• No results found

Flexibility in Infrastructure Projects: a Real Options Valuation of the Dutch Maglev project

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Flexibility in Infrastructure Projects: a Real Options Valuation of the Dutch Maglev project"

Copied!
55
0
0

Bezig met laden.... (Bekijk nu de volledige tekst)

Hele tekst

(1)
(2)

Preface 

 

When it comes to the process of writing, many thoughts cross my mind. One of my favourites is, “Of making  many  books  there  is  no  end,  and  much  study  wearies  the  body  (Ecl.  12:12b  NIV).”  Though  this  biblical  citation  seems  to  indicate  that  there  is  no  virtue  in  writing,  I  think  there  is  a  bottom  line  that  is  truly  applicable to my master’s thesis. During the process of writing, I felt my mind captured and my body worn  out. Yet, ending the writing process is a great relief.  

It  pleases  me  to  invite  you  to  read  my  master’s  thesis.  I  gave  my  utmost  for  it  and  I  hope  you  will  see  a  glance of my academic capabilities, which I consciously used to conduct a real options valuation of the Dutch  Maglev project. The Dutch Maglev project is a loved and hatred infrastructure project that interested me for  years  during  my  youth.  It  was  a  great  experience  to  revisit  this  youth  interest  with  the  perspective  of  a  master’s  student  in  finance.  I  hope  academic  research  will  never  end,  but  at  the  same  time,  I  made  a  substantial contribution with my master’s thesis to the evaluation of infrastructure projects.  

At this place, I want to thank all the people who assisted me with my master’s thesis. First and for all, I want  to thank my supervisor dr.ing. N. Brunia who assisted me in a challenging way. Second, I am thankful for the  data that dr. J.P. Elhorst provided me. Next, I want to thank my friends for all the good time I spend with  them. I also want to thank my parents who raised me in a loving and caring way. They made it possible for  me  to  study.  Finally  yet  importantly,  I  am  grateful  to  my  girlfriend  Marije.  Your  continuous  love  and  encouragement kept me going on with my master’s thesis.  

 

(3)

I. Introduction 

 

In  2004,  a  Dutch  parliamentary  commission  on  infrastructure  projects  examined  the  valuation  process  of  infrastructure  projects  after  misinformation  from  the  government  about  the  Betuweroute  and  the  Amsterdam‐Brussels  high‐speed  train  (Tijdelijke  Commissie  Infrastructuurprojecten  2004).  Both  projects  experienced  severe  cost  overruns  and  had  lower  traffic  demand  and  a  longer  transition  period  than  expected. At the same time, the government was examining the Dutch Maglev project, a magnetic levitation  project  connecting  Groningen  and  Amsterdam.  The  project’s  aim  was  to  stimulate  the  lagging  Northern  economy and to relieve the capacity constraints of the Randstad with respect to transport, land, and labour  markets  (Elhorst  and  Oosterhaven  2008).  After  several  social  cost  benefit  analyses  (NEI  2001;  RUG  2001;  Nyfer  2000),  the  government  rejected  the  Dutch  Maglev  project  in  2007  because  they  considered  the  profitability not proven.  

This parliamentary examination followed a tradition of official reports that are written on the valuation of  infrastructure  projects,  such  as  the  CPB/NEI  (2000)  and  SACTRA  (1999).  These  reports  contain  dozens  of  requirements on forecasts and profitability of infrastructure projects. Like most large engineering projects,  infrastructure  projects  are  characterized  by  heavy,  fixed,  and  normally  irreversible  investments  (Zhao  &  Tseng 2003). Moreover, infrastructure projects have a high level of uncertaintyii and are subdue government  regulation.  Flyvbjerg  (2007)  finds  that  traffic  demand  and  construction  costs  are  uncertain  and  thereby  difficult  to  forecast.  The  government  regulation  consists  of,  among  others,  strict  rules  on  setting  prices,  which limits managerial freedom on infrastructure projects. Hence, the valuation of infrastructure projects is  difficult. As a result, there is an ongoing debate between policy makers and advisors on the proper valuation  of infrastructure projects. 

This  debate  is  not  constrained  to  policy  makers  and  advisors  in  the  Netherlands.  In  two  seminal  studies,  Flyvbjerg  (2006,  2007)  finds  cross‐country  empirical  evidence  of  highly  inaccurate  traffic  demand  and  construction  costs  forecasts  of  infrastructure  projects.  For  rail  projects,  72  percent  of  them  had  traffic  forecasts that were overestimated by more than 67 percent. The average cost escalation of rail projects was  45 percent. For high‐speed rail projects, the average cost escalation was even 52 percent. The evidence is  similar for other types of infrastructure projects. Hence, this empirical evidence shows the weakness of the  traditional valuation of infrastructure projects. 

