Methodik – Kostenkalkulation Bewässerungssystem

Ziel und Grundprinzip

Die im Rahmen der Bachelorarbeit entwickelte Kostenkalkulation dient der modellhaften Ermittlung der Investitionskosten eines autarken Bewässerungssystems für forstliche Kulturflächen. Abgebildet werden die technischen Funktionsgruppen des Systems, die Abhängigkeiten zwischen Flächengeometrie, Pflanzverband und Komponentenbedarf sowie die daraus resultierenden Gesamtkosten.

Die Berechnung ist modular aufgebaut: Aus wenigen Eingabeparametern werden zunächst geometrische und systembezogene Kenngrößen abgeleitet. Darauf aufbauend werden Mengen und Kosten je Funktionsgruppe berechnet und zu Gesamtkosten summiert.

Eingabeparameter

Im Eingabebereich werden die Parameter definiert, die die geometrischen und technischen Rahmenbedingungen bestimmen: Flächenlänge L, Flächenbreite B, Reihenabstand S_R, Pflanzenabstand S_P, Wassermenge je Pflanze und Bewässerungsgang V_P, Entfernung Tank–Forststraße, Position von Wassertank/Steuerung P sowie die Anzahl der Bewässerungsgänge pro Tankfüllung BZ_Tank.

Berechnungslogik (allgemeine Größen)

Flächengröße

A_ha = (L · B) / 10 000

Umrechnung von Quadratmetern in Hektar.

Anzahl der Reihen

N_R = ⌊ B / S_R ⌋

Anzahl der Pflanzen pro Reihe

N_P/R = ⌊ L / S_P ⌋

Anzahl der Pflanzen (gesamt)

N_Pfl = ⌊ B / S_R ⌋ · ⌊ L / S_P ⌋

Gesamtwasserbedarf pro Bewässerungsgang

V_bew [m³] = ( ⌊B / S_R⌋ · ⌊L / S_P⌋ · V_P ) / 1000

Division durch 1000 zur Umrechnung von Litern in Kubikmeter.

Gesamtlänge der Tropfleitungen

L_Tropf = (B / S_R) · L

Anzahl der IBC-Container

N_IBC = BZ_Tank · ⌈ V_bew / 1 ⌉

Aufrundung auf ganze 1 m³-Behälter (IBC).

Anzahl der Bewässerungskreise

N_K = ⌊ L_Tropf / L_Kreis ⌋   mit   L_Kreis = Tropfrohrlänge je Kreis [m]

In der Web-Implementierung ist die Tropfrohrlänge je Kreis als feste Systemgröße hinterlegt (z. B. 450 m).

Zuleitungslänge in Abhängigkeit der Systemposition

L_zul = N_K · L_per(P)

L_per(P) =
  1/2 · B                 wenn P = Zentrum
  1/2 · B                 wenn P = Längsseite_Mitte
  1/2 · B + 1/2 · L        wenn P = SchmaleKante_Mitte
  B + 1/2 · L              wenn P = Ecke

L_per(P) beschreibt die Leitungslänge vom Technik-/Tankstandort bis zur Tropfleitung je Kreis; L_zul ist die Gesamtlänge aller Zuleitungen.

Länge der Befüllleitung

L_Bef = L_zul + 15

Kostengliederung (Funktionsgruppen)

Die Kostenermittlung ist in fünf Funktionsgruppen gegliedert: (1) Wasserversorgung, (2) Pumpeneinheit inklusive Stromversorgung, (3) Ventilsteuerung und Sensorik, (4) Tropfleitungs- und Zuleitungssystem, (5) Zubehör und Vormontage.

Für jede Komponente ist ein fester Einzel- oder Meterpreis hinterlegt. Die benötigte Menge wird in Abhängigkeit der zuvor berechneten Flächen- und Systemgrößen automatisch ermittelt. Die Einzelkosten ergeben sich aus dem Produkt von Menge und Einheitspreis. Innerhalb jeder Funktionsgruppe werden die Einzelkosten zu Gruppensummen addiert; die Summe aller Funktionsgruppen ergibt die ausgewiesenen Gesamtinvestitionskosten (exkl. MwSt.). Änderungen an Eingabeparametern führen entsprechend zu einer automatischen Neuberechnung von Mengen und Kosten.