i transportsystemet
Karl Henrik Dreborg Daniel K. Jonsson
KTH, Avd. för Miljöstrategisk analys, fms
Beställningar Ordertel: 08-505 933 40 Orderfax: 08-505 933 99 E-post: natur@cm.se
Postadress: CM-Gruppen, Box 110 93, 161 11 Bromma Internet: www.naturvardsverket.se/bokhandeln
Naturvårdsverket Tel 08-698 10 00, fax 08-20 29 25 E-post: natur@naturvardsverket.se
Postadress: Naturvårdsverket, SE-106 48 Stockholm Internet: www.naturvardsverket.se
ISBN 91-620-5716-2.pdf ISSN 0282-7298 © Naturvårdsverket 2007
Elektronisk publikation Omslag: illustration: TypoForm AB
Förord
Transportsystemet kan ses som ett återkopplat dynamiskt system. Flera drivkrafter för ökade eller minskade transportvolymer påverkar varandra i återkopplade loopar. Ett system med återkopplingar har förutsättningar att förändras mycket snabbt. För transportsektorn betyder det att processer som påverkar sig själva i spiraler snab-bare kan leda till ökad eller minskad trafik. Att identifiera dessa återkopplingsme-kanismer och förstå hur de fungerar kan öppna för nya sätt att påverka trafikut-vecklingen. Styrmedel kan sättas in för att bromsa och avleda spiraler med negativa effekter eller kanske ännu hellre uppmuntra spiraler med positiva effekter för mil-jön och framkomligheten.
Mot den bakgrunden har Sven Hunhammar, Enheten för energi och transporter på Naturvårdsverket lagt ett uppdrag på Avdelningen för miljöstrategisk analys på KTH, med syftet att exemplifiera och analysera självförstärkande mekanismer i transportsystemet och att ge förslag på hur utvecklingen i sådana fall kan påverkas. Studien, som har förstudiekaraktär, har genomförts av Karl Henrik Dreborg och Daniel Jonsson. Författarna ansvarar själva för rapportens innehåll.
Stockholm i Juni 2007 Naturvårdsverket
Innehåll
FÖRORD 3
SAMMANFATTNING 7
ABSTRACT 9
1 INLEDNING 11
2 SYSTEMTEORETISKA BEGREPP OCH SYSTEMDYNAMIKEN VID
SJÄLVFÖRSTÄRKANDE PROCESSER 14
3 TIO EXEMPEL PÅ SJÄLVFÖRSTÄRKANDE PROCESSER I
TRANSPORTSYSTEMET 19
3.1 Ökad privatbilism och trängsel i storstäderna 19
3.2 Ökad bilism och ökad utglesning 19
3.3 Skjutsa-till-skolan-spiralen 19
3.4 Tyngre bilar och säkerhetstänkande 20
3.5 Knutpunkternas urbanisering 20
3.6 Bilpoolernas utveckling 21
3.7 Utbredning av alternativa drivmedel 21
3.8 Hälsa och transportsätt 22
3.9 Tyngre lastbilar och bättre vägar 22
3.10Regionförstoring 22
4 FÖRDJUPNING AV TVÅ FALL 24
4.1 Ökande privatbilism, trängsel och utglesning i storstäder 24
4.2 Utbredningen av alternativa drivmedel 27
5 DISKUSSION OM SYSTEMEGENSKAPER OCH POLICY 34
6 REFERENSER 38
Sammanfattning
I samhällsdebatten och en del forskningsrapporter hävdas att det finns självförstär-kande processer i transportsystemet med negativa konsekvenser för bl a miljön. Ett exempel som lyfts fram är privatbilismens utbredning i storstadsområdena, som växelverkat med glesare boendemönster och ett alltmer utbyggt vägnät i en uppåt-gående spiral, i många fall med svåra trängselproblem och sämre luft som följd. I denna pilotstudie, som genomförts på uppdrag av Naturvårdsverket, används en systemteoretisk begreppsapparat för att analysera 10 exempel på självförstärkande processer i transportsystemet, varav två mer på djupet. De djupare analyserna avser 1) bilismens tillväxt i konkurrens med busstrafiken och 2) introduktionen och till-växten av nya drivmedel. Preliminära slutsatser av generell karaktär är:
• Oförmågan hos ett sociotekniskt system att hantera växande negativa konsekvenser kan analyseras i termer av externa effekter eller sociala di-lemman. Externa effekter innebär att aktörer utanför systemet påverkas, som när biltrafiken på en gata stör nattsömnen för de boende i området. I ett socialt dilemma har de inblandade svårt att välja det som är bäst för kollektivet, därför att man inte litar på att de andra kommer att göra det. Problemen kan i båda fallen kräva politiska beslut.
• Några centrala aspekter på problemet att vända eller bromsa en ond spi-ral, d.v.s. en självförstärkande process med negativa effekter, är om det finns höga trösklar mot en annan utvecklingsriktning, om timingen är mycket viktig (möjlighetsfönster), om systemet är symmetriskt i den me-ningen att det finns självförstärkande mekanismer även i en annan ut-vecklingsriktning. Det är också betydelsefullt om systemet är länkat eller inbäddat i andra system, vilket kan ge en stark inlåsningseffekt.
Några slutsatser baserade på de två exempel som analyserats på djupet är: • För nya drivmedel har det funnits en mycket hög tröskel i c:a hundra år,
d.v.s. under den tid som oljan dominerat i transportsektorn. Ett stigande bensinpris kan sänka tröskeln, liksom statliga satsningar på forskning och utveckling och nischmarknader för t.ex. miljöbilar.
• När bilismen ökar på busstrafikens bekostnad, är detta en process med självförstärkande inslag. Den motsatta riktningen, d.v.s. ökande busstra-fik, är däremot inte en självförstärkande process. Det råder brist på sym-metri. Om det ses som viktigt att öka bussarnas marknadsandel, räcker det därför inte att bara försöka initiera en process i den riktningen. Inci-tamenten för pendlarna behöver ändras permanent till busstrafikens för-del.
• Timingen är viktig för beslutet att stödja kollektivtrafiken. Om bilismen dominerar stort, är det svårt för kollektivtrafiken att ta marknadsandelar.
Detta beror bl a på att bilismen för med sig ett mer utspritt boende i en glesare struktur som är svår att betjäna för kollektivtrafiken.
Abstract
In the general debate and in some research reports it is argued that there are self-reinforcing processes in the transport system, leading to negative consequences for the environment. An example that is often mentioned is the growth of private mo-torism in urban areas, which spirals upwards in an interactive process with a more spread out settlement pattern and a more extensive road network. In this pilot study, commissioned by the Swedish Environmental Protection Agency, a concep-tual framework from systems theory is used to characterise 10 examples of self-reinforcing processes in the Transport system, two of which are analysed more in depth. The latter pertain to 1) the growth of private motorism in compe¬tition with public bus traffic and 2) the introduction and pervasion of new fuels for cars. Ten-tative general conclusions of the study are:
• The inability of a socio-technical system to cope with growing negative consequences can be analysed in terms of external effects and social di-lemmas. External effects means that people outside the system of interest are affected, as when extensive car traffic on a street keeps people in the neighbourhood awake at nights. In a social dilemma the actors find it dif-ficult to act according to the common interest of the group involved, be-cause they do not trust the others to do so. In both cases societal interven-tion may be needed.
• When there is a societal interest to reverse or check a vicious circle, i.e. a self-reinforcing process with negative impacts, some key aspects to con-sider are: if there are high thresholds against another direction of devel-opment; whether timing is very important (window of opportunity); whether the system is symmetric in the sense that there are
self-reinforcing mechanisms in the alternative development direction as well. A further significant factor is whether the system is linked or embedded in other systems, because this may lead to a strong entrenchment. Below are a few conclusions based on the two in-depth cases:
• There has been a high threshold for new car fuels during the fossil fuel period, approximately a hundred years. Rising petrol prices may lower the threshold, as can public investments in research and development and the creation of niche markets cleaner cars etc.
• When car traffic grows at the expense of bus traffic, this is a process where self-reinforcing mechanisms are at work. This is not the case in the opposite direction, i.e. growing bus traffic and shrinking car traffic. In this respect, the system is not symmetric. Therefore, if a larger share for public bus transport is seen as important, it is not enough to try to
trigger a development in this direction. The incentives for commuters need to be permanently changed in favour of public transport.
• As for the decision to support public transport, timing is important. If the private car has already attained a dominant role, it is very difficult for public transport to increase its market share. This partly has to do with the dispersed residential patterns that co-evolve with private motorism. For the public transport systems to work efficiently, the urban structures need to have some density.
1 Inledning
I litteratur om transportsystemets utveckling förekommer analyser och resonemang om självförstärkande processer1. Så framhålls ibland utglesningen av de
ameri-kanska städerna genom ömsesidig påverkan med den framväxande privatbilismen som ett exempel på en sådan process (Dreborg and Jungmar 1994; Newman and Kenworthy 1989; Steen et al. 1997). Även i Sverige och andra västländer har bi-lismens framväxt lett till en anpassning av städerna och samhället i stort till bilen, vilket i sin tur förstärkt bilens attraktionskraft o.s.v. (Tengström 1991).
Flera av de exempel på självförstärkande processer inom transportsystemet som behandlas i litteraturen, framhålls som ”oönskade” utvecklingar som fortsätter av bara farten och leder oss allt längre bort från t.ex. bärkraftig utveckling. Detta kal-las ibland en ond spiral – ett begrepp som problematiseras i avsnitt 2. Städernas utglesning med åtföljande ökning av bilismen är ett exempel på detta. Ett annat är bilismens tillväxt i storstadsområdena som på många ställen (speciellt i USA men även i många europeiska städer) lett till investeringar i nya eller förbättrade vägar med större kapacitet, som i sin tur genererat mer bilresor och trängsel på en högre nivå osv. I detta fall har de politiska besluten om investeringar en direkt roll i spira-len av ökande bilism. I andra fall kan de politiska besluten ha en mer indirekt och kanske svårgenomskådad betydelse för systemets utveckling.
Självförstärkande processer behöver inte nödvändigtvis vara av ondo. Det är bara om utvecklingen har starkt negativa effekter som denna typ av systemdynamik blir ett problem genom sina starka inneboende drivkrafter. Om man kan få till stånd en självförstärkande process som går i en riktning som har övervägande positiva ef-fekter i samhället och för miljön, är detta bara bra. Man drar då nytta av systemets egna drivkrafter och behöver ”bara” initiera processen. Men när är detta möjligt? Skiljer det mellan olika delar av transportsystemet? Hur viktigt är timing?
Curitiba i Brasilien antog omkring 1970 en plan för snabbussar som skulle gå längs fem huvudstråk utifrån city (Book and Eskilsson 1999; Weingaertner 2005). Loka-la bussar skulle ansluta vid ett antal noder längs huvudstråken. Beslutet togs i ett läge med mycket stark inflyttning och befolkningstillväxt. En tidigare stadsplan från trettiotalet bedömdes som helt överspelad av den kraftiga folkökningen, och det gick i detta läge att fatta beslut om att göra en kraftfull satsning. Bussystemet kom att få en starkt strukturerande effekt på stadens tillväxt, som till stor del sked-de längs huvudstråken och i anslutning till nosked-derna i bussystemet. Nästan alla fick
1
I systemteori talar man om positiv feedback eller positiv återkoppling när en utveckling förstärker sig själv. I motsatt fall, när utvecklingen bromsar sig själv, talar man om negativ feedback. Det bör påpekas att positiv feedback inte behöver innebära något gott och negativ feedback behöver inte vara dåligt. För att undvika en tolkning i värdetermer, använder vi i denna rapport de neutrala uttrycken självförstärkan-de återkoppling (mekanism) resp självförsvagansjälvförstärkan-de återkoppling (mekanism) i stället för positiv och negativ feedback.
på detta sätt god tillgänglighet till centrums (och nodernas) servicefunktioner. Där-igenom stärktes i sin tur kollektivtrafikens kundunderlag. Detta är ett exempel på att större förändringar kan initieras när det finns ett ”möjlighetsfönster” (detta be-grepp behandlas längre fram). Det är också ett exempel på en självförstärkande process – en positiv spiral om man så vill (begreppet diskuteras i avsnitt 2).
Den samtidiga satsningen på tunnelbanan och byggandet av förorter som Vällingby är ett annat exempel på ett politiskt initiativ i ett kritiskt skede (möjlighetsfönster) för Stockholms utveckling, där syftet var att påverka strukturen på staden och ska-pa tillgänglighet med kollektiva transportmedel för den växande befolkningen (Weingaertner 2005).
I rapporterna Färder i framtiden (Steen et al. 1997), Destination framtiden (Åker-man et al. 2000) och i Ökad tillgänglighet och minskat resande? (Höjer 1998) ges ett exempel på en själförstärkande process som skulle kunna gynna hållbar utveck-ling (positiv spiral). Det handlar om att förstärka några knutpunkter kring en stor-stad i en strävan efter en flerkärnig stor-stadsmodell. Sådana anses av många forskare mer effektiva ur såväl ekonomisk synpunkt som energisynpunkt. Idén är att få fler att arbeta i sitt förortscentrum, för att spara på arbetsresor, men också mer allmänt att minska trycket mot citykärnan och trafikträngseln in mot denna. Människor med informationsrelaterat arbete kan i ökande utsträckning IT-pendla till sina jobb. Med en större dagbefolkning kommer serviceinrättningar såsom lunchrestauranter och kaféer att öka och göra tätorten mer attraktiv, så att fler kan tänka sig att jobba där osv. Detta är en självförstärkande spiral, men en hypotetisk sådan.
Fallen Curitiba och Stockholms tunnelbana framhålls ofta som - ganska sällsynta - exempel på framsynt politik och jämförs med andra städer där man låtit privat-bilismen växa till total dominans i persontrafiksystemet. Till en del kan nog t.ex. trängselproblemen i många storstäder förklaras av att det kan vara svårt för besluts-fattare och allmänheten att genomskåda självförstärkande mekanismer i transport-systemet. Då kan beslut fattas utifrån en förenklad bild av hur detta system funge-rar. Ofta underskattas t.ex. den effekt nya länkar i vägnätet får på trafikvolymen. Södra länken gav upphov till betydligt mer biltrafik än som beräknats av bl. a SIKA, som ändå förutsåg att länken skulle generera ny trafik (Jonsson 2005). Mot bakgrund av den problematik som beskrivits ovan, har Naturvårdsverket givit KTH i uppdrag ”att analysera drivkrafter och mekanismer som leder till onda och goda spiraler i transportsystemet och att ge förslag på åtgärder som kan katalysera goda spiraler och bromsa eller vända negativa spiraler”. I denna rapport redovisas resultaten av KTH:s studie, som har förstudiekaraktär.
Arbetet har genomförts dels i form av en genomgång av litteratur om självförstär-kande processer (spiraler) i transportsystemet, dels som analyser av några olika exempel, med delvis olika systemdynamik. I fallstudierna använder vi
system-teoretiska begrepp och teorier för icke-linjära dynamiska system som analysin-strument. I avsnitt 4 presenteras de centrala begreppen.
Litteratursökningen gav endast ett fåtal relevanta källor inom tranportområdet med själförstärkande mekanismer som huvudfokus. Ett exempel på en sådan studie är Kitamura, Nakayama and Yamamoto (1999), som bygger på användningen av en matematisk simuleringsmodell. De flesta källor berör självförstärkande mekanis-mer mekanis-mer perifert och på ett kvalitativt sätt. Det finns även studier som är modellba-serade men berör självförstärkande återkoppling mer i förbigående (Eliasson and Mattsson 2001; Mattsson and Sjölin 2004). Går man utanför tillämpningsområdet transporter, finns det till exempel studier om självförstärkande återkoppling i eko-nomin, t.ex. för nätverksberoende tjänster eller lokalisering vid anhopningsfördelar (i engelsk litteratur kallat agglomeration economies, se Arthur 1990; Arthur 1994). Det finns också flera besläktade modeller och teorier för tillväxtförlopp med mätt-nadsnivåer som är relevanta för studiet av självförstärkande återkoppling inom transportområdet. Ett sådant forskningsfält är de s k logistiska modellerna för tillväxt, med tillämpningar i bl a populationsgenetiken (Hofbauer and Sigmund 1988) och spridning av ny teknologi och transportinfrastruktur (Grübler 1990). Det gemensamma i alla dessa ansatser är antagandet att det förekommer självförstär-kande återkoppling som leder till en självförstärsjälvförstär-kande process under något skede av den utveckling man intresserar sig för.
Det finns vidare vetenskapliga artiklar som behandlar resbeteendet hos hushållen som exempel på ett socialt dilemma (Fujii, Gärling and Kitamura 2001; Joireman, van-Lange and van Vugt 2004; Kitamura, Nakayama and Yamamoto 1999; Vugt and Meertens 1995). Denna forskning är i vissa fall relevant fast den inte uttryckli-gen refererar till självförstärkande mekanismer. Vi kommer att argumentera för att den sociala dynamiken i sådana dilemman kan ha inslag av självförstärkande åter-koppling, d.v.s. självförstärkande mekanismer.
Vi har också funnit litteratur om windows of opportunity (möjlighetsfönster) och
formativa moment som är relevant framför allt i ett policyperspektiv (Bamberg,
Rölle and Weber 2003; Becker 1991; Brikell 2005; Rothstein 1998; Townsend 1991; Weingaertner 2005). Denna forskning fokuserar på sådana perioder i ett systems utveckling då möjligheterna att påverka utvecklingen på ett betydelsefullt sätt är större än normalt.
2 Systemteoretiska begrepp och
systemdynamiken vid
självför-stärkande processer
Systemteori kan hjälpa oss skilja på intressanta, principiellt olika fall och bidra till en djupare analys av dessa. Målet är att kunna säga något om möjligheterna att påverka onda spiraler och timingen av insatserna samt att koppla dessa möjligheter till systemegenskaper som går att identifiera i det konkreta fallet.
Spiraltanken bygger på ett antagande om en självförstärkande mekanism i syste-met, som förstärker utvecklingen i en riktning när den banan väl har påbörjats (Ar-thur 1990; Ar(Ar-thur 1994; Helbing 1995; Kitamura, Nakayama and Yamamoto 1999).
Inriktningen på goda och onda spiraler i Naturvårdsverkets uppdrag, innebär att det är intresserant att studera fall där det i något skede finns ett val mellan helt olika utvecklingsvägar. Först några ord om vad man kan mena med ont och gott i detta sammanhang. Ofta medför utveckling på ett område, som t.ex. stadens trafik, både positiva och negativa effekter, ibland ojämnt fördelade på olika grupper och över tiden. Bilismen har t.ex. medfört en mycket stor ökning av rörligheten och flexibili-teten för de flesta hushållen, något som upplevs som positivt utom möjligen av en del som saknar bil. Samtidigt belastar massbilismen miljön och påverkar klimatet genom utsläpp och i större städer leder trängsel till tidsförluster som har ett bety-dande ekonomiskt pris. Men det är förekomsten av starkt positiva effekter som
leder till en självförstärkande utveckling. Problemen med utvecklingen framträder
ofta inte förrän efter en relativt lång tid, då de blir alltmer svårtacklade. Det är därför vanskligt att tala om positiva och negativa spiraler. Det vi idag upplever som negativa spiraler, sågs tidigare som positiva och en del av de utvecklingsprocesser vi idag ser som positiva spiraler kan komma att framstå som negativa längre fram. En viktig fråga blir då i vilka fall man kan se i förväg att en utvecklingsväg genom självförstärkande mekanismer kan leda till stora problem på sikt. Något man i sam-hällsplaneringen bör hålla utkik efter är om en framväxande kommunikationsform (som t.ex. biltrafiken igår och internetanvändningen idag) har eller riskerar få bety-dande externa effekter (Mattsson 1988). De vanliga aktörerna (t ex resenärer) ten-derar att bortse från eller är inte medvetna om dessa effekter när de gör sina val. Det är samhällets uppgift att bevaka att viktiga externa värden skyddas. Under bilismens framväxt har t.ex. sådana värden som staden som livsmiljö samt hälso- och miljövärden beaktats i mycket olika utsträckning i olika städer i världen. Ett annat fenomen som samhällsplaneringen behöver beakta är storskaliga s.k.
använder en gemensam resurs (källa) som kan ta slut eller en sänka (t ex en sjö som får ta emot avloppsvatten) som kan förstöras vid överutnyttjande2. En sådan källa
är t.ex. torskbeståndet i Östersjön. Stadsluften kan ses som en sänka för bilavgaser, samtidigt som alla i staden andas den. Om den överutnyttjas som sänka genom alltför omfattande och tät biltrafik, sjunker luftkvaliteten till farliga nivåer. Enligt den omfattande forskningen om sociala dilemman, är dessa mycket svåra att hante-ra för den berörda gruppen själv – i detta fall pendlarna - om gruppen är stor och man kan agera utan att bli igenkänd (Ostrom 1990)3. Då tenderar den enskilde att
välja det som kortsiktigt är bäst eller bekvämast för henne, även om alla därigenom får det sämre än om man agerar mindre själviskt. Bristen på direktkontakt och soci-al kontroll leder till att man inte litar på att andra kommer att välja det som är bäst för helheten (jmf problemet med överfiskning av torsk inom EU). Då är det ratio-nellt att inte göra det själv heller. Storskaliga sociala dilemman behöver hanteras genom att incitamenten för aktörerna ändras permanent av samhällets institutioner. Valet mellan att åka kollektivt och att ta den egna bilen kan ha denna karaktär. Det finns en stark tendens till ökande bilism om inte kollektivtrafiken får ett kraftigt samhällsstöd, trots att en omfattande biltrafik leder till sämre framkomlighet och längre restider för alla. Den här beskrivna mekanismen är en viktig del i exempel 1 i avsnitt 4, där figur 2 visar en principskiss av det sociala dilemmats logik.
Ett annat fenomen av intresse är system med bifurkationer. I sådana system finns det någonstans en grenpunkt (bifurkation) där utvecklingen kan gå antingen åt det ena hållet eller åt det andra. I anslutning till grenpunkten är systemet känsligt för
små impulser. Det kan då finnas ett så kallat möjlighetsfönster (”Windows of
Opportunity”: Townsend 1991; Becker 1991). I vid betydelse innebär möjlighets-fönster, som kan vara cykliskt återkommande, att det är möjligt att förändra något vid ett visst tillfälle, men mycket svårt eller omöjligt att göra det annars. Konceptet används inte bara som förklaringsmodell utan även som ett analytiskt redskap för att identifiera framtida möjlighetsfönster och kunna vända ej önskvärda utveck-lingar. Ett besläktat begrepp är s.k. formativa moment, som karaktäriseras av nya ekonomiska och sociala omständigheter som öppnar för institutionella förändringar och nya regelverk som bättre kan hantera vissa uppkomna problem och kriser (Brikell 2005; Rothstein 1988; 1992). (Weingaertner 2005) analyserar i sin lic.-avhandling tre fall med hjälp av det besläktade begreppet situations of opportunity – beslutet om ett omfattande bussystem i Curitiba, beslutet om tunnelbanan i Stockholm och beslutet om ett marknadsstyrt bussystem i Dar es Salam.
Möjlighetsfönster kan finnas på olika nivåer. Dels kan ett socio-tekniskt system, såsom transportsystemet i en stad, vara mer mottagligt för påverkan utifrån
2
Det kan också vara så att man tillsammans skapar en gemensam nyttighet, t.ex. bevakning mot inbrott genom grannsamverkan. Här är problemet att det är frestande att vara gratisåkare, d.v.s. utnyttja nyttig-heten utan att bidra.
3
Sociala dilemman studeras inom flera vetenskaper såsom statsvetenskap (Ostrom 1990; Putnam 1993; Axelrod 1984), ekonomi med spelteori (Kuran 1995 Glance & Huberman 1994; Young 1998) samt socialpsykologi (Liebrand 1992; Verplanken et al. 1994). Åkerman et al. 2000 ger en kunskapsöversikt över området.
(av samhällets institutioner) under vissa skeden. Dels kan det inom gruppen poli-tiska beslutsfattare under vissa skeden finnas ovanligt goda möjligheter att komma överens om större förändringar i detta system. Oftast finns då ett samband med att systemet hamnat i ett krisläge, där det inte kan fylla sin funktion effektivt och utan svåra sidoeffekter. Politiska motsättningar och skilda värderingar överskuggas då av de uppenbara problemen, som alla parter inser kräver en större insats. Ett exem-pel är Curitiba i slutet av 60-talet och något liknande gällde i Stockholm på 30-talet (Weingaertner 2005).
En relevant fråga är också om det går att bryta en problematisk spiral, när den kommit igång (d.v.s. när man passerat grenpunkten). Eller snarare: hur mycket krävs i form av resurser för att bryta en ond spiral? Här spelar en del interna sy-stemegenskaper en viktig roll. Det handlar framför allt om hur stark den självför-stärkande feedbackmekanismen är under olika faser av utvecklingen. När det gäller utvecklingen av nya teknologiska regimer såsom järnvägen och bilismen, sker den ofta enligt en S-kurva, den s k logistiska modellen (Grübler 1990). I början går introduktionen långsamt. Det finns normalt ett äldre system som börjat nå gränsen för sin expansionsmöjlighet. Flera konkurrerande nya teknologier kan börja dyka upp. Vilken som ska gå segrande ur striden kan vara svårbedömt och delvis bero på slumpmässiga faktorer (Arthur 1994). När väl en teknologi fått ett försprång kom-mer nästa fas, som utmärks av stark tillväxt genom självförstärkande återkoppling. Efter en längre period av etablering och mognad, inträder en stagnationsfas. Tekno-login genererar inte längre spin-off effekter i ekonomin. I stället framträder pro-blem och avigsidor såsom miljöeffekter och andra oönskade externa effekter. Ett tydligt exempel på en utveckling enligt S-kurvan är privatbilismens framväxt i Sverige (se fig. 1 nedan).
Expansionsfasen utmärks inte av jämvikt. Däremot kan en jämvikt inträda när tek-nologin närmar sig sin maximala utbredning. Det gamla systemet finns ofta kvar jämsides med framväxande nya system. Det gamla systemet kan ha växt samman med samhällsinstitutioner, bebyggelse, handel och skapat starka vanor. Man kan tala om inlåsning.
Kurva över bilinnehavets utveckling i Sverige 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1921 1930 1939 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2005 Tid An tal bi la r (tusen tal )
Figur 1. Bilinnehavets utveckling i Sverige från 1921 till 2003 (Källa: SCB). Från 1950 är tillväx-ten mycket stark, med en viss, successiv avmattning av tillväxttaktillväx-ten efter 1970. Möjligen närmar vi oss en mättnadsnivå. Under det mest expansiva skedet fanns troligen en stark självförstärkan-de mekanism genom att bilismens utveckling ledsjälvförstärkan-de till att hela samhället anpassasjälvförstärkan-des efter bilen, vilket gjorde det ännu attraktivare att använda bil och svårare att klara sig utan i vissa fall. Detta är ett exempel på en logistiskt S-kurva, d.v.s. ett förlopp med en stark självförstärkande återkoppling under en fas och sedan en växande självförsvagande återkoppling efter hand som mättnads-fenomen börjar göra sig gällande.
Bilismens framväxt är ett exempel på när omgivningen anpassar sig till systemets utveckling genom investeringar, vanor, systemkultur etc, vilket kan skapa oerhörda trögheter mot förändringar, s.k. inlåsning eller lock-in. Privatbilismens utbredning i västvärlden sedan andra världskriget har underlättats genom investeringar i vägar, anpassning av städerna och etableringen av externa köpcentra som lett till att hela samhället anpassats för bilen. I Sverige liksom i många andra länder har starka intressentgrupper såsom bilindustrin, bilistorganisationer och förvaltande myndig-heter/institutioner med ansvar för infrastrukturen haft en viktig roll för utveckling-en (Tutveckling-engström 1991). Här kan man se utveckling-en självförstärkande mekanism i funktion, när t.ex. bilindustrin och bilistorganisationer drivit på för en anpassning av samhäl-let efter privatbilismen (se figur 1 ovan över bilinnehavets utveckling i Sverige). När de varit framgångsrika, har det lett till fler bilköp och fler medlemmar i bilist-organisationerna vilket stärkt bilindustrin och dessa organisationer så att de kunnat lägga ännu mer tyngd bakom sina krav på bättre vägar och ökad framkomlighet med bil i städerna osv. Att bilismen haft så stort inflytande på samhällsutveckling-en har också lett till samhällsutveckling-en mycket stark inlåsning till bilsamhället, som nu försvaras av starka intressentgrupper.
Ytterligare en central systemaspekt är om dynamiken utmärks av symmetri på så sätt att det kan finnas (lika starka) självförstärkande mekanismer i motsatta rikt-ningar. Vi kommer att analysera fördelningen mellan buss och bil i pendlingstrafiken i en stad i avsnitt 4. Det finns visst stöd för ståndpunkten att utvecklingen mot
ökande bilism innehåller självförstärkande mekanismer. När den väl kommit igång förstärks bilens och försvagas bussen marknadsandel, om inte politiska åtgärder sätts in för att motverka utvecklingen. En viktig fråga är då om den motsatta ut-vecklingen, d.v.s. med ökande andelar för busstrafiken också är självförstärkande. I så fall kan man säga att dynamiken är symmetrisk. När ett system är symmetriskt i denna mening, kan det räcka att politiken katalyserar en förändrad riktning för processen, som sedan sköter sig själv. När systemet inte har denna symmetriegen-skap, behövs ofta åtgärder som påverkar processen kontinuerligt under längre tid om man vill få till stånd en ändring. Vi kommer i det följande att ge exempel på både symmetriska och icke-symmetriska processer.
Systemteoretiska begrepp
Systemstruktur: hur delarna i ett system interagerar, i matematisk modellering beskrivet i
ekvationer.
Systemdynamik: systemets långsiktiga uppträdande (den aspekt eller variabel man är
intres-serad av, t.ex. trafikvolymen/dygn i Stockholm eller över ett bestämt gränssnitt). Typiska sätt att karaktärisera/kategorisera systemdynamik är om det finns stabila eller instabila jämvikter och hur många, om det finns periodiska mönster, bifurkationer (se nedan) eller kaotiskt bete-ende.
Självförstärkande återkopplin (ofta kallad positiv feedback): återkoppling som förstärker
en pågående utveckling
Självförsvagande återkoppling (ofta kallad negativ feedback): återkoppling som försvagar
en pågående utveckling
Systemjämvikter: a) stabila: systemet strävar tillbaka till detta läge om det knuffas bort av
någon yttre impuls. b) instabil: systemet driver iväg bort från jämvikten om det puffas ur läge av en yttre impuls
Lock-in: systemet fastnar i ett stabilt jämviktsläge eller i en attractor.
Path dependence: startvärdet bestämmer helt den långsiktiga banan för systemet
Bifurkation: en grenpunkt för en process, där den, beroende på startvärde, går åt det ena eller
andra hållet.
Känslighet för initalvärdesförändringar: En mycket liten ändring av ett startvärde för en
process leder efter en tid till en helt annan bana.
Möjlighetsfönster (Windows of opportunities): Ett läge i processen där det under en kortare
3 Tio exempel på självförstärkande
processer i transportsystemet
I detta avsnitt presenterar vi 10 exempel på självförstärkande processer i transport-systemet. Några exempel på historiska fall gavs i inledningsavsnittet. Här är det istället mer principiella exempel som inte anknyter till en speciell plats eller tid. Exemplen har valts så att de representerar olika systemnivåer och olika system-egenskaper trots att de alla innehåller inslag av självförstärkande mekanismer, s k självförstärkande återkoppling. I bilagan visas likheter och olikheter mellan fallen i en tabell, där varje fall karaktäriseras med hjälp av några centrala begrepp.
3.1 Ökad privatbilism och trängsel i
storstä-derna
Ökningen av privatbilismen i större städer har ibland framställts som en självför-stärkande process, som leder till minskande andel för kollektivtrafiken på väg (bus-sar), ökande trängsel och därför längre restider för alla. En självförstärkande meka-nism verkar enligt (Kitamura, Nakayama and Yamamoto 1999) genom kollektiv-trafiken. Om, av någon anledning privatbilismen vinner passagerare från busslin-jerna, minskar intäkterna för bussbolaget, som antingen måste höja biljettpriserna eller sänka servicenivån. Detta leder till att fler går över till att köra bil, osv. Om 50 personer åker i var sin bil tar de mycket större vägutrymme än om de åker i en buss. Därför ökar trängseln när bilismen breder ut sig på busstrafikens bekostnad. Om man inte har speciella bussfiler, drabbas busstrafikanterna lika mycket av trängseln som bilisterna. Om det däremot finns speciella bussfiler kan det gå forta-re att åka buss än bil när antalet bilar ökar på vägarna. Då kan den självförstärkan-de mekanismen mot alltmer privatbilism försvagas eller helt brytas. Detta system är inbäddat i systemet urbanstrukturen, som behandlas i näst exempel.
3.2 Ökad bilism och ökad utglesning
Vägtrafiken i en stad är ett system som är starkt länkat till andra system, framför allt lokaliseringen av bostäder, serviceställen och arbetsplatser samt utbyggnaden av trafikinfrasystemen. Privatbilism och val av bostad i glesa områden tenderar att förstärka varandra, och det kan så småningom skapa en stark inlåsningseffekt (eng.
entrenchment, (Hughes 1987)) till glesa strukturer och bilåkning. Likaså leder en
ökad bilism ofta till utbyggnad av vägarna, som i sin tur genererar mer bilism. Detta fall behandlas tillsammans med det föregående fallet mer ingående i avsnitt 4.1.
3.3 Skjutsa-till-skolan-spiralen
Den tilltagande stadstrafiken, både i städernas centrala delar och i delar av ytterom-rådena har på många håll gjort trafikmiljön farlig för barn på väg till och från sko-lan. En del föräldrar väljer då att skjutsa sina barn, vilket leder till mer biltrafik kring skolorna och därmed en farligare miljö för dom barn som fortfarande går
eller cyklar. Då känner fler föräldrar att de behöver skjutsa sina barn och trafiken kring skolorna ökar ytterligare osv. Detta är en tydlig självförstärkande process, men den borde vara möjlig att bryta med trafikregleringar kring skolorna, anlägg-ning av cykelbanor mm.
3.4 Tyngre bilar och säkerhetstänkande
Det finns under senare tid en tendens mot tyngre personbilar, s k stadsjeepar eller SUV:ar (SUV står för Sports Utility Vehicles). Det kan finnas flera skäl till att dessa ökar i popularitet. Det kan t.ex. delvis vara en modeföreteelse. I början häng-er många på trenden men när alltflhäng-er har en SUV, är det inte längre lika exklusivt och trendsättarna med tjock plånbok söker sig då till nya biltyper. Men det finns också ett inslag av självförstärkande återkoppling, som har att göra med att en del väljer en SUV för att man sitter högt och känner sig säker i en tung bil. När fler väljer en SUV, blir trafikmiljön osäkrare och överblicken sämre för dom som har traditionellt låga och lättare bilar. Det leder till att ytterligare några går över till en SUV osv. Mekanismen liknar den där några i en folksamling reser sig på tå för att se bättre, vilket får dem som står bakom att också resa sig på tå tills alla står på tå och ingen ser bättre än man gjorde från början. Exemplet med SUV:arna visar den självförstärkande processen tydligt, Samtidigt är säkerhetstänkandet kopplat till tunga bilar inte den enda faktorn som styr valet av bil. En del gör sitt val på helt andra grunder.
3.5 Knutpunkternas urbanisering
För stora städer (över 1 miljon invånare) är flerkärnighet en ekonomiskt och mil-jömässigt bättre struktur än enkärnighet, enligt en del undersökningar (Anas and Arnott 1998). Flerkärnigheten anses bl. a minska trängseln och tidsförlusterna i transportsystemet. Alla storstäder har naturligtvis flera orter med centrumfunktio-ner, men med flerkärnighet menas att det finns flera centra vid sidan av stadens citykärna med ett relativt brett utbud av servicefunktioner och arbetsställen. Sådana centra kan avlasta citykärnan när det gäller etableringar av kontor, affärer och in-dustrier. Om dessa sekundärcentra ligger radiellt ut från city och sammanbinds med snabb kollektivtrafik, helst spårbunden, kan resandet begränsas och bli mindre miljöbelastande4. Några studier diskuterar hur vissa förortscentra skulle kunna
stärkas och få en större roll i urbanstrukturen. I Höjer (1998), Steen et al. (1997), Åkerman et al. (2000) liksom i Banister et al. (2000) diskuteras möjligheterna att med politiska åtgärder katalysera en självförstärkande process av urbanisering av vissa förortscentra. Som beskrevs i inledningen, kan ett sätt vara att underlätta för informationsarbetare av olika slag att IT-pendla till sitt företag. Kommunerna skul-le kunna hyra ut lämpligt utrustade lokaskul-ler (IT-hotell), där företag kan hyra plats för medarbetare. Tanken är sedan att det ska leda till en ökning av dagbefolkningen,
4
Ibland ifrågasätts om den flerkärniga strukturen faktiskt minskar resandet, därför att matchningen mellan var man bor och var man arbetar kan vara dålig. Då blir det mycket resor mellan olika centra. Det saknas breda empiriska studier som visar hur sambandet mellan urbanstrukturen och resvolymerna
som genererar fler serviceinrättningar, lunchställen etc, och som gör orten mer attraktiv att arbeta i. Därigenom kan fler välja att arbeta där eller att lokalisera sitt företag dit.
3.6 Bilpoolernas utveckling
På mikronivå handlar bilpoolernas utveckling om förutsättningarna för att ekono-miskt och praktiskt kunna driva en enskild bilpool. För få användare medför att de administrativa stordriftsfördelarna (t.ex. bokningssystem) förloras. Det krävs en kritisk massa av användare för att överhuvudtaget kunna starta en bilpool. Många användare, vilket innebär många fordon, kan dessutom medföra rabatter och dylikt avseende exempelvis service. Ett stort antal användare med olika vardagsliv och vanemönster ökar vidare möjligheterna för ett så effektivt användande av bil-poolsparken som möjligt.
På makronivå avgörs bilpoolernas utveckling av samverkan och sammanlänkning av olika bilpooler, t.ex. i olika delar av landet. Detta kan ha stor betydelse för bil-poolsanvändandet vid långväga resor, i synnerhet resor som innebär att bilen främst behövs under själva resdagarna och kan användas av någon annan tiden däremellan (exempelvis en semestervecka i fjällen eller på lantstället).
Synen på, och utvecklingen av, bilpoolerna som antingen mindre grannskapsge-menskaper med utpräglad lokal geografisk förankring eller nationella nätverk för bilanvändning utan eget ägande (mer likt biluthyrning) har sannolikt betydelse för den framtida utvecklingen. Det skulle också troligen vara betydelsefullt för utveck-lingen av bilpoolerna om det skulle gå att koppla samman stora företags bilflottor med bilpooler. Då kan företagen använda bilarna under arbetstid, och bilpoolsmed-lemmarna under fritid.
3.7 Utbredning av alternativa drivmedel
Utbredningen av alternativa drivmedel är dels beroende av tillgänglighet till tank-ställen som tillhandahåller drivmedel som t.ex. biogas, vätgas eller etanol; dels efterfrågan på dessa alternativa drivmedel, vilket i sin tur beror av utvecklingen, efterfrågan och saluförandet av fordon som drivs av alternativa bränslen. Över-gången från bensin till alternativa bränslen kan ses som ett skifte av teknologisk regim. Vi är troligen i början av en sådan process som i inledningsfasen brukar utmärkas av att det förekommer en mångfald av alternativ, och det är svårt att be-döma vilken lösning som kommer att dominera på längre sikt. När det rör sig om ett nätverksbaserat system som försäljning av fordonsbränslen, kan man vänta sig att den kombination av fordonsteknologi-bränsletyp som tidigt får ett litet för-språng före konkurrerande lösningar kommer att gynnas av en självförstärkande co-evolution5. När ett bränsle är mer tillgängligt än konkurrerande typer, blir de
5
En parallell är kampen mellan PC och Mac och mellan olika layout för skrivmaskiners tangentbord (Arthur, W. Brian. 1990. "Positive Feedbacks in the Economy." Scientific American:80-85.
fordon som kan använda bränslet mer attraktiva för bilisterna. Detta leder till en ökning av antalet av den fordonstypen, vilket i sin tur ökar marknaden för bränslet. Hybridfordon, som kan drivas både av fossila och förnybara drivmedel, kan kom-ma att spela en betydelsefull roll. Man kan i ett framtida perspektiv också tänka sig en tillbakagång för vissa alternativa drivmedel.
3.8 Hälsa och transportsätt
Promenader och regelbundet användande av cykel vid korta persontransporter ger motion vilket förbättrar hälsan och motverkar fetma. Detta ökar de individuella förutsättningarna för ännu mera gång och cykling. En svag hälsa eller kraftig över-vikt gör att det är ansträngande att gå eller cykla. Därför väljs bilen eller närbelä-gen kollektivtrafik som färdmedel, vilket kan bidra till förvärrad ohälsa och fetma vilket ytterligare minskar förutsättningarna för framtida gång- och cykeltrafik. Det är troligt att systemdynamiken i detta fall är symmetrisk.
3.9 Tyngre lastbilar och bättre vägar
Det finns ekonomiska vinster i att köra mer last på varje långtradare. Vidare har vägföretag ett ekonomiskt intresse av att bygga mer och strakare vägar. Dessa in-tressen kan agare så att en spiarl uppkommer med allt tyngre fordon och allt bättre vägar.
Slitaget på vägbanan hänger starkt samman med vikten på fordonet. Slitaget ökar flera potenser snabbare än vikten Med ökande fordonsvikt (långtradare) kommer slitaget på vägarna att öka kraftigt vilket måste kompenseras med vägförbättringar. När vägarna blir bättre kan det användas som argument att få köra med tyngre fordon osv.
3.10 Regionförstoring
Regionförstoringen betyder att allt större områden fungerar som en gemensam arbetsmarknad med relativt omfattande arbetspendling mellan orter i regionen (Arena 2002; RTK 2002; SIKA 2001) (Dahl, Einarsson and Strömquist 2003). Detta är en utveckling som ses som positiv från arbetsmarknadssynpunkt eftersom matchningen mellan arbetstillfällen och kompetent arbetskraft underlättas. Här verkar marknadskrafterna och politiken i samma riktning. Så leder t.ex. markpri-serna i Stockholms city och bristen på bostäder i Stockholm med närförorter till att företag börjar söka etableringar i andra tätorter som t.ex. Västerås, Arlandastad eller Uppsala och att människor i allt högre utsträckning bosätter sig där. Men en del väljer att bo kvar och pendla till den nya lokaliseringen. Det offentliga satsar samtidigt på att uppgradera tåg- och/eller vägförbindelserna för att underlätta ar-betspendling och därmed sysselsättningen. En hake med denna på många sätt posi-tiva utveckling är att de ökade resorna över längre avstånd leder till negaposi-tiva miljö- och klimateffekter. Om sysselsättningen gynnas så missgynnas miljön.
I samband med regionförstoring kan självförstärkande mekanismer för ökad lång-pendling till arbetet förekomma. Ju fler som börjar pendla, desto större skäl för samhället att rusta upp transportinfrastrukturen. Detta ger normalt snabbare och bekvämare transporter, så att fler är beredda att pendla. Fler företag ser nu möjlig-het att rekrytera kvalificerad personal även vid en lokalisering i en relativt perifer ort med låga markpriser. Detta kan ge ökad pendling. Efter en tid kan det åter vara dags att investera i väg- eller järnvägsnätet p g a den stora volymen resenärer. Så småningom mättas transportbehovet genom flera samverkande faktorer. Om be-folkningsökningen i regionen totalt bromsas upp, kommer utpendlingen att lätta på trycket mot citykärnan. Det finns också en del hushåll som väljer att flytta till den ort där arbetet ligger för åtminstone en i hushållet. Låga villapriser kan ha stor betydelse. Man kan också tänka sig att fler telependlar till arbetet några dagar i veckan. I en tillväxtregion kan man ändå få en period med självförstärkande till-växt av pendlingsresor till satellitorter. Politiska beslut om satsningar på bättre vägar och/eller tågförbindelser kan då spela en central roll för processen.
4 Fördjupning av två fall
I detta avsnitt går vi igenom två fall mer i detalj. Det ena handlar om valet mellan buss eller bil vid resor i en storstadsregion och hur utvecklingen påverkas av själv-förstärkande mekanismer i riktning mot ökande biltrafik om inga åtgärder sätts in för att ge busstrafiken framkomlighetsfördelar (exempel 1 i föregående avsnitt). Exemplet vidgas sedan genom en koppling till utglesning av staden (exempel 2 i föregående avsnitt). Det andra fallet handlar om självförstärkande mekanismer i samband med en övergång från fossila till alternativa drivmedel (exempel 7 i före-gående avsnitt). Båda exemplen har stor relevans för trafikpolitiken idag. Det första i förhållande till försöken med trängselavgifter i Stockholm. Det andra p g a det kraftigt stigande priset på fossila drivmedel och möjligheten av en fortsatt hög prisnivå.
4.1 Ökande privatbilism, trängsel och
utglesning i storstäder
I ett första steg ska vi se på det begränsade fallet med balansen mellan privatbilism och busstrafik på vägarna kring en storstad - exempel 3.1 i den översiktliga genomgången av exempel. Där fann vi att om någon yttre impuls leder till en viss minskning i bussåkandet och ökning i bilåkandet, så tenderar denna utveckling att förstärkas av självförstärkande återkoppling. Det blir svårare för bussbolaget att hålla en låg prisnivå och en god standard när kundunderlaget och därmed intäkter-na minskar. Men det är inte bara ett problem för bussbolaget. I en situation där viktiga länkar i vägnätet redan utnyttjas nära den maximala kapaciteten, kommer en överflyttning av trafikanter från buss till bil att leda till allt svårare trängsel med så småningom kraftigt förlängda restider både för bussresenärer och bilister. Detta fall analyseras med en dynamisk, icke-linjär modell med självförstärkande feed-back av Kitamura et al. (1999), som ger en möjlig förklaring till ett utvecklingsför-lopp som ofta observerats i större städer.
Vi fann i avsnitt 3.1 att den negativa spiralen mot större trängsel kan bromsas eller stoppas om man inför särskilda bussfiler, som gör att det för många går fortare att åka buss än att ta bilen. Med fler bussresenärer får bussbolaget större intäkter vilket ökar förutsättningarna att förbättra servicen (turtäthet mm) och/eller sänka priset. Om det krävs nyinvesteringar i fordonsflottan för att kunna ta emot fler resenärer, kan detta skapa en tröskel som blir svår att ta sig över för ett privat företag med små marginaler. Ett kommunalägt bolag kan agera mer strategiskt om den politiska viljan finns hos ägaren.
Är systemet symmetriskt? Vi menar att det inte är det. Den negativa spiralen (som ger ökad trängsel) är trolig, men den motsatta utvecklingen verkar inte karaktärise-ras av självförstärkande mekanismer. För de allra flesta går inte bussen från dörr till dörr. Därför får bussen svårt att konkurrera med bilen när det gäller snabbaste
färden mellan två punkter (hemmet och jobbet t.ex.). För att bussarna ska kunna konkurrera och ta marknadsandelar krävs det tröga bilköer och särskilda bussfiler, eller ett betydligt lägre pris för bussresor. I en sådan situation kan fler gå över till buss, men då minskar bilköerna gradvis, vilket ökar framkom¬ligheten för bilarna. Tidsvinsten för bussen kan då försvinna, vilket leder till ökad bilism igen. Här finns alltså en självförsvagande återkoppling som begränsar (och kanske vänder) bussarnas ökade marknadsandel. Eventuellt nås ett jämviktsläg, som dock kan rubbas om staden växer och antalet resenärer blir fler. En slutsats är att trots att en ökad bilism på bussåkandets bekostnad är till allas nackdel (genom köer och längre restid), driver systemet åt det hållet, om inte incitamenten ändras permanent. Det kan krävas starkare stöd för busstrafiken än att bara inrätta bussfiler. Trängselavgif-ter kan då vara motiverat. Det räcker inte att katalysera en positiv spiral, därför att systemet inte är symmetriskt.
Om man inte har separata körfält för bussarna, kommer trängseln att fortsätta öka och bussbolaget att tappa kunder med risk för att bussbolaget måste läggas ner, som skett i flera amerikanska städer. Om de berörda kommunerna inte vill stödja bussbolaget ekonomiskt och genom bättre förutsättningar (t ex bussfiler), blir man snart tvungna att bygga ut vägkapaciteten. Detta är ett kvalitativt viktigt steg, ett språng mot ökande bilism. Det blir nu bekvämare och snabbare att ta bilen, vilket kommer att locka många att gå över till bilkörning. Denna mekanism finns väl belagd i litteraturen (ECMT 1998; SACTRA 1994; Transek 2000). I det läget har det blivit avsevärt svårare att ta tillbaka förlorad mark för busstrafiken, och man får efter en tid tillbaka trängseln, men nu på en högre nivå (Mogridge et al. 1987; Mogridge 1997). Alltså kan politiskt beslutade infrastruktursatsningar för att lösa trängselproblem leda till att de permanentas.
Av ovanstående följer att det är lättare att åtgärda problemet tidigt, innan bussbola-get förlorat för mycket mark och vägnätet anpassats för en betydligt större bilism. Man kan tala om ett möjlighetsfönster. Det finns vidare en brist på symmetri på så sätt att den självförstärkande mekanismen bara verkar i riktning mot ökande bilism, inte mot ökande andel bussresenärer. Det betyder att om busstrafiken ska stimule-ras, måste det ske genom att incitamenten för resenärerna ändras permanent. Det räcker inte att katalysera en process som sedan kan sköta sig själv.
Om systemet vore så avgränsat som vi antagit här, skulle problemet vara relativt hanterligt. Men transportsystemen bil och buss bäddas in i ett större system som omfattar infrastrukturen bebyggelsestrukturen mer allmänt. Balansen mellan bilar och bussar på vägarna är starkt länkat till andra processer i det större urbana syste-met. Utbyggnaden av vägnätet i storstadsregioner, ökande privatbilism och fram-växten av glesa villa- och radhusområden är utvecklingar som ömsesidigt förstär-ker varandra. När man bor i villaområden, blir restiden till arbetet med kollektivtra-fik i många fall betydligt längre än med bil, p.g.a. byten mellan olika busslinjer och andra transportsätt behövs. Samtidigt gör nya trafikleder att det går att bosätta sig längre ut och ändå få rimliga restider (med bil) till jobbet. Kollektivtrafiken kräver
en viss täthet i boendestrukturerna för att fungera bra. Utglesningen av stadens bebyggelsestruktur försämrar på så sätt villkoren för kollektivtrafiken och förstär-ker inlåsningen till en stor andel bilpendlare.
Fallet sammanfattas i textrutan nedan.
Fall 1 i textrutan följer logiken i ett socialt dilemma. Denna illustreras i fig. 2 nedan.
Buss eller bil?
Fall 1: Utan särskilda framkomlighetsfördelar för bussen
• För den enskilde tar det normalt längre tid från dörr till dörr med buss än med bil.
• För alla tar det längre tid ju fler som väljer bil.
• Resultat: en självförstärkande process mot ett läge som är dåligt för
alla (se fig.2).
Fall 2: Med särskilda bussfiler
• Med trängsel i bilfilerna kan det gå fortare med buss => fler väljer buss => det blir mindre trängsel => det går fortare med bil => fler tar bil => mer trängsel osv.
• Resultat: självförsvagande återkoppling leder systemet mot jämvikt.
Figur 2: Socialt dilemma. Figuren visar logiken i det sociala dilemmat. Problemet är att den som väljer att agera på det sätt som är bäst för hela gruppen (kallat samarbete i figuren) alltid kan få bättre utdelning genom att gå över till att agera själviskt (inte samarbeta). Vid en viss tidpunkt kanske bara några få inser detta. Men efter hand sprider sig insikten att en (växande) del agerar utifrån egennyttan och att dom vinner på det. Med den insikten blir det mycket lockande att själv agera så. Ju fler som väljer att inte samarbeta, desto fler inser att det inte finns något att vinna på att samarbeta. Denna process innebär att man rör sig åt vänster i figuren och mot successivt allt sämre utdelning (Pay-off) för alla. Detta är ett exempel på en självförstärkande process. Om alla samarbetade kunde man nå ett mycket bättre läge, men frestelsen finns att förbättra sin egen situation genom att hoppa av samarbetet. I småskaliga dilemman, där de inblandade är bekanta för varandra, kan ofta den sociala kontrollen vara stark nog för att de flesta ska välja samarbete. I storskaliga dilemman, där de inblandade är väldigt många och anonyma för varandra (som pend-larna i en storstadsregion), behöver incitamenten ändras så att samarbete premieras bättre. Den heldragna och den streckade linjen behöver byta plats.
4.2 Utbredningen av alternativa drivmedel
Framväxten av ett nytt system för drivmedelsförsörjning växelverkar med utbred-ningen av fordon som kan använda det eller de drivmedel som systemet tillhanda-håller (som beskrevs kortfattat i exempel 3.7). Här kan utvecklingen komma att påverkas av en självförstärkande mekanism när väl ett bränsle fått ett litet för-språng på marknaden. Genom att bränslet är mer tillgängligt än konkurrerande bränslen, blir det mer attraktivt att skaffa de fordon som kan använda bränslet. Fler fordon innebär sedan en större efterfrågan på bränslet och därmed ett incitament att ytterligare bygga ut nätverket av tankställen.
Övergången från fossila bränslen till alternativa är dock en komplicerad process där många faktorer i växelverkan kommer att påverka utgången. Om priset på
Andel som samar-betar (%)
Pay-off
100
Pay-off till de som samarbetar
bensin fortsätter att stiga, kommer flera andra bränslen att bli lönsamma att exploa-tera. Men bränslepriset är bara en av flera faktorer som kommer att ha betydelse. Vissa bränslen kan vara billiga att framställa, men kräver en ny fordonsteknik som kan vara dyr att utveckla (t ex hybridfordon, fordon med bränslecellteknik). Vidare kräver vissa bränslen en annan hantering än den som utformats för bensin och die-sel. En ny infrastruktur behöver utvecklas (för t.ex. vätgas). Kostnaden för detta kommer på ett eller annat sätt att tas ut av bilisterna, t.ex. på bränslepriset, såvida den inte läggs på skattebetalarna.
Det förväntade inslaget av självförstärkande återkoppling som beskrevs ovan kan ge en inlåsning (lock-in) till ett system som inte nödvändigtvis är bäst på lång sikt. Om de politiska beslutsfattarna vill undvika en tidig inlåsning kan samhällets insti-tutioner gynna flexibla system såsom tankställen med flera bränsletyper och fordon som klarar flera bränslen (flexi-fuel).
I det följande analyseras olika svårigheter och drivkrafter för framväxten av alter-nativ till de fossila bränslena.
Bakgrund
Intresset för att finna alternativ till bensin och diesel började på allvar växa under 1970-talets energikriser. Motivet var tudelat – dels bidrog det höga priset på råolja, dels handlade det om att öka självförsörjningsgraden genom att minska oljeimport-beroendet. Framförallt kom intresset att fokusera på drivmedel som med vissa ju-steringar kunde fungera i förbränningsmotorer. I Sverige fokuserade utvecklingsar-betet främst på produktion av metanol, företrädesvis via förgasning av torv och biomassa.
I början av 1980-talet gick oljepriserna ner vilket innebar ett minskat intresse för alternativa drivmedel. Men samtidigt seglade miljöproblemen upp som ett nytt motiv till att vidmakthålla forskning och utveckling rörande alternativ till bensin och diesel. Det handlade främst om problem med luftkvaliteten. Framförallt i del-staten Kalifornien i USA gjordes i slutet av 1980-talet och början av 1990-talet samordnade utvecklingssatsningar för att mildra luftföroreningar i urbana områden (i huvudsak satsningar på metanol; Gordon & Austin 1992). Även i Sverige åter-uppväcktes intresset i och med den ökade medvetenheten om miljö- och häl-sopåverkan orsakad av emissioner. Under slutet av 1980-talet men främst under 1990-talet bedrevs utvecklingsarbetet i Sverige med fokus på effektiviserad pro-duktionen av etanol från cellulosa för att dra nytta av Sveriges stora tillgångar på skogsråvara.
Motiven till att utveckla alternativa drivmedel har under 1990- och 2000-talet för-stärkts i takt med den ökade medvetenheten om – och minskade tvivlet angående riktigheten i – sambandet mellan koldioxidutsläpp, växthuseffekt och klimatföränd-ringar.
Vad är alternativa drivmedel?
I litteraturen behandlas bl.a. alkoholer såsom metanol och etanol, dimetyleter (DME), metan i form av naturgas och biogas, gasol (även kallad Liquefied Petrole-um Gas, LPG), Fischer-Tropschbränslen (FT) såsom alkylat och paraffin, fettsy-rametylestrar (FAME) såsom rapsmetylester (RME), vätgas samt varianter och blandningar av dessa (se sammanställningar och beskrivningar i t.ex. Gordon & Austin 1992, Ecotraffic 1992, Berg et al. 1996, Vägverket 2001, STEM 2002). Ibland diskuteras även elektricitet i dessa sammanhang, antingen som drivmedel för elfordon eller som energibärare i samband med vätgasproduktion. Här kommer vi att begränsa oss till drivmedel som produceras av förnybara resurser, vilket ute-sluter gasol och naturgas (d.v.s. fossilgas).
Vägen från energiråvara till specifika fordonskoncept kan se ut på olika sätt. Sol, vatten och vind kan producera el och vätgas för elbatteri- respektive bränslecells-fordon. Biomassa kan generera alkoholer till förbränningsmotorer. Avfall, biomas-sa och rötgaser kan användas för direkt elproduktion men via olika former av syn-tesgaser också användas för produktion av vätgas för bränslecellmotorer samt me-tanol, FT-bränslen och DME för förbränningsmotorer. Metanol kan också direkt användas i bränsleceller genom att i själva motorn katalytiskt frigöra vätet ur metanolen. Förutom att metanol kan fungera som vätgasbärare kan den som sagt användas i ren eller blandad form i förbränningsmotorer, vilket ger metanol potential att passa både i nutida och framtida drivmedelssystem. I dagsläget används dock metanol som bränsle för transporter i mycket liten omfattning. Produktionen av metanol (främst som industrikemikalie) härrör framförallt från naturgas.
Framställningen av DME och syntetiska kolväten som FT-bränslen är nära besläk-tad med metanolprocessen. DME är ett drivmedel som passar kompressionsmotorer (dieselmotorer) men eftersom DME är en gas vid normal temperatur och tryck krävs specialanpassade fordon vilket försvårar en introduktion. FT-bränslen är utmärkta drivmedel både för kompressions- och ottomotorer (bensinmotorer) och kan inblandas i befintliga drivmedel.
RME fås genom att omvandla rapsolja med metanol. RME är det mest spridda biodrivmedlet inom EU. Liknande biodiesel kan också framställas från soja, majs, solrosor och palmer (samlingsnamn FAME). På grund av de begränsade möjlighe-terna att odla dessa grödor i större omfattning i Sverige bedöms RME och FAME inte vara utvecklingsbara drivmedel.
Metan kan användas i bensinmotorer men fordonen måste anpassas med avseende på lagrings- och insprutningsanordningar eftersom drivmedlet är en gas. Eftersom metan är en mycket potent gas bör det ställas särskilt höga krav på lagring, distri-bution etc. för att undvika läckage. Cirka 0,1 % av de svenska personbilarna och lätta transportfordonen (<3,5 ton) drivs helt eller delvis med metan. Knappt 1 % av de svenska tunga fordonen drivs av natur- eller biogas via ottomotorer (Larsson 2005).
I dagsläget finns ingen kompressionsmotorteknik (i vardagligt tal dieselmotor) utvecklad för metangasdrift.
Etanol framställs idag främst av spannmål, sockerråvara eller stärkelseråvara. Eta-nol från cellulosaråvara erhålls idag som en biprodukt vid produktion av sulfitmas-sa medan specifika cellulosulfitmas-sabaserade etanolproduktionsprocesser fortfarande är under utveckling. Bränsleetanol förekommer i Sverige idag som låginblandning i bensin (4-5 %) eller som E85, d.v.s. 85 % etanol och 15 % bensin, som är avsett för s.k. Flexi-Fuel-fordon vilka utgör cirka 0,3 % av den svenska personbilsflottan. Dessutom finns några hundra bussar som drivs av ren etanol (0,4 % av de svenska tunga fordonen) (Larsson 2005). Dieselmotorer behöver dock någon form av tänd-förbättrare för att kunna köra på ren etanol.
