Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
When do you charge your electric vehicle?: A stated adaptation approach
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Transport Science, System Analysis and Economics.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Transport Science, System Analysis and Economics.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Transport Science, System Analysis and Economics.
2017 (English)In: Energy Policy, ISSN 0301-4215, E-ISSN 1873-6777, Vol. 108, p. 565-573Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

A large scale deployment of electric vehicles (EVs) is likely to contribute to a more sustainable transport system. However, charging EVs will increase the load on the electricity network. The maximum load may be minimized by coordinating the timing of charging activities, in order to spread electricity demand more equally over the course of a day. In this study, based on a stated-choice experiment, the effects of two different temporal price differentiation strategies on stated charging time are investigated, including socio-demographic, behavioural and socio-psychological variables. In a situation without charging time coordination, a peak in charging events is likely to occur during the early evening. Temporal price differentiation has a significant influence on charging time and in particular the level of price differentiation matters. The likelihood to change charging time differs and different alternative time slots are chosen when comparing high to low levels of price differentiation. People that have more knowledge about EVs have a higher chance to change their charging time, whereas people that have the tendency to plan their trips long time beforehand are less likely to adjust their charging time in the scenarios with temporal price differentiation.

Place, publisher, year, edition, pages
Elsevier, 2017. Vol. 108, p. 565-573
Keywords [en]
Charging, Electric vehicles, Temporal price differentiation
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-212581DOI: 10.1016/j.enpol.2017.06.023ISI: 000406725800052Scopus ID: 2-s2.0-85033368768OAI: oai:DiVA.org:kth-212581DiVA, id: diva2:1135877
Funder
Swedish Energy Agency, 37054-1
Note

