System-level impact of electrification on the road freight transport system: a System Dynamics approach

Abstract

Godstransporter på väg är en betydande källa till globala utsläpp, och att ställa om sektorn är svårt men avgörande för att nå hållbarhetsmålen. Elektrifiering av tunga lastbilar (e-lastbilar) erbjuder en lovande väg, men omställningen är mer än en teknisk förändring; det handlar om en systemomställning som formas av samverkande kopplingar mellan teknisk innovation, utbyggnad av infrastruktur, marknadsintroduktion, aktörsengagemang och styrmedel. För att förstå dynamiken i systemet krävs ett helhetsperspektiv som går bortom isolerade tekniska eller finansiella analyser och fångar hur beslut av aktörer – såsom transportörer, laddoperatörer, fordonstillverkare, elbolag och beslutsfattare – påverkar varandra genom återkopplingsmekanismer över tid.

Denna avhandling undersöker den dynamiska komplexiteten i övergången till elektrifierade godstransporter på väg med hjälp av systemdynamik (System Dynamics, SD). Genom sex artiklar behandlas tre grundfrågor: hur elektrifiering påverkar godstransportsystemet på systemnivå, hur denna dynamik kan modelleras, och hur sådan modellering kan stödja välgrundat beslutsfattande för en hållbar transportsektor.

Arbetet inleds med att strukturera framtida möjliga utvecklingsvägar för automation, elektrifiering och digitalisering med morfologisk analys, där 23 teknologiparametrar kartläggs över fyra scenarier. Därefter presenteras en konceptuell flernivåmodell som skiljer mellan direkta elektrifieringseffekter (t.ex. fordonskostnad, laddbehov) och inducerade effekter som fortplantar sig genom leveranskedjor, transportmarknader och infrastruktur, illustrerade med kausala slingdiagram (causal loop diagrams, CLD). Tre kvantitativa SD-modeller fångar centrala dynamiker för omställningen. Den första modellen analyserar samspelet mellan införande av e-lastbilar och utbyggnad av laddinfrastruktur, som blottlägger "hönan-och-ägget-dynamik" och påverkan av olika styrmedel. Den andra modellen undersöker komplexa avvägningar mellan företagsekonomisk och samhällsekonomisk effektivitet, inklusive möjliga reboundeffekter. Den tredje modellen kartlägger tvärsektoriella kopplingar mellan elektrifiering av godstransporter och elsystemets kapacitet, där flaskhalsar och prisdynamik formar införandebanor. Avslutningsvis kombineras ett multisystemperspektiv (multi-system transitions, MST) med kvalitativ SD i två fall (skogsbruket respektive hamnens inlandstransporter) för att kartlägga tekniska, aktörsmässiga och institutionella kopplingar mellan transport- och elsystem.

Avhandlingen bidrar med (1) ramverk på systemnivå som explicitgör återkopplingar och inducerade effekter; (2) SD-modeller som kvantifierar samutvecklingen mellan införande av e-lastbilar och infrastruktur, systemomfattande effektivitetsdynamik samt beroenden mellan utvecklingen av transport- och elsystemet; (3) ett metodologiskt bidrag genom tillämpning av SD på elektrifieringsomställningen av godstransporter och integration med flernivåmodeller och ramverk för omställning av multisystem; (4) vägledning avseende timing, sammansättning och stabilitet för styrmedel, inklusive rekommendationer för olika omställningsfaser; samt (5) ett beslutsstöd som hjälper offentliga och privata aktörer att testa åtgärder under osäkerhet. Tillsammans ger dessa bidrag aktörer den systemförståelse som krävs för strategiska beslut och för att styra omställningen mot ett hållbart godstransportsystem på väg.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-373171