Multikriterielle Bewertung der Nachhaltigkeit von Biomassenutzungskonzepten über die Ansetzung adäquater Referenzpunkte

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1 Multikriterielle Bewertung er Nachhaltigkeit von Biomassenutzungskonzeten über ie Ansetzung aäuater Referenzunkte. Forschungsfrage 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE 3. Beisielhafte Anwenung 4. Zusammenfassung un Ausblick Doktorantenworksho Norost, Mageburg Nils Lerche, Lehrstuhl für Prouktion un Logistik, Georg-August-Universität Göttingen

2 Multikriterielle Entscheiungsunterstützung zur Ientifikation von nachhaltigen Biomassenutzungskonzeten. Forschungsfrage Oberziel: Ientifikation eines Konzetes zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse Vielschichtige Kritik führt zu einem multikriteriellen Entscheiungsroblem: ökonomisch: Notwenige Subventionen un Interessen er Lanwirte ökologisch: Etablierung von Monokulturen ( Vermaisung ) sozial: Sinkene Akzetanz in er lokalen Bevölkerung Forschungsfrage: Entwicklung un Anwenung einer geeigneten Methoe er multikriteriellen Entscheiungsunterstützung für ie Bewertung hinsichtlich Nachhaltigkeit 2

3 Anforerungen an geeignete MCDA-Methoe. Forschungsfrage. Anforerung an MCDA-Methoen: Integration einer geeigneten Referenz Oft nur Vergleich verschieener Konzete un Berücksichtigung von Nachhaltigkeit über en Aufbau er Kriterienhierarchie Einbeziehung einer Referenzgröße, anhan erer festgestellt weren soll, ob as Konzet auch wirklich nachhaltig ist 2. Anforerung an MCDA-Methoen: Einbeziehung von Verhaltenseffekten Menschen bewerten nicht rational (kognitive Verzerrungen) Erkenntnisse er Prosect Theory: Menschen bewerten anhan von Referenzunkten Einteilung in Gewinne un Verluste Menschen weisen Verlustaversion in ihren Entscheiungen auf Subjektive Bewertung von Eintrittswahrscheinlichkeiten Quelle: Kahneman, D.; Tversky, A. (979) 3

4 . Forschungsfrage Bewertung anhan eines Referenzunktes als Schnittstelle zwischen Integration von Verhaltenseffekten un MCDA für Nachhaltigkeit Grüne er Wahl von PROMETHEE : Paarweise Vergleiche un Präferenzfunktionen Entscheier ist sich seiner Präferenzen nicht bewusst Entscheiungsunterstützung Ansatzunkte zur Integration er Prosect Theory in PROMETHEE : Menschen bewerten anhan von Referenzunkten Referenzalternative Einteilung in Gewinne un Verluste Referenzalternative un Präferenzfunktion Menschen weisen Verlustaversion auf Präferenzfunktion Ziele er Integration: Aussage hinsichtlich tatsächlicher Nachhaltigkeit Offenlegung weiterer Informationen un Abbilung von tatsächlichem Entscheiungsverhallten (Verlustaversion) Quelle: Brans et al. (986) 4

5 Anwenung PROMETHEE Aufbereitung Entscheiungsroblem Iterative Rückkolung un Valiierung 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE Schematischer Ablauf es um Prosect Theory erweiterten PROMETHEE Definition es Entscheiungsroblems Ientifikation un Ausgestaltung er Alternativen Ermittlung es Zielsystems Ermittlung er Kriterienhierarchie un -ausrägungen sowie Gewichtung Bis hier: bekanntes Vorgehen Ausgestaltung er Referenzalternative (zusätzlicher Schritt) Offenlegung er Präferenzfunktionen (erweitert) Berechnung er Outranking-Relationen un er Flüsse (erweitert) Visualisierung er Ergebnisse (erweitert) Quelle: eigene Darstellung in Anlehnung an Oberschmit,J. (2) 5

6 Ausgestaltung er Referenzalternative 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE Einführung einer fiktiven Alternative: Um als Benchmark für Nachhaltigkeit zu fungieren, muss ie Nachhaltigkeitsreferenz für sämtliche Kriterien efiniert sein Verschieene Potenzielle Referenzgrößen weisen jeweils Vor- un Nachteile auf: Referenzunkt Vorteil Nachteil Status uo Datenerhebung; gute Orientierung Eventuell nicht nachhaltig Asiration level Minimalanforerung Ansruchsniveaus können efiniert weren; Informationen; Wirkliche Nachhaltigkeitsgrenzen Ähnlich Asiration Level; kann gut übertroffen weren; Sicherheitsrinzi Einführung einer fiktiven Alternative auf Basis von multilen Referenzunkten Datenerhebung schwierig; Viel Sielraum; eventuell schwierig zu übertreffen Datenerhebung schwierig 6

