Kostenbewertung der Anpassung zentraler Abwasserentsorgungssysteme bei Bevölkerungsrückgang

IÖR Schriften Band 51
1., Band 51 der Reihe IÖR-Schriften
ISBN: 978-3-941216-70-9
Verlag: Rhombos-Verlag

Buch, Deutsch, Band 51, 256 Seiten, PB, Format (B × H): 168 mm x 240 mm, Gewicht: 500 g

Reihe: IÖR Schriften

Georg Schiller
Kostenbewertung der Anpassung zentraler Abwasserentsorgungssysteme bei Bevölkerungsrückgang
IÖR Schriften Band 51

Erschienen in der Reihe "IÖR Schriften", Band 51, 2010. Herausgegeben vom Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung.

256 Seiten, Zahlr. Abb. und Tabbellen, z.T. farbig, Format 168x240 mm, Broschur. Preis: 45,80 Euro. ISBN: 978-3-941216-70-9. RHOMBOS-VERLAG, Berlin 2010.

Rückläufige Bevölkerungszahlen und Siedlungsflächenwachstum führen zu einem Anstieg der Kosten für leitungsgebundene Infrastrukturen. Dies gilt in besonderer Weise für die Abwasserentsorgung, die in Deutschland überwiegend über die öffentliche Kanalisation erfolgt. Bei Neuerschließung können im Falle geringer Siedlungsdichten dezentrale Abwassersysteme Kostenvorteile gegenüber zentralen Systemen aufweisen. Lassen sich aber durch Dezentralisierung auch Kosten im bereits erschlossenen, von Schrumpfung betroffenen Siedlungsbestand reduzieren?
Um hierauf Antworten zu geben, werden in der vorliegenden Arbeit Kosten der Transformation zentraler Abwassersysteme hin zu stärker dezentral angelegten Strukturen berechnet. Am Beispiel eines realen Abwasser-Entsorgungsgebietes wird ein Verfahren entwickelt, das eine Kostenbewertung der schrittweisen Dezentralisierung technischer Abwassersysteme ermöglicht.

Autoren/Hrsg.

Schiller, Georg

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung. 13
Summary. 15
Kurzfassung. 17

1 Einführung. 27
1.1 Hintergrund 27
1.1.1 Demografische Entwicklung in Deutschland. 27
1.1.2 Konsequenzen für die Abwasserentsorgung. 29
1.1.3 Mögliche Handlungsansätze 32
1.2 Problemaufriss 34
1.3 Ziel, Forschungsfragen und Hypothese. 36
1.4 Forschungskonzept. 36
1.4.1 Einordnung und Abgrenzung 36
1.4.2 Konzeption des Bewertungsverfahren. 38
1.4.3 Einbindung des Bewertungsverfahrens in das Gesamtvorhaben. 39
1.5 Aufbau der Arbeit. 41

A Grundlagen 45
2 Abwasserentsorgung – Begriffe und Strukturdaten. 45
2.1 Abwasserarten 45
2.2 Abwasserbeseitigung. 46
2.3 Abwasserströme. 46
2.4 Anschlussgrad 48
2.5 Spezifische Kanallängen und Altersstruktur der Kanalisation. 49

3 Zentral oder Dezentral 53
3.1 Stellung dezentraler Entwässerungssysteme in der Abwasserwirtschaft. 53
3.2 Begriffliche Abgrenzung von zentraler und dezentraler Entwässerung. 56
3.2.1 Vorbemerkung. 56
3.2.2 Räumliche Dimension der Zentralisierung. 57
3.2.3 Konzepte der Stoffstromtrennung 58
3.2.4 Dezentrale Kreislaufführung 58

4 Kostenwirkungen des Nachfragerückgangs im System der zentralen Abwasserentsorgung. 61
4.1 Aspekte des Nachfragerückgangs. 61
4.1.1 Mengeneffekt. 61
4.1.2 Dichte- und Flächeneffekt. 63
4.2 Funktionale Beeinträchtigungen 65
4.3 Kosteneffekte. 65
4.3.1 Skaleneffekt 65
4.3.2 Remanenzeffekt. 67
4.3.3 Redundanzen. 68
4.3.4 Einnahmeeffekte und finanzieller Handlungsspielraum. 69

B Entwicklung des Bewertungsverfahrens. 71
5 Untersuchungsgebiet. 71
5.1 Lage. 71
5.2 Struktur. 72

6 Siedlungsmodell. 75
6.1 Stadtstrukturtypenansatz. 75
6.2 Strukturtypenkartierung. 81
6.2.1 Ausgangsdaten 81
6.2.2 Automatische Gebäudeextraktion und Attributierung. 82
6.2.3 Fehlerkorrektur durch manuelle Nachkartierung. 83
6.3 Nachfrageparameter. 85
6.3.1 Abbildung der kleinräumigen Wohnungsverteilung. 89
6.3.2 Abbildung der kleinräumigen Einwohnerverteilung. 99
6.3.3 Abbildung der Gebäudeverteilung und der Gebäudebelegung. 103

