Beschreibung des Übergangs von konventionellen zu fortschrittlichen Verkehrstechnologien als Phasenübergang (Diplomarbeit)

Mitte des Jahres 2008 sind die Preise für Energie überdurchschnittlich stark angestiegen. Dies könnte ein Anzeichen für einen bevorstehenden Wandel im Energiesektor sein. Aufgrund der Endlichkeit der fossilen Energieträger werden neue Technologien in den Energiemarkt eindringen und ihn verändern. Diese Entwicklungen versucht man mithilfe von Energiemodellen zu beschreiben, um aus der Analyse der Berechnungsergebnisse Entscheidungs- und Handlungsempfehlungen für die Zukunft ableiten zu können. Derzeit wird zur Modellierung unter anderem der prozessanalytische Energiemodellgenerator TIMES verwendet, der als Nachfolger des bis dahin etablierten Energiesystemmodells MARKAL gilt. TIMES ist hauptsächlich ein lineares Optimierungstool, dessen Ziel es ist, mithilfe von linearen Gleichungssystemen Modellszenarien der zukünftigen Energiesysteme zu generieren, diese zu optimieren und zu analysieren. Allerdings können mit TIMES bedingt durch den linearen Charakter gerade sprunghafte Übergänge, wie sie in Zukunft erwartet werden, oftmals nur unzureichend beschrieben werden. Das Ziel der Arbeit war aus diesem Grund die Analyse eines Konzepts, mit dem man diesen Problemen zukünftig begegnen könnte.

In der Physik hat sich mit der Econophysik ein Bereich etabliert, der versucht, physikalische Methoden auf ökonomische oder soziologische Fragestellungen anzuwenden. Ein besonderer Bereich versucht mit dem Kalkül der Phasenübergänge radikale politische, wirtschaftliche oder technologische Veränderungen zu beschreiben. Im Gegensatz zu physikalischen Systemen existieren in diesen Bereichen allerdings keine Bewegungsgleichungen auf der Mikroebene, der Ebene der elementaren Konstituenten des Systems. Ein Konzept, das ohne diese auskommt und mit dem man folglich eine Vielzahl von dynamischen Phänomenen der Sozialwissenschaften quantitativ mit mathematischen Modellen beschreiben kann, ist die Soziodynamik nach Weidlich.

Zur Analyse dieses Konzepts wurde mit dem Verkehrssektor ein Bereich ausgewählt, in dem in naher Zukunft grundlegende Veränderungen zu erwarten sind. Im letzten Jahrhundert hat sich ein Verkehrssystem etabliert, das fast ausschließlich von fossilen Energieträgern abhängt. Aufgrund stetig steigender Nachfrage nach Rohöl gerade in aufstrebenden Staaten wie China und Indien, stellt sich weltweit die Frage, wie lange die Ölreserven noch ausreichen werden. Um Mobilität zukünftig sicherzustellen, wird derzeit an neuen Antriebskonzepten für Kraftfahrzeuge gearbeitet.

Mithilfe der Theorie der Soziodynamik wurde ein Modell entwickelt, mit dem ein Übergang von konventionellen zu fortschrittlichen Verkehrstechnologien beschrieben werden kann. Mit diesem Modell wurde zunächst versucht, die Entwicklung der Passagierzahlen auf der Flugverbindung zwischen Paris und Marseille zu beschreiben (siehe Abbildung). Im Jahr 2001 wurde die Verlängerung der TGV-Verbindung zwischen Paris und Lyon nach Marseille eröffnet. Zuvor hatten die Reisenden die etwa 750 km lange Strecke hauptsächlich mit dem Flugzeug zurückgelegt. Nach der Eröffnung der LGV Méditerranée gingen die Passagierzahlen vor allem auch wegen der Terroranschläge am 11. September 2001 stark zurück. Mittlerweile besitzt der TGV auf dieser Strecke einen Marktanteil von rund 70%. Der Hintergrund dieser Entwicklung ist die Tatsache, dass der TGV bei fast vergleichbarer Gesamtreisezeit deutlich weniger kostet und zudem als komfortabler eingestuft wird.

Weiterhin wurde das Modell in einer idealisierten Modellwelt eingesetzt, um mithilfe von ausgewählten Szenarien mögliche Entwicklungen im Verkehrssektor zu beschreiben und anschließend aus dem Verhalten der Verkehrsteilnehmer im Modell Rückschlüsse ziehen zu können. Diese Modellwelt war bewusst einfach gewählt worden. Im Folgenden könnte man die Modellwelt so ausweiten, dass sie der Verkehrsstruktur einer ganzen Region entspricht. Auch eine genauere Unterteilung der Popula-tion ist denkbar. Gerade im Verkehrsbereich gibt es trotz gewisser Tendenzen innerhalb der verschiedenen Gesellschaftsschichten signifikante Unterschiede, da Status und Mobilitätsbedürfnisse nur bedingt korrelieren. Weiterhin könnte über empirische Studien die Festlegung und die Gewichtung der Einflussfaktoren der Verkehrsmittelwahl optimiert werden. Ferner besteht die Möglichkeit, das Verkehrsmodell von der reinen Beschreibung radikaler Übergänge auszuweiten auf ein Verkehrsmodell, das das allgemeine Verkehrsverhalten und die Verkehrsmittelwahl verdeutlicht.

Laufzeit: 01.01. - 30.09.2008

Projektteam:
Dr. Thomas Hamacher, thomas.hamacher@ipp.mpg.de
Tobias Hartmann, tobias.hartmann@ipp.mpg.de

Projekt- und Kooperationspartner:
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching