Will the German electric-mobility package deliver? An assessment of the policy objective to reach 1 million electric cars in 2020 Infraday Berlin, October 8 th , 2011 Giselmar Hemmert Michael Holtermann Dr. Jerome Massiani Jörg Radeke Dr. Jens Weinmann
Disclaimer The opinions and findings of this research solely reflect the personal views of the authors and do not necessarily represent the views, positions, strategies or opinions of the German environmental ministry (BMU) 1
Agenda Introduction Methodology Policy Example Findings and Conclusions 2
Agenda Introduction Methodology Policy Example Findings and Conclusions 3
How can electric mobility be part of a transition to a more sustainable transport in Germany? ESMT project financed by the German environmental ministry within the framework of the stimulus package „Konjunkturpaket II" Research questions • What are the long-term economic and environmental costs and benefits of different policy instruments to foster and promote electric mobility? • What are the long-term infrastructure needs to achieve sustainable transport with the integration of electric vehicles? • Which overall growth and employment effects will occur in different scenarios? 4
Model overview Government Car Industry Energy Sector Car Market Cost Benefit Analysis 5
Agenda Introduction Methodology Policy Example Findings and Conclusions 6
Car industry – manufacturers try to find an optimal response to regulatory changes Assumptions • Perfect competition • Prototypical supplier Government • 9 technologies and 11 size segments Car Industry Energy Sector Car Market Implementation in MMEM • Price setting − Dynamic price setting Cost Benefit Analysis − Smaller segments less profitable than larger ones • Strategic cost minimisation − Manufacturer considers optimal response to CAFE standards Propulsion technologies (EU regulation 443) by improving ICE technologies − Or, alternatively, paying fines • Gasoline • BEV • Biofuels • Diesel • PHEV • Hydrogen • Hybrid • REV • LPG/CNG 7
Car industry constantly re-considers its options Optimisation costs The optimal solution depends on the number of xEV Regulation (EC) 443/2009: Fines Willingness to Pay for Fuel Efficiency
Car market – Discrete choice model determines purchase probability General setting Government • Discrete Choice (Random Utility Maximisation) paradigm. Car industry Energy • Elements of TCO and Bass diffusion • Strong disaggregation: Car market − Markets (household, non household with further decomposition) − Consumer heterogeneity − 9 technologies − 11 segments (KBA) Cost-Benefit Analysis Implementation in MMEM • Discrete Choice Model − Based on car attributes (fuel costs, range, etc.). − Behavioural parameters based on metaanalysis of SP (Conjoint Analysis). − Nested Logit Structure. • Bass Diffusion 9
Existing models – methodologies Endogenesisation Simplified DCM MMEM Aecom (au) A.E.A (at) Micro-economic Models Bass diffusion Spreadsheet Agent Based models TAFV Stroben MIT AVID MIT TU delft Vision CA DLR R M I Disaggregation
PHEV and RE to dominate electric mobility Annual new registrations, million units 2.0 Million units 1.8 1.6 1.4 Diesel Benzin 1.2 Hybrid LPG/CNG 1.0 Biofuel Wasserstoff 0.8 BEV 0.6 PHEV RE 0.4 0.2 0.0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 Quelle: ES MT MMEM (2011)
EV propulsion becomes mass market by 2030 Vehicle stock, million units S ource: ES MT MMEM (2011)
Findings Car buyers are myopic as they overvalue the purchase price and underestimate future operating costs – 1. that hinders the adoption of fuel efficient technologies Electric mobility (via hybrid propulsion concepts) to become competitive by 2020 – even without policy 2. support. A low range, a lack of quick charging infrastructure, high purchase costs mean only a low uptake of pure 3. BEV in the foreseeable future. 4. 5. 6. 7. 13
Agenda Introduction Methodology Policy Example Findings and Conclusions 14
