kalkuliert INV
2.6 Nutzen - Kosten Analyse eines Kleinwasserkraftwerkes
⎜⎜ ⎞
⎝
⎛ −
⋅
= wirtschaft liche Lebensdaue r r
Abb. 2.3: Restwert bei Reinvestitionen
2.6 Nutzen - Kosten Analyse eines Kleinwasserkraftwerkes
Klassifizierung der Nutzenelemente
Bei den Nutzelementen wird in der Praxis eine Differenzierung nach direkten und indirekten sowie nach tangiblen und intangiblen Nutzen vorgenommen.
Direkte Nutzen sind diejenigen positiven Auswirkungen, um deren Willen das Projekt durchgeführt wurde. Sie sind uneingeschränkt in die Kosten-Nutzen-Analyse einzustellen. Indirekte Nutzen sind jene Vorteile, die Dritten entstehen, die nicht direkt am Projekt beteiligt sind.
Von besonderer Bedeutung ist die Unterteilung nach dem Kriterium der Quantifizier- und Bewertbarkeit der Nutzen. Unter die intangiblen, die "nicht greifbaren" Nutzen fallen alle Auswirkungen der Maßnahme, die nicht in Geldeinheiten bewertbar sind. Hierzu gehören zum einen Effekte, die sich zwar quantifizieren lassen, für die bisher jedoch keine Marktbewertung gefunden wurde, zum anderen Wirkungen, die überhaupt nicht quantitativ, sondern lediglich qualitativ registriert werden können. Es ist auch zu bedenken, dass es auch projektspezifische Probleme geben kann, wenn die benötigten empirischen Daten nicht beschafft werden können.
Klassifizierung der Kostenelemente
Wie bei den Nutzen müssen auch bei den Kosten direkte, indirekte und intangible Kosten berücksichtigt werden. Die direkten Kosten können je nach Entwicklungsstadium der Projektplanung einfach aus den entsprechenden Kostenschätzungen, -voranschlägen oder -anschlägen entnommen werden.
Institut für Wasserwirtschaft Hydrologie und
konstruktiven Wasserbau
Wasserwirtschaftliche Planung
Opportunitätskosten entsprechen dem entgangenen Nutzen, den die eingesetzten Ressourcen in alternativer Verwendung erzielt hätten. Da sie dadurch entstehen, dass auf eine Verwendung der Mittel für andere Ziele verzichtet wird, spricht man auch von "Zielverzichten".
In diesem Abschnitt wird eine Übersicht über die Struktur des Nutzens und der Kosten an Hand von Beispielen für ein Kleinwasserkraftwerk gegeben. Die Nutzen- und Kostenstruktur ist dabei stark von den örtlichen Gegebenheiten (bereits bestehende Anlagenteile, Nutzung der erzeugten Energie) abhängig. Die Methode hingegen ist direkt auch auf andere Anlagen übertragbar (Nachtnebel, 1981).
2.6.1 Privatwirtschaftliche Nutzen - Kostenstruktur Nutzen
Bei der privatwirtschaftlichen Analyse von Kleinwasserkraftwerken (KWKW) besteht der Nutzen in der Energieerzeugung. Die monetäre Bewertung der Energie ist von mehreren Aspekten abhängig, von denen die wichtigsten die Form der Energienutzung und die zeitliche Übereinstimmung von Erzeugung und Verbrauch sind. Am höchsten zu bewerten ist die Summe der erzeugten Energie, wenn sie zur Deckung des Eigenbedarfes dient. In diesem Fall wird der Fremdbezug substituiert und daher kann die erzeugte Energie annähernd dem Einkaufspreis der Energie angepasst werden.
Die gleiche Energie ist jedoch geringer zu bewerten, wenn sie zur Gänze in das Netz eingespeist wird. In diesem Fall ist das Tarifsystem mit seinen Tarifperioden, die saisonal bedingt sind, und den Tarifzeiträumen, die den schwankenden Bedarf innerhalb eines Tages erfassen, zur Bewertung heranzuziehen. Ausschlaggebend ist die Anzahl der Einlieferungsstunden im Hochtarif. Besondere Berücksichtigung findet die Regelmäßigkeit der Einlieferungen. Daher erhalten Anlagen, die weitgehend konstant Energie einzuspeisen, etwas höhere Tarife.
Bei der Bewertung der Energieerzeugung von KWKW's sollten daher beide Aspekte, die effiziente Nutzung der Wasserkraft und die Gleichmäßigkeit der Einspeisung gleichzeitig herangezogen werden. Die Berücksichtigung der Gesamtenergie hat den Vorteil, dass die Schwankungen des Abflussgeschehens und damit auch der Energieerzeugung bei Einzelanlagen ausgeglichen werden. Betrachtet man sehr große Regionen, so können sich die Abflussverhältnisse in verschiedenen Flussgebieten positiv ergänzen, sodass die saisonale Abhängigkeit der Energieerzeugung gedämpft wird.
Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Wertigkeit der Energie besteht im Ausbaugrad der KWKW, sowie der Verfügbarkeit der installierten Leistung. Je höher der Ausbaugrad ist, desto effizienter kann das Wasserdargebot genutzt werden. Gleichzeitig ist die Verfügbarkeit der Leistung eingeschränkt, die sich auf die Leistung bei Q95% bezieht, und damit die Wertigkeit der Energie reduziert. Das Kraftwerk kann zwar bei höheren Abflüssen viel Leistung bereit stellen, diese ist aber nur begrenzte Zeit verfügbar. Die Differenz der Leistung zwischen Ausbaudurchfluss und Q95% muss durch andere Kraftwerke sicher gestellt werden, z.B. durch kalorische Anlagen. Eine andere beiden Zielsetzungen entsprechende Maßnahme besteht in der zeitweiligen Verwendung eines Ausgleichsspeichers, der zur Anpassung an den Tagesverlauf des Energiebedarfes herangezogen werden kann. Zum Ausgleich des Abflussgeschehens über einen längeren Zeitraum eignen sich größere Speichersysteme.
Abb. 2.4: Zeitreihe (links) und daraus ermittelte Überschreitungsdauerlinie (rechts)
Mittlere Überschreitungsdauerlinie der Abflüsse
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
0 50 100 150 200 250 300 350Tage
[m³/s]
Abb. 2.5: Dauerlinie (Pegel Kienstock, Donau) für 1971-2001 QA Ausbaudurchfluss und „garantierter Durchfluss“ Q95% des KW Altenwörth
Kosten
Die Kostenstruktur wird überwiegend von den Investitionskosten bestimmt. Die Investitionskosten gliedern sich in:
• die Grundstückskosten, Wasserrechtskosten und etwaige Ablösezahlungen
• Aufschließungskosten an der Projektstelle, die eine zusätzliche Belastung darstellen
• die Planungs- und Bauleitungskosten für das Kraftwerk und das Versorgungsnetz
• die Transportkosten, die bei abseits gelegenen Projektsstellen unbedingt zu berücksichtigen sind, und in denen Seefracht, Transport, Versicherung etc. enthalten sind.
• die Baukosten für die gesamte Anlage
• die Kosten der elektromaschinellen Ausrüstung, das lokale Versorgungsnetz inkludiert
• die Abgaben, die an öffentliche Stellen abzuführen sind
• die während der Bauzeit anfallenden Zinsen
• einen Kostenanteil, der zur Abdeckung unvorhergesehener Ausgaben dient
Eine allgemeingültige quantitative Erfassung der einzelnen Anteile ist äußerst schwierig, da die spezifische Situation an der Projektstelle und deren Lage im Projektsgebiet großen Einfluss auf die Kosten ausübt.
QA
Q347 = Q95 %
Institut für Wasserwirtschaft Hydrologie und
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Wasserwirtschaftliche Planung
Aufgrund einiger österreichischer KWKW-Projekten ist ungefähr anzusetzen:
Elektromaschinelle Anlagen 30 - 60 %
Baukosten 40 - 60 %
Planung und Management 5 - 15 % Vorkosten, Zinsen, Gebühren 5 - 10 %
Zusätzliche Kosten, deren Umfang in weiten Grenzen variieren kann (10 - 35 %) liegen in den Installationskosten für die Energieverteilung.
Die Produktionskosten bestehen aus folgenden Anteilen:
• dem Zinssatz für das investierte Kapital
• der Abschreibung der Anlagenteile entsprechend ihrer Lebensdauer. Als durchschnittliche Nutzungsdauer sind für bauliche Anlagenteile 60 Jahre
maschinelle Anlagenteile 40 Jahre elektrische Anlagenteile 30 Jahre
Grundstücke 100 Jahre anzusetzen.
• den Gehältern für das Betriebs und Überwachungspersonal
• den Reparatur- und Ersatzteilkosten
• den Kosten für Verbrauchsmaterial
• den laufenden Abgaben und dem Verwaltungsaufwand
Ausgehend von den Investitionskosten wird eine ungefähre Abschätzung der jährlich anfallenden Kostenanteile versucht. Der Hauptanteil entsteht durch den Kapitaldienst, der vom Zinssatz i und von der Amortisationsdauer T bestimmt wird. In Tab. 2.1 ist die jährliche Rate in Prozent der Investitionskosten angegeben.
Aus Tab. 2.1 ist zu entnehmen, dass bei einem Zinssatz von 6% und einem Planungszeitraum von 50 Jahren jährlich 6,3 % der Bankkosten zurückzuzahlen sind.
Tab. 2.1: Annuitäten in Prozent der Investitionskosten T= 50 Jahre T=25 Jahre
i = 6 % 6,3 % 7,8 %
i = 8 % 8,2 % 9,4 %
i = 10 % 10,1 % 11,0 %
Die jährlichen Lohn-, Betriebs- und Reparaturkosten sind mit 1,5 - 2,0 % zu veranschlagen und die Verwaltungskosten und diverse Abgaben mit 0,5 - 1,0 % in Rechnung zu stellen. Der Kapitaldienst beträgt demnach mindestens zwei Drittel der jährlichen Aufwendungen.
Anwendungsbeispiel: Kleinwasserkraftwerk
Beispiel 1: KWKW-Anlage mit gegebener Leistung. Überprüfung, ob die Anlage wirtschaftlich ist, und Durchführung einer Sensitivitätsanalyse. Es werden eine Lebensdauer von 25 Jahren und ein Zinsfuß von 7 % angenommen.
Tab. 2.2: Bewertungskriterien für KWKW
Leistung [kW] 500
Spezifische Kosten [€/kW] 2.800
Investitionskosten [Mio €] 1,4
Zinssatz [%] 7
Einnahmen [€/a] 183.000
Betriebs- u. Wartungskosten [% der Investition] 2,5
Betriebs- u. Wartungskosten [€/a] 35.000
Barwert des Nutzens [Mio €] 2,132
Barwert der Kosten [Mio €] 1,806
Kapitalwert [€] 326.000
Annuitäten (Nutzen) [€/a] 183.000
Annuitäten (Kosten) [€/a] 155.000
Nettoannuitäten [€/a] 28.000
Nutzenkostenfaktor 1,18
Interner Zinsfuß (%) 9,8
Alle vier Methoden, die hier angewendet wurden, führen zum gleichen Ergebnis, dass die Anlage wirtschaftlich ist. Der Barwert des Nutzens ist höher als der Barwert der Kosten, ebenso sind die Nettoannuitäten positiv. Da der Nutzenkostenfaktor > 1 ist, und der interne Zinsfuß mit 9,8 über dem angenommenen Zinssatz von 7 % liegt, kann auch daraus auf die Wirtschaftlichkeit geschlossen werden.
Beispiel 2: stufenweise Ausbauvariante. Bei der Errichtung des Kraftwerkes gibt es folgende