7 Offenlegung er (erweiterten) Präferenzfunktion 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE Einführung von Gewinn- un Verlustfunktionen: Prämisse: Berechnung möglichst konsistent halten Bei aarweisen Vergleichen er zu bewertenen Alternativen un bei Vergleichen mit Referenz (otenzielle Gewinne): bekanntes Vorgehen Paarweise Vergleiche mit Referenz (otenzielle Verluste): Anassung von normaler Präferenzfunktion um Faktor λ für Verlustaversion Vorgehen zur Einbeziehung von Gewinnen un Verlusten: Wenn ein Gewinn vorliegt: P (A RP, A i ) Wenn ein Verlust vorliegt: P (A RP, A i ) P-Wert (Verlustfunktion) P (A i, A RP ) P-Wert (normal) P (A i, A RP ) 7

8 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE Als Ausgangsunkt zur Integration von λ ient ie Präferenzfunktion vom Ty 3 Übertragung es Faktors λ auf ie Präferenzfunktion vom Ty 3 in PROMETHEE: Prosect Theory (Stückweise linear) v P Erweitertes PROMETHEE (Ty 3) Herleitung Berechnung Schwellenwert V P V () = Kahneman, Tversky (979) un Korhonen et al. (99) 8

9 9 Verwenung er bekannten sechs Präferenzfunktionen un Erweiterung ieser um Verlustaversion (/2) P() Ty 3: Kriterium mit linearer Präferenz P Ty : Gewöhnliches Kriterium Ty 2: Quasi-Kriterium P() P() Verlustfunktion ientisch P V P V 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE P V () =

10 Verwenung er bekannten sechs Präferenzfunktionen un Erweiterung ieser um Verlustaversion (2/2) Ty 4: Stufen-Kriterium Ty 5: Kriterium mit linearer Präferenz un Inifferenzbereich Ty 6: Gauß sches Kriterium 2 P() P V V P() P e P() P,5 V V σ V 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE P V () = P V () = e P() 2 2 2

11 2. Integration von Erkenntnissen er Prosect Theory in PROMETHEE Berechnung er Outranking-Relationen un Visualisierung (erweitert) Formeln zur Berechnung er Outranking-Relationen: Paarweise Vergleiche er untersuchten Alternativen un otenzielle Gewinne: Paarweise Vergleiche er Referenz mit Alternativen (otenzieller Verlust): Visualisierung er Ergebnisse: Partielle Präornung nach PROMETHEE I: Totalornung nach PROMETHEE II: RP A2 A3 A A3 A RP A4 A2 A5 A4 A5

12 Beisielhafte Anwenung - Entscheiungsroblem 3. Beisielhafte Anwenung Oberziel: Ientifikation eines nachhaltigen Konzetes zur nachhaltigen energetischen Biomassenutzung auf regionaler Ebene Untersuchte Alternativen:. Biogasgroßanlage mit anschließener Einseisung (BGE) 2. Bioenergieorf (BED) 3. Biogaseinzelhofanlage (BGA) Daten auf Basis einer exemlarischen Anwenung von PROMETHEE im Rahmen es Projektes: Nachhaltige Nutzung von Energie aus Biomasse im Sannungsfel von Klimaschutz, Lanschaft un Gesellschaft 2

13 Beisielhafte Anwenung Kriterien un Referenzen 3. Beisielhafte Anwenung Tabelle Kriterien: Kriterium Einheit BGE BED BGA Referenz Wert RP Min/Max Gewicht Treibhausgasotenzial CO2-E./ha -4937, -2724, -3734,, SQ -,,2 Kulturartenanzahl # 2, 3, 2, 3, MR,,2 Kaitalwert SQ,, Flexibilität Punkte 5, 3, 7,, SQ,, Akzetanz (Mean Äst., Akz.) Punkte 3,2 3,56 2,78 2,5 AL,, Unabhängigkeit (Mean EVU, Roh) Punkte 3,4 2,2,98 3, AL -,, Transortaktivitäten Fahrten/a 978, 839, 53, 53, SQ -,,2 Erkenntnisse: SQ = Status uo; AL = Asiration Level; MR = Minimalanforerung Festlegen es Referenzunktes un essen Wertes führt zu weiteren Informationen rüft Eignung es Attributs un es Kriteriums Gleichzeitige Prüfung un Überenken, ob as gewählte Attribut un as Kriterium geeignet sin, um hinsichtlich Nachhaltigkeit zu testen Referenzunkt sollte urch ET in Zusammenarbeit mit Analyst festgelegt weren 3

14 Beisielhafte Anwenung Ausgestaltung Präferenzfunktionen 3. Beisielhafte Anwenung Tabelle Präferenzfunktionen: Für en Faktor λ wure universell ein Wert von 2,25 angesetzt Falls keine Verlustaversion seitens es Entscheiers vorliegt λ = Kriterium Min/Max λ Preference tye V V Treibhausgasotenzial -, 2,25 3, 8797, 399,78 Kulturartenanzahl, 2,25 3,,,44 Kaitalwert, 2,25 3, Flexibilität, 2,25 3, 3,,33 Akzetanz (Mean Äst., Akz.), 2,25 5,,2,,9,4 Unabhängigkeit (Mean EVU, Roh) -, 2,25 5,,3,,3,4 Transortaktivitäten -, 2,25 3, 825, 8, (Emfehlung Kahneman, D.; Tversky, A. (979) 4

15 3. Beisielhafte Anwenung Beisielhafte Anwenung Berechnung er Outranking-Relationen un Flüsse Tabelle Outranking-Relationen un Ein- un Ausgangsflüsse: BGE BED BGA RP Φ + BGE,47,9,285,27 BED,7,32,4,47 BGA,567,98,4,388 RP,6,28,338,46 Φ -,622,29,28,362 Gewinne un normale Paarvergleiche: Ermittlung über normale Präferenzfunktionen Verluste: Ermittlung über Verlustfunktion 5

16 Visualisierung er Ergebnisse (erweitert) 3. Beisielhafte Anwenung Visualisierung er Ergebnisse: Mit Referenzunkt un Prosect Theory Partielle Präornung nach PROMETHEE I: Totalornung nach PROMETHEE II: BED RP BGE BED BGA RP BGE BGA Ohne Referenzunkt un Prosect Theory: Präornung un Totalornung ientisch BED BGA BGE Mit Referenzunkt ohne Prosect Theory: Präornung un Totalornung ientisch BED BGA RP BGE 6

17 Zusammenfassung un Ausblick 4. Zusammenfassung un Ausblick Die Integration von Asekten er Prosect Theory in PROMETHEE ermöglicht eine Bewertung auf Basis eines Referenzunktes un erlaubt aurch, zusätzlich Verlustaversion auszurücken. Die Festlegung er Referenzalternative schafft zusätzliche Erkenntnisse im Rahmen er Entscheiungsunterstützung. Eine geeignete Visualisierung, insbesonere über ie artielle Präornung, liefert ie Grunlage für eine Bewertung hinsichtlich tatsächlicher Nachhaltigkeit. Die intensivere Berücksichtigung von Unsicherheiten stellt eine zusätzliche otenzielle Erweiterung ar. Die Valiierung es Moells (insbesonere hinsichtlich es Faktors λ) stellt eine Herausforerung ar, ie im Rahmen es Projekts angegangen weren soll. 7

18 Backu-Folien 8

19 Beisielhafte Anwenung Ausgestaltung Präferenzfunktionen 3. Beisielhafte Anwenung Beisiel: Präferenzfunktionen für as Kriterium Transortaktivitäten Verluste Gewinne un normale Paarvergleiche Gewinne un normale Paarvergleiche: () = Verluste: V () = 9

20 Literatur 4. Zusammenfassung un Ausblick Brans, J.P.; Vincke, P.; Mareschal, B. (986): How to Select an Rank Projects: The PROMETHEE Metho, Euroean Journal of Oerational Research, 24, Kahneman, D.; Tversky, A. (979): Prosect Theory: An Analysis of Decision Uner Risk, Econometrica, 47, Korhonen, P.; Moskowitz, H.; Wallenius, J. (99): Choice Behaviour in Interactive Multile-Criteria Decision Making, Annals of Oerations Research, 23, 6-79 Oberschmit, J. (2): Multikriterielle Bewertung von Technologien zur Bereitstellung von Strom un Wärme, Fraunhofer Verlag, ISI-Schriftenreihe Innovationsotenziale, Karlsruhe 2 2