7 Infrastrukturmodell. 107
7.1 Kanalnetz. 108
7.1.1 Datenerhebung und -aufbereitung 108
7.1.2 Kostenrelevante Merkmale 110
7.2 Zentrale Behandlungsanlage 116
7.3 Dezentrale Behandlungsanlagen. 117
7.4 Einwohnergleichwerte. 121
8 Bezugsmodell 123
8.1 Konzeption. 123
8.1.1 Räumliche Überlagerung von Siedlungsflächen mit Kanälen. 124
8.1.2 Räumliche Zuordnung von Siedlungsflächen und Kanälen zu Rasterzellen. 126
8.1.3 Herstellung des Bezugs von Siedlungsflächen zu Kanälen unter Berücksichtigung funktionaler Bezüge. 127
8.2 Abgrenzen des Entwässerungsgebietes. 130
8.3 Aufteilen des Entwässerungsgebietes in Teilgebiete. 132
8.4 Funktionale Bezüge zwischen Entsorgungseinheiten. 134

9 Sequenzanalyse 137
9.1 Kostenentlastungshypothesen 137
9.2 Kriterien zur Festlegung von Dezentralisierungsabfolgen. 138
9.2.1 Netzende. 139
9.2.2 Kanalaufwand 140
9.2.3 Baualter. 143
9.2.4 Lokales Kosteneinsparpotenzial. 144
9.3 Transformationssequenzen. 146

10 Kostenmodell. 151
10.1 Vorüberlegungen 151
10.1.1 Allgemeine Anforderungen 151
10.1.2 Vergleichbarkeit von Zahlungsströmen. 152
10.2 Kostenbegriff. 153
10.2.1 Verwendeter Kostenbegriff 153
10.2.2 Grenzkostenbetrachtung 153
10.2.3 Abgrenzung zur Kostenermittlung der Gebührenkalkulation. 154
10.2.4 Abgrenzung zum Kostenbegriff der Kameralistik 154
10.3 Kostenarten 155
10.3.1 Laufende Kosten 155
10.3.2 Kapitalkosten. 156
10.3.3 Einmalig auftretende Zahlungen 156
10.3.4 Wertverlust und sunk costs 157
10.4 Relevante Kostenarten für das Bewertungsverfahren. 159
10.4.1 Zusatzkosten (Transformationskosten). 159
10.4.2 Kostenentlastungen. 160
10.5 Kostenkennwerte. 161
10.5.1 Kostenkennwerte - Transformationskosten 162
10.5.2 Kostenkennwerte – Kostenentlastung 165
10.6 Bewertungsdimensionen. 168
10.6.1 Kostenentlastungspotenzial. 168
10.6.2 Maximaler Dezentralisierungsgrad mit positivem Kostenentlastungspotenzial. 169
10.6.3 Maximales Kostenentlastungspotenzial. 170

C Modellrechnungen. 171
11 Zukunftsprojektion Siedlungsmodell. 171
11.1 Betrachtungshorizont. 171
11.2 Bevölkerungsentwicklung. 171
11.2.1 Gesamtentwicklung im Untersuchungsgebiet 172
11.2.2 Räumliche Ausdifferenzierung der Entwicklungsdynamik innerhalb des Entsorgungsgebietes 173
11.3 Siedlungsentwicklung 175
11.3.1 Neubau. 175
11.3.2 Rückbau 176

12 Kostenrechnung. 179
12.1 Kosten alternativer Pfadausrichtungen. 179
12.2 Sensitivitätsbetrachtungen. 185
12.2.1 Wirkungsweise der Einzelparameter. 186
12.2.2 Wirkung der Einzelparameter 193
12.3 Formulierung von Extrembildern 198

D Interpretation und Ergebnisse. 203
13 Auswertung und Interpretation. 203
13.1 Überprüfung der Ausgangshypothese 203
13.1.1 Kostenbegriff. 204
13.1.2 Räumliche Systemabgrenzung. 204
13.1.3 Fokussierung auf das technische System der Abwasserentsorgung. 205
13.1.4 Eingrenzung auf den Bereich Schmutzwasser 205
13.1.5 Unterauslastungsbedingte Kanalbetriebskosten im verbleibenden Netz. 206
13.1.6 Kosteneffekte im Bereich der zentralen Behandlungsanlage. 209
13.1.7 Bilanzierungszeitpunkt und Baualter. 209
13.1.8 Kosteneinsparpotenzial bezogen auf die Gesamtkosten 212
13.2 Eignung des Bewertungsverfahrens 213
13.2.1 Abbildungsaufgabe 214
13.2.2 Entwurfsaufgabe 218
13.2.3 Bewertungsaufgabe. 218

14 Ergebnisse und Fazit. 221
14.1 Quantifizierung. 221
14.2 Bewertungsverfahren. 225
14.3 Nutzen für den strategische Planungsprozess 228

15 Forschungs- und Entwicklungsbedarf 231
Literatur 235
Abbildungsverzeichnis. 247
Tabellenverzeichnis 251
Anlage Kostenkennwerte. 253