1

Wasserwirtschaftliche Planungsmethoden - Übungen

Lehrveranstaltungsleiter: ao.Univ.-Prof. Dipl.Ing. Dr. Hubert Holzmann

Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologieund Konstruktiven Wasserbau

Universität für Bodenkultur Wien

2. Übungseinheit

Nutzen Kosten Analyse

2

Anmeldeliste Wasserwirtschaftliche Planung Übungen WS

2005/06 Bsp.Nr. Name Kenn-

Nr. Matr.Nr. 816.328

(1 SWS)

816.306 (2

SWS) 1 REITHOFER

Dominique 910 9526145 x

2 HÖLZL Hansjörg 910 9940009 3 LAUBER Wolfgang 910 0040211 x 4 WIESHOLZER

Johanna 910 9521125 x

5 J IROSCH Werner 910 0040148 x 6 ROSNER Dominik 910 9920738 x 7 SCHREIBER Andreas 0540670 x 8 KRÜCKL Michael 910 0040486 x 9 WAGNER Martin 9840391 x

10 RAMPL Bernhard 910 9240016 x 11 KURTOVIC Amel 910 0140155 x 12 HABERSAM Robert 0025499 x 13 HAAS Andreas 0140136 x 14 PUTZ Claus 910 0240149 x 15 THALER Simon 910 0040138 x 16 STIMPFL Gertrude 910 0040082 x 17 TAUBER Michael 910 0125744 x 18 SCHABAUER Roman 910 0240363 x 19 ANDRLE Dominikus 910 0140202 x 20 ODIARD Dominique Erasmus 0540585 x

Student 21 WIDMANN Monika 910 9917900 x 22 SCHERAK Lukas A057

390 0301375 x

23 PUCHNER Georg 910 0240234 x 24 PERTL Andreas 910 0240383 x 25 VEDRALOVA Anna Erasmus

D.Stud. 0540518

26 MOLNEAROVA Michaela

Erasmus Student

0540600 x

27 KÖFLER Anton 910 0040007 x 28 WERNER Christian 910 9940152 x 29 CRESNAR Gregor 910 0040408 x 30 SCHMIED Sonja 910 0040176 x 31 SAJE Gregor 910 9940571 x 32 KAPELLER Hannes 910 0140295 x 33 SANDRISSER Stefan 910 0040061 x 34 PAVESE Isabelle 910 0140356 x 35 BAUER Josef 910 0140586 x 37 TRENKER Martin 910 9940118 x 38 STROHMEIER Stefan 910 0240188 x 39 HOCHSCHWARZER

Mathias 910 0240362 x

40 ANDRES Georg 910 0240348 x 41 MOLNAROVA

Michaela 33231 0540600 x

42 HAAS Andreas 910 0140136 x 43 RAMPL Bernhard 910 9240016 x 44 PERTL Anreas 910 0240383 x 45 KONN Birgit 66416 0540950 x 46 47 48

3

Nutzen-Kosten Analyse

• Veranlassung zur NK-Analyse• Einführung in die NK-Analyse• Diskontierung• Zahlungsströme• Begriffserläuterungen• Wirtschaftlichkeitskriterien

4

Notwendigkeit der Kosten Nutzen Analyse:

• aus betriebswirtschaftlichen Gründen• aus volkswirtschaftlichen Gründen• anhand Gesetzeslage

5

Gesetzesmaterie mit Bezug auf NK-Analyse

• WasserbautenförderungsgesetzWirtschaftlichkeitsuntersuchungen sind notwendig bei- Projekten, wo Gesamtbausumme größer als 25 Mio ats,- bei volkswirtschaftlich weitreichenden Auswirkungen- bei Projekten, die der Bewilligung durch die Staubeckenkommission unterliegen

• BundesverfassungsgesetzVerpflichtet zu Sparsamkeit, Wirtschaftlichkeit und Zweckmäßigkeit, außer- bei Sofortmaßnahmen im Zuge von Hochwasserereignissen,- bei Schutzbauten an Grenzgewässer,- falls NK-Analyse im generellen Projekt enthalten ist.

• Weitere Bezüge zur NK-Analyse finden sich im- Landwirtschaftsgesetz, - Bundesministeriengesetz, - Naturschutzgesetz und - Raumplanungsgesetz.

6

Planungsinstrumente von Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen:

}}

WWPLM-Übungen

WWPLM-Vorlesung

•Kapitalwertmethode•Annuitätenmethode•Nutzen KostenVerhältnis•Amortisationsdauer•Interner Zinsfuß

•Nutzwertanalyse•Kostenwirksamkeitsanalyse

7

1 Mio

0.74 Mio

1.34 Mio

0.61 Mio

1.63 Mio

10 Jahre 10 Jahre

Bezugszeitpunkt

Verzinsung i = 3%

Verzinsung i = 5%

Verzinsung einmaliger Zahlungen

1 Mio

Aufzinsung

Akkumulation

Abzinsung

Diskontierung

8

Finanzmathematische Umrechnungsfaktoren 1/2

1

Xni)(1

1X

Diskontierungsfaktorfür eine einmalige Zahlung

1

X

ni)(1X Akkumulationsfaktorfür eine einmalige Zahlung

1

X

11111111

n

n

i)(1i1i)(1X

Diskontierungsfaktorfür eine uniforme, jährliche Zahlungsreihe

Zeitachse Bezeichnung0 n

Jahre

FormelX = 1 FAKTOR

9

Finanzmathematische Umrechnungsfaktoren 2/2

1

X

Kapitalwiedergewinnungsfaktor

Akkumulationsfaktorfür eine uniforme, jährliche Zahlungsreihe

Rückstellungsfaktor(Sinking Fund Faktor)

Zeitachse Bezeichnung0 n

Jahre

FormelX = 1 FAKTOR

XXXXXXXX1i)(1

i)(1iX n

n

1

X

11111111

i1i)(1X

n

1

XXXXXXXXX1i)(1

iX n

10

Verzinsung und KalkulationsperiodeDiskretisierung von einmaligen und uniform en Zahlungen

Kalkulationsperiode (<51): 10Kalkulatorischer Zinsfuss: 0.5

Einmalige Zahlung:Nominalzahlung: 1Barwert (diskontiert): 0.951

Uniforme Zahlung:Nominalzahlung: 1Barwert (diskontiert): 9.730

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

11

Begriffserläuterung• Kalkulatorische Lebensdauer KL:

Zeitabschnitt bis zum Planungshorizont PH (=Diskontierungszeitraum bzw. Kalkulationsperiode).

• Wirtschaftliche Lebensdauer WL: Zeitraum, ab dem das Projekt nicht mehr wirtschaftlich arbeitet (Kosten > Nutzen).

• Technische Lebensdauer TL: Zeitraum, ab dem die Anlage (physikalisch) nicht mehr funktioniert.

Zeit

WL TL

Es gilt: TL > WL > KL

KL

PH

12

Begriffserläuterung• Kalkulatorischer Zinssatz i:

Entspricht bei langer Kalkulationsperiode der Realverzinsung: In der Wasserwirtschaft 3 - max. 5 %; Realverzinsung = Nominalverzinsung minus Inflation

• Barwert (Gegenwartswert): Ist der auf den Bezugszeitpunkt bezogene Nutzen bzw. Kosten. Zurückliegende Zahlungen werden aufgezinst (akkumuliert), zukünftige abgezinst (diskontiert).

• Restwert: Wert der am Ende der Kalkulationsperiode KP besteht, bei linearer Abschreibung der Investitionskosten IK.RW= (1 - (KP/WL)) • IK.

• Altwert: Wert am Ende der Wirtschaftlichen Lebensdauer bzw. Schrottwert.

Bezugszeitpunkt

1 Mio

0.74 Mio

1.34 Mio

1.63 Mio

0.61 Mio

10 Jahre 10 Jahre

i = 3%i = 5%

IK

RW

WLKP

Zeit

13

BegriffserläuterungReinvestionskosten: Kosten für Teile, die innerhalb der

Kalkulationsperiode ersetzt werden müssen.

Meistens besteht eine Anlage aus verschiedenen Teilen

mit unterschiedlich langer wirtschaftlicher Lebensdauer.

