Ökonomische Bewertung von Abwasserinfrastruktursystemen (ökonomische, ökologische gesellschaftliche Aspekte)

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1 Ökonomische Bewertung von Abwasserinfrastruktursystemen (ökonomische, ökologische gesellschaftliche Aspekte) Internationale Bauausstellung Hamburg Ressource Wasser: Klimaanpassung und Energieeffizienz Quelle: grontmij IBA-Labor zur Zukunft der siedlungswasserwirtschaftlichen Infrastruktur Hamburg, 5. und 6. November 2009 Dr.-Ing. Heinrich Herbst Grontmij Deutsche Projekt Union GmbH, Köln Quelle: Peter Sudermann, FAZ

2 Anwendungsbereich eines s für Abwasserinfrastruktursysteme e zentral neuartig Technik Ausrichtung konventionell dezentral Systemgrenzen für ein den technischen Möglichkeiten und dem Grad der Zentralisierung der Abwasserentsorgung Aufgabe des s: Identifizierung des optimalen Systems auf Grundlage einer mehrdimensionalen Bewertung für definierte Rahmenbedingungen 3

3 Vorgehensweisen zur Bewertung von Produkten und Maßnahmen e 4

4 Anforderungen an das neue Bisherige e subjektive Bewertung (ordinale Bewertungsverfahren) zumeist keine Berücksichtigung vorhandener Infrastrukturelemente gewerblich-industrieller Abwässer (neuartige Sanitärkonzepte) Ziele funktional beschriebene Kriterien (kardinales Bewertungsverfahren) Kriterien werden durch eine Bewertungszahl objektiviert Einbeziehung vorh. Infrastruktur Berücksichtigung gewerblich-industrieller Abwässer Anpassung der Kriterien und funktionalen Zusammenhänge an örtliche Randbedingungen zumeist keine Berücksichtigung gesellschaftlicher Kriterien Akzeptanz demografische Entwicklungen klimatische Veränderungen hoher zeitlicher und personeller Aufwand Einsatz nur für wissenschaftliche Zwecke deutlich geringerer zeitlicher und personeller Aufwand Anwendbarkeit auch in der ingenieurtechnische Praxis 5

5 Vorgehensweise der Bewertung Schritt 1: Festlegung der Siedlungsstruktur e Festlegung Siedlungsstruktur - Vorhandene Infrastruktur - Klimatische Bedingungen Wahl des Entsorgungssystems: - Schmutzwasser - Regenwasser Ermittlung der Eingangsgrößen für die Bewertung - Bemessung der Anlagen - Ermittlung der Stoffflüsse - Ermittlung der erzielbaren Erlöse, Kapital- und Betriebskosten (Jahreskosten) Bewertungsalgorithmus: - ökonomische Kriterien - ökologische Kriterien - gesellschaftliche Kriterien Gesamtbewertung durch Gewichtung der Kriterien - Ökonomie - Ökologie - Gesellschaft Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 a Schritt 3b Schritt 4 7

6 Schritt 1: Festlegung der Siedlungsstruktur Ortsteil F 530 E e Ortsteil A E Ortsteil D 850 E Industrie Ortsteil B 450 E Ortsteil C E Ortsteil E 870 E 8

7 Vorgehensweise Schritt 2: Wahl des Entsorgungssystems e Festlegung Siedlungsstruktur - Vorhandene Infrastruktur - Klimatische Bedingungen Wahl des Entsorgungssystems: - Schmutzwasser - Regenwasser Ermittlung der Eingangsgrößen für die Bewertung - Bemessung der Anlagen - Ermittlung der Stoffflüsse - Ermittlung der erzielbaren Erlöse, Kapital- und Betriebskosten (Jahreskosten) Bewertungsalgorithmus: - ökonomische Kriterien - ökologische Kriterien - gesellschaftliche Kriterien Gesamtbewertung durch Gewichtung der Kriterien - Ökonomie - Ökologie - Gesellschaft Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 a Schritt 3b Schritt 4 9

8 e Schritt 2: Festlegung der Entwässerungssysteme Referenzsystem: zentrales Abwasserinfrastruktursystem Industrie Kläranlage Pumpwerk 3 km A 6 km 9 km D 12 km 15 km F B C Regenwasser: Trennkanalisation Schmutzwasser: Schmutzwasserkanal zur Abwassersammlung Schmutzwasserpumpwerke zur Überleitung der Abwässer zur zentralen Kläranlage milchverarbeitendes Unternehmen: anaerobe Abwasserbehandlung Klärschlammverbrennung E 10

9 Schritt 2: modifiziertes Abwasserinfrastruktursystem mit dezentralen Elementen (dezentrales System) F e Industrie Kläranlage A D Vakuumstation Schwarzwasservergärung Grauwasseraufbereitungsanlage Regenwasser: Trennkanalisation Schmutzwasser: Vakuumentwässerung für Toilettenabwasser (Schwarzwasser) und Bio-Abfälle aus der Küche anaerobe Schwarzwasserbehandlung landwirtschaftliche Schlammverwertung Ortsteil B-F dezentrale Grauwasseraufbereitung für jedes Haus anaerobe/aerobe Industrieab- und Schwarzwasserbehandlung Ortsteils A Klärschlammverbrennung: Industrieab- und Schwarzwasseranlage Ortsteil A B C E 11

