For several decades, modal shift within the freight transport sector has been promoted by policy makers as an important basis for achieving lower transport emission targets. Even though the literature on mode choice is well established, there is less consensus about the volume of freight with the potential to shift and, more importantly, the actual contribution of freight modal shift to achieving less climate and air pollution impacts. The climate contribution of freight modal shift can be increasingly questioned, as decarbonization is taking place at increasing rates within road freight transport. In this paper, the role of modal shift policies in realizing climate objectives is scrutinized by focusing on the case of Sweden, which serves to illustrate some general insights. We highlight how modal shift is often analyzed and discussed in isolation, even though it forms an important part of a policy mix in which it may contribute to achieving climate objectives. Treating modal shift as an objective in its own right may render less effective and cost-efficient policy instruments.

The objective of this paper is to determine how policy instruments targeting a modal shift of long-haul freight transport from road to rail or shipping might affect the distribution of freight tonne-kilometers across the different modes of transport in Sweden. The analysis is conducted in two steps. First, possible developments of freight tonne-kilometers until 2030 and 2040 are compared to base figures for 2017. This is done by developing a set of alternative forecast models where different assumptions and scenarios prevail and analyzing these using Sweden’s national freight transport model SAMGODS. Second, the effects of two hypothetical modal shift policy instruments – a wear and tear tax for road traffic and an ecobonus scheme to promote shipping by rail and sea – are analysed with respect to modal split in the base year of 2017 and for the forecast year 2040. The analysis involves the aggregation of calculated modal shares across each of the SAMGODS model's vehicle/ship types – i.e., six road freight vehicles, eleven freight train variants and 22 ship types. Given the conditions that are assumed in the forecasts, the amount of freight tonne- kilometers is calculated to increase by between 31% and 53 % between 2017 and 2040. The increase is generally largest for maritime transport, followed by road transport and smallest for rail transport. The concept developed in this paper can be useful in studying impacts of different types of technology shifts and policy packages.

Projektet syftar till att analysera förutsättningarna och potentialen för en omställning till fossilfri framdrift för fartyg som anlöper Sverige. Tyngdpunkten är på fartygens framdrift och direkta utsläpp av växthusgaser. I denna slutrapport sammanfattas de resultat som har tagits fram inom ramen för delleveranserna Holmgren et al. (2021) ”Sjöfartens användning av alternativa bränslen – trender och förutsättningar”, Malmgren et al. (2021) “The feasibility of alternative fuels and propulsion concepts for various shipping segments in Sweden” och Trosvik & Brynolf (2023) “The Swedish maritime transport sector and scenario analyses of climate policy instruments”. 

Samtliga delleveranser har utvärderat den befintliga litteraturen. Holmgren et al. (2021) har därutöver genomfört en enkätstudie och analyserat data som beskriver energianvändningen och rörelserna av de över 4 300 fartyg som anlöpte Sverige 2019. Malmgren et al. (2021) har använt de i Holmgren et al. (2021) framtagna fartygssegment och matchat fartygens egenskaper såsom funktion, ruttlängd, bunkringstid, energianvändning och ålder mot prestationsprofiler utifrån tekniska, miljömässiga och ekonomiska förutsättningar av ett urval av alternativa energibärare och framdrivningstekniker. Trosvik & Brynolf (2023) har utvecklat den så kallade SETS-modellen (Swedish energy transition of shipping model) som syftar till att simulera fartygsägares val av drivmedel och framdrivningssystem utifrån en kostnadsminimerande ansats och analyserat effekter av olika styrmedelspaket.

The project aims to analyze the conditions and potential for a conversion to fossil-free propulsion for ships calling Swedish ports. The emphasis is on the ships' propulsion and direct emissions of greenhouse gases. This final report summarizes the results produced within the framework of the deliverables Holmgren et al. (2021) "Shipping's use of alternative fuels – trends and conditions (in Swedish)", Malmgren et al. (2021) "The feasibility of alternative fuels and propulsion concepts for various shipping segments in Sweden" and Trosvik & Brynolf (2023) "The Swedish maritime transport sector and scenario analyzes of climate policy instruments". 

