Drift og Vedligehold. - Fagnotat, screening. Ny forbindelse - Storstrømmen

Transkript

1 Drift og Vedligehold - Fagnotat, screening Ny forbindelse - Storstrømmen

2 PROJEKTNR. A DOKUMENTNR. A VERSION 1.0 UDGIVELSESDATO Ny forbindelse - Storstrømmen ISBN: Banedanmark Anlægsudvikling Amerika Plads København Ø COWI A/S Parallelvej Kongens Lyngby Danmark

3 Drift og Vedligehold Indhold Side 1 Indledning 4 2 Metode Nutidsværdi ved "top-down" tilgang Forudsætninger Følsomhedsvurdering af nutidsværdi 6 3 D&V Omfang Omfanget af D&V Drift Inspektion Vedligehold af anlægselementer D&V behov for trafikspærring af anlæg 9 4 D&V-Omkostninger D&V omkostninger for broanlæg D&V Omkostninger for anlæg med sænketunnel D&V omkostninger for anlæg med boret tunnel D&V omkostninger over livscyklus Genanskaffelsesomkostning 17 5 Resultat for D&V omkostninger Årlig D&V omkostning Scenarie 3 og Nutidsværdi over 120 år Følsomhedsstudie 22 6 Nutidsværdiberegningsmetode Nutidsværdiberegning - "bottom-up" Nutidsværdiberegning - "top-down" 24 7 Vedligeholdelsesomfang i bro og tunnel Belysning Elektriske og mekaniske systemer Primære konstruktioner Sekundære konstruktioner Vejbelægning Baneteknik 26 Ny forbindelse - Storstrømmen 3

4 1 Indledning Formålet med vurderingen af drift og vedligehold (D&V) i delfase 1 er at sammenligne D&V-forholdene for en ny Storstrømsforbindelse udformet som hhv. en bro, sænketunnel eller boret tunnel. Vurderingen af D&V forhold omhandler beskrivelse af D&V aktiviteter, livscyklusomkostninger, forbindelsens oppetid samt andre D&V forhold. De samlede levetidsomkostninger (livscyklus) opstilles som en nutidsværdi suppleret med fordele og ulemper for D&V, som opstilles på et kvalitativt grundlag. Som udgangspunkt søger omkostningsestimatet at kvantificere alle forhold. Ved at betragte nutidsværdien fås for hvert løsningsforslag ét økonomisk tal for omkostningen svarende til anlæggets livscyklusomkostninger. Denne nutidsværdi vil indgå i beslutningsgrundlaget for valg af løsningsforslag. Bestemmelse af D&V omkostninger vil i den indledende tidlige skitseringsfase ske ud fra en "top-down" tilgang. I den senere fase, med en mere detaljeret skitsering af løsningsforslag, vil estimatet blive baseret på en "bottom-up" tilgang. Der inddrages driftserfaringer fra eksisterende broer og tunneler, og resultater fra projekter, hvor D&V har indgået i projekteringen. Tabel 1 og Tabel 2 viser de scenarier der betragtes for D&V. Notatet omhandler kun løsninger i de to scenarier 3 og 4, omend det bemærkes, at scenarie 5 er identisk med scenarie 3 suppleret med opretholdelse af den eksisterende Storstrømsbro som vej- og stibro. De samlede konsekvenser af scenarie 5 ligger uden for nærværende rapport. Tabel 1: Løsningsrum for jernbaneforbindelse. Scenarie 3 Løsning for jernbaneforbindelse B1 Enkeltsporet bro B2 Dobbetsporet bro B5.1 Enkeltsporet sænketunnel B5.2 Enkeltsporet boret tunnel B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel Tabel 2: Løsningsrum for kombineret jernbane- og vejforbindelse. Scenarie 4 Løsning for jernbane- og vejforbindelse B3 Enkeltsporet bro B4 Dobbeltsporet bro B5.5 Enkeltsporet sænketunnel B5.6 Enkeltsporet boret tunnel B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel Ny forbindelse - Storstrømmen 4

5 2 Metode For delfase 1, der primært har til hensigt at sammenholde en bro- og en tunnelløsning, vurderes D&V-omkostninger baseret på generelle D&V-erfaringer. Dette gøres ved en simplificeret "top-down" tilgang mens detailvurderingen i en senere delfase vil omfatte en "bottom-up" tilgang, hvor alle omkostningerne i anlæggets levetid medtages konkretiseret i størrelse og tidspunkt for afholdelse. Nutidsværdien bestemmes som den samlede nutidsværdi bestemt som summen af: Anlægsomkostning+ D&V-omkostninger omfattende drift (inklusive forbrug), inspektioner og vedligehold + Genanskaffelsesomkostninger ved afslutning af anlæggets levetid =>Nutidsværdi Nutidsværdien bestemmes for hvert enkelt løsningsforslag. Nutidsværdien giver ét tal til brug for sammenligning af, hvor fordelagtig, hver enkelt løsning er. Nutidsværdiberegningen er beskrevet nærmere i afsnit Nutidsværdi ved "top-down" tilgang Nutidsværdien bestemmes ved en "top-down" tilgang baseret på erfaringer og viden om de årlige omkostninger til D&V over anlæggets levetid. Der tages ud gang i den årlige D&V-omkostning i procent af anlægsomkostningen, k dv. bestemt ud fra eksisterende erfaringer og viden, se afsnit 4.1,4.2 og 4.3. Det bemærkes, at k dv er en gennemsnitlig D&V omkostning og dermed en simplificering af forløbet af D&V-omkostninger over en livscyklus for et anlæg. Betydningen heraf belyses i afsnit 4.4. Der inkluderes genanskaffelsesomkostningen, som bestemt i afsnit 4.5. Nutidsværdiberegningen omfatter en investeringshorisont frem til den første genanskaffelse af anlægget. Dvs. investeringshorisonten svarer til anlæggets levetid. 2.2 Forudsætninger Forudsætningerne for vurderingen af drifts- og vedligeholdsomkostninger omfatter: Ny forbindelse - Storstrømmen 5

6 En levetid på 120 år. Denne tidsperiode gør det muligt i en nutidsberegning at få inkluderet alle betydende spring i D&V-omkostninger, som udløses efter en vis driftstid pga. f.eks. udskiftning af et bestemt element eller komponent. En diskonteringsrente på effektiv 3,5%, hvilket er samme renteniveau som anvendt i Femern-projekt. Dette svarer til en inflation på 2% og en samlet diskonteringsrente på 6,09% p.a. Nutidsværdi beregnes svarende til 2011, 3. kvartal. Der anvendes priser uden moms. Danmark Statistiks prisindeks for bygge- og anlægsaktiviteter anvendes til fremskrivning af priser. Omfanget af anlægget er givet ved mængdeopgørelsen, som ligger til grund for anlægsoverslaget, se fagnotat Anlægsøkonomi. Der beregnes ikke i delfase 1, D&V-omkostninger for baneteknik, idet det i første omgang antages, at disse omkostninger vil være stort set uafhængige af valg af løsning. Banetekniske D&V-omkostninger vil blive fastlagt i en senere delfase. Der antages ikke etableret en særskilt permanent driftsorganisation. Det antages, at Banedanmarks eksisterende forvalterorganisation benyttes. Denne antages at indkøbe ydelser for rutine D&V, inspektioner samt vedligehold omfattende reparation og udskiftning. Disse indkøb vil indgå i budget for D&V, mens omfanget af forvaltningsopgaven forventes stort set uændret i forhold til D&V af den eksisterende broforbindelse. Forsikringsforhold er holdt uden for sammenligningen. 2.3 Følsomhedsvurdering af nutidsværdi Med henblik på at vurdere robustheden i beregnede nutidsværdier giver afsnit 5.3 en følsomhedsvurdering af: Årlig D&V-omkostningsniveau i % af anlægsomkostning Valg af investeringsperiode Ny forbindelse - Storstrømmen 6

7 3 D&V Omfang 3.1 Omfanget af D&V Tabel 3 giver en oversigt over det forventede omfang af drifts- og vedligeholdelsesaktiviteter delt op i henholdsvis drift, inspektion og vedligehold for de tre undersøgte anlægstyper: Bro, sænketunnel og boret tunnel. Oversigten viser, at D&V af et broanlæg vil være præget af nogle få forholdsvis simple driftsaktiviteter samt eftersyn og vedligehold af primært konstruktionselementer. Såvel anlæg udformet som sænketunnel som boret tunnel vil have en drift, der er understøttet af systemer til belysning, ventilation, dræn, SCADA samt et evt. beredskab. Funktionen af disse anlæg vil være bestemmende for tunnelens funktionsduelighed og operationelle sikkerhed. Dette betyder, at det må forventes, at der er behov for daglige inspektioner af tunnelanlægget. Pga. omfanget af systemer i tunnel vil vedligehold i høj grad omfatte mekaniske og elektriske systemer i anlægget. For en boret tunnel kan tværtunneler udgøre et ekstra element, der kræver særlige eftersyn og vedligeholdelsesaktiviteter. Afsnit 7 giver en mere detaljeret beskrivelse af anlægselementer. Tabel 3: Oversigt over omfang af drift og vedligehold for tre typer anlægskonstruktioner. Drift Inspektion Vedligehold Bro (kassedrager, beton) Sneryd/saltning Besejling Belysning Rutine/general, særeftersyn Beton Lejer & fuger Belægning 2. stål (M&E) Sænketunnel (kassetværsnit) Vask Belysn. & vent. Drænsystem SCADA Evt. beredskab Daglig? Rutine/general/ særeftersyn M&E Beton Belægning 2. Stål Boret tunnel (1 eller 2 rør) Vask Belysn & vent. Drænsystem SCADA Evt. beredskab Daglig? Rutine/general/ særeftersyn M&E Beton Evt.tværtunneler Belægning 2. stål. Ny forbindelse - Storstrømmen 7

