 zur Simulation der Marktpotentiale zukünftiger Fahrzeugkonzepte auf den globalen Märkten für Personenkraftwagen. Die Simulationsergebnisse basieren auf einer Vielzahl von Eingabeparametern und erlauben strategische Aussagen zur zukünftigen Flottenentwicklung in Hinblick auf Zusammensetzung, Energieverbrauch und CO2-Emissionen. Durch die Förderung des DLR Technologiemarketings ist eine technische Umsetzung als webbasiertes Softwaremodell realisiert worden, welches dem Anwender eine intuitive Handhabung ermöglicht

Assessment of efficiency-improving technologies for passenger vehicles in the international context

Worldwide CO2 emission regulations impose a pressure to develop innovative fuel efficient powertrains for passenger cars. The production of passenger cars is expected to grow, whereas growth prospects for electrified powertrains remain uncertain. Meanwhile manufacturers seek to maximize the utilization of their production capacities for electric and conventional efficiency-improving technologies. Thus, a competition for production capacities between fuel-saving technologies arises. Technology assessment has a major influence on the stakeholders´ decision making process on which technology to produce and where to deploy it. The commonly used greenhouse gas abatement cost curve (ACC) provides a methodology to evaluate the cost-benefit potential of new technologies. It allows a ranking of all efficiency-improving technologies according to their cost abatement ratio. However, this approach neglects various other requirements in the decision making. These requirements can be numerous and vary across markets. This article aims at improving the ACC methodology in the context of the deployment of fuel-saving technologies on international markets. A multi-attribute decision-making (MADM) model is constructed that combines the abatement cost potential with the consideration of market-specific criteria. As a preceding result, fuel-saving technologies are derived from a meta-analysis. Applied in the MADM model, the results show that market-specific criteria can be reflected in the assessment of a technology portfolio

A disaggregated approach to model international passenger car markets and their interdependencies

The article presents an innovative approach to model the market penetration of electrified powertrains in passenger cars on different international markets. For that purpose, the VECTOR21 model was enhanced to depict the major car markets in a disaggregated approach. The scenario simulation incorporates the interdependencies of the varying developments on different markets. In a scenario for the German and US car market, the effect of market interdependency is shown. The results display the influence of EV policies in the US on the EV penetration on other markets

Future transport energy mix and EV-infrastructure requirements

The insights of the assessment of current EV recharging infrastructure and future development plans clearly show that the charging infrastructure deployments throughout the eMAP partner countries Finland, Germany and Poland currently are in the early stages. Regarding the scale of deployment, plug-in charging is the most important charging technology in contrast to wireless charging and battery swapping as further recharging solutions. Compared to the today's number of public charging points in Finland 5.6 %, in Germany 3.2 %, and in Poland 0.07 % of the minimum charging infrastructure requirements are reached. However, according to the approved directive “on the deployment of alternative fuels infrastructure” enacted in the end of 2014, minimum requires public accessible recharging points depending on the number of electric vehicles estimated to be registered by the end of 2020. Minimum required number of recharging points should be equivalent to one recharging point per ten cars. Common European standard connector is Type 2 for AC-charging and Combo 2 for DC-charging. In order to have appropriate number of publically accessible recharging points in urban/suburban and other densely populated areas available by the end of 2020, member states are forced to develop national policy frameworks until the end of 2016 and to report on its implementation until the end of 2019. Therefore, considerable progress in terms the market development of recharging points, the use of common technical specifications and the setup of appropriate user information is expected by early 2017. Up to now, the Partner Countries have not announced national policies yet. The future fuel and energy mix of the transport sector is likely to remain dependent on oil throughout the eMAP partner countries. All countries focus on the use of biofuels as most efficient way to fulfill renewable targets. In addition, all countries plan the expansion of renewable energy sources depending on country individual resources and possibilities. Nuclear power is seen as backbone of low carbon electricity production in Finland. Even Poland plans to build-up new nuclear power plans for reducing its carbon intensity. Therefore, only Germany reorganizes its energy supply by phasing out nuclear power and significantly expanding renewable energy sources especially wind power

Powertrain scenarios for cars in european markets to the year 2040

Dramatic changes in the market for car powertrains seem possible in the near future. Triggered by the need of significant CO2 reduction in the transport sector according to COP21 (Paris) or air quality problems in European cities, the introduction of more and more electrified powertrains appears necessary. In order to analyze ways to reduce CO2-emissions from cars and especially the competition between various efficiency technologies, alternative powertrains, and fuels, the vehicle technologies scenario model VECTOR21 is used in different scenario simulations. Results for two recently modelled pathways for Germany show a continuous market penetration of electrified powertrains such as full hybrids and plug-in electric vehicles. A review of our recent VECTOR21 scenarios shows that in 2040, the final energy demand in liquid fuel products is reduced by 45% on average. Furthermore, we give insights in detailed analysis of the total costs of ownership in European countries like UK, NL, DE and ES for different type of car fleets. And we discuss consequences of different scenarios in terms of mobility costs, CO2-reduction in vehicle stock, etc

What drives the market for plug-in electric vehicles?