10 Vorgehensweise Schritt 3: Bewertungsalgorithmus e Festlegung Siedlungsstruktur - Vorhandene Infrastruktur - Klimatische Bedingungen Wahl des Entsorgungssystems: - Schmutzwasser - Regenwasser Ermittlung der Eingangsgrößen für die Bewertung - Bemessung der Anlagen - Ermittlung der Stoffflüsse - Ermittlung der erzielbaren Erlöse, Kapital- und Betriebskosten (Jahreskosten) Bewertungsalgorithmus: - ökonomische Kriterien - ökologische Kriterien - gesellschaftliche Kriterien Gesamtbewertung durch Gewichtung der Kriterien - Ökonomie - Ökologie - Gesellschaft Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 a Schritt 3b Schritt 4 12

11 Vorgehensweise Schritt 3: Bewertungsalgorithmus e Festlegung Siedlungsstruktur - Vorhandene Infrastruktur - Klimatische Bedingungen Wahl des Entsorgungssystems: - Schmutzwasser - Regenwasser Ermittlung der Eingangsgrößen für die Bewertung - Bemessung der Anlagen - Ermittlung der Stoffflüsse - Ermittlung der erzielbaren Erlöse, Kapital- und Betriebskosten (Jahreskosten) Bewertungsalgorithmus: - ökonomische Kriterien - ökologische Kriterien - gesellschaftliche Kriterien Gesamtbewertung durch Gewichtung der Kriterien - Ökonomie - Ökologie - Gesellschaft Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 a Schritt 3b Schritt 4 13

12 : Ebenen der Kriterien e Hauptkriterium Kriterium Unterkriterium ökonomische Aspekte ökologische Aspekte gesellschaftliche Aspekte Kosten Markt systemische Aspekte Auswirkungen auf Gewässer Auswirkungen auf Boden Auswirkungen auf Luft kollektive Aspekte zukunftsorientierte Aspekte 14

13 ökonomische Aspekte e Kriterium Kosten Markt systemische Aspekte Jahreskosten Marktstruktur Innovationsklima Export Unterkriterium Entsorgung Gewerbe / Industrie jedes Unterkriterium wird über einen funktionalen Zusammenhang beschrieben (kardinales Systemumstellung Kriteriensystem) Systemauslastung Innovationspotential Synergiepotential Betriebsüberwachung 18

14 ökologische Aspekte Kriterium Unterkriterium e Auswirkungen auf Gewässer Auswirkungen auf Boden Auswirkungen auf Luft Reststoffe Nährstoffe recyceltes Wasser Biogas Energie Rohwasser Flächen kontinuierliche Belastung diskontinuierliche Belastung temporäre Belastung Stoffeintrag Schadstoffeintrag 19

15 gesellschaftliche Aspekte e Kriterium Unterkriterium kollektive Aspekte zukunftsorientierte Aspekte Kosteneffizienz Akzeptanz demografische Entwicklungen Klimaveränderungen jedes Unterkriterium wird über einen funktionalen Zusammenhang beschrieben (kardinales Kriteriensystem) Ergebnis: das Unterkriterium lässt sich über einen Zahlenwert beschreiben! 20

16 Ermittlung der Bewertungszahl eines Kriteriums e kleiner Zahlenwert des Kriteriums = gute Bewertung Bewertungszahl eines Kriteriums als Quotient aus: den Zahlenwerten des Referenzsystems Zahlenwerten des untersuchenden Systems Bewertungszahl < 1 Bewertungszahl > 1 Referenzsystem ist vorteilhafter zu untersuchendes System ist vorteilhafter 21

17 Vorgehensweise Schritt 4: Gesamtbewertung e Festlegung Siedlungsstruktur - Vorhandene Infrastruktur - Klimatische Bedingungen Wahl des Entsorgungssystems: - Schmutzwasser - Regenwasser Ermittlung der Eingangsgrößen für die Bewertung - Bemessung der Anlagen - Ermittlung der Stoffflüsse - Ermittlung der erzielbaren Erlöse, Kapital- und Betriebskosten (Jahreskosten) Bewertungsalgorithmus: - ökonomische Kriterien - ökologische Kriterien - gesellschaftliche Kriterien Gesamtbewertung durch Gewichtung der Kriterien - Ökonomie - Ökologie - Gesellschaft Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 a Schritt 3b Schritt 4 22