QC 20170824

Available from: 2017-08-24 Created: 2017-08-24 Last updated: 2018-08-29Bibliographically approved
In thesis
1. Understanding processes and travel behaviour changes connected to electric vehicle adoption
Open this publication in new window or tab >>Understanding processes and travel behaviour changes connected to electric vehicle adoption
2018 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The use of electric vehicles (EVs) has the potential to increase the sustainability of the transport system, especially in case of unchanged or decreased car use, eco-driving and charging during hours of low electricity demand in case of an electricity generation mix with a large share of renewable energy sources. However, EVs still use much energy and EV-use does not solve problems regarding accessibility, social equity, traffic safety and has only a limited beneficial effect on liveability (e.g. through decreased noise). The focus of this study is on the process of the transition from conventional vehicle use to electric vehicle use. Economic and socio-psychological theories have been used in order to get more insight into the motivations for people to start using EVs, the process of EV-adoption and travel behaviour, as well as the interaction between car users, the electric vehicle and policy measures. The aim is to better understand the ongoing transition process to EV-use and the potential behavioural implications of this transition. This study is largely based on a two-wave survey that has been deployed among active car drivers in the metropolitan area of Stockholm, Sweden. In total, 294 respondents have participated in the first wave of the study, while 269 respondents have completed all waves. Besides this survey, one paper of this study is based on another two-wave survey that has been deployed among people renting a car on the island of Gotland, Sweden. In total, 158 respondents have participated in the first wave of this study, while 69 respondents have completed all waves. Electric vehicle adoption implies a considerable initial investment and a behavioural change because of range limitations. Therefore, the change towards electric vehicle use could be considered as a process rather than an event. Using the Transtheoretical Model of Change (Paper 1), it has been iv found that certain socio-economical, behavioural and socio-psychological determinants are correlated with being in a more advanced stage-of-change. Knowledge levels and self-efficacy for electric vehicle use are increasing from stage to stage. The level of response efficacy increases from stage to stage for the non-EV users, but is slightly lower for the group of EV-users that might have a more realistic view of the range and energy use of EVs. There is no direct effect between environmental awareness and stage-of-change, but there is an indirect effect through goal intention to decrease one’s CO2-emissions. In this study (Paper 2), it has also been found that the respondents using EVs make more trips on average and that they also use the car for a larger share of their total distance travelled. The differences in the number of trips and modal share of the car are statistically significant even after controlling for socio-economic variables, which might imply a rebound effect. The risk for a rebound effect is also explainable because of the fact that the marginal cost of EV-use is considerably lower than the marginal cost of conventional car use. Another potential reason for increased car use is the extremely good image that the EV has. It has been found that the EV is perceived to be more environmentally friendly than conventional cars, which was expected, but also more environmentally friendly than public transport modes. Policy makers in many countries provide incentives to make EVs more attractive. Using a stated choice experiment (Paper 3), the effects of several potential policy incentives on EV-adoption has been investigated in this study. Both purchase-based benefits and use-based benefits have a significant positive effect on EV-adoption. Purchase-based benefits intervene with the high investment costs of EVs, while use-based benefits intervene with the already low marginal costs of EV-use. Use-benefits, incentives that are given to EV-users in some countries, such as free parking or access to bus lanes, further decreases the marginal cost of EV-use, increasing the risk for rebound effects. On the other hand, the study shows v that use-based benefits do have a large effect on EV-adoption. Including the stage-of-change of the respondents, EV-adoption rates increase in the stated choice experiment for people in more advanced stages-of-change. However, the price-sensitivity decreases for people in more advanced stages-of-change. Also people with a high self-efficacy and response efficacy are more likely to adopt EVs. Seen from a policy perspective, it might be more efficient to provide use-benefits rather than purchase based benefits. However, there is a risk for a rebound effect because of the decrease of the already low marginal costs of EV-use. Because current electric vehicle users are a small part of the population, future EV-use has also been investigated using stated adaptation methods. Two stated adaptation experiments have been carried out: one concentrating on travel patterns and one on charging patterns. The first stated adaptation experiment (Paper 4/5) was carried out among all respondents, taking the initial travel patterns registered in a one-day travel diary as a starting point. The respondents got scenarios with a kilometre budget that was based on the travel distances during the one-day travel diary day. In case of shortage of range or perceived range limitations, different behavioural alterations have been selected, among trip cancellation, destination change and change of travel mode towards alternative travel modes were most frequently selected. Non-mandatory activities were more likely to be cancelled, as well as trips for which the public transport alternative is rather unattractive in terms of travel time and number of transfers. In case of abundant range and an electricity cost that is five times lower than the fuel cost per kilometre, a non-negligible number of additional trips has been reported, predominantly leisure trips and shopping trips. Besides, for a number of trips, a modal shift “towards the car” has been registered for a non-negligible number of trips, the majority of them being trips to work or school which are often carried out during rush vi hour. So, the existence of a rebound effect under the condition of abundant range has been confirmed. Charging behaviour has a significant effect on the sustainability of EV-use. The timing of charging events can increase peaks in electricity demand or fill the valleys of electricity demand. In this study (Paper 6), it has been investigated when people prefer to start a four-hour charging event and how temporal price differentiation influences these preferences. Based on this study, it has been found that the afternoon rush hour is by far the most preferred charging time if the price for charging events is fixed throughout the day. However, temporal price differentiation significantly affects preferred charging time. Both the existence and degree of temporal price differentiation matters: different behavioural responses were observed using two different price differentiation schemes: a high level of price differentiation causes the majority of charging events to move to night time. In the final paper of this thesis (Paper 7), it has been investigated whether electric vehicle rental affects the process of electric vehicle adoption as described in Paper 1. Using a before-after study, the long-term effects of renting an EV on the Swedish island of Gotland has been investigated. The results of this study show that EV-rental does not seem to significantly affect the stage-of-change towards EV-adoption. However, there seems to be a selection effect: the EV is more likely to be selected as a rental car if the rental guest is in a more advanced stage-of-change. Besides, the driving patterns of EV rental cars do not differ much from those of ICEV rental cars, which is an indicator of EVs being adequate for EV-rental in Gotland.