All deliverables evaluated the existing literature. Holmgren et al. (2021) have also conducted a survey and analyzed data describing the energy use and movements of the over 4,300 ships that called Sweden in 2019. Malmgren et al. (2021) used the in Holmgren et al. (2021) identified ship segments and matched the ships' characteristics, such as route length, bunkering time, energy use and age, against performance profiles based on technical, environmental, and economic conditions of a selection of energy carriers and propulsion technologies. Trosvik & Brynolf (2023) developed the so[1]called SETS-model (Swedish energy transition of shipping model) which aims to simulate shipowners' choice of energy carriers and propulsion system based on a cost-minimizing approach and studied the impacts of four policy packages

Tillväxtverket har anlitat VTI för att analysera i vilken grad det finns merkostnader för godstransporter från och till de 44 kommunerna i de fyra nordligaste länen. I huvudsak har beräkningarna utförts med den nationella godstransportmodellen Samgods. Resultaten som tas fram ska användas som underlag till Tillväxtverkets regeringsuppdrag ”Analys av merkostnader för transport av varor för företag lokaliserade i bidragsområdet för transportbidraget”. 

Kostnadsberäkningarna, uttryckt i kronor per ton, som tagits fram med Samgodsmodellen och de merkostnadsberäkningar som gjorts, visar att det finns övergripande stöd för att transportkostnads[1]situationen för företag i bidragsområdet (de fyra nordligaste länen) generellt sett är sämre än för företag utanför bidragsområdet. Tydligast skillnad i merkostnader, mellan företag inom och utanför bidragsområdet, uppstår om transportkostnader beräknas utifrån en hypotetisk situation där kommunernas företags- och branschstruktur gjorts likvärdiga. För majoriteten av beräkningssätten erhålls resultat där en eller flera kommuner inom bidragsområdet saknar merkostnad. 

Samtliga beräkningsalternativ antyder att merkostnaderna är högre för intransporter än för uttransporter; detta gäller för merparten av kommunerna inom bidragsområdet. Studeras utfallet för enskilda kommuner inom bidragsområdet framgår att merkostnaderna kan skifta kraftigt mellan kommuner som delar administrativ gräns. En kommun med negativ merkostnad, det vill säga med lägre transportkostnader än referensmedianen, kan till granne ha en kommun vars merkostnad beräknas väldigt högt; detta har också uppmärksammats i tidigare genomförda studier. I det hypotetiska fallet försvinner de kraftiga skillnaderna i utfall mellan närliggande kommuner och utfallet blir mer i linje med nuvarande bidragssystem, men resultaten indikerar att merkostnaderna för uttransporter kan vara lägre än nuvarande bidragssatser. För intransporter ligger de mer i nivå med dagens bidragssatser. Oavsett beräkningssätt finns det kommuner utanför bidragsområdet vars merkostnad faller ut högre än för vissa kommuner inom bidragsområdet.

The Swedish Agency for Economic and Regional Growth has assigned VTI to investigate the degree to which freight transport costs to and from the 44 municipalities in Sweden’s four northernmost counties are higher than for the rest of the country. The calculations undertaken in this report have mainly been done using the Swedish national freight model Samgods. The results of this report are to be used as an input to the Swedish Agency for Economic and Regional Growth in its government assignment of analyzing additional costs of transport for companies in the transport subsidy area (Sweden’s four northernmost counties). 

The cost calculations made using the Samgods model and the calculated cost disparities, expressed in SEK per ton, show that there is an overall, support for the notion that transport costs are higher in the subsidized areas than outside subsidized areas. The clearest transport cost differential between companies inside/outside the subsidized area are found when transport costs are calculated for a hypothetical scenario where municipalities have identical industry structure. For a majority of the calculation methods, results show that one or more of the municipalities within the subsidized area do not exhibit additional transport costs. 

For all calculation methods, it is found that additional transport costs are higher for incoming transport than for outgoing transport; this finding is valid for the majority of municipalities. The calculated additional transport costs in some instances vary greatly between municipalities with a shared administrative border. A municipality with negative additional cost (i.e. with lower transport costs than the reference median) may neighbor a municipality with a very high level of additional transport cost; this has also been noted in previous studies. Regardless of calculation method, there are municipalities outside the subsidized area whose additional costs are found to be higher than for certain municipalities within the subsidized area.

The objective of this paper is to determine how policy instruments which aim to achieve a modal shift of long-haul freight transport from road to rail or sea affect the direct emissions to air of greenhouse gases, nitrogen oxides, sulfur dioxides, volatile organic compounds and particulate matter. The analysis is conducted in two stages. First, a range of forecasts reflecting different assumptions are applied using the Swedish national freight transport model (SAMGODS) to derive a range of possible future developments of emissions levels up to 2030 and 2040. This has involved determining emission factors per tonne-km for each of the SAMGODS model's six road freight vehicle types, eleven freight train variants and 22 ship types. The model outcomes are then compared to those of the base year of 2017. Second, the effects of two hypothetical modal shift policy instruments are analyzed with respect to their potential impact on emissions to air. The effects of these two policy instruments are evaluated for the base-year of 2017 and for the 2030 and 2040 forecasts. The paper also analyzes whether the Swedish climate objective for domestic transport in 2030 can be expected to be fulfilled given different forecasts and policy instruments. Within the context of a predicted large increase in total freight tonne-km (between 31 and 53%), emissions of greenhouse gases are calculated to decrease by 50 to 60% by 2040. This means that the Swedish freight transport sector will not achieve its share of greenhouse gas emissions reductions necessary to attain the national climate objective of a 70% reduction by 2030. Emissions of nitrogen oxides (NOx) are forecast to reduce by between 60 and 75%, emissions of sulfur dioxides to reduce by between 41 and 50%, emissions of volatile organic compounds to increase by 8 to 30% and emissions of particulate matter (from exhaust and tyre/road wear) are calculated to increase by between 13 and 33%. Using modal shift policy instruments to achieve greenhouse gas reductions is calculated to attain worse results over time, by 2040 it might even be counterproductive

The purpose of the paper is to analyze the cost impacts of policy instruments that are part of the European Commission’s climate policy package "Fit for 55". A disaggregated approach for the cargo ships calling at Swedish ports is applied to study the effects of different designs of the extension of the Emissions Trading System (EU ETS) to shipping and the changed Energy Tax Directive (ETD), which implies the introduction of taxes for marine fuel. Three scenarios are compared to the actual situation: the Main scenario is based on the European Commission’s proposal that ships with at least 5,000 gross tonnage (GT) must be included in the EU ETS and that taxes for marine fuels are introduced, the Low scenario assumes no fuel taxes and the High scenario that ships with at least 400 GT must be included in the EU ETS. A major conclusion is that cargo ships calling at Swedish ports with at least 5,000 GT account for 56 % of all cargo ships and for 78 % of all CO2 emissions from these ships, which implies that a significant part of the CO2 emissions is missed when the European Commission’s proposal regarding the inclusion of shipping in the EU ETS is applied. The share of missed CO2 emissions could further increase if ships smaller than 5,000 GT are chosen to avoid the EU ETS. Calculations with the Swedish national freight transport model Samgods confirm that firms have incentives to shift to ships smaller than 5,000 GT in the Main scenario while they have incentives to shift to ships larger than 5,000 GT in the High scenario. A recommendation is therefore that smaller ships than 5,000 GT should also be included in the EU ETS, and if this cannot be done immediately, the EU should clearly plan for ships with less than 5,000 GT to also be included in the long term and signal this to the market. This would reduce the incentives for the market to make socioeconomically undesirable adjustments to avoid paying for emissions. The fuel cost increases due to the implementation of the policy instruments are estimated per ship and aggregated to nine ship segments. In the Main scenario, the fuel cost increases due to the inclusion of shipping in the EU ETS are in the range of 11-42 % within the European Economic Area (EEA) and in the range of 5-21 % for transports to/from the EEA. In the High scenario, the costs in all segments are roughly 40 % within the EEA and 21% for the sea transports to/from the EEA. The introduction of fuel taxes is estimated to increase the fuel costs for all ships operating within the EEA by about 6 %. Calculations with the Samgods model indicate that the estimated higher fuel costs for shipping have limited impacts on the firms’ choices of mode and port and their total logistics costs.

EU:s färdplan ”Fit for 55” innehåller fyra delar som påverkar sjötransporter 1) utvidgningen av utsläppshandelssystemet (EU ETS) till sjöfarten, 2) det förändrade energiskattedirektivet (ETD) som innebär ett slut på skattefrihet för sjöfartsbränsle, 3) ”FuelEU Maritime” som innebär en växthusgasintensitetsstandard för sjöfartsbränsle och 4) krav om tillhandahållande av infrastruktur för bunkring av alternativa bränslen och el. Effekterna av 1) och 2) på kostnader för svenska godstransporter uppskattas, utgående från huvudscenariot (EU-kommissionens förslag) och tre scenarier med alternativa utformningar av EU ETS och ETD. Scenarierna utgår ifrån ett statiskt tidsperspektiv. De sannolika effekterna av 3) och 4) redovisas utifrån befintliga konsekvensanalyser. 

EU-kommissionens förslag att inkludera fartyg med en bruttodräktighet på minst 5 000 i EU ETS beräknas täcka enbart 78 procent av koldioxidutsläppen. Problemet ökar om aktörer får incitament att i högre grad använda sig av fartyg med en bruttodräktighet under 5 000. En rekommendation är därför, åtminstone på sikt, att även fartyg med mindre bruttodräktighet bör inkluderas i EU ETS. De beräknade bränslekostnadsökningarna till följd av EU ETS varierar mellan fartygssegmenten (11–42 procent inom det Europeiska Samarbetsområdet EES). Bränslekostnadsökningarna är lägre för ETD (sex procent i alla fartygssegment). De samlade bränslekostnadsökningarna till följd av EU ETS och ETD beräknas ligga i intervallet 17–48 procent för trafikering inom EES och 5–21 procent till/från EES. 

Modelleringar med den svenska nationella godstransportmodellen Samgods indikerar att de beräknade bränslekostnadsökningarna för sjötransporter enbart leder till små överflyttningar till de landbaserade trafikslagen. Det visas att EU ETS-tröskelvärden på minst 5 000 respektive minst 400 bruttodräktighet leder till olika anpassningar när det gäller val av fartyg. De högre bränslekostnaderna för sjötransporter beräknas inte påverka företagens samlade logistikkostnader i stor utsträckning eftersom bränslekostnadsökningarna är små relativt andra kostnadskomponenter och att anpassningar till högre kostnader leder till att kostnadseffekten dämpas.

EU’s roadmap “Fit for 55” comprises four parts that affect maritime transport 1) Extension of the Trading System (EU ETS) to shipping, 2) changed Energy Tax Directive (ETD) which means an end to tax exemption for marine fuel, 3) FuelEU Maritime which involves a greenhouse gas intensity standard for marine fuel and 4) requirements for provision of infrastructure for bunkering of alternative fuels and electricity. The effects of 1) and 2) on costs for Swedish freight transport are calculated for the main scenario (EU Commission's proposal) and three alternative scenarios. The scenarios are based on a static time perspective. Effects of 3) and 4) are presented based on existing analyses. 

The Commission's proposal to include ships with a gross tonnage of at least 5 000 in the EU ETS covers only 78 percent of the CO2 emissions. The problem increases if actors are given incentives to make greater use of ships that are not covered by the EU ETS. A recommendation is therefore that, at least in the long term, also ships with a lower gross tonnage than 5 000 should be included in the EU ETS. The estimated fuel cost increases due to EU ETS differ between segments (11–42 percent in European Economic Area EEA) while the cost increase due to the ETD is six percent in all segments. 

Modeling with the Swedish national freight model indicates that the calculated fuel cost increases for sea transports do not lead to a major modal shift. EU ETS thresholds of at least 5 000 respectively 400 gross tonnage lead to different adaptations in terms of choice of ships. The higher fuel costs for maritime transport are not calculated to affect the total logistics costs to a large extent because these cost increases are small relative to other costs and the adaptations to the higher fuel costs lead to a dampening of the cost effect.

Sjöfartsverket har gett VTI i uppdrag att granska ett förslag till ny modell för uttag av farledsavgifter, ett förslag som Sjöfartsverket tagit fram och som ska gälla från den 1 januari 2023. Förslaget förutsätts vara intäktsneutralt, det vill säga att tarifferna i det nya förslaget ska generera lika stora intäkter som de totala intäkterna ur det nuvarande systemet. I uppdraget ingår inte att studera några effekter av förändrade lotsavgifter. Uppdraget består av två delmål: 

1) VTI ska genomföra en oberoende konsekvensanalys av förslaget till reviderade farledsavgifter. Mot bakgrund av resultaten i Merkel m.fl. (2021) ska de samlade förändringar som Sjöfartsverket föreslår testas, med betoning på Sjöfartsverkets intäktsmassa och farledsavgifternas fördelning mellan handelssjöfartens olika segment. 

2) VTI ska analysera förslaget ur ett samhällsekonomiskt perspektiv. Mot bakgrund av de studier som VTI genomfört rörande effekter av avgiftsförändringar på sjöfartens trafikering i svenska hamnar ska eventuella effekter på anlöp (trafikeringseffekter) och trafikslagsval för godstransporter (överflyttningseffekter) redovisas. Därtill ska VTI analysera vilka övriga fördelningseffekter som väntas orsakas av förslaget, inklusive effekter på inlandshamnar och olika näringsgrenar. 

Tillvägagångssättet för konsekvensanalysen beskriven i delmål 1 bygger vidare på det arbete med konsekvensanalyser som tidigare gjorts av VTI, där en beräkningsmodell konstruerats för att följa upp förväntade effekter av avgiftsförändringar. Tillvägagångssättet för att analysera effekter på trafikering, eventuella överflyttningseffekter och fördelningseffekter i delmål 2 är att sammanställa relevanta resultat från tidigare studier och tillämpa dessa på Sjöfartsverkets förslag till reviderad avgiftsmodell.

Syftet med denna PM är att kartlägga huruvida och på vilket sätt allmänna hamnar i Sverige miljödifferentierar sina avgifter. Detta görs för att bättre förstå dagens situation samt att undersöka vilken eller vilka delar av avgiften som är differentierad och vilken innebörd detta kan ha för redare som uppfyller respektive inte uppfyller ställda krav på fartygs miljöprestanda. 

Kartläggningen visar att majoriteten av de allmänna hamnarna i Sverige tillämpar någon form av miljödifferentiering i bestämmandet av avgifter och taxor för anlöpande trafik. Miljödifferentieringen hamnarna emellan är dock inte samordnad. Som bas för miljödifferentieringen används en rad olika index och kriterier kopplade till fartygs miljöprestanda. Även rabattnivåerna som kan erhållas skiljer sig åt, även om många hamnar har valt att ha liknande nivåer. På grund av den bristande samordningen är det svårt att jämföra de olika hamnarna med varandra. 

Genomgången visar att drygt hälften av de allmänna hamnar som tillämpar miljödifferentierade avgifter använder sig av indexen Clean Shipping Index (CSI) eller Environmental Ship Index (ESI). Andra förekommande varianter är att hamnar utgår från äldre certifikatsystem för kväveoxid- och svaveloxidreduktion. Vissa hamnar ger rabatt om fartygen använder LNG för framdrift och/eller tillhandahåller miljödifferentierade fartygsavgifter och gör det billigare för redare om de kopplar upp fartyg till landansluten el. Det förekommer även investeringsstöd som åtgärd för att ge incitament för fartygen att ställa om, förutsatt att fartyget fortsätter att trafikera hamnen. 

Sammanfattningsvis pekar kartläggningen på att viss likriktning råder i hur avgifter miljödifferentieras, framför allt i de stora allmänna hamnarna. Det råder dock fortfarande en brist på koordinering, vilket visas av att många av de hamnar som tillämpar miljödifferentiering gör detta med olika baser för beräkning av rabatter. Dessutom tillämpar långt ifrån alla hamnar ett system som är kompatibelt med rabattsystemet för de statliga farledsavgifterna.

Förekomsten av sjöolyckor med potentiellt stora konsekvenser utanför VTS-områden (Vessel Traffic Service) men på svenskt vatten kan tyda på att det är lönsamt för samhället att utöka övervakningen av sjötrafiken. En fråga är hur en AI-baserad trafikövervakning kan användas för att upptäcka och hantera trafikavvikelser och att ge stöd till beslutsfattande och om en sådan lösning skulle vara samhällsekonomiskt lönsamt. De viktigaste datakällor, riktlinjer för samhällsekonomiska analyser och effektsamband analyseras ur ett svenskt perspektiv. Följande utvecklingsbehov identifieras: • Analysmetoder för nya/förändrade regelverk och tekniska lösningar behöver utvecklas. Det finns behov av att hantera sjöolyckornas skador på fartyg, last, infrastruktur och natur, som är av större betydelse än för vägtransporter (där personskador har störst betydelse). • Robusta effektsamband för sjösäkerhet saknas. Den befintliga olycksstatistiken och data som tas fram i forskningsprojekt, t ex om vilka farliga trafiksituationer som kan undvikas med hjälp av AI baserad trafikövervakning, bör utnyttjas för att ta fram effektsamband. • Det bör undersökas på vilket sätt FSA-metoden (Formal Safety Assessment) som rekommenderas av IMO (International Maritime Organization) för att utvärdera regleringar som påverkar sjösäkerheten och marina miljöer kan/bör användas i Sverige.