Life Cycle Costing zur Unterstützung des Asset Managements in der Energiewirtschaft - insbesondere für Investitionen in Elektrizitätsnetze

Bachelorarbeit von Franz Vogel

Einleitung:

Die deutsche Energiewirtschaft agiert in einem dynamischen und durch umfassende nationale und supranationale Regulierungsbemühungen gekennzeichneten Wettbewerbsumfeld. Das in der zweiten Novelle des EnWG verankerte Unbundling verpflichtet die Energieversorgungsunternehmen, den regulierten Netzbetrieb rechtlich und wirtschaftlich strikt von den im Wettbewerb stehenden Geschäftsbereichen Energieerzeugung und –vertrieb zu trennen.

Die 2007 in Kraft getretene Anreizregulierungsverordnung sieht in § 12 einen Effizienzvergleich der Netzbetreiber durch die Bundesnetzagentur vor. Durch diesen Effizienzvergleich und die damit verbundene Genehmigung bestimmter Erlösobergrenzen sehen sich die deutschen Netzbetreiber einem enormen Effizienzdruck ausgesetzt. Sie müssen sich an den Kosten des effizientesten Netzbetreibers messen lassen und sind infolge bestrebt, sowohl die Investitionskosten, als auch die Instandhaltungskosten zu minimieren.

Auch der Ausbau intelligenter Stromnetze (Smart Grids) zur dezentralen Einspeisung der erneuerbaren Energien stellt die Netzbetreiber vor immense Herausforderungen. Ein aktueller Kommentar von Deutsche Bank Research beziffert den Investitionsbedarf allein für den Ausbau der Smart Grids bis zum Jahr 2020 auf 40 Mrd. Euro. Investitionen für den Erhalt und Ausbau der konventionellen Stromnetze sind darin nicht enthalten.

Vor diesem Hintergrund wird deutlich, dass die Netzbetreiber in Deutschland ein Instrument benötigen, um Investitionsplanungen adäquat unterstützen und die Kosten der Investitionen über deren gesamten Lebenszyklus minimieren zu können. Mit dem Life Cycle Costing steht hierfür ein Instrument bereit, das in der Literatur bereits seit Jahrzehnten diskutiert wird. Auch in der Automobilwirtschaft wird das Instrument – in modifizierter Form – bereits seit Anfang dieses Jahrzehnts zur Planung von Investitionen in kapitalintensive Produktionsanlagen genutzt. In der Energiewirtschaft hingegen findet das Life Cycle Costing bisher keine Anwendung, wird aber seit einiger Zeit auch hier diskutiert.

Zielsetzung und Aufbau der Arbeit:

Die vorliegende Arbeit verfolgt zwei Kernziele. Zum einen soll anhand qualitativer Kriterien und Plausibilitätsüberlegungen untersucht werden, für welche Betriebsmittel in Elektrizitätsnetzen eine LCC-Analyse zur Unterstützung von Investitionsentscheidungen geeignet ist. Zum anderen wird in dieser Arbeit versucht ein allgemeines Vorgehensmodell zur Bestimmung der Lebenszykluskosten oder des Lebenszykluserfolgs dieser Betriebsmittel zu konstruieren.

Zu Beginn der Arbeit werden die theoretischen Grundlagen elektrischer Energieversorgungsnetze kurz umrissen. Anschließend erfolgt eine theoretische Betrachtung des Life Cycle Costing. Hierbei wird zunächst auf die Grundlagen und die historische Entwicklung des Konzepts eingegangen, anschließend werden die beiden wichtigsten Modellansätze des Life Cycle Costing vorgestellt und auch verschiedene Berechnungsmodelle werden aufgezeigt.

Im vierten Kapitel, dem konzeptionellen Teil der Arbeit, werden zunächst qualitative Kriterien beziehungsweise Bedingungen erörtert, deren Erfüllung eine LCC-Analyse für die betreffenden Betriebsmittel sinnvoll erscheinen lässt. Anschließend wird anhand dieser Bedingungen untersucht, welche Betriebsmittel für eine Unterstützung der Investitionsprozesse durch Life Cycle Costing geeignet sind. Danach wird versucht ein allgemeines Vorgehensmodell zur Ermittlung der Lebenszykluskosten zu entwickeln, um anschließend die Anwendbarkeit des LCC in der Energiewirtschaft zu beurteilen.

Die Arbeit schließt mit einer beispielhaften LCC-Betrachtung eines Hauptumspannwerks und anschließendem Fazit zur Arbeit und Hinweis auf weiteren Forschungsbedarf.

Auf bestehende Normen und Industriestandards zur Ermittlung der LCC – wie beispielsweise DIN EN 60300-3-3:2004 oder VDMA-Standard 42160:2006 – wird in dieser Arbeit nicht eingegangen. Das hat verschiedene Gründe. Einerseits fehlen dafür notwendige empirische Daten, andererseits stellen diese Normen und Industriestandards ihrerseits lediglich Leitlinien dar.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 4.1.1, Bedingungen für den sinnvollen Einsatz einer LCC-Betrachtung:

Eine detaillierte LCC-Analyse geht einher mit sehr hohem Arbeitsaufwand und hohen Kosten. Das ist zurückzuführen auf die große Menge an benötigten Daten, die beschafft werden müssen sowie die durch die notwendige Zusammenarbeit mit den Lieferanten der Betriebsmittel entstehenden Transaktionskosten und erforderlichen Personalkapazitäten und ggf. Kosten für benötigte externe Berater. Darüber hinaus ist die Entwicklung und Implementierung eines konkreten unternehmensspezifischen Life Cycle Cost-Modells enorm aufwendig.