Abstract [sv]

Genom storskalig användning av elbilar istället för bränslebilar kan transportsystemets hållbarhet ökas, framförallt ifall bilanvändandet inte ändras eller minskas, ifall bilen laddas under perioder med låg energiefterfrågan, och ifall elen genereras med förnybara energikällor. Elbilar använder dock fortfarande mycket energi det hjälper inte att köra elbil för att lösa problem kring trängsel, social jämlikhet, trafiksäkerhet. Elbilsanvändandet har också bara en begränsad positiv effekt på dräglighet (t ex på grund av minskat buller). Den här studien fokuserar på förändringsprocessen från att använda vanliga bilar till att använda elbilar. Ekonomiska och socialpsykologiska teorier har använts för att få mer insikter i motivationer för att börja använda elbilar, förändringsprocessen mot elbilsanvändandet och resvanor, och interaktionen mellan bilister, elbilar och policy-åtgärder som kan vidtas. Syftet är att bättre förstå förändringsprocessen mot elbilsacceptans och möjliga beteendemässiga konsekvenser av den här förändringen. Den här studien har baserats på en enkätundersökning som har genomförts bland aktiva bilförare i Storstockholm. Enkätundersökningen bestod av olika delar för att kunna undersöka förändringsprocessen utifrån olika perspektiv. Totalt har 294 respondenter deltagit i första delen av undersökningen, medan 269 respondenter har deltagit i hela enkätundersökningen. Förutom denna enkätundersökning har en annan tvåstegs enkätundersökning utförts bland människor som hyr en bil på Gotland. Totalt har 158 respondenter deltagit i första delen av undersökningen, medan 69 respondenter har deltagit i hele enkätundersökningen (både före- och eftermätningen). Elbilsacceptans medför en betydlig investering och potentiella beteendemässiga förändringar på grund av räckviddsbegränsningar. Därför kan förändringen mot elbilsanvändandet anses som en process snarare än som en händelse. Transteoretiska förändringsmodellen, som analyserar beteendeförändring som en process som består av fem olika faser, har använts (Paper 1), och det har kommit fram att vissa socio ekonomiska, beteendemässiga och socio psykologiska faktorer är korrelerade med att vara längre framme i förändringsprocessen. Kunskapsnivån och self-efficacy för elbilsanvändandet ökar från fas till fas. Genomsnittsvärdet för response efficacy ökar från fas till fas för icke-elbilsanvändare, men är något mindre för gruppen elbilsanvändare som kan ha en mer realistisk bild av elbilens räckvidd och energiförbrukning. Ingen direkt effekt mellan miljömedvetenhet och fas i förändringsprocessen har hittats, men det finns en indirekt effekt genom respondenternas avsikt att minska sina personliga CO2-utsläpp. I den här studien (Paper 2) har det också kommits fram att respondenterna som i nuläget använder elbilar brukar göra fler resor och att de också använder bilen för en större del av sitt totala reseavstånd. Skillnaderna i antalet förflyttningar och bilens andel i färdmedelfördelningen är statistiskt signifikanta, även efter att ha kontrollerat för socio-ekonomiska variabler, vilket kan innebära en rebound effekt. Risken för en rebound effekt kan också förklaras på grund av att marginalkostnader för att använda elbil är betydligt lägre än marginalkostnader för att använda vanliga bilar. En annan möjlig grund för ökad bilanvändning är den extremt positiva bilden som elbilen har med hänsyn till miljövänlighet. Det har kommit fram att elbilen anses vara miljövänligare än vanliga bilar, vilket var förväntat, men också miljövänligare än kollektivtrafik. Beslutsfattare i många länder erbjuder incitament för att göra elbilar attraktivare. Ett stated choice experiment har genomförts (Paper 3), där effekterna av olika möjliga policy incitament på elbilsacceptans har undersökts. Både incitament vid elbilköp och incitament för befintliga elbilsägare när de använder bilen har en signifikant och positiv effekt på elbilsacceptans. Incitament vid elbilsköp påverkar de höga investeringskostnaderna av elbilar, medan incitament vid elbilsanvändande påverkar de redan låga marginalkostnader av elbilsanvändande. Ändå har sistnämnda incitament en betydlig effekt på elbilsacceptans. Också effekten av respondenternas fas i förändringsprocessen har tagits med, och elbilsacceptans blir ständigt högre för de som är i mer avancerade faser i förändringsprocessen. Å andra sidan minskar respondenternas priskänslighet när de kommer till mer avancerade faser i förändringsprocessen. Också människor med en hög nivå av self-efficacy och