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An Interdisciplinary Approach to the Dissemination of Mini and Micro Hydropower - the Case of Ethiopia

Feibel, Hedi :
An Interdisciplinary Approach to the Dissemination of Mini and Micro Hydropower - the Case of Ethiopia.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2003)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: An Interdisciplinary Approach to the Dissemination of Mini and Micro Hydropower - the Case of Ethiopia
Language: English
Abstract:

Successful implementation of MHP projects in Ethiopia and subsequently a broader dissemination of the technology require an interdisciplinary approach. Based on the analyses of present hindrances in Ethiopia, crucial aspects are identified. Even though an adequate hydrological potential and electricity requirements are provided for at numerous sites, special attention must be directed to competing technologies, such as a diesel generator system or the connection to an existing grid, to investment and operating costs, profitability, financing instruments, financing partners, organisation forms, legal and political boundary conditions, tariff systems and paying modalities. All these relevant aspects are analysed individually and with regard to their causal interrelationships. The whole study provides the basis for the development of a decision support system. By means of a regionalisation method, regression equations are developed which facilitate the estimation of the hydrological potential at a site with lacking runoff measurements. The evaluation of existing methods to forecast electricity consumption showed that usual specific consumption figures cannot be applied without taking into account the number of households per official connection and the effect of measures which stimulate market penetration and specific consumption. For example, incentives to purchase electrical appliances are one measure to promote the consumption. Simultaneously, an appropriate tariff system must optimise temporal balancing of loads by truncating peaks and filling of load gaps. Additionally it should help to adopt the continuously growing demand function to the stepwise increase of supply capacity. Selling of capacities in kilowatt instead of energy in kilowatt hours aligns with these objectives. Since profitability of MHP systems in Ethiopia revealed to be marginal and access to loans is limited due to the required collateral, mixed financing with different project partners is recommended. Firstly, some non- or less-profit oriented equity capital donors such as customers, development banks and NGO's and secondly, venture capitalists with significant equity capital for the provision of collateral and enforcing successful management should be involved. Thirdly, banks with loan capital are required to increase the ROE for the highly profit oriented investors due to a positive leverage effect. Some of the problems incurred can be solved by the issuance of juissance rights. They facilitate the participation of customers as co-financiers and allow dividend payment in kW's or kWh's. They reduce the risk of electricity sales, and delayed payments. They accommodate access to "cheap" quasi-equity capital from customers and thus ease the access to loans. In return, they offer the advantage of reduced monthly electricity expenses to the customer who, in case of a fixed rate of dividend, receives energy units unaffected by inflation. Juissance rights do not require a stock market and are permitted within the framework of several organisational forms. Since they do not confer any ownership rights, the management control remains with the (more) liable project partners. The participating partners, their number and liability, control aspects, the type of financing and finally the total investment volume decide on the favoured organisational form. A limited partnership is useful in case of investors with different liabilities, supplemented by consumers with juissance rights. A modern co-operative requires a well funded community, independent from big investors and banks. With regard to legal requirements, the investment licence turned out to be of primary importance, but can only be acquired for projects of a fixed minimum volume. The licence facilitates access to the one-stop-shop and thus to other requirements like operating licence, working permits, registration of the business organisation and the allocation of land and water rights. In order to perspicuously illustrate the theoretical results all mentioned aspects together with the investigations on technical design, investment and operating costs are applied to two fictitious case studies of capacities of 50 and 150 kW. The analysis of prospects for international financing support with regard to the Flexible Mechanisms of the Kyoto Protocol, the Global Environmental Fund and others proved that these instruments can contribute to implement either barrier removal projects or concrete MHP pilot projects. In view of the collected information, the potential and the limits of a DSS tool are reviewed. Finally conclusions and recommendations on concrete measures, such as investment incentives, redemption from customs duties and improvement of loan conditions are given.