Diese Gründe lassen deutlich werden, dass eine Selektion hinsichtlich der für eine LCC-Analyse geeigneten Betriebsmittel in Elektrizitätsnetzen notwendig ist. Als allgemeines Kriterium kann hier genannt werden, dass die durch eine LCC-Analyse erzielbaren Minderungen der Lebenszykluskosten mindestens den Aufwand zur Durchführung der Analyse kompensieren müssen. Aus diesem allgemeinen Kriterium werden im Folgenden konkrete betriebsmittelbezogene Bedingungen abgeleitet.

An erster Stelle steht hier die Bedeutung des Betriebsmittels für die Versorgungssicherheit. Nach § 1 des EnWG ist es das Ziel des Gesetzes, eine sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente und umweltverträgliche leitungsgebundene Versorgung der Allgemeinheit mit Elektrizität undGas zu ermöglichen. Die Versorgungssicherheit wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen eines Monitorings evaluiert. Neben dem Interesse des Gesetzgebers an der Versorgungssicherheit sind aber auch die Netzbetreiber selbst daran interessiert, Versorgungsausfälle weitgehend zu verhindern, dennin Verträgen mit gewerblichen Kunden sind Strafzahlungen für den Fall von Versorgungsunterbrechungen und darüber hinausgehende zivilrechtliche Schadenersatzansprüche nicht unüblich. Aus schwerwiegenderen Versorgungsunterbrechungen können aber auch Privatkunden Schadenersatzforderungen ableiten.

Der zweite wichtige Kostentreiber ist die spezifische Instandhaltungsintensität des jeweiligen Betriebsmittels. Da die Mehrheit der Betriebsmittel in Elektrizitätsnetzen sehr langlebige Assets sind, verursacht deren Instandhaltung im Laufe der Nutzungsphase teilweise enorme kumulierte Kosten. Für Betriebsmittel mit erfahrungsgemäß hohem Bedarf an Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen bietet sich eine LCC-Analyse zur Investitionsplanung an, um am Trade-off zwischen Anschaffungskosten und Wartungs- und Instandhaltungskosten als Stellhebel zur Minimierung der LZK anzusetzen. Stahlgittermasten zur Führung von Freileitungen sind beispielsweise wenig instandhaltungsintensiv. Der Korrosionsschutz der Masten muss regelmäßig im Abstand von 20 bis 30 Jahren erneuert werden, außerdem sind die Isolatoren ebenfalls nach 20 bis 30 Jahren zu ersetzen. Hier erscheint eine LCC-Analyse kaum sinnvoll, da der Aufwand weit über den erzielbaren Kosteneinsparungen läge.

Umspannwerke im Hoch- und Höchstspannungsbereich sind hingegen relativ wartungsintensiver, da sie aus verschiedenen sensiblen Komponenten bestehen. Diese Komponenten sind in der Regel der Transformator zur eigentlichen Umspannung, die digitale Netzleittechnik, sowie Schaltanlagen, welche der Zu- und Abschaltung einzelner Netzbereiche dienen. Aufgrund der immensen Bedeutung für eine störungsfreie Stromversorgung sind besonders die Netzleittechnik und die Schaltanlagen sehr wartungsintensiv.

Beispielsweise ereignete sich am 25. Mai 2005 in Moskau ein schwerwiegender Blackout, in dessen Folge circa zwei Millionen Menschen von der Stromversorgung abgeschnitten waren. Ursache hierfür war der Brand eines Umspannwerkes, durch dessen Ausfall weitere Umspannwerke überlastet und automatisch abgeschaltet wurden. In diesem Jahr herrschten in Moskau ungewöhnlich hohe Umgebungstemperaturen. Bei der Transformation elektrischer Spannung entsteht Hitze durch Verlustleistung, der Trafo muss also entsprechend gekühlt werden, um nicht zu überhitzen und in Brand zu geraten. Durch intensivere Wartungsmaßnahmen bei extremen Umgebungstemperaturen kann Bränden in Umspannwerken also vorgebeugt werden. Für diese Betriebsmittel erscheint eine LCC-Analyse zur umfassenden Planung aller Kosten über deren gesamten Lebenszyklus entsprechend sinnvoll.

Als dritter, kombinierter Kostentreiber kann weiterhin die Investitionssumme, sowie die in der Nachlaufphase entstehenden Demontage- und Entsorgungskosten gesehen werden. Betriebsmittel mit sehr hohen Anfangsinvestitionen und/oder Demontage- und Entsorgungskosten rechtfertigen grundsätzlich eine vorherige LCC-Analyse.