Wenn einzelne Anlagenteile eine geringere

Lebensdauer als die kalkulatorische Lebensdauer der

Gesamtanlage haben, dann sind sie innerhalb der

Kalkulationsperiode zu ersetzen (Reinvestition RI). Für

diese Ersatzinvestitionen sind Rücklagen zu bilden, die

sich als jährliche Kosten äußern. Der für die

Berechnung dieser Kosten verwendete

Reinvestitionsfaktor liegt ebenfalls tabelliert vor.

KP Zeit

Umwandlung der Barwerte von RI und RW inAnnuitäten ARI:

IK

KPZeit

RI1 RI2 RI3RW

tRI

ARI = REFAK RI

14

15

16

17

Kosten- und Nutzenreihe

Bez

ugsz

eitp

unkt

Pla

nung

shor

izon

t

Investitionsphase Betriebsphase

Akkumulation Diskontierung

Kos

ten

/ Nut

zen

Kosten: Investition (Planung, Bauausführung), Betrieb, Unterhaltung, Reinvestition

Nutzen: Direkter und indirekter Nutzen

Zeit (a)

18

Nutzen/Kosten:

Direkete

Nutzen Kosten

•Schadensminderung•Wertsteigerung•Steigerung der Funktionalität

•Projektierungskosten•Baukosten•Instandhaltungskosten•Betriebskosten

Indirekete•Vorteile die dritten entstehen•Volkswirtschaftlicher Nutzen

•Ablösen•Entschädigungen•Ersatzmaßnahmen

Intangible•Erholung •Beeinträchtigung der Landschaft

•Gefährdung historischer Bauwerke

19

20

21

22

KOSTEN_NUTZEN ANALYE: Kapitalwert 1Var1 Var2

ZinssatzVariante 1 Variante 2 1 401,8934 286,45955

Investitionskosten: 100 100 2 280,12123 217,03194Betriebskosten /a (fix): 2 5 3 190,36208 166,00589Bk/a - kapazitätsabhängig: 0 1 4 122,87236 127,78175Lebensdauer: 45 30 5 71,104933 98,596873Reinvestitionsfaktor: 0,002281 0,044614 6 30,605193 75,891206Reinvestitionskosten/a: 0,06843 3,56912 7 -1,696636 57,900542Kalk. Zinssatz: 3 10 8 -27,94366 43,393243KW-Leistung: 860 780 9 -49,65182 31,49809Nutzen: 2 2 10 -67,90773 21,590606Kalkulationsperiode: 50 50Betriebsstunden: 6800 8460

Jahresarbeit: 5,848 6,5988Jahresertrag: 11,696 13,1976Diskontierungsfaktor: 25,729764 9,9148145Akkumulationsfaktor: 1,03 1,1ges. Betriebskosten/a: 2 11,5988

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Bar

wer

t

-2 8 18 28 38 48

Jahre

Nutzen- u. KostenbarwerteVariante 2

KostenNutzen

23

Übungsbeispiel 2: Nutzen-Kosten AnalyseKOSTEN_NUTZEN ANALYE: Kapitalwert 1

Var1 Var2Zinssatz

Variante 1 Variante 2 1 401.8934 286.45955Investitionskosten: 150 60 2 280.12123 217.03194Betriebskosten /a (fix): 0 0 3 190.36208 166.00589Bk/a - kapazitätsabhängig: 0 0.5 4 122.87236 127.78175Lebensdauer: 45 15 5 71.104933 98.596873Reinvestitionsfaktor: 0.002281 0.044614 6 30.605193 75.891206Reinvestitionskosten/a: 0.102645 2.141472 7 -1.696636 57.900542Kalk. Zinssatz: 3 3 8 -27.94366 43.393243KW-Leistung: 860 780 9 -49.65182 31.49809Nutzen: 2 2 10 -67.90773 21.590606Kalkulationsperiode: 50 50Betriebsstunden: 6800 8460

Jahresarbeit: 5.848 6.5988Jahresertrag: 11.696 13.1976Diskontierungsfaktor: 25.729764 25.729764Akkumulationsfaktor: 1.03 1.03ges. Betriebskosten/a: 0 3.2994

Variante 1: Variante 2:

AMORTISATIONAufsummierte Projektbarwerte

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-2 8 18 28 38 48

Jahre

Bar

wer

t

Variante 1Variante 2

24

Wirtschaftlichkeitskriterien• KAPITALWERT:

Nutzenbarwert – Kostenbarwert > 0

• ANNUITÄT: Kapitalwert in eine uniforme, jährliche Reihe umgewandelt > 0.

• NUTZEN-KOSTEN VERHÄLTNIS: Nutzenbarwert / Kostenbarwert > 1

• INTERNER ZINSFUSS: Jener Zinssatz, bei dem der Kapitaldienst (Barwert) eines Projektes gleich null ist. (iintern > ikalk)

• AMORTISATIONSDAUER: Wird durch jenen Zeitpunkt charakterisiert, bei dem die Nutzenbarwerte die bis dahin aufgewendeten Kostenbarwerte erreichen. Die Investition ist daher umso vorteilhafter, je schneller das investierte Kapital durch die laufenden Betriebsüberschüsse zurückgezahlt werden kann.

25

Literatur zur Nutzen Kosten AnalyseBrent, Robert J. : Applied cost-benefit analysis / Robert J. Brent . - Paperback ed., repr. . - Cheltenham, Glos. [u.a.] : Elgar , 1997

Fleischer, Gerd : Ansätze zur Erweiterung der Kosten-Nutzen-Analyse (CBA) am Beispiel der Bewässerungslandwirtschaft / Gerd Fleischer ;Hermann Waibel. [Hrsg.: Bundesministerium für Wirtschaftl. Zsarbeit u. Entwicklung. 1994 .

Gramlich, Edward M. : A guide to benefit-cost analysis / Edward M. Gramlich . - 2. ed. . - Englewood Cliffs, NJ : Prentice-Hall , 1990 .

Hanusch, Horst : Nutzen-Kosten-Analyse / von Horst Hanusch. Unter Mitarb. von Thomas Kuhn und Uwe Cantner . - 2., überarb. Aufl. . -München : Vahlen , 1994 .

KEMMERLING, W.; KAUPA, H.; HONSOWITZ, H.: Kosten-Nutzen Untersuchung in der Schutzwasserwirtschaft und in der Lawinenverbauung.Pilotstudie für den Flußbau (Teil KNA). Hrsg.: BM für Land- und Forstwirtschaft, Wien 1986

LAWA-Arbeitsgruppe, Nutzen-Kostenuntersuchung in der Wasserwirtschaft: Leitlinien zur Durchführung von Kosten-Nutzen Analysen in derWasserwirtschaft. Hrsg.: Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Stuttgart 1979

LAWA-Arbeitsgruppe, Nutzen-Kostenuntersuchung in der Wasserwirtschaft: Grundzüge der Kosten-Nutzen Untersuchungen in derWasserwirtschaft. Hrsg.: Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Bremen 1981

Maier, Volkhard : Theoretische Grundlagen und praktische Anwendung von Nutzen-Kosten-Analyse und Kosten-Wirksamkeits-Analyse beiNationalparks in den USA und Österreich 1996 .

Nutzen-Kosten-Analysen in der Wasserwirtschaft : Vortragstagung, 4./5. Juni 1975 in Zürich . - Zürich : ETH , 1975 . - 220 S. . - (Mitteilungen derVersuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie an der Eidgenössischen TechnischenHochschule Zürich ; 18 )

Nutzen-Kosten-Untersuchungen im Verkehrswesen - Entscheidungshilfen in der Verkehrsplanung / von Josef R. Dorfwirth... . - Wien :Bundesministerium für Bauten und Technik, Bundesstraßenverwaltung , 1982 .

Rommel, Kai : Methodik umweltökonomischer Bewertungsverfahren : Kosten und Nutzen des Biospärenreservates Schorfheide-Chorin / von KaiRommel . - Regensburg : Transfer-Verl. , 1998 .

Schmid, Alfred Allan : Benefit-cost analysis : a political economy approach / A. Allan Schmid . - Boulder [u.a.] : Westview Press , 1989 .

SCHMIDTKE, R.F.: Kompendium Nutzen-Kosten Untersuchungen in der Wasserwirtschaft. Eigenverlag des Institutes für Wasserbau, TechnischeHochschule Darmstadt, Ausgabe Oktober 1984

Worch, Barbara : Die Anwendung der Kosten-Nutzen-Analyse im Umweltbereich - Darmstadt : DDD, Dr. und Verl. , 1996 . Cost-benefit analysisof the different municipal solid waste management systems : objectives and instruments for the year 2000 ; final report, March 1996

26

Internet-Adressen zur Nutzen Kosten Analyse

Grundlagen der Investitionsrechnunghttp://www.pd-verlag.de/buecher/41-8.html

Kalkulationshilfe Investitionsentscheidungen Finanzierungsentscheidungen http://www.landwirtschaft-mv.de/invkalkh.mv

Lernzettel Investitionsrechnung http://www-stud.uni-essen.de/~sw0136/Lernzettel/Lern_IR.html#Sachen zum Auswendig-lernen

Methodik der Kostenermittlunghttp://www.eva.wsr.ac.at/publ/pdf/lcp-b.pdf

Partialmodellehttp://www.uni-magdeburg.de/bwl1/

Cost Benefit Analysishttp://www.cnie.org/nle/rsk-4.html

Library: Cost Benefit Analysishttp://www.rff.org/Cost-BenefitAnalysis.cfm#DiscussionPapers

27

2. Programmbeispiel: Nutzen Kosten Analyse

Angabe

In einem Entwicklungsland soll für ein Dorf, das sich zu einer Schwerpunktgemeindeentwickeln soll, eine Elektrizitätsversorgung für die öffentlichen Gebäude errichtet werden.An eine Ausweitung der Energieversorgung ist aus Kapitalmangel erst zu einem späterenZeitpunkt gedacht. Zur Energieerzeugung bieten sich folgende 2 Möglichkeiten an:

Variante I: Errichtung eines Klein-Wasserkraftwerkes. Die Wasserführung erlaubt aucheinen späteren Ausbau der Anlage. Aufgrund der großen Entfernung vom Dorf sindzusätzliche Kosten für den Leitungsbau in den Kosten enthalten.

Variante II: Errichtung einer Dieselkraftstation in unmittelbarer Nähe des Dorfes.

28

2. Programmbeispiel: Nutzen Kosten Analyse

Aufgrund einer Vorstudie wurden für beide Alternativen Kostenschätzungen durchgeführt:

Kosten- bzw. Nutzenart Dim. Variante I Variante IIInvestitionskosten (IK) Mio.GE 205.0 38.0Betriebskosten (BK)-fix % von IK 1.15 0.25BK-Kapazitätsabh. GE/KWh - 1.60Lebensdauer d. Maschinen Jahr 50 20Reinvestitionskosten % von IK 30 80KalkulatorischerZinssatz % 3.2KW-Leistung KW 750 820Nutzen GE/KWh 2.04Kalkulationsperiode Jahr 50Betriebsstunden Std./Jahr 6430 7520

29

2. Programmbeispiel: Nutzen Kosten Analyse

Aufgabenstellung

Ausgehend von den ermittelten Kosten und Nutzen ist zu unterscheiden, welche der beiden

Varianten wirtschaftlicher ist. Als Kriterium ist der Kapitalwert zu verwenden. Weiters ist

der Abgabepreis/kWh zu bestimmen. Sollte sich die Variante "Dieselkraftstation" als

wirtschaftlicher erweisen, ist zu untersuchen, bis zu welchem Betrag die laufenden Kosten

(Dieselkraftstoff) steigen können und man dennoch bei der Realisierung dieses Projektes

keine Fehlentscheidung getroffen hätte. Anderenfalls ist festzustellen, um welchen Betrag die

Dieselkosten gesenkt werden müssen, um zu einer gleichen Variantenentscheidung zu

gelangen. Der Bezugspunkt ist der Beginn der Nutzenreihe.