Dr.-Ing. Robert Stein Geschäftsführender Gesellschafter S & P Consult GmbH Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH

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1 Dr.-Ing. Robert Stein Geschäftsführender Gesellschafter S & P Consult GmbH Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH

2 Forderung des DWA-A (Gelbdruck) und DWA Leitfadens zur strategischen Sanierungsplanung die langfristige Substanzwertentwicklung eines Netzes, basierend auf seinem heutigen bzw. geplanten Investitionsverhalten, zu prüfen, um Defizite frühzeitig zu erkennen und ggf. frühzeitig Korrekturen durchzuführen. Sanierungsinvestitionen sollten, so bemessen sein, dass das Anlagevermögen bzw. der Substanzwert des Kanalnetzes auf einem Niveau gehalten wird, das die nachfolgende Generationen finanziell nicht über Gebühr belastetet. Eine solche Strategie kann mit Hilfe von Alterungs- bzw. Prognosemodellen entworfen werden 2

3 Forderung des DWA-A (Gelbdruck) und DWA Leitfadens zur strategischen Sanierungsplanung die langfristige Substanzwertentwicklung eines Netzes, basierend auf seinem heutigen bzw. geplanten Investitionsverhalten, zu prüfen, um Defizite frühzeitig zu erkennen und ggf. frühzeitig Korrekturen durchzuführen. Durch eine solche Herangehensweise kann der Netzbetreiber die Sanierungsinvestitionen sollten, notwendigen so Nachweise bemessen sein, dass das Anlagevermögen bzw. der Substanzwert des erbringen, Kanalnetzes dass auf er im einem Niveau gehalten wird, das die nachfolgende Generationen langfristigen finanziell Kontext nicht über Gebühr belastetet. Eine solche (Generationenvertrag) die Strategie kann mit Hilfe von Alterungs- bzw. Prognosemodellen entworfen werden ihm obliegenden Aufgaben erfüllt. 3

4 4 Abwasserentsorgung kostet Geld

5 ... falsche Sanierungsstrategien auch! Wertentwicklung der Lehmann Brothers Aktie bis zur Insolvenz der Bank (Schuldenberg von über 200 Mrd. US-Dollar) Quelle: New York Times 5

6 6 Einfluss der strategischen Planung auf die Kostenentwicklung

7 Erkennen von Risiken Entwicklung von Sanierungsdringlichkeiten Bsp. Düsseldorf nachrangig langfristig mittelfristig kurzfristig sofort 7

8 Vermeidung von Vermögensverlusten Entwicklung von Sanierungsdringlichkeiten Bsp. Düsseldorf (links: Weiterso, rechts: Substanzerhaltstrategie) Vermögenserhalt durch Werteerhalt Vermögensverluste durch Werteverzehr 8

9 Vermeidung von Vermögensverlusten Optimierung von Sanierungsstrategien Prognosejahr Barwert [Mio ] Budget 1,0 % WBK/Jahr Budget 1,5 % WBK/Jahr Budget 2.0 % WBK/Jahr 9

10 Vermeidung von Vermögensverlusten Optimierung von Sanierungsstrategien Der gegenüber der Strategie (rot) erzielbare Gewinn der Strategie (gelb) beläuft sich auf pro Jahr ~ 280 Mill. Dieser Gewinn kann durch weitere Koordinierung mit anderen Sparten (Wasser, Verkehr) noch erheblich gesteigert werden ~ 95 Mill. 10

11 Vermeidung von Vermögensverlusten Problem: Verlauf der Alterung und Ausfallzeitpunkt sind unbekannt 11

12 Vermeidung von Vermögensverlusten Neue Erkenntnisse bezüglich der Nutzungsdauer von Abwasserkanälen müssen bei der Gebührenkalkulation Berücksichtigung finden, da Änderungen der Nutzungsdauer zu Veränderungen bei der Berechnung von kalkulatorischen Abschreibungen und Zinsen und damit bei den Gebühren führen Nachhaltigkeitsrisiko: Verpassen des richtigen Zeitpunktes für eine Sanierung verursacht: 4-5 fache höhere Kosten Zinsausfälle Ausfälle an Abschreibungen 12

13 13 Zustandsklasse Informationsverlust bei herkömmlicher Vorgehensweise

14 14 Zustandsklasse Kein Informationsverlust

15 Zustandsklasse Zuordnung der Schutzziele nach DWA M Differenzierung in Bezug auf Schutzziele führt zu einer Vervierfachung der erforderlichen Berechnungen Dichtheit Standsicherheit Betriebssicherheit

16 Substanzklasse Nur die SUBSTANZBEWERTUNG ermöglicht eine ingenieurmäßige Auswahl der Sanierungsalternativen REPARATUR, RENOVIERUNG und ERNEUERUNG Substanzklasse (Sanierungsart) Maßstab für die verbleibende Funktionserfüllung Abnutzungsvorrat / technische Restnutzungsdauer + Sanierungsart Berücksichtigung von Schadensschwere, Schadensverteilung und Schadensausmaß

17 17 Alterungsmodellierung Zustands- und Substanzüberlebensfunktion

18 Alterungsmodellierung Mathematisches Prognosemodell NUR durch ein Markov-Ketten Modellansatz können Alterungswahrscheinlichkeiten bei verstetigten Bewertungssystemen prognostiziert werden. Grundlage sind unidirektionale Semi- Markov-Ketten Bestimmen der Übergangswahrscheinlichkeiten einer Haltung in die nächste Zustands- bzw. Substanzklasse Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten einer Haltung in den Zustands- bzw. Substanzklassen 18

19 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten Substanzklasse 1 Substanzklasse 2 50,0% 100% Substanzklasse 3 50,0% 80% Substanzklasse 4 60% Substanzklasse 5 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) Eingangswerte Werkstoff: Beton Nennweite: DN 400 Alter: 30 Jahre

20 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten Substanzklasse 1 Substanzklasse % 100% Substanzklasse % 80% Substanzklasse % 60% Substanzklasse 5 5.3% 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) 0.9%

21 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten Substanzklasse 1 Substanzklasse % 100% Substanzklasse % 80% Substanzklasse % 60% Substanzklasse % 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) 8.3%

22 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten Substanzklasse 1 Substanzklasse 2 6.5% 100% Substanzklasse % 80% Substanzklasse % 60% Substanzklasse % 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) 20.3%

23 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten Substanzklasse 1 Substanzklasse 2 3.0% 100% Substanzklasse % 80% Substanzklasse % 60% Substanzklasse % 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) 33.4%

24 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten Substanzklasse 1 Substanzklasse 2 1.2% 100% Substanzklasse 3 7.7% 80% Substanzklasse % 60% Substanzklasse % 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) 51.0%

25 Mathematisches Prognosemodell Substanzentwicklung (Beispiel inspizierte Haltung) Wahrscheinlichkeiten 100% 80% 60% 2030 Zeitpunkt für Renovierung, Erneuerung Substanzklasse 1 Substanzklasse 2 0.4% Substanzklasse 3 2.0% Substanzklasse % Substanzklasse % 40% 20% 0% F Ausfall (Failure) 67.0%

26 Vergleich der Restnutzungsdauer Ausfallwahrscheinlichkeit vs. Monte-Carlo-Simulation Anzahl Haltungen Anzahl Haltungen Restnutzungsdauer [Jahre] Verteilung der Restnutzungsdauer auf Basis von 50% Ausfallwahrscheinlichkeit Restnutzungsdauer [Jahre] Verteilung der Restnutzungsdauer auf Basis einer Monte-Carlo Simulation 26

27 Beispiel einer Restnutzungsdauerverteilung für ein Entwässerungssystem mit einer Länge von 400 km Stand heute ( Ausfälle von Haltungen im Volumen von 7 Mill. ) 27

28 Beispiel einer Restnutzungsdauerverteilung für ein Entwässerungssystem mit einer Länge von 400 km Gefahr: substantielle Vermögensverluste Lösung: HEUTE für MORGEN handeln. Stand 20 Jahre (Verdreifachung des Volumens) 28

29 29 Abschreibungsverluste Vergleich Restnutzungsdauer mit Abschreibung 80 Jahre

30 30 Abschreibungsverluste Vergleich Restnutzungsdauer mit Abschreibung 70 Jahre

31 31 Abschreibungsverluste Vergleich Ausfallwahrscheinlichkeit 50 % vs. Abschreibung 80 Jahre

