Life-cycle cost analysis

Valutazione economica del progetto Clamarch a.a. 2013/14 Life-cycle cost analysis con esempi applicativi Docenti Collaboratori Lezione di prof. Stefano Stanghellini prof. Sergio Copiello arch. Valeria Ruaro arch. Pietro Bonifaci arch. Valeria Ruaro valeria.ruaro@gmail.com

Schema della lezione Cos è la LCCA Perché usare la LCCA Elementi fondamentali per l applicazione Formule e parametri di valutazione LCC NS SIR AIRR DPB SPB Soluzioni ottimali per prestazioni ottimali 2

Cos è la LCCA La LCCA (Life-Cycle Cost Analysis) è un metodo di valutazione economica dei progetti, nel quale i costi derivanti dal possedere, usare, mantenere e, infine, smaltire un certo progetto, sono considerati potenzialmente importanti per prendere una decisione. Esso consente di determinare il costo globale di un certo prodotto, considerando in suo intero ciclo di vita. 3

Perché usare la LCCA La LCCA è particolarmente adatta a valutare alternative progettuali che soddisfano un certo livello di prestazione (comfort, qualità architettonica, standard costruttivi, ecc.), ma che presentano differenti: - costi di investimento, gestione, manutenzione e ristrutturazione - cicli di vita La LCCA è altresì utile a valutare progetti che prevedono investimenti iniziali elevati funzionali a ridurre costi di gestione successivi. 4

Elementi fondamentali per l applicazione L applicazione della LCCA richiede che siano definiti una serie di elementi necessari alla sua applicazione: Definire tipo di scelta e obiettivi Definire progetto e alternative Stabilire il periodo di studio Individuare i costi rilevanti ai fini della valutazione 5

Elementi fondamentali per l applicazione / Definire tipo di scelta e obiettivi Quale tipo di decisione? Accettare o rigettare alternative progettuali Installare pannelli solari alla copertura Installare timer ai termostati Selezionare sistemi ottimali/convenienti Selezionare il tipo di impianto di riscaldamento e raffreddamento (pompa di calore, riscaldamento a gas con aria condizionata, ecc.) Selezionare il tipo di tecnologia costruttiva per i muri (muratura, legno, isolamento con lana di riccia, ecc.) Selezionare combinazioni ottimali/convenienti di sistemi indipendenti Specificare l efficienza di riscaldamento a gas con aria condizionata e del tipo di illuminazione Stabilire la dimensione di un riscaldamento a pannelli solari e l efficienza nell istallazione di infissi coibentati Ordinare soluzioni alternative per allocare risorse Selezionare tra diverse soluzioni che sono state proposte per ricevere finanziamenti o incentivi fiscali 6

Elementi fondamentali per l applicazione / Definire progetto e alternative Individuare gli aspetti che hanno rilevanza sotto il profilo dei costi, e quindi: - Identificare i vincoli di tipo fisico, funzionale o normativo che comportano l esclusione a priori di certe soluzioni alternative - Identificare alternative progettuali tecnicamente valide che soddisfino specifiche performance tecniche 7

Elementi fondamentali per l applicazione / Stabilire il periodo di studio Per periodo di studio si intende l arco temporale durante il quale i costi e i benefici collegati a un certo investimento, hanno ricadute sugli interessi dell investitore che deve prendere la decisione. Alternative progettuali che devono essere confrontate tra loro per prendere una decisione, devono avere il medesimo periodo di studio. Il periodo di studio: - inizia al momento 0 - include il periodo di progettazione/costruzione - include il periodo di gestione - si conclude all anno n stabilito al momento della valutazione 8

Elementi fondamentali per l applicazione / Stabilire il periodo di studio momento 0 è il momento a cui tutti i costi vengono riferiti mediante l operazione di sconto e solitamente corrisponde con il momento in cui la decisione deve essere effettuata periodo di progettazione/costruzione è il periodo nell ambito del quale vengono effettuate le operazioni di investimento iniziale, e quindi sostenuti i costi concernenti la progettazione, la costruzione e l espletamento di tutte le attività per la realizzazione dell immobile periodo di gestione/manutenzione è l arco temporale che intercorre tra il momento in cui la realizzazione e completata e iniziano ad aversi costi di gestione e manutenzione. Qualora la valutazione riguardi i soli aspetti di manutenzione e gestione, il periodo di gestione inizia al momento 0 anno N rappresenta l anno conclusivo del periodo di studio. Solitamente il numero di anni considerati nella valutazione tengono conto della vita utile del progetto o del sistema oggetto di valutazione 9

Elementi fondamentali per l applicazione / Stabilire il periodo di studio periodo di studio periodo P/C periodo G/M momento 0 1 2 3 4 5 N 10

Elementi fondamentali per l applicazione / Individuare i costi rilevanti Non tutti i costi che riguardano un determinato progetto devono essere necessariamente considerati nella LCCA, e vengono pertanto definiti non rilevanti. In questa categoria ricadono: - i costi che non variano da un alternativa progettuale a un altra, e che quindi non incidono sul risultato finale - i cosiddetti costi irrecuperabili (sunk costs), concernenti operazioni effettuate prima del momento 0, e che non hanno particolare rilievo per il tipo di valutazione che si intende effettuare - i costi di carattere fiscale o finanziario, sempre che la valutazione non sia effettuata specificatamente per effettuare valutazioni su queste voci - più in generale tutti quei costi che ai fini della valutazione specifica vengono considerati non rilevanti 11

Elementi fondamentali per l applicazione / Individuare i costi rilevanti I costi rilevanti si distinguono solitamente in: - Costi di investimento (costo di progettazione, acquisto, costo di costruzione) - Costi di gestione (elettricità, acqua, gas, ecc.) - Costi di manutenzione (costo di ristrutturazione e/o restauro) Ai costi rilevanti si aggiunge il valore residuo, ovvero il valore che rimane alla fine del periodo di studio. Esso può essere positivo, qualora il bene mantenga un certo valore e possa, ad esempio, essere rivenduto. Ma può essere anche negativo, nel caso in cui il bene vada smaltito, convertito, ecc. 12

Formule e parametri di valutazione / LCC Formula generale LCC = N t=0 C t (1 + r) t LCC C t N r = life cycle cost = somma dei costi rilevanti = numero di anni del periodo di studio = saggio di sconto 13

Formule e parametri di valutazione / LCC Formula applicata a progetti di edifici LCC = C i + N t=0 C g + C m (1 + r) t ± V r 1 (1 + r) N LCC C i C g C m t N r = life cycle cost = costi di investimento = costi di gestione = costi di manutenzione = anno in cui il costo si verifica = numero di anni del periodo di studio = saggio di sconto 14

Formule e parametri di valutazione / LCC Esempio: caso base Saggio di sconto 4% Periodo di studio 20 anni Dati di base Anno/ periodo Fattore di attualizzazione Valore attuale Costo di investimento 100.000 anno 0-100.000 Costo di gestione 600 annuo 13,59 8.154 Costo di manutenzione 10.000 12 anno 0,62 6.246 Valore residuo - 10.000 20 anno 0,46-4.564 LCC 109.836 momento 0 periodo di studio Cg (600 euro/anno) Cm (10.000 euro) 0 Ci (100.000 euro) 12 20 Vr (-10.000 euro) 15

Formule e parametri di valutazione / LCC Esempio: alternativa Saggio di sconto 4% Periodo di studio 20 anni Dati di base Anno/ periodo Fattore di attualizzazione Valore attuale Costo di investimento 108.000 anno 0-108.000 Costo di gestione 200 annuo 13,59 2.718 Costo di manutenzione 12.000 12 anno 0,62 7.495 Valore residuo - 20.000 20 anno 0,46-9.128 LCC 109.085 momento 0 periodo di studio Cg (200 euro/anno) Cm (12.000 euro) 0 Ci (108.000 euro) 12 20 Vr (-20.000 euro) 16

Formule e parametri di valutazione / NS NS (Net Saving) risparmio netto Misura la differenza tra benefici e costi attualizzati di un certo progetto. Nell analizzare alternative progettuali, quindi confrontate tra di loro sotto il profilo dei costi, esso viene calcolato come differenza tra LCC del caso base e LCC dell alternativa progettuale. NS = LCC caso base LCC alternativa Valore attuale (caso base) Valore attuale (alternativa progettuale) (Va cb - Va ap ) Costo di investimento 100.000 108.000-8.000 Costo di gestione 8.154 2.718 5.436 Costo di manutenzione 6.246 7.495-1.249 Valore residuo - 4.564-9.128 4.564 751 17

Formule e parametri di valutazione / NS In sintesi: - un alternativa progettuale è conveniente rispetto al caso base solo quando NS è maggiore di 0 - NS è una misura relativa, quindi va utilizzata per effettuare confronto tra alternative - NS può esse calcolato confrontando le singole categorie di costo, oppure effettuando direttamente la differenza tra LCC - le alternative vanno confrontate utilizzando il medesimo periodo di studio e stesso saggio di attualizzazione 18

Formule e parametri di valutazione / SIR SIR (Saving to investment ratio) risparmio in rapporto all investimento Esprime la relazione tra quanto risparmiato in fase di gestione (operational saving) e i costi aggiuntivi necessari all investimento (additional invesment costs). È quindi necessario separare le voci relative alla fase gestionale del progetto (Cg e Cm) dai costi di investimento, considerando tra quest ultimi anche il valore residuo (Ci e Vr). SIR = Os Ai Os Ai = operational saving = additional investment costs 19

Formule e parametri di valutazione / SIR Valore attuale (caso base) Valore attuale (alternativa progettuale) (Va cb - Va ap ) Operational saving (Os) Costo di gestione 8.154 2.718 5.436 Costo di manutenzione 6.246 7.495-1.249 Os 4.187 Additional investment costs (Ai) Costo di investimento 100.000 108.000 8.000 Valore residuo - 4.564-9.128-4.564 Ai 3.436 NS = Os - Ai 751 SIR = Os/Ai 1,22 per ogni euro investito l'alternativa progettuale, rispetto al caso base, genera 1,22 euro 20

Formule e parametri di valutazione / SIR In sintesi: - un alternativa progettuale è conveniente rispetto al caso base quando SIR è maggiore di 1 - SIR è una misura relativa, quindi va utilizzata per effettuare confronto tra alternative - le alternative vanno confrontate utilizzando il medesimo periodo di studio e stesso saggio di attualizzazione 21

Formule e parametri di valutazione / AIRR AIRR (Adjusted Internal Rate of Return) Tasso interno di rendimento Esprime il rendimento annuale di un progetto entro il periodo di studio definito. Come NS e SIR è una misura relativa e necessita pertanto del confronto tra due alternative che presentino stesso periodo di studio e stesso saggio di attualizzazione. AIRR = 1 + r (SIR) 1 N 1 AIRR = 1 + 4% (1,22) 1 20 1 = 5,03% Poiché AIRR = 5,03% è maggiore di 4%, l alternativa è più conveniente del caso base 22

Formule e parametri di valutazione / AIRR In sintesi: - un alternativa progettuale è conveniente rispetto al caso base quando AIRR è maggiore di r (AIRR > r) - AIRR è una misura relativa, quindi va utilizzata per effettuare confronto tra alternative - le alternative vanno confrontate utilizzando il medesimo periodo di studio e stesso saggio di attualizzazione 23

Formule e parametri di valutazione / SPB e DPB SPB (Simple Payback) tempo di ritorno dell investimento (semplice) Rappresenta il tempo necessario per ritornare dell investimento iniziale, dato un certo risparmio annuale, senza tener conto dell effetto dello sconto all attualità dei valori annuali di risparmio. DPB (Discounted Payback) tempo di ritorno dell investimento (scontato) Rappresenta il tempo necessario per ritornare dell investimento iniziale, dato un certo risparmio annuale, tenuto conto dell effetto dello sconto all attualità dei valori annuali di risparmio. 24

