Ökonomische Optimierung des Absatzgebietes bei leitungsgebundener Güterbereitstellung : unter Berücksichtigung kompetitiver Substitutionsgüter und räumlich differenzierter Nachfragedichte

Abstract

Diese Dissertation befasst sich mit der Optimierung des Absatzgebietes lei-tungsgebundener Güterbereitstellung wie zum Beispiel Fernwärmesysteme, Wasserver- oder Abwasserentsorgung. Zentrale Forschungsfrage ist: Wie weit reicht das gewinnoptimale Absatzgebiet leitungsgebundener Güterbe¬reitstellung? Leitungsnetze zur Güterbereitstellung entsprechen der Marktform des "na-türlichen Monopols". Daher gilt, dass die Entscheidungen des Monopolisten bezüglich Preis, Menge und erschlossenem Absatzgebiet nicht der volkswirt-schaftlich optimalen Allokation entsprechen.<br />Forschungshypothese ist, dass das einzelwirtschaftlich optimale Absatzgebiet nicht dem wohlfahrtsoptimalen Absatzgebiet entspricht.<br />Für die Analyse der Forschungsfrage wird die Methode der langfristigen Kosten- und Erlösfunktionen herangezogen. Die Methode der langfristigen Kosten- und Erlösfunktionen erlaubt es, explizit die Produktionskapazität eines Unternehmens oder einer Maschine zu bestimmen. Um die Anforde¬rungen, die sich aus der Forschungsfrage ergeben, zu erfüllen, wurde diese Methode adaptiert und weiter entwickelt. Statt der Produktionskapazität (ge¬messen z. B. in Stück, kWh oder m3) wird das, durch das Leitungsnetz er¬schlossene Absatzgebiet gemessen in m2 als Variable expliziert. Die Ge¬winn- oder Nutzenfunktion wird somit nicht nach Preis und Menge maximiert sondern nach Preis und Absatzgebiet. Einer der wesentlichen exogenen Inputs ist die Nachfragedichtefunktion, welche die Veränderung der Nachfrage bei Ausdehnung des Absatzgebietes zeigt und regionsspezifische Parameter wie z. B. die Bevölkerungsdichte um¬fasst. Die hier entwickelte Methode führt damit einerseits regionsspezifische Parameter explizit in die ökonomische Optimierung ein und expliziert das Ab¬satzgebiet als ökonomisches Entscheidungskalkül. Die Ergebnisse zeigen, dass unter den getroffenen Annahmen, das optimale Absatzgebiet aus einzelwirtschaftlicher und wohlfahrtsorientierter Sicht un-terschiedlich ist. Um eine wohlfahrtsoptimale Allokation zu erreichen, sollte in einem ersten Schritt das wohlfahrtsoptimale Absatzgebiet festgelegt werden und in einem zweiten Schritt die Versorgung dieses Gebiets mittels Aus¬schreibung vergeben werden. Zwei Spezialisierungen des entwickelten Ansatzes werden vorgestellt: 1.Staatliche Interventionen aufgrund von externen Nutzen der leitungsge-bundenen Güterbereitstellung in Form von Pigou-Steuer und Subventionen 2.Auswirkungen einer exogenen Variation der Nachfragedichte im Betrach-tungsraum Die Ergebnisse zeigen, dass die Pigou-Steuer nicht notwendigerweise zu einem wohlfahrtsoptimaleren Gebiet führt, da die Konsumenten leitungsge¬bundener Güter mit höheren Preisen belastet werden und Wohlfahrtsgewinne durch ein weiteres Absatzgebiet durch Wohlfahrtsverluste aufgrund höhere Preise wettgemacht werden. Im Gegensatz dazu führen Subventionen unter den getroffenen Annahmen immer zu einer Annäherung an das Wohlfahrts¬optimum.<br />

This thesis focuses on the optimisation of the sales area for goods distributed via network like district heating or water supply. The question under consid¬eration is: How far under the premises of benefit-maximisation should the grid be extended and respectively the sales area for the goods distributed via network determined? Networks, distributing goods are in general natural monopolies, facing the fact that price and quantity decisions taken in order to maximise benefits by the monopolist are not optimising welfare under a social perspective . So the above mentioned question could be detailed by two different points of view: How far should the network be extended according to monopolist benefit-maximisation and what is the optimum extension concerning social welfare? The underlying hypothesis is, that the price for goods and network expansion in order to maximise monopolist benefits differs from welfare maximising prices and network expansion.<br />The method used, adapted and further developed in order to answer the questions and to verify the hypothesis mentioned above is the "long term cost- and revenue-curves". This method allows to determine explicit the op¬timal production capacity for an undertaking or machine and is reformulated here in order to output explicit the optimum expansion of a network dis¬tributing goods. That means instead of output in form of tons or kWh per year the (endogen) output of the method developed in this thesis is the sales area, that is "m2 to be supplied with network distributed goods". One of the ex¬ogenous inputs is the density function of demand, that describes the change of demand with changing sales area and consists of region-specific parameters like population density and this is rather new in economic optimisation methods. The results show that under the assumptions made here, the decision of the monopolist concerning the optimum sales area differs notably from the opti¬mum sales area when maximising social welfare. Maximising benefits under the perspective of the monopolist requires the long term marginal costs to equal the price for substitutes, not network-distributed but being a substitute for the network-distributed good. Whereas social welfare optimisation re¬quires the short term marginal cost to equal the long term marginal cost re¬duced by the marginal consumer surplus. In order to obtain maximum social welfare, the welfare optimum sales area should be determined and then the optimum supplier (supplying at minimum but cost effective prices) could be found via tendering.<br /> Two specialisations of the developed method have been made: 1)Interventions due to external benefits network-distrib¬uted goods bring along are discussed, namely a pigou-tax (on substi¬tutes causing external costs) and subventions 2)The impact of the exogenous variation of the demand-den¬sity-function is analytically discussed. From the results it could be seen, that a pigou tax does not necessarily yield to a more welfare optimum sales area, because consumers of net¬work-based goods are charged with higher prices and welfare-benefits due to a wider supply area are reduced by higher prices and less consumer surplus whereas a subsidy in any case results in a wider supply area. Re¬sults concerning the exogenous variation of demand-density-function show, that this has a very significant impact on the economic performance of network-distributed goods and respectively the size of the economic favourable sales area.