8 3.2 Drift Drift omfatter den normale daglige forvaltning, overvågning (vagtordning) og beredskab, samt forbrug til bl.a. el, vand, rengøring, snerydning, saltning og udskiftning af brugselementer såsom belysningskilder, sikringer, sliddele samt kontrol af systemers funktion m.v. Et SCADA-system vil være påkrævet i en tunnel med henblik på at sikre de mekaniske og elektriske systemers funktion samt også med henblik på at overvåge trafikken i tunnelen. For en bro forventes der ikke behov for et SCADA-system. Derudover kan der være behov for trafikassistance til standsede køretøjer på vej eller ulovlige køretøjer (f.eks. cykel på vej). Dette behov vil for en ny bro kunne dækkes alene ved den normale redningstjeneste og politi. Dette vil formentlig også være tilfældet med en tunnel, idet det dog her vil være særligt vigtigt at undgå standsede køretøj og tabte genstande på vejbane. 3.3 Inspektion Inspektion antages baseret på det danske system for eftersyn af anlægskonstruktioner givet ved Vejregel Vejbroer. Vejledning i eftersyn af bygværker. Rapportering af særeftersyn (Vejdirektoratet 1988), som anvendes af både Banedanmark og Vejdirektoratet. Det omfatter: Løbende eftersyn (rutine), der udføres halv- eller helårligt. Generaleftersyn, der udføres f.eks. hver 5'te år Særeftersyn, der udføres som udredning af vedligeholdsmæssige problemer eller risici. Derudover kan der, som nævnt for tunnel ovenfor, være behov for daglige inspektioner med henblik på at sikre funktionerne af mekaniske og elektriske anlæg, evt. opfølgende vedligehold samt opsamling af skrald og tabte genstande. 3.4 Vedligehold af anlægselementer Figur 1 viser den forventede fordeling af D&V-omkostninger på drift og vedligehold af forskellige elementer for hhv. tunnel og bro. Der skelnes her ikke mellem sænketunnel og boret tunnel. Det ses, at den primære forskel er, at tunnel-vedligehold må forventes at blive domineret af arbejde med mekaniske og elektriske systemer (M&E), hvorimod hovedindsatsen på en bro må forventes at vedrøre konstruktioner. Ny forbindelse - Storstrømmen 8

9 Figur 1: Fordeling af omkostninger til drift og vedligehold for tunnel og bro. 3.5 D&V behov for trafikspærring af anlæg Tabel 4 viser en simpel vurdering af behovet for spærring af bane- og vejtrafik for de undersøgte løsninger. Der betragtes alene d&v arbejder, der har indflydelse på trafikken på banedæk og vejdæk. Spærringsbehovet vil være afhængigt af tværsnittets udformning og muligheden for adgangsveje, placering af lift, opsætning af stillads m.v. Tabellen viser, at ved en enkeltsporet banen vil togtrafikken skulle spærres ved D&Vaktiviteter, der vedrører bane-dækkets overside. Ved en dobbeltsporet bane kan der evt. blive tale om retningsdrift. For en bro vil dette formentlig skulle ledsages af en hastighedsnedsættelse (f.eks. La40) i nabosporet. For en tunnel med adskilte tunnelrør vil der kunne opretholdes fuld hastighed i naborøret. For tunnel med spor i fælles rør må påregnes, at begge spor vil skulle spærres med mindre retningsdrift og hastighedsreduktion (f.eks. LA40) i nabospor vil kunne accepteres. Dette er endnu uafklaret. For vej vil der på en bro kunne ske regulering med lysregulering over en sektion af broen. For en tunnel med vejtrafik i samme rør vil der formentlig være behov for lukning, hvilket dog mangler afklaring. Der vil være omkørselsmulighed via Farø-broen Ny forbindelse - Storstrømmen 9

10 Tabel 4: Oversigt overforventet behov for spærring af spor og vejbane. Løsning D&V Spærring af bane (Scenarie 3 og 4) D&V Spærring af vej (Scenarie 4) B1/B3 Enkeltsporet bro Spærring Lysregulering B2/B4 Dobbeltsporet bro Retningsdrift+La Lysregulering B5.1/B5.5 Enkeltsporet sænketunnel Spærring Lukning/evt. ensrettet trafik B5.2/B5.6 Enkeltsporet boret tunnel Spærring Lukning/evt. ensrettet trafik B5.3/B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel 2 rør: Retningsdrift 1 rør: Lukning eller retningsdrift+la Lukning/evt. ensrettet trafik B5.4/B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel 2 rør: Retningsdrift 1 rør: Lukning eller retningsdrift+la Lukning/evt. ensrettet trafik Ny forbindelse - Storstrømmen 10

11 4 D&V-Omkostninger Til overordnede vurdering af D&V omkostninger for store bro- og tunnelprojekter anvender COWI ofte følgende intervaller for størrelsesordenen af D&V-omkostninger per år: Store broer: 0,5 til 1,5% p.a. af anlægsomkostningen. Store tunneler: 1,5 til 2,0 % p.a. af anlægsomkostningen. Dette er grove gennemsnitsprocentsatser, der giver en årlig gennemsnitsomkostning til D&V set over en anlægskonstruktions levetid. For mere konkrete projekter bør udføres en mere detaljerede vurdering af D&V omkostninger. Til sammenligning kan nævnes at Transportministeriet/Finansministeriet for eksisterende bygværker på det danske statsvejnet i 2001 opgjorde de årlige vedligeholdsomkostninger til 0,8% af genanskaffelsesværdien. Et sådan tal dækker over store variationer inden for bestanden af bygværker både mht. alder, tilstand og kompleksitet. Til sammenligning kan også nævnes, at Storebæltsforbindelsen som helhed ved en alder på omkring 10 år ( ) har en årlig D&V-omkostning på ca. 0,6% af anlægsomkostningen (COWI interview af Storebæltsforbindelsen, 2010). De årlige driftsomkostninger for et anlæg kan forventes at være forholdsvis konstante gennem et anlægs levetid såfremt dets funktion, kapacitet og operationelle sikkerhedsniveau ikke ændres. I nærværende fagnotat antages dette at være tilfældet. De faktiske inspektions- og vedligeholdelsesomkostninger vil være bestemt af de enkelte elementers levetider. Levetiden vil afhænge af kvaliteten af materialer, design, udførelse samt den valgte strategi for drift og vedligehold. Generelt vil vedligehold og reparationer få et større omfang og større frekvens jo ældre en anlægskonstruktion bliver. For anlæg med bro, sænketunnel og boret tunnel viser Tabel 5 til Tabel 7 erfaringsværdier for de årlige D&V-omkostninger i % af anlægssummen, baseret på anlægsforvalterens faktiske driftsregnskaber og driftsbudgetter samt på projekter, hvor der er udført en "bottom-up" vurdering af D&V omkostningerne for et nyt anlæg. Erfaringstallene for de årlige D&V omkostninger repræsenterer typisk driftstal og budgettal for anlæg, der er 10 til 40 år gamle. De faktiske erfaringer med nyere anlægs D&V-omkostninger kan alene bestemmes ud fra en "bottom-up" tilgang ved en opstilling af D&V-budget for hele anlæggets levetid. Dette diskuteres yderligere i afsnit D&V omkostninger for broanlæg Tabel 5 lister syv referencer for årlige D&V-omkostninger for broanlæg. Tabellen viser en variation fra 0,15 til 0,95%. Referencer dækker både stål og betonbroer. Ny forbindelse - Storstrømmen 11