18 Einführung von Gewichtungsfaktoren e + Hauptkriterium ökonomische Aspekte Kriterium Kosten systemische Aspekte Auswirkungen auf Gewässer Gewichtung - Jahreskosten Entsorgung Gewerbe / Industrie Synergiepotential kontinuierliche Belastung Reststoffe Unterkriterium -Gewichtung ökologische Aspekte gesellschaftliche Aspekte Auswirkungen auf Ressourcen Auswirkungen auf Luft kollektive Aspekte Nährstoffe Biogas Energie recyceltes Wasser Rohwasser Schadstoffeintrag Akzeptanz Kosteneffizienz 23

19 Schritt 4: Gesamtbewertung Ermittlung der Gewichtungsfaktoren e 3 Hauptkriterium Kriterium Unterkriterium ökonomische Aspekte Kosten systemische Aspekte Auswirkungen auf Gewässer 3/3 2/3 1/3 8/8 7/ Jahreskosten Entsorgung Gewerbe / Industrie Synergiepotential kontinuierliche Belastung Reststoffe 6/8 Nährstoffe 1 ökologische Aspekte Auswirkungen auf Ressourcen 5/8 Biogas 4/8 Energie Auswirkungen auf Luft 3/8 2/8 1/8 recyceltes Wasser Rohwasser Schadstoffeintrag 1 gesellschaftliche Aspekte 2/2 Akzeptanz kollektive Aspekte 1/2 Kosteneffizienz 24

20 Gesamtbewertung e Gesamtgewichtungen Gesamtgewichtung = Produktes aus den Gewichtungen: Gewichtung Hauptkriterium X Gewichtung Kriterium X Gewichtung Unterkriteriums X Gewichtung Rang des Unterkriteriums gewichtete Bewertungszahl gewichtete Bewertungszahl für das einzelne Kriterium = Gesamtgewichtung des Unterkriteriums X Bewertungszahl Addition der gewichteten Bewertungszahlen für das einzelne System Vergleich der gewichteten Bewertungszahlen grafisch für die Unterkriterien des jeweiligen Hauptkriteriums und drei Hauptkriterien 25

21 Schritt 4: Gesamtbewertung Ergebnis der Bewertung der ökonomischen Aspekte e Kosten (Jahreskosten) 10 9 zentrales System (Referenzsystem) systemische Aspekte (Synergiepotenziale) systemische Aspekte (Entsorgung Gewerbe / Industrie) 26

22 Schritt 4: Gesamtbewertung Ergebnis der Bewertung der ökonomischen Aspekte e Kosten (Jahreskosten) 10 9,3 9 zentrales System (Referenzsystem) dezentrales System 1 2 systemische Aspekte (Synergiepotenziale) 2,6 6 6,0 systemische Aspekte (Entsorgung Gewerbe / Industrie) 27

23 Schritt 4: Gesamtbewertung Ergebnis der Bewertung der ökologischen Aspekte e Auswirkungen auf die Luft (Schadstoffeintrag) Auswirkungen auf das Gewässer (kontinuierliche Belastung) 10 0, ,1 3 zentrales System (Referenzsystem) (Reststoffe) 1,75 (Rohwasser) 0,25 0,01 1,5 (Nährstoffe) 0,75 1,25 (recyceltes Wasser) 1,5 (Biogas) (Energie) 28

24 Schritt 4: Gesamtbewertung Ergebnis der Bewertung der ökologischen Aspekte e Auswirkungen auf die Luft (Schadstoffeintrag) Auswirkungen auf das Gewässer (kontinuierliche Belastung) 10 6,5 0,125 0,1 1 0,1 3 0,2 zentrales System (Referenzsystem) dezentrales System 1,75 (Reststoffe) (Rohwasser) 0,5 0,25 0,01 1,5 3,3 (Nährstoffe) (recyceltes Wasser) 1,2 0,75 2,7 1,5 1,25 2,1 (Biogas) (Energie) 29

25 Schritt 4: Gesamtbewertung Gegenüberstellung der Hauptkriterien e gewichtete Bewertungszahl [-] ,0 17,9 10,1 16,6 zentrales System (Referenzsystem) dezentrales System Sensitivitätsanalysen auf unterschiedlichen Ebenen erforderlich!! 1,5 1,4 0 Ökonomie Ökologie Gesellschaft 30

26 e Leistung eines s Abwasserinfrastruktursysteme: zentrale / dezentrale / Mischformen Abwasserinfrastruktursysteme: konventionelle / neuartige Systeme vorhandene e sind meist zu komplex damit nicht wirtschaftlich einsetzbar oder zu einseitig in ihrer Bewertung Leistung des neunen s Berücksichtigung von gewerblichem und industriellem Abwasser Einbindung von vorhandener Infrastruktur mehrdimensionales und kardinales Kriteriensystem Variabilität der funktionalen Zusammenhänge der Kriterien ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Rahmenbedingungen (Ausland) vertretbarer zeitlicher und personeller Aufwand zur Durchführung der Bewertung Ingenieure/ Wissenschaftler der Siedlungswasserwirtschaft und Regionalplanung 33

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr.-Ing. Heinrich Herbst Grontmij Deutsche Projekt Union GmbH T: E: 34