Policy support can speed up EV market penetration… 15
…but the costs to society may outweigh the benefits NPV 2012-2025 in € Million Rest der Welt (kein Bestandteil der Stakeho ldergruppe inländischen Kosten-Nutzen Bilanz) Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- wert in M io. € wert in M io. € wert in M io. € wert in M io. € wert in M io. € B ereich Konsumenten Produzenten Staat Umwelt Rest der Welt Fahrzeug- Konsumenten- Produzentenwohl- kauf Produzentenrente Direkte Kosten der wohlfahrt 1 ,988 € - 68 € - 349 € fahrt Fahrzeugkauf - 781 € Fahrzeugkauf Politikmaßnahme Fahrzeugkauf (Ausland) Treibstoff- Produzentenrente Konsumenten- Produzenten- ausgaben Treibstoffher- Steuereinkommen CO2 wohlfahrt - 997 € - 62 € - 484 € 1 57 € wohlfahrt Treib- - 450 € stellung und M ineralölsteuer Umweltschaden Treibstoffkosten stoff (Ausland) Vertrieb Produzentenrente Elektrizitätsher- Steuereinkommen Andere 59 € 54 € 56 € stellung und Energiesteuer Umweltschäden Vertrieb CO2 Vermeidungs- Regulierung 443 kosten - 65 € - 3 € Strafzahlungen Elektrizitätssektor KfZ-Steuer KfZ- KfZ- - 41 7 € Steuereinkommen 41 7 € Steuerzahlungen Infra- struktur Ausgaben für Bereitstellung - 1 81 € 1 5 € Ladestationen Ladestationen Netzausbau- Netzausbau- - 382 € 36 € investitionen investitionen Politik- Schattenkosten Schattenkosten kosten Einnahmen durch 79 € durch 1 33 € - 339 € Umsatzsteuer Staatsausgaben Staatsausgaben Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- gegenwarts- gegenwartswert gegenwartswert gegenwartswert gegenwartswert gegenwartswert 90 € 48 € - 705 € 214 € - 1,231 € wert Stakeholder Konsumenten Produzenten Staat Umwelt Rest der Welt Gesamt Netto- S ource: ES MT MMEM (2011) - 353 € gegenwartswert der 16 Politikmaßnahme
Consumers benefit from lower purchase expenditure NPV in Rest der Welt (kein Bestandteil der Stakeho ldergruppe € Million inländischen Kosten-Nutzen Bilanz) Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- Nettgegenwarts- wert in M io. € wert in M io. € wert in M io. € wert in M io. € wert in M io. € Konsumenten Produzenten Staat Umwelt Rest der Welt B ereich 1. Purchase incentive and declining cost of optimisation Fahrzeug- Konsumenten- Produzentenwohl- kauf Produzentenrente Direkte Kosten der wohlfahrt 1 ,988 € - 68 € - 349 € fahrt Fahrzeugkauf - 781 € Fahrzeugkauf Politikmaßnahme Fahrzeugkauf (Ausland) Treibstoff- Produzentenrente Konsumenten- Produzenten- ausgaben Treibstoffher- Steuereinkommen CO2 wohlfahrt - 997 € - 62 € - 484 € 1 57 € wohlfahrt Treib- - 450 € stellung und M ineralölsteuer Umweltschaden 2. Fuel cost increase – despite higher EV share Treibstoffkosten stoff (Ausland) Vertrieb Produzentenrente Elektrizitätsher- Steuereinkommen Andere 59 € 54 € 56 € stellung und Energiesteuer Umweltschäden Vertrieb CO2 Vermeidungs- Regulierung 443 kosten - 65 € - 3 € 3. Less efficient cars pay more road tax Strafzahlungen Elektrizitätssektor KfZ-Steuer KfZ- KfZ- - 41 7 € Steuereinkommen 41 7 € Steuerzahlungen Infra- struktur Ausgaben für Bereitstellung 4. Additional infrastructure is required - 1 81 € 1 5 € Ladestationen Ladestationen Netzausbau- Netzausbau- - 382 € 36 € investitionen investitionen Politik- Schattenkosten Schattenkosten kosten Einnahmen durch 79 € durch 1 33 € - 339 € Umsatzsteuer Staatsausgaben Staatsausgaben 5. On balance positive for consumers – yet for the wrong reasons Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- Gesamt Netto- gegenwarts- gegenwartswert 90 € gegenwartswert 48 € gegenwartswert - 705 € gegenwartswert 214 € gegenwartswert - 1,231 € wert Stakeholder Konsumenten Produzenten Staat Umwelt Rest der Welt Gesamt Netto- S ource: ES MT MMEM (2011) gegenwartswert der - 353 € S ource: ES MT MMEM (2011) Politikmaßnahme 17
Subsidising EVs reduces manufacturers‘ incentive to optimise conventional vehicles ICE vehicle efficiency declines S ource: ES MT MMEM (2011)
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