12 I forhold til en Ny Storstrømsbro udformet som en betonkassedrager i beton med spænd på op til omkring160 m vurderes driftserfaringer fra Vejlefjordbroen og Alssundbroen at være de mest relevant. Disse har alle årlige D&V-omkostninger omkring 0,4 %. Endvidere vil erfaringer fra Storebæltsforbindelsens Vestbro være interessante. Aktuelt findes der dog kun erfaringstal for den samlede forbindelse. De udgør 0,6%, som ovenfor nævnt. Tabel 5: D&V omkostningsdata for broanlæg. Referenceprojekter/anlæg Nr. 1 Øresundsforbindelsen (2000) Skråstagsbro med gitterdrager, betondæk. 2 Farøbroerne (1985) Bjælkebro og skråstagsbro med stålkassedrager 3 Vejlefjordbroen (1980) Bjælkedragerbro 4 Ny Lillebæltsbro (1970) Hængebro med stålkassedrager 5 Alssundbroen (1981) Betonbjælkebro 6 Messina (ej bygget) 3,6 km hængebro med vej og jernbane. 7 Busan-Geoje Fixed Link Project (Sydkorea), 0,7 km Tilslutningsbroer Drifttal/budget år 10 til år 20. COWI møde med Øresundsbron sommer 2010 Driftstal år 1 til 25 Vejdirektorat, COWI rådgivning Driftstal år 1 til år 30/ Budget år 30 til år 60 VD data i COWI rapport om ny forbindelse over Roskilde fjord, Driftstal år 1 til år 40 Vejdirektorat, COWI rådgivning Driftstal år 1 til år 30 /Budget år 30 til år 60 VD data i COWI-rapport om ny forbindelse over Roskilde fjord, "bottom-up" år 1 til år 60 COWI for Eurolink/Stretto di Messina, 2010 "bottom-up" år 1 til år 40 COWI for GK Fixed Link Corporation, Årlig D&V % k dv 0,7 0,4 0,4 0,7 0,4 0,15 0,5 4.2 D&V Omkostninger for anlæg med sænketunnel Tabel 6 lister årlige D&V-omkostninger for sænketunnelanlæg. Tabellen viser en variation fra 0,8 til 1,9% samt for referenceprojekt nr. 4 en værdi på 2,7%. Sidstnævnte afviger i størrelsesorden, hvilket kan skyldes specielle forhold som ikke kendes. Denne variation kan sammenholdes med en vurdering givet af vejdirektoratet i VD notat Vurderingen viste, at årlige driftsomkostninger er på 0,8 til 1,5% for de danske vejtunneler, eksklusiv ekstraordinære vedligeholdsarbejder. Tilsvarende hollandske erfaringer er 0,5 til 1,5% ifølge mundtlig reference. I forhold til en Ny Storstrømforbindelse udformet som en sænketunnel vurderes især driftserfaringer fra referenceprojekter nr. 1, 2, 3 og 5 at være relevante. Ny forbindelse - Storstrømmen 12

13 Tabel 6: D&V omkostningsdata for anlæg med sænketunnel Referenceprojekter Nr. Projektnavn/anlæg k dv 1 Øresundsforbindelse (2000) 4 km sænketunnel, vej og jernbane. Driftstal/budget år 10 til år 20. COWI møde med Øresundsbron sommer ,3 2 Limfjordstunnel (1969) Sænketunnel, vej 3 Guldborgsundtunnel (1988) Sænketunnel, vej 4 De Noord tunnel (1992 Holland) 1,2 km vejtunnel, 2 rør 5 Limerick Tunnel PPP(Irland) Sænketunnel/cut&cover, vej 6 The Waitemata Habour Tunnel (New Zealand) 3,8 km sænketunnel 3 rørs tunnel for motorvej og bane. 7 Busan-Geoje Fixed Link Project (Sydkorea) 3,2 km Sænketunnel, vej Driftstal år 1 til år 40 VD data i COWI rapport om ny forbindelse over Roskilde fjord, Driftstal år 1 til år 22/Budget år 23 til år 60 VD data i COWI rapport om ny forbindelse over Roskilde fjord, Skønnet ud fra oplysninger i:piarc Tech. Commitee Report No. 5, 1987 "bottom-up" år 1 til år 26 COWI memo for Irsk kunde. Bottom-up. "Internet, " "bottom-up" år 1 til år 40 COWI for GK Fixed Link Corporation, Årlig D&V % 0,9 1,4 2,7 0,8 1,8 1,9 4.3 D&V omkostninger for anlæg med boret tunnel Tabel 7 lister årlige D&V-omkostninger for anlæg med boret tunnel. Tabellen viser en variation fra 0,6 til 1,1%. Dette forekommer overraskende lavt baseret på COWIs erfaringer med D&V af borede tunneler på Storebælt og Københavns Metro. Indledningsvis blev det vurderet, at den årlig D&V-omkostning udgjorde 1,5%. Det er dog klart, at de årlige D&V omkostninger for en boret tunnel vil afhænge meget af kvaliteten af selve den konstruktive udførelse af den borede tunnel samt antallet af tværtunneler. Kvaliteten vil typisk være bestemmende for fugtpåvirkningen af såvel beton som mekaniske og elektriske installationer. Anlægsriskoen for borede tunneler vurderes generelt at være større end for sænke tunneler, hvorfor kvaliteten og dermed de årlige D&V procent af anlægsomkostning formentlig kan variere betydeligt. I nærværende sammenhæng er med de givne data valgt at antage, at den borede tunnel vil have de samme årlige D&V-omkostninger som for en sænketunnel. Ny forbindelse - Storstrømmen 13