Market diffusion of plug-in electric vehicles (PEVs) is an often-addressed research topic, yet PEV market diffu-sion models differ in approaches, factors included and results. Here, we compare 40 market diffusion models for PEVs in scope, approach and findings to point out similarities or differences and make recommendations vor futue research in this area. We find that important input factors for the US are purchase price and operating cost, while for Germany energy prices and charging infrastructure are mentioned more often. Furthermore, larger sales shares of plug-in hybrid electric vehicles than battery electric vehicles are often found in the short term results while the picture is not so clear for the medium- to long-term. Future models should include specific PEV features like limited range of battery electric vehicles or access to charging infrastructure which are currently not covered by many models. Also, the integration of current policy regulations and, if possible, indirect policy incentives would enhance research in this field

Der PKW-Markt bis 2040: Was das Auto von morgen antreibt

Die Bundesregierung hat mit dem Energiekonzept ehrgeizige Klimaschutz- und Effizienzziele für das gesamte Energiesystem gesetzt. Andererseits ist individuelle Mobilität für alle Bevölkerungs-schichten Ausdruck persönlicher Freiheit und für viele Menschen tägliche Notwendigkeit. Da Klimaschutz im Verkehr sehr wahrscheinlich mit erhöhten Kosten einhergeht, müssen Vor- und Nachteile aller Antriebsformen und Energieträger sorgfältig abgewogen werden, um der hohen Bedeutung und Emotionalität des Themas gerecht zu werden und Mobilität für alle bezahlbar bleibt. In diesem Spannungsfeld untersucht die vorliegende Studie die mögliche Entwicklung für den deutschen Pkw-Markt vor dem Hintergrund sinkender CO2-Flottenzielwerte bis zum Jahr 2040. Auf Basis von Szenarien werden u.a. verschiedene Verläufe des Emissionsgrenzwertes aus Kundenperspektive untersucht und die Auswirkungen ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Halbierung der CO2-Emissionen im Pkw-Bestand ohne den Wechsel auf andere Verkehrsträger möglich ist. Hochwertige Kraftstoffe in Kombination mit innovativen Verbrennungsmotoren ermöglichen Effizienzverbesserungen von über 30 Prozent und tragen den Klimaschutz in die Breite der Flotte, und zwar sowohl mit konventionellen Fahrzeugen wie auch Hybridmodellen. Hinzu kommen der kontinuierlich steigende Anteil der elektrisch zurückgelegten Fahrstrecke und langfristig signifikante Marktanteile alternativer Antriebe. Auch bei einer Verschärfung des Emissionsgrenzwerts auf 45gCO2/km im Jahr 2040, wie im Basis Szenario umgesetzt, haben 85 Prozent der verkauften Neuwagen einen Verbrennungsmotor installiert, der zum Teil als Reichweitenverlängerer fungiert. Betrachtet man den Fahrzeugbestand liegt der Anteil noch bei 95 Prozent. Ein Verbrennungsmotor wird auch bei starker Hybridisierung neben der Traktionsbatterie an Bord des Autos notwendig sein, um die Mobilitätsbedürfnisse zu erfüllen. Die Kundenperspektive, methodisch umgesetzt im DLR Modell VECTOR21, ermöglicht eine realitätsnahe Simulation der zukünftigen Marktentwicklung verschiedener Antriebstechnologien und Energieformen. Der Kunde entscheidet welches Fahrzeug er kauft und damit wie die Fahrzeugflotte in Zukunft aussehen wird. Mit mehr als 900 Kundentypen reicht das Spektrum vom „Innovator“, der neuen Antriebstechnologien gegenüber besonders aufgeschlossen ist bis hin zum „Nachzügler“, der rein ökonomisch entscheidet. In der vorliegenden Studie wird davon ausgegangen, dass die heutigen Mobilitätsbedürfnisse der Kunden auch in Zukunft erfüllt werden. Wesentliche politische Leitplanke und entscheidender Treiber für die Zusammensetzung der zukünftigen Fahrzeugflotte ist die CO2-Regulierung. Die Studie untersucht in ihrem Basis-Szenario die Auswirkungen des EU-Zieles für Neufahrzeuge von 95 g CO2/km im Jahr 2020 und eine theoretisch denkbare Fortschreibung auf 70 g CO2/km im Jahr 2030 und 45 g CO2/km 2040. In weiteren Szenarien werden