2024
Dissertation, RWTH Aachen University, 2024
Druckausgabe: 2024. - Onlineausgabe: 2024. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak04
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-04-16
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-08238
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/992535/files/992535.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Elektromobilität (frei) ; Mobilitätsverhalten (frei) ; Verkehrsnachfrage (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
Der Personenverkehr in Deutschland steht unter dem Einfluss technologischer und gesellschaftlicher Einflussfaktoren vor einer umfassenden Transformation hin zu einem verstärkt multimodalen und treibhausgasneutralen System. Es ist das Ziel dieser Arbeit, die langfristigen Veränderungen individuellen Mobilitätsverhaltens im Kontext dieser Wandlungsprozesse und im Zeithorizont bis zum Jahr 2050 in Deutschland zu beschreiben. Dazu wird zunächst das Konzept der Mobilitätskultur nach Stephenson et al. [1] eingeführt, um die Einflussfaktoren auf individuelles Mobilitätsverhalten in den drei Dimensionen der materiellen Kultur, der kognitiven Normen und der habitualisierten Praktiken zu erfassen. Als zentrales Werkzeug wird ein agenten- und aktivitätsbasiertes Verkehrsnachfragemodell unter der Bezeichnung MO|DE entwickelt, um das kurz- und langfristige Mobilitätsverhalten von Personen zu simulieren. MO|DE wird schließlich genutzt, um zukünftiges Mobilitätsverhalten in drei verschiedenen Betrachtungsräumen im Jahr 2050 in Deutschland zu analysieren. Zunächst wird der Markthochlauf der Elektromobilität im Bereich privater Pkw in Deutschland betrachtet. Unter Annahme eines Marktaustritts von Pkw mit Verbrennungsmotor ab dem Jahr 2035, infolge der aktuellen politischen Maßgabe auf europäischer [2], [3] und nationaler Ebene [4], wird für das Jahr 2050 ein Flottenanteil von 86 % bis 88 % vollständig elektrifizierter Pkw simuliert. Dabei liegt das Verhältnis von batterieelektrischen zu Brennstoffzellenfahrzeugen bei 3:1 im Szenario mit geringer Verfügbarkeit von Brennstoffzellenfahrzeugen beziehungsweise bei 1:1 unter Annahme einer breiten Technologieverfügbarkeit in allen Pkw-Segmenten. Anschließend wird das zukünftige Mobilitätsverhalten von Personen im urbanen Raum mit einem besonderen Fokus auf autonome und geteilte Mobilität analysiert. In den Szenarien ohne private Pkw verteilt sich die Verkehrsnachfrage zu 59 % bis 64 % auf den öffentlichen Verkehr, zu 27 % auf den Fuß- und Fahrradverkehr sowie zu 9 % bis 14 % auf autonome Car- und Ridesharing-Dienstleistungen. Durch den Einsatz von autonomen und geteilten Fahrzeugflotten lässt sich die benötigte Anzahl an Pkw zur Bedienung der Verkehrsnachfrage zudem um bis zu 98 % gegenüber dem Status Quo des Jahres 2019 reduzieren. Abschließend wird das Mobilitätsverhalten von Personen auf nationaler Ebene simuliert, um eine aggregierte Verkehrs- und Endenergienachfrage für Deutschland abzuleiten. In den Szenarien des Jahres 2050 sinkt die nationale Verkehrsnachfrage in Personenkilometern, i.e. die Verkehrsleistung, maßgeblich aufgrund demografischer Einflussfaktoren um 12 % bis 24 % gegenüber dem Status Quo des Jahres 2019. Die Verteilung der Verkehrsmittelwahl erweist sich gleichzeitig als stabil. Die Endenergienachfrage im Personenverkehr sinkt in den Zukunftsszenarien des Jahres 2050 um 73 % bis 78 %, zum einen aufgrund einer geringeren Verkehrsnachfrage und zum anderen aufgrund der höheren Effizienz elektrifizierter Antriebe. Der gemeinsame Anteil von Strom und Wasser-stoff an der Endenergienachfrage beträgt im Jahr 2050 79 % bis 82 % bei Gesamtend-energienachfragen zwischen 110 TWh bis 135 TWh.Under the influence of technological and societal factors, passenger transport in Germany is facing a comprehensive transformation towards an increasingly multimodal and greenhouse gas neutral system. The aim of this work is to describe the long-term changes in individual mobility behavior in the context of these transformation processes and in the time horizon up to the year 2050 in Germany. For this purpose, the concept of mobility culture according to Stephenson et al. [1] is introduced to capture the factors influencing individual mobility behavior in the three dimensions of the material culture, cognitive norms and habitualized practices. As a central tool, an agent- and activity-based transport demand model called MO|DE is developed to simulate the short- and long-term mobility behavior of individuals. Finally, MO|DE is used to analyze future mobility behavior in three different areas of observation in the year 2050 in Germany. First, the market ramp-up of electric mobility in the private passenger car sector in Germany is considered. Assuming a market exit of vehicles with combustion engines from 2035 onwards, as a result of the anticipated political regulations at European [2], [3] and national level [4], a fleet share of 86% to 88% of fully electrified passenger cars is simulated for the year 2050. The ratio of battery electric to fuel cell electric vehicles is 3:1 in the scenario with low availability of fuel cell vehicles, or 1:1 assuming broad technology availability in all passenger car segments. Subsequently, the future mobility behavior of people in urban areas is analyzed with a special focus on autonomous and shared mobility. In the scenarios without private cars, transport demand is met 59% to 64% by public transport, 27% by walking and cycling, and 9% to 14% by autonomous car- and ridesharing services. The use of autonomous and shared vehicle fleets can also reduce the number of cars needed to serve transport demand by up to 98% compared to the 2019 status quo. Finally, the mobility behavior of persons is simulated on a national level in order to derive an aggregated transport and end energy demand for Germany. In the scenarios of the year 2050, the national transport demand in passenger kilometers decreases by 12% to 24% compared to the status quo of the year 2019, mainly due to demographic factors. At the same time, the modal split proves to be stable. The end energy demand in passenger transport decreases by 73% to 78% in the future scenarios of the year 2050, on the one hand due to a lower transport demand and on the other hand due to the higher efficiency of electrified powertrains. The combined share of electricity and hydrogen in end energy demand in 2050 is 79% to 82% with total end energy demand between 110 TWh to 135 TWh.
OpenAccess: PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
online, print
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT030850435
Interne Identnummern
RWTH-2024-08238
Datensatz-ID: 992535
Beteiligte Länder
Germany
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