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Die erfolgreiche Realisierung von Kleinwasserkraftprojekten in Äthiopien und die Verbreitung dieser Technologie erfordern einen interdisziplinären Ansatz. Aufbauend auf der Analyse gegenwärtiger Hindernisse wurden kritische Faktoren identifiziert. An den zahlreichen Standorten, die sowohl ausreichendes hydrologisches Potenzial als auch Strombedarf vorweisen, müssen Alternativen wie Dieselgeneratoren oder Anschluss an ein existierendes Netz berücksichtigt und das komplexe Zusammenspiel aus Investitions- und Betriebskosten, Wirtschaftlichkeit, Finanzierungsinstrumenten, Finanzierungspartnern, Organisationsformen, rechtlichen und politischen Rahmenbedingungen, Tarifsystem und Zahlungsmodalitäten analysiert werden. Die relevanten Aspekte wurden sowohl einzeln als auch im Hinblick auf ihre ursächlichen Zusammenhänge analysiert. Die Ergebnisse der Untersuchung stellen eine Basis zur Entwicklung eines Entscheidungshilfemodells dar. Mittels einer Regionalisierungsmethode wurden Regressionsgleichungen entwickelt, die es erlauben, das hydrologische Potenzial eines Standortes im Falle fehlender Abflussmessungen zu schätzen. Die Bewertung existierender Methoden zur Vorhersage des Stromverbrauchs zeigte, dass die üblichen spezifischen Verbrauchszahlen nicht verwendet werden können, ohne die Anzahl der Haushalte pro "offiziellem Stromanschluss" und den Effekt von verbrauchsfördernden Maßnahmen zu berücksichtigen. Ein angepasstes Tarifsystem muss den Lastausgleich optimieren und zusätzlich geeignet sein, den kontinuierlich steigenden Bedarf an den schrittweisen Ausbau der Versorgungskapazität anzupassen. Der Verkauf von Leistung in kW statt elektrischer Arbeit in kWh ist hier eine mögliche Option. Da sich die Rentabilität von Kleinwasserkraftsystemen in Äthiopien als grenzwertig herausstellte und der Zugang zu Bankkrediten durch die erforderlichen Sicherheiten begrenzt ist, wird eine Mischfinanzierung unter Beteiligung verschiedener Partner empfohlen. Erstens sollten "wenig- bis nicht-profitorientierte" Eigenkapitalgeber wie zukünftige Kunden, Entwicklungsbanken und NROs involviert sein und zweitens Risikokapitalgeber mit genügend Eigenkapital zur Besicherung. Letztere gewährleisten i.d.R. auch erfolgreiches Projektmanagement. Drittens sollten Banken Darlehenskapital beisteuern zur Erzielung eines positiven Leverage-Effekts für die profitorientierten Investoren. Einige der auftretenden Probleme können durch die Emission von Genussrechten behoben werden. Sie ermöglichen eine Kofinanzierung durch die Kunden und eine Dividendenausschüttung in kW oder kWh. Sie reduzieren das Absatzrisiko und das Risiko verspäteter Zahlungen. Als günstiger eigenkapitalähnlicher Finanzierungsanteil erleichtern sie den Zugang zu Krediten. Dem Kunden bieten sie den Vorteil, seine monatliche Stromrechnung durch einmaligen Kauf von Genussrechten zu reduzieren. Im Falle einer fest vereinbarten Dividende erhält er eine inflationssichere Ausschüttung in Energieeinheiten. Genussrechte benötigen keine Börse und können unabhängig von der Rechtsform des Unternehmens emittiert werden. Da sie keine Eigentumsrechte übertragen, bleibt die Kontrolle über das Management bei den haftenden Projektpartnern. Anzahl und Haftung der Projektpartner, Kontrollaspekte, Finanzierungsform und schließlich das Gesamtinvestitionsvolumen bestimmen die bevorzugte Rechtsform der Organisation. Eine Kommanditgesellschaft ist geeignet für Partner mit verschiedener Haftung, ergänzt durch Kunden mit Genussrechten. Eine moderne Kooperative erfordert eine finanzkräftige Verbrauchergemeinschaft, die unabhängig von großen Investoren und Banken agiert. Im Hinblick auf rechtliche Erfordernisse ist die Investitionslizenz von zentraler Bedeutung. Sie kann jedoch nur für Projekte mit einem Minimuminvestitionsvolumen beantragt werden. Durch den Service des sogenannten "one-stop-shop" erleichtert sie den Erwerb von Betreiberlizenz und Arbeitsbewilligungen, die Registrierung der Gesellschaftsform und die Zuweisung von Wasser- und Landnutzungsrecht. Die Ergebnisse wurden mittels zweier fiktiver Fallbeispiele mit Systemkapazitäten von 50 und 150 kW ausführlich veranschaulicht. Die Untersuchung internationaler Finanzierungsmöglichkeiten, wie die "Flexiblen Mechanismen" des Kyoto Protokolls, der Global Environmental Fund u.ä. zeigte, dass einige dieser Instrumente sowohl zur Finanzierung von Pilotprojekten als auch zur Beseitigung struktureller Hindernisse geeignet sind. Rückblickend auf die Untersuchungsergebnisse wurden Potentiale und Grenzen eines Entscheidungshilfemodells überprüft und schlussfolgernd konkrete Handlungsempfehlungen, wie z.B. Investitionsanreize, Befreiung von Einfuhrzöllen und Verbesserung der Kreditkonditionen abgeleitet.German
Uncontrolled Keywords: Kleinwasserkraft, Interdisziplinär, Genussrechte, Beteiligungsformen, Entwicklungszusammenarbeit, Public Private Partnership
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Kleinwasserkraft, Interdisziplinär, Genussrechte, Beteiligungsformen, Entwicklungszusammenarbeit, Public Private PartnershipGerman
Ethiopia, Financing, Juissance Rights, Organisation Form, Operation, Mini and Micro Hydropower, Tariff, Costs, Profitability, Hydrology, climate Change, Renewable Energies, Interdisciplinary Research, Developing Countries, Public Private PartnershipEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:49
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000358
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-3581
License: Simple publication rights for ULB
Advisors: Ostrowski, Prof.Dr. Manfred and Ipsen, Prof.Dr. Dirk
Refereed: 24 July 2003
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/358
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