Traditionally, practitioners use a social cost benefit analysis to evaluate infrastructure projects. They account  for  the  underlying  project  risk  by  using  a  risk‐adjusted  discount  rate.  The  concept  of  such  a  risk‐adjusted  discount rate, however, is commonly misunderstood by engineers and politicians (Garvin and Cheah 2004).  Often, the firm’s cost of capital is incorrectly used to adjust for the riskiness of the infrastructure project. The  empirical evidence of the weakness of traditional valuation of infrastructure projects together with a shift to  private provision of infrastructure, for instance by Build‐Operate‐Transfer (BOT) arrangements, has led to a  stream  of  literature  on  the  proper  valuation  of  infrastructure  projects.  This  literature  reports  severe  shortcomings  of  the  traditional  valuation  techniques,  which  are  based  on  the  discounted  cash  flow  approach. De Neufville (2003) summarizes them into three major shortcomings. First, practitioners that use        

ii

(4)

traditional valuation techniques neglect market and technological uncertainties. Second, practitioners do not  account for asymmetric payoffs. Finally, they use incorrect risk‐adjusted discount rates when risk levels are  not stable. Consequently, practitioners incorrectly assume that  management is passive and does not react  on  market  and  technological  uncertainties,  asymmetric  payoffs,  and  unstable  risk  levels.  Ignoring  this  managerial flexibility results in too low valuations because the value of flexibility is not taken into account  (Amram and Kulatilaka 1999; Trigeorgis 1999).  

Real options valuation is widely proposed as a better valuation technique to evaluate infrastructure projects  (Garvin  and  Cheah  2004;  Ho  and  Liang  2002).  The  real  options  valuation  approach  identifies  and  models  uncertainties in infrastructure projects, such as traffic demand. Consequently, managerial flexibility is taken  into account. This managerial flexibility consists of real options. For example, if expected traffic demand is  low  the  government  can  defer  construction  of  the  infrastructure  project  and  wait  until  expected  traffic  demand  is  higher.  Although  the  real  options  valuation  approach  is  widely  proposed  in  the  literature,  real  options valuations of infrastructure projects based on real and high‐detailed data are scarce. Most authors  use simulated data because they have limited data available. Moreover, the applied real options valuations  are  mostly  illustrative  and  low‐detailed.  Flyvbjerg  (2006)  proposes  in‐depth  case  study  research  with  real  and high‐detailed data to verify the appropriateness of valuation approaches. Therefore, there are now too  few  real  options  valuations  of  infrastructure  projects  based  on  real  and  high‐detailed  data  to  verify  the  appropriateness of the real options valuation approach to evaluate infrastructure projects. In addition, the  ability  of  the  government  to  make  correct  forecasts  of  infrastructure  projects,  which  Flyvbjerg  (2007)  demonstrates to be weak, and real options valuation is hardly examined.  

In this master’s thesis, I will add to the debate on the valuation of infrastructure projects  by conducting a  real  options  valuation  of  the  Dutch  Maglev  project  between  Groningen  and  Amsterdam.  This  valuation  is  based on real and high‐detailed data. It examines the relationship between the project forecasts on the one  hand and the project valuation on the other hand. The research question is, “What is the value of flexibility  of the Dutch Maglev project?”   

The real options valuation is conducted on real data of the Dutch Maglev project by Elhorst and Oosterhaven  (2008).  Underlying  uncertainties  are  identified  and  modelled  explicitly  in  Crystal  Ball®iii.  A  Monte  Carlo  simulation of 10,000 runs estimates the average project value and volatility. Real options are modelled with  a  binomial  option‐pricing  model,  following  Copeland  and  Antikarov  (2001).  More  specific,  the  government  has the option to defer construction, abandon the project during the operation period, and postpone part of  the  train  investment  by  considering  it  an  expansion  option.  The  net  present  value  with  flexibility  will  be  compared with the net present value without flexibility, which is computed by a traditional discounted cash  flow approach, to obtain the value of flexibility. At the end, the implication of the results of my real options  valuation for the debate is discussed. 

Three social cost benefit analyses of the Dutch Maglev project have been conducted, respectively by the NEI  (2000, 2001), RUG (2001) and Nyfer (2000). All of them use the traditional discounted cash flow approach.  Despite  the  agreement  of  the  studies  on  an  overall  negative  net  present  value,  a  lot  of  discussion  arose  between the practitioners about the methodology, cash flow forecasts and the implication of the results for  the  decision  making  process.  Ultimately,  the  discussion  was  ended  by  the  decision  of  the  government  to        

iii

(5)

(6)

II. Literature 

   

The  literature  on  real  options  valuation  can  be  clearly  divided  into  theoretical  and  applied  literature.  The  theoretical  literature  is  abundant  and  well  developed.  Amram  and  Kulatilaka  (1999)  and  Trigeorgis  (1999)  both  provide  excellent  introductions  on  real  options.  Below  is  a brief  overview  of  the  main  aspects  of  the  real options valuation approach. The applied literature, however, is for certain application areas limited. Real  options  valuations  of  high‐speed  rail  projects,  which  comes  as  close  as  it  gets  to  my  case  of  the  Dutch  Maglev  project,  are  scarce.  Therefore,  an  overview of  comparable  real  option  valuations  is  given  too.  This  section ends with the contributions of my master’s thesis to the literature. 

A. Theoretical literature 

Real  options  valuation  became  increasingly  popular  after  the  shortcomings  of  traditional  valuation  techniques were widely recognized. Based on the discounted cash flow approach, the traditional valuation  techniques have both conceptual and mechanical shortcomings (de Neufville 2003). First, practitioners that  apply the traditional discounted cash flow approach ignore technological and market uncertainties. That is,  they  fail  to  recognize  that  management  can  react  actively  on  changing  technological  and  market  circumstances.  Second,  a  mechanical  shortcoming  is  that  the  discounted  cash  flow  approach  neglects  the  usual asymmetric payoff structure of projects. For example, the occurrence of a construction cost overrun is  more  realistic  than  lower  construction  costs  than  expected  (Flyvbjerg  2007).  Incorrectly  assuming  that  payoffs  are  symmetric  leads  to  the  flaw  of  averages,  also  known  as  Jensen’s  inequality.  It  says  that  the  expected project value with average uncertainty is not equal to the average of the expected project values.  Third,  the  use  of  a  risk‐adjusted  discount  rate  is  only  appropriate  with  stable  levels  of  risk.  In  reality,  risk  levels are changing, among others due to technological and market uncertainties. Therefore, the discounted  cash  flow  approach  lacks  a  proper  risk‐adjustment  method  over  time.  If  management  takes  these  market  and  technology  uncertainties,  asymmetric  payoffs,  and  unstable  risk  levels  into  account,  the  traditional  valuation  techniques  result  in  too  low  values.  Indeed,  practitioners  do  not  include  the  value  of  flexibility  because  they  ignore  managerial  flexibility  (Trigeorgis  1996).  The  real  options  valuation  approach  identifies  the  underlying uncertainties, addresses for asymmetric payoffs, and accounts  for unstable  risk levels. As a  result, managerial flexibility is taken into account. Therefore, the real options valuation approach reveals the  hidden value of flexibility (Trigeorgis 1999).  The real options valuation approach provides a number of different modelling approaches. Miller and Park  (2002) give an overview of the various models. In short, real options valuations can be divided in discrete‐ time and continuous‐time. The most common discrete‐time method is the binomial option‐pricing model by  Cox et al. (1979). Continuous‐time models range from closed‐form models, stochastic differential equations,  to simulation models. The various models of real options valuation differ with respect to their applicability,  complexity and accurateness.  

(7)

of inputs or outputs in the project. Sixth, staged investments can be seen as time to build options. Finally,  multiple interaction options are combinations of the real options above. 

Hence, both the modelling approach as well as the type of real options is varied in the literature. The last  aspect  of  the  real  options  valuation  approach  is  the  modelling  of  the  underlying  uncertainties.  The  identification of uncertainties as well as managerial flexibility is crucial for valuing real options and thereby  the value of flexibility (Greden et al. 2005). Miller and Lessard (2001) identify three broad categories of risk  with respect to infrastructure projects, namely market‐related risks, completion risks, and institutional risks.  Market‐related risks consist of demand forecasts inaccuracy, financial risk, and supply risk. Completion risk  addresses the technical, construction and operation risks of the infrastructure project. Finally, institutional  risks deal with the political situation, for example regulations concerning pricing and entry. These risks can  either  be  modelled  by  using  analyst  forecasts,  historical  data  or  a  Monte  Carlo  simulation.  Copeland  and  Antikarov (2001) recommend the third possibility. That is, to model the underlying uncertainties in Crystal  Ball® and estimate the average and standard deviation of the project value with a Monte Carlo simulation.  The average and standard deviation are used to build the binomial option‐pricing model. The Monte Carlo  simulation in Crystal Ball® allows for the inclusion of multiple uncertainties but generates a single volatility  estimate so that a simple and intuitive binomial option‐pricing model can still be used.  Uncertainties allow for managerial flexibility if management is able to take an active stance towards them.  An important distinction is whether this managerial flexibility represents a real option ‘on’ the project that  management considers a black box, or a real option ‘in’ the project, which changes the actual design of the  project (Wang and de Neufville 2004). In fact, real options ‘in’ the project require a deeper understanding of  the  project because  the  properties of the option, such as the  exercise price and exercise  date are  hard to  observe.  In  contrast,  real  options  ‘on’  the  project  are  comparable  to  financial  options  and  can  be  valued  easily. 

Several  authors  have  constructed  a  framework  for  real  options  valuation.  These  frameworks  combine  uncertainty  modelling,  modelling  approaches,  and  real  options  types.  All  frameworks  for  real  options  valuation  are  based  on  the  traditional  discounted  cash  flow  approach.  The  net  present  value  without  flexibility is the reference value. The framework of Copeland and Antikarov (2001) combines a Monte Carlo  simulation of modelled  uncertainties with the intuitive binomial  option‐pricing model by Cox et al. (1979).  Dixit  and  Pindyck  (1994)  and  Trigeorgis  (1996)  constructed  frameworks  with  more  complex  modelling  approaches. De Neufville (2000), however, proposes a more descriptive framework of real options valuation.  Essentially, each real options valuation is a trade‐off between mathematical elegance on the one hand and  intuitive interpretation on the other hand (Garvin and Cheah 2004). 

B. Applied literature 

(8)

on  the  value  of  flexibility.  Pimentel  et  al.  (2008)  develop  a  mathematical  complex  model  but  fail  to  show  convincing  results  for  their  real  options  valuation  of  the  Portuguese  high‐speed  rail  project.  In  short,  the  number  of  real  options  valuations  of  high‐speed  rail  projects  is  small  and  inconclusive  about  the  value  of  flexibility. 

Table 1 

Overview of real options valuations of high‐speed rail projects  Articles  Bowe & Lee (2004)  Huang & Chou 

(2006)  Petkova (2007)  Pimentel et al. (2008)  Case  Taiwan High‐  speed rail  Taiwan High‐ speed rail  Dutch Maglev  project  Portuguese High‐speed rail 

Data  Real*  Real* Simulated  Simulated 

Uncertainty   Operating cash  flows 

Revenues  Traffic demand  Traffic demand, investment,  benefits  Real option  Deferment,  expansion, contract  Abandonment,  MRG**  Deferment,  abandonment  Deferment  NPV***  ‐€ 28,280mln  € 138,510mln  ‐€ 180mln  ‐€ 276mln  % of NPV****  201  9.67  107  1,365 

Model   Closed‐form  Closed‐form  Simulation  Stochastic differential 

equations  Taiwan High‐Speed Rail Consortium  **  Minimum government guarantee  ***  Net present value without flexibility  ****  Option value as a percentage of the net present value without flexibility  The first real options valuation of a high‐speed rail project is by Bowe and Lee (2004). They examined  the  Taiwan high‐speed rail project with real data from the Taiwan High‐Speed Rail Consortium. They identified  operating  cash  flows  as  the  uncertainty  and  modelled  it  in  continuous  time  with  a  Geometric  Brownian  motioniv. The consortium possesses the real options to defer, expand, and contract the project. Bowe and  Lee (2004) use a modified version of the Black‐Scholes model, which belongs to the closed‐form approach,  to  compute  the  combined  value  of  flexibility.  The  value  of  flexibility  is  approximately  201  percent  of  the  project value without  managerial flexibility.  The  net present value without flexibility of the high‐speed rail  project is negative and equal to ‐€ 28,280mln. The real options are all valuable, ranging from € 12,920mln for  the  contraction  option  to  €  15,200mln  for  the  deferment  option.  The  combined  option  value,  however,  equals € 56,380mln so there is a negative interaction effect of ‐€ 13,730mln. Hence, the option values are  non‐additive.  In  short,  Bowe  and  Lee  (2004)  show  that  flexibility  is  a  major  determinant  of  the  economic  viability of the Taiwanese high‐speed rail project.  