response efficacy är mer benägna att byta till elbil. Sett från ett policy perspektiv, det kan vara mer hänsynsmässigt att erbjuda incitament för befintliga elbilsförare snarare än att erbjuda incitament vid elbilsköp. Det finns dock i så fall en risk för en rebound effekt på grund av att de redan låga marginalkostnaderna minskas ytterligare. Därför att nuvarande elbilsanvändare utgör en väldigt liten del av populationen har framtida elbilsanvändning också utforskats genom stated adaptation metoder. Två stated adaptation experiment har utförts. Ett experiment som handlar om resemönster har genomförts och ett som handlar om laddningsmönster. Det första stated adaptation experimentet (Paper 4/5) utfördes med alla respondenter. Deras nuvarande resemönster, som hade registrerats i en resedagbok under en dag, togs som utgångspunkt. Respondenterna fick scenarion med en viss kilometerbudget som baserats på totalt reseavstånd med bil för registreringsdagen. Ifall kilometerbudgeten inte räckte till eller på grund av t ex räckviddsångest valdes olika beteendeförändringar; bland annat ställdes resor in, ändrades destinationer för resor och valdes andra färdmedel. Man var mest benägen att ställa in icke-obligatoriska aktiviteter såsom shopping eller att besöka släkt och vänner. Dessutom var man mer benägen att ställa in resor där alternativet med kollektivtrafik är relativt ointressant på grund av lång restid eller många byten. Ifall kilometerbudgeten räcker till och det finns en stor buffert, med bakgrundinformationen att elkostnaden är fem gånger så låg som bensinkostnaden per mil, har ett icke-försumbart antal extra resor registerats, framförallt fritidsresor och shoppingresor. Dessutom har man angett att vilja ändra färdmedel från alternativa färdmedel till bil för ett icke-försumbart antal resor. De flesta av de resorna är resor till och från arbetet/skolan, som ofta utförs i rusningstid. En rebound effekt har bekräftats i den här studien i dessa fall att elbilens räckvidd räcker till. Laddningsbeteende har en signifikant effekt på hur hållbar elbilsanvändning är. Laddtillfällen kan öka trycket på elsystemet under rusningstid eller fylla dalar när efterfrågan är låg. I den här studien (Paper 6) har det utforskats när på dagen man önskar att påbörja ett laddtillfälle på fyra timmar och hur tidsmässig prisdifferentiering påverkar ens preferenser. Den här studien visar att kvällsrusningstimmen är mest populär när det gäller starttid för laddtillfällen, om elbilsladdning kostar lika mycket dygnet runt. Tidsmässig prisdifferentiering har dock en betydlig påverkan på den föredragna tidpunken för laddtillfällen. Både att det finns prisdifferentiering och hur hög prisdifferentieringen är verkar spela en roll: olika beteendeförändringar registrerades under två olika prisdifferentieringsplaner. En hög grad av prisdifferentiering orsakade en överflyttning av flertalet av laddtillfällen till nattid. I sista artikeln för den här avhandlingen (Paper 7) har det utforskats om elbilshyra påverkar processen gentemot elbilsacceptans, som har beskrivits i Paper 1. En före-efter studie har gjorts för att utforska långsiktiga effekter av elbilshyra på Gotland. Studiens resultat visar att elbilshyra inte visar sig att påverka processen mot elbilsacceptans. Det verkar dock finnas en självvalseffekt: elbilen har större sannolikhet att väljas ifall hyresgästen redan är i ett längre steg i förändringsprocessen. Dessutom visar körmönstren av elhyrbilar inte skilja sig från körmönstren av vanliga hyrbilar, vilket är en indikator för att elbilar verkar vara lämpliga hyrbilar på Gotland.

Place, publisher, year, edition, pages
Kungliga Tekniska högskolan, 2018. p. 63
Series
TRITA-ABE-DLT ; 1819
National Category
Transport Systems and Logistics
Research subject
Transport Science
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-233836 (URN)9789177298939 (ISBN)
Public defence
2018-09-24, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm, 14:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Integrated Transport Research Lab (ITRL)
Note

QC 20180830

Available from: 2018-08-30 Created: 2018-08-29 Last updated: 2018-10-31Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Other links

Publisher's full textScopus

Search in DiVA

By author/editor
Langbroek, Joram Hendrik MaartenFranklin, Joel P.Susilo, Yusak O.
By organisation
System Analysis and Economics
In the same journal
Energy Policy
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 55 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf