Technology assessment of autonomous driving – are shared autonomous vehicles ecologically and socially sustainable?

Abstract

Since its advent, the sustainability effects of the modern sharing economy have been the subject of controversial debate. While its potential was initially discussed in terms of post-ownership development with a view to decentralizing value creation and increasing social capital and environmental relief through better utilization of material goods, critics have become increasingly loud in recent years. Many people hoped that carsharing could lead to development away from ownership towards flexible use and thus more resource-efficient mobility. However, carsharing remains niche, and while many people like the idea in general, they appear to consider carsharing to not be advantageous as a means of transport in terms of cost, flexibility, and comfort. A key innovation that could elevate carsharing from its niche existence in the future is autonomous driving. This technology could help shared mobility gain a new boost by allowing it to overcome the weaknesses of the present carsharing business model. Flexibility and comfort could be greatly enhanced with shared autonomous vehicles (SAVs), which could simultaneously offer benefits in terms of low cost, and better use of time without the burden of vehicle ownership. However, it is not the technology itself that is sustainable; rather, sustainability depends on the way in which this technology is used. Hence, it is necessary to make a prospective assessment of the direct and indirect (un)sustainable effects before or during the development of a technology in order to incorporate these findings into the design and decision-making process. Transport research has been intensively analyzing the possible economic, social, and ecological consequences of autonomous driving for several years. However, research lacks knowledge about the consequences to be expected from shared autonomous vehicles. Moreover, previous findings are mostly based on the knowledge of experts, while potential users are rarely included in the research. To address this gap, this thesis contributes to answering the questions of what the ecological and social impacts of the expected concept of SAVs will be. In my thesis, I study in particular the ecological consequences of SAVs in terms of the potential modal shifts they can induce as well as their social consequences in terms of potential job losses in the taxi industry. Regarding this, I apply a user-oriented, mixed-method technology assessment approach that complements existing, expert-oriented technology assessment studies on autonomous driving that have so far been dominated by scenario analyses and simulations. To answer the two questions, I triangulated the method of scenario analysis and qualitative and quantitative user studies. The empirical studies provide evidence that the automation of mobility services such as carsharing may to a small extent foster a shift from the private vehicle towards mobility on demand. However, findings also indicate that rebound effects are to be expected: Significantly more users are expected to move away from the more sustainable public transportation, leading to an overcompensation of the positive modal shift effects by the negative modal shift effects. The results show that a large proportion of the taxi trips carried out can be re-placed by SAVs, making the profession of taxi driver somewhat obsolete. However, interviews with taxi drivers themselves revealed that the services provided by the drivers go beyond mere transport, so that even in the age of SAVs, the need for human assistance will continue – though to a smaller extent. Given these findings, I see action potential at different levels: users, mobility service providers, and policymakers. Regarding environmental and social impacts resulting from the use of SAVs, there is a strong conflict of objectives among users, potential SAV operators, and sustainable environmental and social policies. In order to strengthen the positive effects and counteract the negative effects, such as unintended modal shifts, policies may soon have to regulate the design of SAVs and their introduction. A key starting point for transport policy is to promote the use of more environmentally friendly means of transport, in particular by making public transportation attractive and, if necessary, by making the use of individual motorized mobility less attractive. The taxi industry must face the challenges of automation by opening up to these developments and focusing on service orientation – to strengthen the drivers’ main unique selling point compared to automated technology. Assessing the impacts of the not-yet-existing generally involves great uncertainty. With the results of my work, however, I would like to argue that a user-oriented technology assessment can usefully complement the findings of classic methods of technology assessment and can iteratively inform the development process regarding technology and regulation.