Formule e parametri di valutazione / SPB e DPB caso base alternativa progettuale differenza Costo di investimento 100.000 108.000 8.000 Costo di gestione 600 200 400 Costo di manutenzione (annuale) 800 500 300 Anno Risparmio anno (Cg) Risparmio annuo (Cm) a b c Investimento Risparmio cumulato Risparmio netto iniziale r =0% r =4% SPB DPB d= b+c e= (b+c)/(1+r) n f g=d-f h=e-f 1 400 300 700 673 8.000-7.300-7.327 2 400 300 1.400 1.320 8.000-6.600-6.680 3 400 300 2.100 1.943 8.000-5.900-6.057 4 400 300 2.800 2.541 8.000-5.200-5.459 5 400 300 3.500 3.116 8.000-4.500-4.884 6 400 300 4.200 3.669 8.000-3.800-4.331 7 400 300 4.900 4.201 8.000-3.100-3.799 8 400 300 5.600 4.713 8.000-2.400-3.287 9 400 300 6.300 5.205 8.000-1.700-2.795 10 400 300 7.000 5.678 8.000-1.000-2.322 11 400 300 7.700 6.132 8.000-300 - 1.868 12 400 300 8.400 6.570 8.000 400-1.430 13 400 300 9.100 6.990 8.000 1.100-1.010 14 400 300 9.800 7.394 8.000 1.800-606 15 400 300 10.500 7.783 8.000 2.500-217 16 400 300 11.200 8.157 8.000 3.200 157 17 400 300 11.900 8.516 8.000 3.900 516 18 400 300 12.600 8.862 8.000 4.600 862 19 400 300 13.300 9.194 8.000 5.300 1.194 20 400 300 14.000 9.513 8.000 6.000 1.513 25

Formule e parametri di valutazione / SPB e DPB In sintesi: - SPB e DPB sono utili a calcolare quanti anni sono necessari per coprire un certo investimento iniziale - PB rappresenta un criterio per accettare o rigettare una certa soluzione, ma non è utile per escludere alternative tra loro o ordinare progetti indipendenti tra loro 26

Esempio 1 DECISIONE: Accettare o rigettare la possibilità di istallare infissi coibentati Saggio di sconto 4% Periodo di studio 20 anni Investimento 800 euro Consumo annuo con infissi attuali riscaldamento 400 euro/anno rafrescamento 150 euro/anno Consumo annuo con infissi coibentati riscaldamento 340 euro/anno rafrescamento 128 euro/anno 27

Esempio 1 Caso base Anno/ periodo Fattore di attualizzazione Valore attuale Costo di investimento - - - - Costo di gestione 550 annuo 13,59 7.475 Costo di manutenzione - - - - Valore residuo - - - - LCC 7.475 Alternativa Anno/ periodo Fattore di attualizzazione Valore attuale Costo di investimento 800 anno 0-800 Costo di gestione 468 annuo 13,59 6.353 Costo di manutenzione - - - - Valore residuo - - - - LCC 7.153 Valore attuale (caso base) Valore attuale (alternativa progettuale) Differenza Costo di investimento - 800-800 Costo di gestione 7.475 6.353 1.121 Costo di manutenzione - - - Valore residuo - - - NS 321 28

Esempio 1 Valore attuale (caso base) Valore attuale (alternativa progettuale) (Va cb - Va ap ) Operational saving (Os) Costo di gestione 7.475 6.353 1.121 Costo di manutenzione - - - Os 1.121 Additional investment costs (Ai) Costo di investimento - 800 800 Valore residuo - - - Ai 800 NS = Os - Ai = 321 SIR = Os/Ai = 1,40 AIRR= (1+r) x (SIR) 1/N = 5,77% 29

Esempio 2 DECISIONE: Selezionare sistemi ottimali/convenienti Saggio di sconto 4% Periodo di studio 15 anni Investimento: Consumo annuo: Pompa di calore 1.000 euro Pompa di calore 669 euro/anno Caldaia a metano 1.200 euro Caldaia a metano 1.073 euro/anno Caldaia a gasolio 1.250 euro Caldaia a gasolio 1.560 euro/anno Caldaia a GPL 700 euro Caldaia a GPL 1.961 euro/anno Manutenzione: Pompa di calore 45 euro/anno Caldaia a metano 35 euro/anno Caldaia a gasolio 35 euro/anno Caldaia a GPL 35 euro/anno 30

Esempio 2 Valore attuale Costo di Costo di Costo di investimento gestione manutenzione Pompa di calore 1.000 7.438 500 Caldaia a metano 1.200 11.930 389 Caldaia a gasolio 1.250 17.345 389 Caldaia a GPL 700 21.803 389 Cg + Cm Os Ai LCC NS SIR Pompa di calore 7.939 8.939 Caldaia a metano 12.319 4.381-200 13.519-4.581-22 Caldaia a gasolio 17.734 9.795-250 18.984-10.045-39 Caldaia a GPL 22.192 14.254 300 22.892-13.954 48 Quando considero LCC, SIR diventa un parametro di valutazione secondario 31

Esempio 3 DECISIONE: Selezionare combinazioni ottimali/convenienti di sistemi indipendenti Saggio di sconto 4% Periodo di studio 25 livello prestazionale dell'involucro edilizio costo iniziale I1 - I2 5.000 I3 10.000 I4 22.000 I5 40.000 livello prestazionale del sistema di riscaldamento/raffrescamento costo iniziale R1 - R2 15.000 R3 37.000 32

Esempio 3 Costi di gestione annuali R1 R2 R3 I1 1.285 1.124 1.058 I2 1.221 1.068 1.005 I3 1.163 1.018 958 I4 1.112 973 915 I5 1.067 933 878 Costi di manutenzione (annuali) R1 R2 R3 I1 350 300 266 I2 332 285 253 I3 318 272 242 I4 306 262 233 I5 298 255 226 33

Esempio 3 Costi di investimento R1 R2 R3 I1-15.000 37.000 I2 5.000 20.000 42.000 I3 10.000 25.000 47.000 I4 22.000 37.000 59.000 I5 40.000 55.000 77.000 LCC R1 R2 R3 I1 25.542 37.246 57.684 I2 29.261 41.137 61.653 I3 33.136 45.152 65.746 I4 44.152 56.293 76.934 I5 61.324 73.559 94.247 34

In sintesi LCC NS SIR AIRR Accettare o rigettare alternative progettuali minimo > 0 > 1 > r Selezionare sistemi ottimali/convenienti minimo max no no Selezionare combinazioni ottimali/convenienti di sistemi indipendenti minimo LCC combianto max NS combinato no no 35

Esercitazione Interventi possibili a) Sostituzione della caldaia b) Istallazione di doppi vetri c) Istallazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia d) Intallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria e) Realizzazione di isolamento a cappotto Saggio di sconto 4% Periodo di studio 20 anni Costi di investimento a) Sostituzione della caldaia 3.000 euro b) Istallazione di doppi vetri 7.000 euro c) Istallazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia 10.000 euro d) Intallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria 5.000 euro e) Realizzazione di isolamento a cappotto 35.000 euro 36

Esercitazione Costi di gestione Situazione attuale Produzione acqua calda 800 euro/anno Elettricità 45 euro/mese Riscaldamento 2.400 euro/anno a) Sostituzione della caldaia Produzione acqua calda -20% Elettricità -4% Riscaldamento -20% b) Istallazione di doppi vetri Produzione acqua calda 0% Elettricità -2% Riscaldamento -10% c) Istallazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia Produzione acqua calda -2% Elettricità -50% Riscaldamento -2% d) Intallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria Produzione acqua calda -80% Elettricità -20% Riscaldamento 0% e) Realizzazione di isolamento a cappotto Produzione acqua calda 0% Elettricità -5% Riscaldamento -40% 37

Esercitazione Quale intervento risulta più conveniente effettuare? Se decidessi di realizzare l'intervento più conveniente, in quanti anni rientrerei dell'investimento iniziale? 38

Principali riferimenti Gottfried, D. (1996), Economics of Green Buildings, Sustainable Building Technical Manual - http://smartenergy.illinois.edu/pdf/archive/sustainablebuildingtechmanual.pdf K. Fuller, S., & R. Petersen, S. (1996). Life-cycle costing manual for the Federal Energy Management Program - http://fire.nist.gov/bfrlpubs/build96/pdf/b96121.pdf (2005), Guidelines for Life Cycle Cost Analysis, Stanford University (2007), Life Cycle Costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: a common methodology, Davis Langdon Management Consulting (2013), Implementing the cost-optimal methodology in EU countries - Lesson learned from three case studies, The Buildings Performance Institute Europe Life-cycle costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: towards a common methodology - http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/construction/studies/life-cycle-costing_en.htm INFORMAZIONI PROVENIENTI DALLE ISTITUZIONI, DAGLI ORGANI E DAGLI ORGANISMI DELL'UNIONE EUROPEA - GUE 2012/C 115/01 DIRETTIVA 2010/31/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell edilizia REGOLAMENTO DELEGATO (UE) N. 244/2012 DELLA COMMISSIONE del 16 gennaio 2012 39