moderatere Emissionspfade betrachtet. Bereits im Jahr 2020 bringt ein Zielwert von 95 gCO2/km hoch effiziente konventionelle Fahrzeuge, mit fortschrittlichen Effizienzkomponenten wie z.B. Leichtbau, optimiertem Motormanagement oder Downsizing in die Neuwagenflotte. Gleichzeitig erreichen Hybridfahrzeuge, die aus einer Kombination von elektrischem und konventionellem Antrieb bestehen, erste substantielle Marktanteile. Sie sind in der Lage kurze Strecken auch elektrisch zu fahren und laden ihre Batterien durch die Energierückgewinnung beim Bremsen wieder auf. Für das weiterführende Ziel von 70 gCO2/km in 2030 reichen einfache Parallel-Hybridfahrzeuge nicht mehr aus. Je nach Fahrprofil der Kunden kommen nun Fahrzeuge mit verlängerter Reichweite, Range-Extender, sowie Plug-In-Hybride langsam in den Markt. Eine Voraussetzung ist die Nutzung CO2-armen Stroms. Range-Extender überwinden die Reichweitenbeschränkung der Batterie dadurch, dass eine konventionelle Kraftstoffverbrennung im Fahrzeug Strom erzeugt und mit diesem der Elektromotor betrieben wird. Plug-In-Hybridfahrzeuge können über ein Ladekabel extern aus dem Stromnetz aufgeladen werden und haben zudem in der Regel eine größere Batterie an Bord als ein Parallel-Hybrid. Eine weitere Verschärfung des EU-Ziels auf 45 gCO2/km im Jahr 2040 führt dazu, dass die Elektrifizierung der Fahrzeugflotte weiter steigt und sich die Mehrzahl der Neuwagenkäufer für Range-Extender und Plug-In-Hybride entscheiden. Diese fortschrittlichen Hybridvarianten haben einen Benzin- oder Dieselmotor an Bord und können somit den Kundenanspruch einer hohen Reichweite erfüllen. Damit besitzen im Falle einer scharfen CO2-Regulierung im Jahr 2040 noch 85 Prozent der Neufahrzeuge und 95 Prozent des Fahrzeugbestands einen Verbrennungsmotor. Rein batterieelektrische Antriebe erfüllen die Anforderungen vieler Kundengruppen noch nicht, sind für die Mehrzahl der Kunden unter den angenommenen Rahmenbedingungen zu teuer und bleiben lange Zeit Nischenanwendungen. Für die Mehrzahl der Kunden kann der höhere Anschaffungspreis durch Einsparungen bei Energiekosten durch Effizienz oder Energieträgerwechsel nicht vollständig kompensiert werden. Lernkurven reduzieren die anfangs hohen Kosten der neuen Technologien, trotzdem verbleiben die zukünftigen Mobilitätskosten für den Autofahrer auf einem deutlich höheren Niveau als heute. Unter den getroffenen Annahmen betragen die durchschnittlichen Mehrkosten in den kommenden 30 Jahren je nach Fahrzeugsegment zwischen 22 und 30 Prozent. Der Verbrauchsrückgang an Mineralölprodukten infolge der ambitionierten Emissionsvorgaben führt im Basis Szenario zu Steuerausfällen von bis zu 53 Prozent im Jahr 2040. Über den gesamten Analysezeitraum von 2010 bis 2040 entspricht dies einem kumulierten Betrag von über 300 Milliarden Euro. Hierbei ist das erhöhte Mehrwertsteueraufkommen aufgrund gestiegener Fahrzeugpreise für alternative Antriebe und die Besteuerung von Fahrstrom und Wasserstoff im Straßenverkehr diesem potentiellen Steuerausfall nicht gegenübergestellt. Es kann argumentiert werden, dass Pkw in Zukunft mit einem breiteren Energieträgermix fahren werden, der im Wesentlichen auf Öl und Strom basiert. Eine langfristig angelegte CO2-Regulierung kann den nötigen Innovationsdruck zur Markteinführung elektrifizierter Antriebskonzepte auslösen. Erhöhte Mobilitätskosten können sich unter den Rahmenbedingungen der Emissionsregulierung bei gleichbleibendem Mobilitätsbedarf zwar nicht verhindern lassen, allerdings führen Lerneffekte und der steigende Absatz alternativer Antriebe dazu, dass langfristig diese Mehrkosten wieder sinken. Intensivierte Forschung und Entwicklung im Bereich der alternativen Antriebskonzepte können deren Kostendegression vorantreiben und somit die Kundenentscheidung zu deren Gunsten unterstützen. Dennoch ist der Pkw-Verkehr noch langfristig auf fossile Kraftstoffe angewiesen, auch um in elektrifizierten Antriebskonzepten mit Unterstützung eines effizienten Verbrennungsmotors die hohen Mobilitätsbedürfnisse der Fahrzeugkunden zu erfüllen