Die Nachhaltigkeitseffekte der modernen Sharing Economy werden seit ihrem Aufkommen kontrovers diskutiert. Wurde ihr Potenzial zunächst im Sinne einer Post-Eigentumsentwicklung mit Blick auf die Dezentralisierung der Wertschöpfung und die Erhöhung des Sozialkapitals und der Umweltentlastung durch eine bessere Auslastung der materiellen Güter diskutiert, wurden in den letzten Jahren zunehmend Kritiker laut. Viele erhofften sich vom Carsharing eine Entwicklung weg vom Eigentum hin zur flexiblen Nutzung und damit zu einer ressourceneffizienteren Mobilität. Doch Carsharing bleibt ein Nischendasein, und obwohl viele Menschen die Idee grundsätzlich gut finden, scheinen sie Carsharing als Verkehrsmittel in Bezug auf Kosten, Flexibilität und Komfort nicht für vorteilhaft zu halten. Eine Schlüsselinnovation, die Carsharing in Zukunft aus seinem Nischendasein herausheben könnte, ist das autonome Fahren. Diese Technologie könnte der geteilten Mobilität zu einem neuen Aufschwung verhelfen, indem sie die Schwächen des derzeitigen Carsharing-Geschäftsmodells überwindet. Flexibilität und Komfort könnten durch gemeinsam genutzte autonome Fahrzeuge (SAVs) deutlich gesteigert werden, die gleichzeitig Vorteile in Form von geringen Kosten und besserer Zeitnutzung ohne die Last des Fahrzeugbesitzes bieten. Allerdings ist nicht die Technologie selbst nachhaltig, sondern die Art und Weise, wie diese Technologie genutzt wird. Daher ist es notwendig, vor oder während der Entwicklung einer Technologie eine prospektive Abschätzung der direkten und indirekten (un)nachhaltigen Effekte vorzunehmen, um diese Erkenntnisse in den Design- und Entscheidungsprozess einfließen zu lassen. Die Verkehrsforschung beschäftigt sich seit einigen Jahren intensiv mit den möglichen wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Folgen des autonomen Fahrens. Allerdings fehlt es der Forschung an Wissen über die zu erwartenden Konsequenzen von SAVs. Zudem basieren bisherige Erkenntnisse meist auf dem Wissen von Experten, während potenzielle Nutzer*innen selten in die Forschung einbezogen werden. Um diese Lücke zu schließen, leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Beantwortung der Frage, welche ökologischen und sozialen Auswirkungen das zu erwartende Konzept der SAVs haben wird. In meiner Arbeit untersuche ich insbesondere die ökologischen Folgen von SAVs im Hinblick auf die möglichen Verkehrsverlagerungen, die sie induzieren können, sowie die sozialen Folgen im Hinblick auf mögliche Arbeitsplatzverluste im Taxigewerbe. Dabei wende ich einen nutzerorientierten, mixed-methods Ansatz an an, der bestehende, expertenorientierte Technikfolgenabschätzungsstudien zum autonomen Fahren ergänzt, die bisher von Szenarioanalysen und Simulationen dominiert werden. Zur Beantwortung der beiden Fragen habe ich die Methode der Szenarioanalyse sowie qualitative und quantitative Nutzerstudien trianguliert. Die empirischen Studien liefern Belege dafür, dass die Automatisierung von Mobilitätsdienstleistungen wie Carsharing in geringem Umfang eine Verlagerung vom Privatfahrzeug hin zu Mobilität on demand begünstigen kann. Die Ergebnisse zeigen jedoch auch, dass mit Rebound-Effekten zu rechnen ist: Es ist zu erwarten, dass deutlich mehr Nutzer vom nachhaltigeren öffentlichen Verkehr abwandern, was zu einer Überkompensation der positiven Verlagerungseffekte durch die negativen Verlagerungseffekte führt. Die Ergebnisse zeigen, dass ein großer Teil der durchgeführten Taxifahrten durch SAVs ersetzt werden kann, wodurch der Beruf des Taxifahrers teilweise obsolet wird. Die Interviews mit den Taxifahrern selbst ergaben jedoch, dass die von den Fahrern erbrachten Dienstleistungen über den reinen Transport hinausgehen, so dass auch im Zeitalter der SAVs der Bedarf an menschlicher Hilfe weiter bestehen wird - wenn auch in geringerem Umfang. Angesichts dieser Erkenntnisse sehe ich Handlungspotenzial auf verschiedenen Ebenen: bei den Nutzern, den Mobilitätsdienstleistern und den politischen Entscheidungsträgern. Hinsichtlich der ökologischen und sozialen Auswirkungen, die sich aus der Nutzung von SAVs ergeben, besteht ein starker Zielkonflikt zwischen Nutzern, potenziellen SAV-Betreibern und einer nachhaltigen Umwelt- und Sozialpolitik. Um die positiven Effekte zu verstärken und den negativen Effekten, wie z.B. unbeabsichtigten Verkehrsverlagerungen, entgegenzuwirken, muss die Politik bald die Gestaltung von SAVs und deren Einführung regulieren. Ein wichtiger Ansatzpunkt für die Verkehrspolitik ist es, die Nutzung umweltfreundlicherer Verkehrsmittel zu fördern, insbesondere durch die Erhöhung der Attraktivität des öffentlichen Verkehrs und ggf. durch die Verringerung der Attraktivität der individuellen motorisierten Mobilität. Das Taxigewerbe muss sich den Herausforderungen der Automatisierung stellen, indem es sich diesen Entwicklungen öffnet und sich auf die Serviceorientierung konzentriert - um das wesentliche Alleinstellungsmerkmal der Fahrer gegenüber der automatisierten Technik zu stärken. Die Abschätzung der Auswirkungen des noch-nicht-Vorhandenen ist in der Regel mit großer Unsicherheit verbunden. Mit den Ergebnissen meiner Arbeit möchte ich jedoch darlegen, dass eine nutzerorientierte Technikfolgenabschätzung die Erkenntnisse klassischer Methoden der Technikfolgenabschätzung sinnvoll ergänzen und den Entwicklungsprozess hinsichtlich Technik und Regulierung iterativ informieren kann.