32 32 Abschreibungsverluste Vergleich Ausfallwahrscheinlichkeit 50 % vs. Abschreibung 67 Jahre

33 Wozu dienen Alterungsmodelle? View of an Asset Manager without STATUS 33

34 Wozu dienen Alterungsmodelle? View of an Asset Manager with STATUS 34

35 Strategische Planung Prognose der Sanierungsdringlichkeit 72 % 10 % 35

36 36 Strategische Planung Prognose der Sanierungsdringlichkeit

37 Strategische Planung Prognose des Substanzentwicklung 78 % 38 % 37

38 38 Strategische Planung Prognose des Substanzentwicklung

39 Strategische Planung Sanierungsbudgets Instandhaltungskosten Weiterso-Strategie 57,5 Mio. EUR bis 2060 Instandhaltungskosten Strategie 4.5 Mio Euro 108,4 205,9 Mio. Mio. EUR EUR bis bis Prognosejahr Strategie 3.4 Mio Euro 157,4 Mio. EUR bis Prognosejahr Strategie 4.5 Mio Euro AZ 205,9 Mio. EUR bis 2060 Erneuerung Renovierung Reparatur Prognosejahr Prognosejahr 39

40 Strategische Planung Entwicklung der Sanierungslängen Weiterso-Strategie Strategie 4.5 Mio. Euro Erneuerung Renovierung [km] [km] [km] Prognosejahr Prognosejahr Strategie 3.4 Mio. Euro Strategie 4.5 Mio. Euro AZ [km] [km]

41 Strategische Planung Entwicklung der Altersverteilung Weiterso-Strategie Strategie 4.5 Mio. Euro Anteil [%] Anteil [%] Kanalalter >80 Jahre Prognosejahr Prognosejahr Jahre Jahre Strategie 3.4 Mio. Euro Strategie 4.5 Mio. Euro AZ Jahre 0 20 Jahre Anteil [%] Anteil [%] Prognosejahr Prognosejahr 41

42 42 Strategische Planung Entwicklung des mittleren Kanalalters

43 Strategische Planung Verlauf Gebührenanteile AfA und Zinsen (66 J.) Prognosejahr Prognosejahr Prognosejahr Prognosejahr Prognosejahr 43

44 Strategische Planung Verlauf Gebührenanteile AfA und Zinsen (40 J.) Prognosejahr Prognosejahr Prognosejahr Prognosejahr 44

45 45 Strategische Planung Verlauf Gebührenanteile AfA und Zinsen

46 Wozu dienen Alterungsmodelle? 46 Erhalt des Substanzwertes Verbesserung der Informationsbasis Aufstellen von Verbesserung der für die Beratung durch Investitionsbedarfsplänen Finanz- und Wirtschaftsprüfer Liquiditätsplanung Optimierung und Verstetigung des Verbesserung für der Kommunikation den Gebührenhaushalt Finanzmittelbedarfs zwischen Verwaltung und Technik und Festlegung Optimierung und Vorausschau übergeordneter und Verbesserung Kommunikation Verstetigung der Abwassergebühr gemeinsamer Ziele. zwischen Betreiber und Bürgern Optimierung und Verstetigung des Dokumentation des Kapitalbedarfs Erfahrungswissens der beteiligten Akteure Optimierung und Verstetigung des Sanierungsvolumens Ermittlung realistischer personeller Ressourcen Ermittlung von Best-Practise Beispielen

47 Die Erfahrungen eines Bürgermeisters Erstmals sachliche und fundierte Diskussion bezüglich der Zieldefinition Wie und in welchem Zustand soll unser Kanalnetz sein? Gemeinderat kann seine Richtlinienkompetenz verantwortbar ausüben Verwaltung hat belastbares Argumentations- und Arbeitswerkzeug Endliche eine der Bedeutung angemessene Entscheidungsgrundlage für die nächsten 10 bis 30 Jahre 47

48 48 Literaturempfehlungen

49 Vermeidung von Vermögensverlusten Optimierung von Sanierungsstrategien Dies bedeutet eine Erhöhung der Gebühren zur Umsetzung des Substanzerhaltungskonzepts bis zum Jahr 2023 von insgesamt 0,09 Euro pro m³ Schmutzwasser, bzw. 0,05 Euro pro m² angeschlossenem Niederschlagswasser 49 Quelle: Stadt Düsseldorf.