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

Mitte des Jahres 2008 sind die Preise für Energie überdurchschnittlich stark angestiegen. Dies k?nnte ein Anzeichen für einen bevorstehenden Wandel im Energiesektor sein. Aufgrund der Endlichkeit der fossilen Energietr?ger werden neue Technologien in den Energiemarkt eindringen und ihn ver?ndern. Diese Entwicklungen versucht man mithilfe von Energiemodellen zu beschreiben, um aus der Analyse der Berechnungsergebnisse Entscheidungs- und Handlungsempfehlungen für die Zukunft ableiten zu k?nnen. Derzeit wird zur Modellierung unter anderem der prozessanalytische Energiemodellgenerator TIMES verwendet, der als Nachfolger des bis dahin etablierten Energiesystemmodells MARKAL gilt. TIMES ist haupts?chlich ein lineares Optimierungstool, dessen Ziel es ist, mithilfe von linearen Gleichungssystemen Modellszenarien der zukünftigen Energiesysteme zu generieren, diese zu optimieren und zu analysieren. Allerdings k?nnen mit TIMES bedingt durch den linearen Charakter gerade sprunghafte ?berg?nge, 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 k?nnte.

In der Physik hat sich mit der Econophysik ein Bereich etabliert, der versucht, physikalische Methoden auf ?konomische oder soziologische Fragestellungen anzuwenden. Ein besonderer Bereich versucht mit dem Kalkül der Phasenüberg?nge radikale politische, wirtschaftliche oder technologische Ver?nderungen 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 Ph?nomenen der Sozialwissenschaften quantitativ mit mathematischen Modellen beschreiben kann, ist die Soziodynamik nach Weidlich.

Zur Analyse dieses Konzepts wurde mit dem Verkehrssektor ein Bereich ausgew?hlt, in dem in naher Zukunft grundlegende Ver?nderungen zu erwarten sind. Im letzten Jahrhundert hat sich ein Verkehrssystem etabliert, das fast ausschlie?lich von fossilen Energietr?gern abh?ngt. Aufgrund stetig steigender Nachfrage nach Roh?l gerade in aufstrebenden Staaten wie China und Indien, stellt sich weltweit die Frage, wie lange die ?lreserven noch ausreichen werden. Um Mobilit?t zukünftig sicherzustellen, wird derzeit an neuen Antriebskonzepten für Kraftfahrzeuge gearbeitet.

Mithilfe der Theorie der Soziodynamik wurde ein Modell entwickelt, mit dem ein ?bergang von konventionellen zu fortschrittlichen Verkehrstechnologien beschrieben werden kann. Mit diesem Modell wurde zun?chst versucht, die Entwicklung der Passagierzahlen auf der Flugverbindung zwischen Paris und Marseille zu beschreiben (siehe Abbildung). Im Jahr 2001 wurde die Verl?ngerung der TGV-Verbindung zwischen Paris und Lyon nach Marseille er?ffnet. Zuvor hatten die Reisenden die etwa 750 km lange Strecke haupts?chlich mit dem Flugzeug zurückgelegt. Nach der Er?ffnung der LGV Méditerranée gingen die Passagierzahlen vor allem auch wegen der Terroranschl?ge 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 ausgew?hlten Szenarien m?gliche Entwicklungen im Verkehrssektor zu beschreiben und anschlie?end aus dem Verhalten der Verkehrsteilnehmer im Modell Rückschlüsse ziehen zu k?nnen. Diese Modellwelt war bewusst einfach gew?hlt worden. Im Folgenden k?nnte 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 Mobilit?tsbedürfnisse nur bedingt korrelieren. Weiterhin k?nnte über empirische Studien die Festlegung und die Gewichtung der Einflussfaktoren der Verkehrsmittelwahl optimiert werden. Ferner besteht die M?glichkeit, das Verkehrsmodell von der reinen Beschreibung radikaler ?berg?nge auszuweiten auf ein Verkehrsmodell, das das allgemeine Verkehrsverhalten und die Verkehrsmittelwahl verdeutlicht.

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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