14 Tabel 7: D&V omkostningsdata for anlæg med boret tunnel. Referenceprojekter Nr. Projektnavn/anlæg 1 Storebæltsforbindelse ( ) 8 km boret tunnel Østbroen, elektrificeret jernbane i to rør. 2 Københavns Metro (2002) 9 km boret tunnel, elektrificeret jernbane i to rør. 3 Port of Miami Tunnel (2011), 1,2 km Ø11 m, 2 rør boret vejtunnel. 4 Elbtunnel (1975) 3,1 km, 4 rør, vej, boret tunnel 5 Forbindelse mellem Labrador og Newfoundland, 20 km boret tunnel, jernbane (Canada) -det undersøges om referencetal kan fremskaffes- -det undersøges om referencetal kan fremskaffes- "bottom-up", år 1 til år 30 suppleret med COWI 2nd opinion rapport til FCC-Morgan Stanley Consortium, Driftserfaringer år 1 til år Jahre Elbtunnel-Betrieb, Tunnel 4/84. "bottom-up" år 1 til år 30 dlink/ (Feasibility studie 2004) Årlig D&V % - - 1,1 0,8 0,6 4.4 D&V omkostninger over livscyklus Tabel 8 viser fordelingen af D&V-omkostninger over 60 år af en livscyklus for fire eksisterende anlægskonstruktioner baseret på Vejdirektoratets driftsdata anvendt i COWIs rapport om ny fjordforbindelse over Roskilde Fjord, De fire anlæg kan alle betragtes som anlægstyper, der vil kunne være repræsentative for en ny Storstrømsforbindelse. Det antages, at en sænketunnel og en boret tunnel er ligestillet med hensyn til D&V omend det bemærkes, at der vil være større kvalitetsmæssige risici for en boret tunnel. Såfremt der arbejdes videre med en boret tunnel bør et bedre datagrundlag søges opstillet for den borede tunnel. Ny forbindelse - Storstrømmen 14

15 Tabel 8: Variation af D&V-omkostninger over de første 60 år af levetiden for udvalgte danske anlæg. For Limfjordstunnelen mangler der data for de første 10 år Samlet til drift og vedligeholdelse i % pr. år af anlægssummen Anlæg (indviet, år) 1-10 år år år år 1-60 år Alssundbro (1981) 0,21 0,17 0,82 0,36 0,46 Vejlefjordbro (1980) 0,13 0,21 0,67 0,54 0,46 Guldborgsundtunnel (1988) 0,64 1,00 1,12 1,15 0,98 Limfjordstunnel (1969) - 1,46 1,82 1,19 1,49 Bro (estimeret) 0,2 0,2 0,8 0,5 0,5 Tunnel (estimeret) 0,7 1,2 1,5 1,2 1,2 Alt i alt vurderes det rimeligt på nuværende projektstadie at antage følgende gennemsnitsværdier for D&V i procent af anlægsomkostninger over hele anlæggets levetid: Bro: 0,5% Tunnel: 1,2% D&V-omkostninger sidste halvdel af livscyklus på 120 år Ovenstående tabel viser, at der kan forventes nogen variation i omkostningerne over de første 60 år. Der findes ikke tilgængelige data for omkostningerne fordelt over de sidste 60 år fra år 60 til år 120. Figur 2 viser de årlige vedligeholdelsesomkostninger som funktion af alder for mindre broer. Figuren understøtter værdierne i ovennævnte tabels fordeling af D&Vomkostninger over anlægs første 60 år i drift. For de sidste 60 år af en levetid på 120 år, vil D&V omkostningerne i høj grad være afhængig af konstruktionens robusthed samt, hvorvidt der er udført et passende niveau af vedligehold de første 60 år. Eksempler på danske anlæg, der er mere end 60 år gamle er foruden Storstrømsbroen (1937), Gl. Lillebæltsbroen (1935), Vildsundbroen (1939), Madsnedsundbroen (1937) og Oddesundbroen (1938). Der er på nuværende tidspunkt ikke adgang til oplysninger om D&V-omkostninger i form af driftstal og fremadrettede driftsbudgetter. I forhold til livscyklus-aspektet vurderes det, at de årlige D&V-omkostninger for den sidste halvdel af et anlægs livscyklus vil være større end for den første halvdel. Med mangel på data vurderes den mest pålidelige tilgang at være at udføre en "bottom-up" tilgang som planlagt for en senere delfase i projektet. Dette vurderes at kunne hæve D&V-omkostningen med op imod 0,5% point over den sidste halvdel af et anlægs levetid. Ny forbindelse - Storstrømmen 15