Vätgas som drivmedel i bränsleceller är positivt ur miljö- och hälsosynpunkt efter-som emissionerna främst består vattenånga. Väte kan också användas efter-som bränsle i vanliga ottomotorer men det är sannolikt svårt att på detta sätt nå en konkurrens-kraftig verkningsgrad. Vätgas framställs idag främst ur raffinaderigaser och natur-gas eller genom elektrolys av vatten. Intressanta forskningsområden är förnybar vätgasframställning via fotoelektrokemisk produktion, biofotolytisk produktion samt produktion ur biomassa och avfall.
Plausibla framtider för alternativa drivmedel
Vätgas är det alternativa bränsle som har störst potential på lång sikt men mycket utvecklingsarbete kvarstår, sannolikt ett flertal decennier. Det krävs bl.a. nya for-donskoncept baserade på bränslecellsteknologi samt en helt ny infrastruktur för produktion, distribution och tankning. En viktig strategisk fråga är om det är lönt att satsa på andra alternativa drivmedel eller om det är bättre att invänta väterevolu-tionen. Man kan på goda grunder hävda att bortsett från de miljöproblem som kan förknippas med användningen av bensin och diesel så finns det resursekonomiska skäl att inte vänta. I takt med minskande uttag av petroleum ur jordskorpan kom-mer oljepriserna sannolikt öka, vilket kan förväntas ge de alternativa bränslena ökad konkurrenskraft. Möjligen är det så att drivmedel som t.ex. metanol, etanol och biodiesel blir absolut nödvändiga för att klara övergången. Men det är inte heller orimligt att anse att exempelvis storskaliga satsningar på etanol, och tillhö-rande infrastruktur, inte har långsiktig ekonomisk bärkraft eftersom den förr eller senare kommer att ersättas av vätgas.
Oavsett om den breda introduktionen av kommersiell vätgasteknik kommer förr eller senare finns det anledning att betänka några scenarier på kort och medellång sikt när positiva spiraler för utbredningen av alternativa drivmedel analyseras. Det ena scenariet, som delvis redan berörts, innebär en långsammare introduktion som drivs av stigande oljepriser. Det kan ses som ett slags ”business-as-usual”-scenario. Ett efter ett, men vid olika tidpunkter, kommer de alternativa bränslena att öka i konkurrenskraft och främst användas genom inblandning i bensin och
diesel där det är tillämpligt. En rad olika drivmedel och standarder kommer att användas, men de flesta baserade på justerade – dock tämligen ordinära – förbrän-ningsmotorer. Det är samtidigt inte orimligt att föreställa sig att transportvolymerna också kommer att minska på grund av de fördyrade kostnaderna för transporter. Det andra tänkbara scenariet förutsätter en mer offensiv hållning från, inklusive samordning av, berörda aktörer. Fordonstillverkare och drivmedelsleverantörer skapar tillsammans nya drivmedels- och motorstandarder, framförallt baserad på den mer energieffektiva kompressionsmotorteknologin (d.v.s. dieselmotorer). De aktörer som går i täten för denna utveckling kan göra det av anledningen att vara först på en ny marknad – eller för att inte riskera att hamna på efterkälken. Samti-digt kan stigande oljepriser även i detta scenario trycka på utvecklingen medan politiken bidrar med incitament via styrmedel och eventuellt stöd till byggnation av ny bränsleinfrastruktur. Politiken måste också vara utformad så att näringslivets aktörer upplever att de nya villkoren är långsiktiga. De måste kunna lita på att spel-reglerna inte förändras för att våga investera. De drivmedel som dominerar detta scenario är möjligen alkoholbaserade syntetiska dieselvarianter. Ett problem för-knippat med detta scenario är att odlingsytor och skogsarealer högst sannolikt inte räcker till för att ersätta den fossila oljan. Därför kommer också transportvolymer-na minska – om inte på grund av styrmedel och en aktiv politik, så av resursskäl beroende av brist på billig olja.
Utbredningen av alternativa drivmedel som spiral
Bensin och diesel är idag världens mest spridda standardiserade handelsvara. Den utvecklingsspiral som här benämns ”utbredning av alternativa drivmedel” kan lika gärna benämnas som ”utfasning av bensin och diesel”. Detta är således ingen liten fråga. Komplexiteten är stor. Ett stort antal aktörer på global och nationell nivå berörs, inklusive de enskilda konsumenterna. Omställningen berör ett flertal tekno-logier och system. Det tekniska system som är att betrakta som det mest länkade
systemet till denna spiral är givetvis själva drivmedelskedjan från
råvaruproduk-tion och förädling till distriburåvaruproduk-tion och tankning. Även processer och organisaråvaruproduk-tion kring produktion och service av fordon kan ses som länkade system.
Tillhandahållandet av alternativa drivmedel är en nätverksberoende tjänst, som i dagsläget främst är beroende av den befintliga transportinfrastrukturen i form av vägar, järnvägar, hamnar och farleder men också i viss mån av pipelines och andra rörsystem. Detta kan i viss mån förändras när de alternativa drivmedlen introduce-ras beroende på var energiråvaran produceintroduce-ras (lokalt, regionalt, nationellt eller globalt) samt beroende på vilka specifika alternativa drivmedel som kommer att dominera marknaden. De drivmedel som fungerar tillsammans med den befintliga infrastrukturen har naturligtvis ett försteg. Det är rimligt att anta att drivmedel i gasform kräver större förändringar.
Lock-in-effekten i denna spiral kan redan initialt vara stark men behöver inte vara
Busi-ness-as-usual-scenariet innebär antagligen inte någon starkare inlåsningseffekt, åtminstone inte på infrastruktursidan eftersom befintlig infrastruktur för tankställen sannolikt kvarstår. Diversiteten i det defensiva business-as-usual-scenariot gör också att inlåsningen inte blir särskilt stor på makronivå. För enskilda leverantörer som satsar på något enskilt alternativt drivmedel blir naturligtvis inlåsningen star-kare och den enskilde konsumenten eller företaget som investerar i fordon dedike-rade för en viss typ av drivmedel låser också upp sig för en tid framåt. Men det andra beskrivna scenariet som förutsätter en mer omvälvande omställning med nya standarder ger en starkare inlåsning. Investeringar i forskning, utveckling, byggna-tion av tillverkningsanläggningar för fordon, anläggningar för produkbyggna-tion och för-ädling av drivmedel samt eventuell ny infrastruktur i övriga delar av drivmedels-kedjan bidrar till stark lock-in. Man måste löpa linan ut. Detsamma gäller för poli-tiken för att kunna skapa långsiktiga villkor för näringslivet. Framförallt energipo-litiken med skatter och andra styrmedel blir sannolikt den politik med mest direkt
drivkraft i spiralen. Även byggnation av infrastruktur, finansierad via det
offent-liga, och stöd till forskning och utveckling (samt ev. direkta subventioner) kan vara betydelsefulla politiska instrument. Det möjlighetsfönster som politiken och de andra berörda aktörerna har kan möjligtvis redan nu ha öppnats med tanke på de – sett ur ett historiskt perspektiv – höga oljepriserna. Andra faktorer som talar för att fönstret redan är öppet är osäkerheten angående den framtida politiska utveckling-en i de regioner som idag levererar merpartutveckling-en av råolja. En kursförändring i dutveckling-en i dagsläget västerländska, främst amerikanska, utrikespolitiken – som åtminstone delvis syftar till att säkra framtida energiresurser – skulle kunna bidra med ytterli-gare incitament till inhemsk utveckling av alternativa drivmedel. Det förefaller dock rimligt att tro möjlighetsfönstret knappast kommer att stängas under över-skådlig tid med tanke på att oljan är en begränsad naturresurs, vilket också i ökande omfattning börjat uppmärksammas.
Spiralens symmetri och stabilitet skiljer sig sannolikt inte åt särskilt mycket för de två scenarierna. Inledningsvis är det rimligt att tänka sig svängningar i båda
scenarierna, i synnerhet vad gäller business-as-usual-scenariet eftersom den ut-vecklingen dels involverar ett flertal alternativa drivmedel, dels drivs av oljepriset som kan fluktuera. På lång sikt sker dock en ny inlåsning i de båda scenarierna och det blir svårt att tänka sig en tillbakagång till det som var. Stabiliteten kommer sannolikt att vara stor medan en tillbakagång till det petroleumbaserade transport-systemet via en omvänd spiral är osannolik, d.v.s. symmetrin är svag.
Utvecklingsspiralen för utbredningen av alternativa drivmedel är i relativt hög grad beroende av tröskelvärden. Detta gäller framförallt initialt och kan analyseras ur två perspektiv som i sig kan betraktas som positiva spiraler i mindre komplex form. Först när det finns en kritisk massa av konsumenter som innehar fordon som kan använda alternativa drivmedel och efterfrågar ett visst drivmedel kommer det att tillhandahållas i stor skala. Tack vare stordriftsfördelar avseende produktion och distribution av dessa drivmedel kommer marginalerna att öka och priset minska vilket leder till att ännu fler skaffar sådana fordon vilket ytterligare ökar
