Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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PROBOUND untersucht Verhaltenseffekte eingeschränkter Rationalität beim Energieverbrauch im Mobilitätssektor - ein Sektor, der aufgrund seiner heterogenen individuellen Entscheidungsfindungsprozesse in besonderem Mass durch diese Effekte geprägt ist.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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PROBOUND investigates a set of Bounded Rationality {BR) types in three key energy-related decision-making processes in personal mobility
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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PROBOUND étudie les effets comportementaux de la rationalité limitée dans la consommation d'énergie dans le secteur de la mobilité, un secteur particulièrement marqué par ces effets en raison de l'hétérogénéité des processus de prise de décision individuels.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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PROBOUND untersucht eine Reihe von Verhaltenseffekten aus dem Bereich der begrenzten Rationalität (BR) auf relevante energiebezogenen Entscheidungsprozessen im Bereich der individuellen Mobilität - einem Sektor, der aufgrund heterogener Entscheidungsfindung sehr anfällig für BR ist. Es untersucht diese Effekte mit Hilfe eines agenten-basierten Modelles der Schweizer Individualmobilität (BedDeM), erweitert um Kaufentscheidungen, sowie einem übergreifenden Modell des Schweizer Energiesystems (STEM). Dabei werden diese Modelle integriert, so dass eine Co-Simulation ermöglicht wird. Es bewertet die Auswirkungen mobilitätsbezogener BR auf die Ziele der Schweizer Energiepolitik aus der Gesamtenergiesystemperspektive. Es liefert Erkenntnisse für die Neugestaltung einer breiten Palette von Politikinstrumenten. Bis heute hat das Projekt Fortschritte bei der technischen Kopplung der Modelle (BedDeM und STEM), bei der Implementierung der Architektur für die Modellierung der Fahrzeugbeschaffung in BedDeM und der Verbrauchersegmentierung in relevante Bereiche und Interventionen, die für die Gestaltugn zukünftiger Massnahmen wichtig sein könnten, innerhalb STEM erreicht.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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PROBOUND investigates a set of Bounded Rationality (BR) types in key energy-related decision-making processes in personal mobility - a sector highly prone to BR, because of heterogeneous decision-making. It explores them by an agent-based model of the Swiss personal mobility (BedDeM), extended to include purchase decisions, co-simulated with an overarching model of the Swiss energy system. The Swiss TIMES Energy system Model (STEM) assesses impacts of mobility-related BR on the Swiss energy transition goals from the whole energy system perspective. It provides insights to re-design a broad range of policy instruments. Up to the current date, the project has progressed in 1) establishing interface between the two models, 2) implementation of the architecture for car purchase decision in BedDeM, 3) introduction of consumer segmentation and e-mobility charging stations in STEM, and 4) a preliminary list of areas and policies, which could be targeted for design and re-design.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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PROBOUND examine un certain nombre d'effets comportementaux de la rationalité restreinte (BR) dans d'importants processus décisionnels liés à l'énergie dans la mobilité des personnes - un secteur qui est très vulnérable au BR en raison de la prise de décision hétérogène. Il les examine à l'aide d'un modèle (basé sur les agents) de mobilité individuelle suisse (BedDeM), élargi pour inclure les décisions d'achat, co-simulé avec un modèle global du système énergétique suisse (STEM). Il évalue les effets de la BR liée à la mobilité sur les objectifs suisses de transition énergétique du point de vue du système énergétique global. Il fournit des indications pour la refonte d'un large éventail d'instruments politiques. À ce jour, le projet a progressé dans l'interface technique entre les deux modèles, dans la mise en oeuvre de l'architecture d'achat dans BedDeM et de segmentation des consommateurs dans STEM, dans une liste préliminaire de domaines et de lignes directrices qui pourraient être importantes pour la conception et la refonte des politiques.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Das PROBOUND-Projekt zielt darauf ab, die Effekte der begrenzten (bounded) Rationalität (BR) der Akteure im Mobilitätssektor zu verstehen. Im Projekt werden eine Reihe von politischen Massnahmen (und ihre verschiedenen Ausgestaltungen) untersucht, die die BR der Verbraucher bei der Entscheidungsfindung im Bereich der persönlichen Mobilität in der Schweiz berücksichtigt und nutzt. Anschliessend werden die Auswirkungen dieser Massnahmen auf das Schweizer Net-zero Energiesystem quantifiziert. Anhand einer Literaturübersicht haben wir eine Reihe von BR Effekten identifiziert, die uns verschiedene Möglichkeiten aufzeigen, wie BR im Entwurf politischer Massnahmen genutzt werden kann. Diese verschiedenen Arten von BR sind allgemeingültig, treten aber mit besonderer Intensität bei der Einführung neuer Technologien auf, bei denen bei deren Markeinführung unterschiedliche Meinungen vorhanden sind, wie dies etwa bei batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) der Fall ist. Nach einer ausführlichen Untersuchung haben wir eine Auswahl von acht politischen Maßnahmen getroffen, die die BR der Verbraucher bei der Entscheidungsfindung zugunsten einer beschleunigten Energiewende bei der Kaufentscheidung für ein Fahrzeug nutzen. Diese Massnahmen beinhalten etwa das eigene Erleben der neuen Optionen im Kontext der Entscheidungsfindung, den Kontext in dem die Entscheidung getroffen wird, die Wahrnehmung von Informationen und die vereinfachte Darstellung relevanter Informationen, wie etwa Energielabel, oder auch Preissignale (etwa Zuschüsse beim Kauf eines BEV oder einer Ladestation). Diese 8 Massnahmen wurden zu insgesamt 21 konkreten Massnahmen ausgestaltet, die sich in der Art und Weise ihrer Implementierung unterscheiden. Die Auswirkungen der Politikdesigns werden mit Hilfe von Modellen in Bezug auf die BEV-Durchdringung in der Schweizer Fahrzeugflotte und die Nutzung der individuellen Personenmobilität in der Schweiz quantifiziert. Anschliessend werden die Auswirkungen dieser 21 konkreten Massnahmen aus einer breiteren Perspektive des Schweizer Energiesystems bewertet, wobei auf reale Daten und gängige Modellierungsverfahren genutzt wurden. Für diese Analysen wurden zwei existierende Modelle, nämlich das agenten-basierte Modell für die Nachfrage im Schweizer Mobilität Sector (BedDeM - Behavior-driven Demand Model) und das Energiesystemmodell der Schweiz (STEM) verwendet. BedDeM ist ein agentenbasiertes Modell, das soziale, wirtschaftliche und psychologische Elemente im Entscheidungsprozess heterogenen Haushalten abbildet. Es ermöglicht so eine Analyse möglichen Reaktionen der Haushalte auf Marktänderungen oder politische Interventionen. Seine ursprüngliche Version umfasste ein detailliertes Nachfragemodell für die Wahl der Art der Mobilität. Die Möglichkeiten des BedDeM-Modells wurden in diesem Projekt erweitert, und können nun die Kaufentscheidung von Privathaushalten für Mobilitätsoptionen (Auto, GA) unter Berücksichtigung der BR der Konsumenten modellieren. STEM, ein Kostenoptimierungsmodell mit gesamtplanerischer Perspektive, wird zur Quantifizierung der Auswirkungen der politischen Massnahmen auf das Schweizer Energiesystem verwendet. Im Rahmen dieses Projekts wurde der Umfang des STEMModells erweitert, um acht heterogene Verbrauchergruppen, verschiedene BEVLadeinfrastrukturoptionen, sowie eine Mehrzieloptimierung zu integrieren. Letztere ermöglicht eine endogene modale Verlagerung im Mobilitätssektor auf der Grundlage der Preiselastizität. Zuerst werden die ausgewählten Massnahmen mit Hilfe des BedDeM-Modell bewertet, und dabei die Reaktionen der Haushalte in Bezug auf deren Autokauf und die Mobilitätsentscheidungen bestimmt. Die Konsequenzen dieser Entscheidungen werden anschliessend mit dem Energiesystemmodell STEM quantifiziert. Beide Modelle werden iterativ gemeinsam simuliert, wofür ein automatischer Datenaustausch realisiert wurde. Für die Beurteilung der Massnahmen wurde ein Baseline-Szenario definiert, dass eine allgemeine Entwicklung beschreibt. Für BedDeM beinhaltet dieses Basisszenario Annahmen über die zukünftigen Fahrzeugmodelle und einen vollständigen Ausstieg aus der Produktion konventioneller Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ab dem Jahr 2040. Aus Sicht des gesamthaften Energiesystems zielt das Basisszenario (Baseline) dieses Projekts im STEM Modell darauf ab, im Jahr 2050 im gesamten Schweizer Energiesystem Netto-Null-CO2-Emissionen zu erreichen. Dieses Netto-Null-Basisszenario umfasst die bestehenden Massnahmen der Schweizer Energiestrategie 2050 (z. B. Emissionsstandards für Gebäude und CO2-Abgabe) und eine Obergrenze für den gesamten CO2-Ausstoß, um die Ziele für 2030 und 2050 zu erreichen. Der Personentransportsektor in STEM ist fixiert basierend auf den Entscheidungen welche aus dem BedDeM-Modell eingespeist werden. Hingegen werden andere Sektoren in STEM aus gesamtplanerischer Perspektive optimiert, d.h. die Gesamtkosten des Energiesystems werden minimiert. Im BedDeM werden den Agenten keine individuellen Beschränkungen auferlegt, die von einer Netto-Null Strategie abgeleitet sind. Die Baseline ist nicht normativ, da sie von 2020 bis 2030 Bottom-up-Entscheidungen sammelt, ohne Einschränkungen auf Systemebene zu erzwingen, und die Verbraucher in den Jahren 2030 und 2040 mit Brennstoffpreisen versorgt werden, die sich aus der STEM-Optimierung ableiten. Es beinhaltet aber keine Zwänge für die Individuen eine Klimaneutralität zu erreichen.
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Schlussbericht
(Englisch)
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The PROBOUND project aims at understanding Bounded Rationality (BR) in the mobility sector and investigates a set of policies (and their multiple designs), leveraging consumers' BR in their decision making for personal mobility. The impacts of those BR policies are quantified from the Swiss energy system perspective while reaching Net-Zero emissions by 2050. Through literature review, we identify a number of BR effects, which provide us different BR directions regarding which policies can be designed. Those BR directions apply overall but with special intensity in the case of novel technologies with divergent opinions surrounding them, such as Battery Electric Vehicles (BEV). After extensive original exploration, we shortlist a set of eight policies leveraging the BR of consumers for the goals of the energy transition, targeting driving tests and other personal experiences surrounding or preceding the decision-making process, the judgmental context, the perception, the simplified information delivered by energy labels, as well as price signals (in the form of subsidies for the purchase of electric vehicles and for charging stations). Within the eight policies, we design and test 21 designs of those policies, differing in their parametrization. The effects of the policy designs are quantified with models in terms of BEV penetration in Swiss car fleet and usage of personal passenger mobility in Switzerland. Subsequently, the impacts of these 21 BR policy designs are assessed from a broader Swiss energy system perspective, drawing on real data and common modeling practices. For this analysis, we use two existing analytical models, namely an agent-based model of Swiss mobility sector (BedDeM - Behaviour-driven Demand Model) and an energy system model of Switzerland (STEM - Swiss TIMES Energy system model). BedDeM is an agent-based model capturing social, economic and psychological decision-making in heterogenous households, which enables an analysis of their potential responses to market or policy changes. Its initial version covered a detailed demand model for mobility-mode choice. This scope of the BedDeM model has been extended to include car purchasing decisions, opening the way for BR to influence also such decisions. The STEM, which is a cost optimization modelling framework from social planner’s perspective, is used to quantify the impacts of the BR policies on the Swiss energy system. Within this project, the scope of STEM has been expanded by including eight heterogeneous consumer segments, various BEV charging infrastructure options, and a multi-objective optimization. The latter enables endogenous modal shift in the personal mobility sector based on price elasticities. Firstly, the selected BR policies are assessed with the BedDeM model and then the impacts of these BR policies, i.e., implication of car purchase and mobility usage decisions, are quantified with the energy system model, STEM. Thus, both models are iteratively co-simulated and we have developed an automated algorithm to exchange data between the two models. For the impact comparison of BR policies in the Swiss energy system, we define a baseline scenario. For BedDeM, this Baseline scenario includes car manufacturers' upcoming vehicle modelsand a complete phase out of conventional internal combustion engine cars from year 2040. In STEM, the baseline scenario from the energy system perspective constrains to achieve net-zero CO2 emission across the entire Swiss energy system in 2050. It includes existing policies of the Swiss energy strategy 2050, such as building emission standards and a CO2 levy and a cap on total CO2 emission to meet the 2030 and 2050 targets. The personal mobility sector in STEM is fixed to the decisions from the BedDeM model while other sectors are optimized from a social planner’s perspective, i.e. minimizing the total energy system cost. In BedDeM, agents are not given any individual constraint derived from net zero. The baseline is not normative, in the sense that from 2020 to 2030 it collects bottom-up decisions without forcing systemlevel constraints and that in 2030 and 2040, consumers are provided with fuel prices that do derive from STEM optimization but nothing that force them to go individually to climate neutrality.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le projet PROBOUND vise à comprendre la rationalité limitée dans le secteur de la mobilité et étudie un ensemble de politiques nouvelles, tirant parti de la rationalité limitée des consommateurs, et leurs architectures multiples. Ensuite, les impacts de ces politiques sont quantifiés à partir du système énergétique suisse dans la perspective de atteindre émissions nettes nulles au 2050. A travers une revue de la littérature, nous identifions un certain nombre de directions de rationalité limitée (dans la suite : BR, selon l'expression anglaise "Bounded rationality") qui s'appliquent globalement mais avec une intensité particulière dans le cas de technologies totalement nouvelles avec des opinions divergentes autour d'elles, comme les véhicules électriques à batterie (BEV). Après une exploration originale approfondie, nous avons présélectionné un ensemble de politiques BR, focalisés sur l'expériences personnelles p.ex. de conduite, le contexte médiatique de jugements, la perception, l'information simplifié des étiquettes énergétiques, mais aussi des politiques qui donnent des signaux de prix (sous forme de subventions pour l'achat de véhicules électriques et pour les bornes de recharge). Huit politiques BR sont articulés et conçues en 21 architectures différentes, et leur impact sur la mobilité des passagers en Suisse est évalué. La sélection de ces politiques BR tient compte de la flexibilité des outils analytiques proposés dans ce projet. Nous utilisons deux modèles analytiques existants, à savoir un modèle basé sur les agents (BedDeM) du secteur de la mobilité suisse et un modèle du système énergétique de la Suisse (STEM). BedDeM est un modèle basé sur les agents capturant la prise de décision sociale, économique et psychologique dans des ménages hétérogènes, ce qui permet une analyse de leurs réponses potentielles aux changements de marché ou de politique. Sa version initiale couvrait un modèle de demande détaillé pour le choix du mode de mobilité. Cette portée du modèle BedDeM a été étendue pour inclure la décision d'achat d'une voiture afin que l'effet des politiques BR puisse être évalué. Le STEM, qui est un cadre de modélisation d'optimisation des coûts du point de vue du planificateur social, est utilisé pour quantifier l'impact des politiques de RB du point de vue du système énergétique suisse. Dans ce projet, la portée du modèle STEM a été élargie pour inclure huit groupes de consommateurs hétérogènes, une gamme d'infrastructures de recharge pour les BEV et une optimisation multi-objectifs. Ce dernier permet un changement de modèle endogène dans le secteur de la mobilité basé sur l'élasticité-prix. Tout d'abord, les politiques BR sélectionnées sont évaluées avec le modèle BedDeM, puis leur impact, c'est-à-dire les décisions d'achat et d'utilisation de voitures, est quantifié avec le modèle de système énergétique STEM. Nous avons développé un algorithme automatisé pour échanger des données entre les deux modèles et les co-simuler de manière itérative. Pour comparer les effets et les impacts des politiques de BR, nous établissons un scénario de base. Pour BedDeM, le scénario de base comprend les annonces des fabricants au thème de leurs nouveaux modèles, avec une élimination complète des moteurs à combustion interne conventionnels à partir de 2040. Du point de vue énergétique systémique, en STEM, le scénario de base vise à atteindre l’objectif d’émissions nettes nulles d'ici 2050. Il comprend les politiques existantes de la stratégie énergétique suisse 2050, telles que les normes d'émission des bâtiments, une taxe sur le CO2 et un plafond sur les émissions totales de CO2 pour atteindre les objectifs de 2030 et 2050. Le secteur de la mobilité personnelle dans les STEM est fixé aux décisions du modèle BedDeM tandis que d'autres secteurs sont optimisés du point de vue d'un planificateur social, c'est-à-dire en minimisant le coût total du système énergétique. Dans BedDeM, les agents ne se voient attribuer aucune contrainte individuelle dérivée des émissions nettes nulles. La ligne de base n'est pas normative, en ce sens que de 2020 à 2030, elle recueille des décisions individuelles sans imposer de contraintes au niveau du système et qu'en 2030 et 2040, les consommateurs reçoivent des prix du carburant qui découlent de l'optimisation STEM mais rien qui les force aller individuellement à la neutralité climatique.
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