16 Figur 2: Årlige vedligeholdelsesomkostninger per m2 bro for mindre broer som funktion af broens alder (optrukken streg) samt antal m2 fordelt på alder og vejnet (Reference: Analyse af det fremtidige vedligeholdelsesbehov på statsvejnettet, Trafikministeriet, Finansministeriet januar 2001) Udvikling i effektivisering af D&V Mens manglende datagrundlag for de forventede højere D&V omkostninger i den sidste halvdel af et anlæg livscyklus vil give en underestimering af D&V omkostninger, kan omvendt bemærkes, at udvikling i design, anlæg og D&V af broer og tunneler over de sidste 25 år vurderes at vil føre til en reduktion af levetidsomkostninger. Der er sket en væsentlig udvikling i design af anlæg med hensyn til materialeholdbarhed (f.eks. asfalt, beton, membraner, overfladebehandling), tilpasning af design til drift og vedligehold (afvanding, adgangsfaciliteter, katodisk beskyttelse, konstruktionsovervågning), kvalitet af anlægsudførsel, samt planlægning og udførelse af drift og vedligehold. Figur 3 giver en indikation af denne udvikling. Et detaljeret ("bottom-up") studie blev udført i forbindelse med en ny 3,3 km hængebro over Messina-strædet i Italien. Figuren viser, ved en sammenligning af D&V-omkostninger for eksisterende broer med en Messina bro baseret på nyeste design, materialer og teknologi, at der kan forventes lavere D&V-omkostninger ved nyanlæg sammenholdt med ældre, eksisterende konstruktioner. Det ses, at en ny Messina bro kan forventes at kunne drives 0,5% point lavere end en eksisterende Ny Lillebæltsbro. Ny forbindelse - Storstrømmen 16

17 Figur 3: D&V omkostning i % af anlægsomkostninger for broanlæg udført på forskellig tidspunkt. 4.5 Genanskaffelsesomkostning Omkostningen til genanskaffelse skal medtages i en nutidsværdi. Genanskaffelse omfatter alle omkostninger i forbindelse med afvikling og nedrivning af det eksisterende anlæg og etablering af et nyt anlæg. Det er valgt at basere genanskaffelsesværdien på en værdiansættelses af bygværker på statsvejnettet udført af COWI for Vejdirektoratet i Her blev det vurderet, at genanskaffelsesomkostningen vil være 149% af anlægsomkostningen for bro mens den for en sænketunnel under vand blev estimeret til 165%. Genanskaffelsesomkostninger vurderes som meget usikre, hvilket dog har mindre betydning, idet de vægter forholdsvis lidt i en nutidsværdibetragtning. Tabel 9 viser genanskaffelsesomkostningerne fordelt på poster. Ny forbindelse - Storstrømmen 17

18 Tabel 9: Genanskaffelsesomkostninger fordelt på poster baseret på Værdiansættelse af Vejdirektoratets bygværker udført af COWI 2007 for Vejdirektoratet. Omkostning Omkostning i % af anlægsomkostning for bro Omkostning i % af anlægsomkostning for tunnel Nyanlægsomkostning Nedrivningsomkostning Byggeherreadministration 2 2 Rådgiverhonorar Skiltning m.v. 4 4 Uforudsete udgifter Genanskaffelse Ny forbindelse - Storstrømmen 18

19 5 Resultat for D&V omkostninger 5.1 Årlig D&V omkostning Scenarie 3 og 4 Tabel 10 og Tabel 11 viser de årlige D&V omkostninger for hhv. scenarie 3 med jernbaneforbindelse og scenarie 4 med jernbane- og vejforbindelse. Det ses, at broløsning er billigst, hvorefter kommer sænketunnel og til sidst boret tunnel. Tilsvarende er en enkeltsporet løsning 20-40% billigere i drift og vedligehold end en dobbeltsporet løsning. Tabel 10: Scenarie 3: Årlig D&V omkostning for jernbaneforbindelse. Scenarie 3 Løsning for jernbaneforbindelse Årlig D&V omkostning Millioner Kr. (2011, 3. kvartal) B1 Enkeltsporet bro 7,0 B2 Dobbeltsporet bro 9,0 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel 40,9 B5.2 Enkeltsporet boret tunnel 52,4 B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel 55,5 B5.4 Dobbetsporet boret tunnel 83,5 Tabel 11: Scenarie 4: Årlig D&V omkostning for jernbane- og vejforbindelse. Scenarie 4 Løsning for jernbane og vejforbindelse Årlig D&V omkostning Millioner Kr. (2011, 3. kvartal) B3 Enkeltsporet bro 11,7 B4 Dobbeltsporet bro 13,8 B5.5 Enkeltsporet sænketunnel 76,0 B5.6 Enkeltsporet boret tunnel 96,5 B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel 97,4 B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel 127,4 5.2 Nutidsværdi over 120 år Afsnit giver nutidsværdien for en ren jernbaneforbindelse - Scenarie 3. Afsnit giver nutidsværdien for en kombineret jernbane- og vejforbindelse - Scenarie 4. Nutidsværdien er opgjort som summen af anlægsomkostninger, de årlige D&Vomkostninger over 120 år samt genanskaffelsesomkostningen af anlægget efter 120 år. Forudsætninger for nutidsværdiberegningen er givet i afsnit 2.2 og metodikken er angivet i Appendiks 1. Tabel 12 og Tabel 13 giver de anvendte anlægsomkostninger. Ny forbindelse - Storstrømmen 19

20 Tabel 12: Scenarie 3: Anlægsomkostning for løsninger, se i øvrigt Fagnotat for Anlægsøkonomi. Scenarie 3 Løsning for jernbaneforbindelse Nutidsværdi - anlægsomkostning Mia. Kr. (2011, 3. kvartal) B1 Enkeltsporet bro 1,4 B2 Dobbeltsporet bro 1,8 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel 3,4 B5.2 Enkeltsporet boret tunnel 4,4 B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel 4,6 B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel 7,0 Tabel 13: Scenarie 4: Anlægsomkostning for løsninger, se i øvrigt Fagnotat for Anlægsøkonomi. Scenarie 4 Løsning for jernbane og vejforbindelse Nutidsværdi - anlægsomkostning Mia. Kr. (2011, 3. kvartal) B3 Enkeltsporet bro 2,3 B4 Dobbeltsporet bro 2,8 B5.5 Enkeltsporet sænketunnel 6,3 B5.6 Enkeltsporet boret tunnel 8,0 B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel 8,1 B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel 10, Scenarie 3: Jernbaneforbindelse Tabel 14 viser den estimerede samlede nutidsværdi for løsninger for Scenarie 3 sammen med nutidsværdien af D&V inklusiv genanskaffelsesomkostninger. Figur 4 viser fordelingen af omkostninger for anlæg, D&V samt genanskaffelse. D&V udgør omkring 12% for bro og omkring 25% for tunnelløsninger. Genanskaffelse udgør omkring 2% procent ved tilbageskrivning til år 0. Det ses, at broløsning er billigst, hvorefter kommer sænketunnel og til sidst boret tunnel. Tilsvarende er en enkeltsporet løsning noget billigere end en dobbeltsporet løsning. Ny forbindelse - Storstrømmen 20

21 Tabel 14: Scenarie 3: Nutidsværdi for jernbaneforbindelse med anlægsomkostning, D&V-omkostninger og genanskaffelse. Scenarie 3 Løsning for jernbaneforbindelse Nutidsværdi D&V omk.inkl.genanskaffelse Mia. Kr. (2011, 3. kvartal) B1 Enkeltsporet bro 0,2 1,6 B2 Dobbeltsporet bro 0,3 2,1 B5.1 Enkeltsporet sænketunnel B5.2 Enkeltsporet boret tunnel B5.3 Dobbeltsporet sænketunnel B5.4 Dobbeltsporet boret tunnel 1,2 4,7 1,6 6,0 1,7 6,3 2,5 9,5 Samlet nutidsværdi Mia. Kr. (2011, 3. kvartal) Figur 4: Scenarie 3: Nutidsværdier for løsninger med fordeling af omkostning på anlæg, drift og vedligehold og genanskaffelse. 14 Nutidsværdi Mia. kr Genanskaffelse Drift og vedligehold Anlæg B1 B2 B5.1 B5.2 B5.3 B5.4 Løsning Scenarie 4: Jernbane- og vejforbindelse Tabel 15 viser den estimerede samlede nutidsværdi for løsninger for Scenarie 4 sammen med nutidsværdien af D&V inklusiv genanskaffelsesomkostninger. Figur 5 viser fordelingen af omkostninger for anlæg, D&V samt genanskaffelse. D&V udgør omkring 12% for bro og omkring 25% for tunnelløsninger. Genanskaffelse udgør omkring 2% procent ved tilbageskrivning til år 0. Det ses, at broløsning er billigst, hvorefter kommer sænketunnel og til sidst boret tunnel. Tilsvarende er en enkeltsporet løsning noget billigere end en dobbeltsporet løsning. Ny forbindelse - Storstrømmen 21

22 Tabel 15: Scenarie 4: Nutidsværdi for jernbaneforbindelse med vej med anlægsomkostning, D&V-omkostninger og genanskaffelse. Scenarie 4 Løsning for jernbane og vejforbindelse Nutidsværdi D&V omk.inkl.genanskaffelse Mia. Kr. (2011, 3. kvartal) Samlet nutidsværdi Mia. Kr. (2011, 3. kvartal) B3 Enkeltsporet bro 0,4 2,7 B4 Dobbeltsporet bro 0,5 3,2 B5.5 Enkeltsporet sænketunnel B5.6 Enkeltsporet boret tunnel B5.7 Dobbeltsporet sænketunnel B5.8 Dobbeltsporet boret tunnel 2,3 8,6 2,9 11,0 3,0 11,1 3,9 14,5 Figur 5: Scenarie 4: Nutidsværdier for løsninger med fordeling af omkostning på anlæg, drift og vedligehold og genanskaffelse. 14 Nutidsværdi Mia. kr Genanskaffelse Drift og vedligehold Anlæg 0 B3 B4 B5.5 B5.6 B5.7 B5.8 Løsning 5.3 Følsomhedsstudie Årlig D&V-omkostning i % af anlægsomkostning Med henblik på at vurdere robustheden i nutidsværdiberegningen er der udført en følsomheds- og usikkerhedsvurderinger mht. valg af den årlige D&V-omkostning i procent af anlægsomkostningen. Figur 6 viser følsomheden af den normerede nutidsværdi i forhold til den årlige D&V omkostning i procent af anlægsomkostningen. Det ses, at nutidsværdien vil forøges med cirka 25% såfremt den årlige D&V-procent forøges med 1 procentpoint. Ny forbindelse - Storstrømmen 22

23 Figur 6: Følsomhed af nutidsværdi mht. valg af årlig D&V-omkostning i procent af anlægsomkostningen: Normeret nutids værdi som funktion af årlig D&V % for hhv. bro og tunnel. Normværdien for hhv. 0,6% for bro og 1,2% for tunnel er angivet med åbent punkt-signatur. Normeret Nutidsvlærdi Følsomhed af nutidsværdi Bro Tunnel Årlig D&V % Valg af investeringshorisont forskellig fra 120 år Jævnfør afsnit vil de største omkostninger falde i den sidste halvdel af et anlægs levetid, hvorfor det kan give en væsentlig fejl på den samlede nutidsværdi. Afhængig af valg af scenarie og løsningen vurderes fejl at kunne blive af størrelsesordenen % såfremt man med konstante D&V omkostninger i % kun betragter de første år. Fejlen vil være reelt være endnu større, såfremt man i sin vurdering ikke har taget højde for de stigende D&V-omkostninger i den sidste del af anlæggets livscyklus. Genanskaffelsen efter 120 år vil bidrage med cirka 2% til nutidsværdien. Fejlens størrelse vil afhænge af diskonteringsrenten og den betragtede investeringshorisont. Såfremt diskonteringsrenten er høj vil omkostninger senere i levetiden være af mindre betydning for nutidsværdien og en kort investeringshorisont vil kunne vælges. Såfremt diskonteringsrenten er lav, kan fejlen blive stor, såfremt investeringshorisonten er valgt for kort. Ny forbindelse - Storstrømmen 23

24 6 Nutidsværdiberegningsmetode 6.1 Nutidsværdiberegning - "bottom-up" Nutidsværdien (NPV for Net Present Value) for D&V beregnes for "bottom-up" tilgangen som en tilbagediskontering af alle omkostninger i anlæggets levetid til år 0: NPV i n = Aomk + kij ( 1 + r) + RAomk (1 + r) i j hvor A omk er anlægsomkostningen, k ij er omkostningen til D&V-aktivitet nr. j afhold i det i'te år målt fra år nul frem til slutningen af anlægskonstruktionens levetid, år n, og r er diskonteringsrenten. RA omk er reinvestering anlægsomkostningen svarende til omkostningen ved erstatning af anlægget i år n. 6.2 Nutidsværdiberegning - "top-down" For "top-down" tilgangen simplificeres nutidsværdiberegningen, idet der antages, at D&V omkostningen er konstant for år til år og udgår en procentdel af anlægsomkostningen og derved bliver en annuitet. Den samlede nutidsværdi bliver derved: dv A omk hvor A omk er anlægsomkostningen, k dv er en konstant omkostning per år i % af anlægsomkostningen A omk frem til slutningen af anlægskonstruktionens levetid, år n, og r er diskonteringsrenten. RA omk er reinvestering anlægsomkostningen svarende til omkostningen ved erstatning af anlægget i år n. Ny forbindelse - Storstrømmen 24

25 7 Vedligeholdelsesomfang i bro og tunnel 7.1 Belysning Bro Tunnel Belysning skal vedligeholdes løbende med udskiftning af lyskilder samt løbende vedligehold af armaturer. Der vil være vejbelysning. Der vil være farvandsbelysning og evt. flyvarslingslys samt evt. arkitekturbelysning. I jernbanetunnel vil der være nødbelysning og almen belysning, men sidstnævnte vil dog kun skulle aktiveres ved D&V-aktiviteter. I kombineret vej- og jernbanetunnel, vil der skulle være vejbelysning foruden nødbelysning. 7.2 Elektriske og mekaniske systemer Bro Tunnel En bros primære E&M forventes at være belysning, metrologisk målestation og evt. videoovervågning af trafikken. Evt. etableres et skibsstødsregistreringssystem. En tunnels E&M vil omfatte pumper og dræn, ventilation, branddetektering og slukning, SCADA, kommunikation med såvel nødtelefon som dækning for mobiltelefoner og togenes strækningsradio (GPRS-R). Døralarm mellem tunneler. Videoovervågning vil formentlig også være nødvendig. 7.3 Primære konstruktioner Konstruktionsmaterialet vil være formentlig være beton for både tunnel og bro. Brodrager, piller, lejer og fuger for bro eller tunnelelement og fuger. 7.4 Sekundære konstruktioner Rækværk, gangbroer, døre, værn, skilteportaler m.v. Ny forbindelse - Storstrømmen 25

26 7.4.1 Bro Tunnel På bro skal der være rækværk der adskiller gående/cyklende trafik fra vej og jernbane. En adgangsvej for gående/cykler kan også være adgang for D&V i betydeligt omfang. Adgangsvejen vil fungere som flugtvej. Evt. vil der kunne være adgang til bropiller både fra brodæk og båd. Inspektion af piller udvendigt vil kunne ske ved standard klatreteknik. Inspektion af brodæk underside vil kunne ske med mobil lift. Her skal dog overvejes adgang i forhold til jernbane med kørestrøm. Adgang til tunnel vil kunne ske ad fortov eller spærret vejbane eller spor. Færdsel ved fortov vil forudsætte hastighedsnedsættelse. Tunnel vil kun skulle indeholde eftersyn og vedligehold indvendigt fra. Dette vil forudsætte spærring af ét spor eller én vejbane kombineret med hastighedsnedsættelse. Redningsvej/flugtvej vil være gennem nabotunnelrør gennem nøddøre. 7.5 Vejbelægning Asfalt. 7.6 Baneteknik Beskrives i senere delfase med henblik på at differentiere mellem tunnel og bro. Ny forbindelse - Storstrømmen 26