The article by Bowe and Lee (2004) provides substantial evidence for the value of flexibility of infrastructure  projects. However, the analysis has three shortcomings. First, they modelled uncertainty as operation cash  flows, which is a rough measure that includes multiple costs and benefits. The variance is computed on basis  of  the  distribution  of  cash  flows,  which  is  influenced  by  operating  and  financial  decisions.  Therefore,  the  valuation  results  are  potentially  biased.  Second,  Bowe  and  Lee  (2004)  examine  managerial  flexibility  from  the  perspective  of  the  consortium.  The  effect  on  society,  however,  is  unclear.  Taxpayers  could  pay  the        

iv

(9)

burden.  Finally,  Bowe  and  Lee  (2004)  do  not  discuss  the  information  on  which  management  bases  its  flexibility decisions. 

Huang  and  Chou  (2006)  also  conducted  a  real  options  valuation  of  the  Taiwan  high‐speed  rail  case  but  without referring to the article by Bowe and Lee (2004). Huang and Chou (2006) used the same data of the  Taiwan  High‐Speed  Rail  Consortium.  Instead,  they  model  revenues  as  the  underlying  uncertainty  with  a  Geometric Brownian motion process.  Huang and Chou (2006) then derive  complex  closed‐form equations.  They  examine  both  the  real  option  to  abandon  the  project  during  the  pre‐construction  phase  and  the  minimum  revenue  guarantee  (MRG).  The  consortium  has  the  right  to  forgo  the  commencement  of  the  construction process if the project seems to exceed budgetary constraints. The MRG can be regarded as a  European put option granted by the government to stimulate the execution of the high‐speed rail project.  The  net  present  value  of  the  project  without  flexibility  is  €  138,510mln,  which  clearly  differs  from  the  negative  net  present  value  of  Bowe  and  Lee  (2004).  The  abandonment  option  equals  €  7,440mln  and  the  minimum revenue guarantee is approximately € 7,720mln. The combined option values equals € 13,390mln  so there is a small interaction effect. The value of flexibility is approximately 9.67 percent of the net present  value without flexibility.  Reviewing the article of Huang and Chou (2006) with respect to the previous study by Bowe and Lee (2004)  shows that a real options valuation with identical data is not a guarantee of comparable results. Not only is  the value of flexibility different, but also the underlying net present value. Hence, one has to be very careful  with  making  statements  on  basis  of  these  real  options  valuations  of  the  Taiwan  high‐speed  rail  case.  Moreover,  the  study  by  Huang  and  Chou  (2006)  has  two  shortcomings.  First,  they  do  not  model  the  underlying uncertainty precisely. Revenues are subject to numerous factors, including traffic demand, cost of  capital,  and  financing  decisions.  In  fact,  the  authors  use  the  volatility  of  the  Taiwan’s  stock  market  to  estimate  the  variance  of  the  high‐speed  rail  project’s  variance.  Second,  the  real  options  have  weak  assumptions.  The  private  consortium  can  abandon  during  the  pre‐construction  phase  without  incurring  a  penalty. Likewise, the effect of the minimum government guarantee on society is unclear. Presumably, when  revenues are lower than expected the taxpayer pays the burden. 

Petkova  (2007)  wrote  her  master  thesis  on  the  rail  system  planning  for  the  Portuguese  high‐speed  rail  project. She examined the benefit of a real options valuation for this high‐speed rail project. For she did not  have data on the Portuguese project, Petkova (2007) used simulated data of the Dutch Maglev project. Her  data  consists  only  of  revenues,  time  savings,  and  investment  costs.  Traffic  demand  is  identified  as  the  underlying uncertainty and modelled with a Geometric Brownian motion. The government has the flexibility  to defer construction of the project and abandon during the operation phase. The net present value without  flexibility equals ‐€ 180mln. The deferment option is worth € 273mln, which represents 107 percent of the  NPV  without  flexibility.  Remarkably,  the  abandonment  option  value  is  not  reported.  On  basis  of  this  illustrative  real  options  valuation  with  simulated  data,  Petkova  (2007)  concludes  that  the  real  options  valuation approach is not yet suitable for high‐speed rail projects. 

(10)

10 

deferment option while she announced to examine also the option to abandon the Dutch Maglev project.  Finally,  Petkova  (2007)  does  not  explain  how  the  government  is  able  to  make  the  decision  on  the  real  options. That is, the information on which the government is able to defer the investment is not discussed.  Pimentel et al. (2008) examine the Portuguese high‐speed rail project too. Similar to Petkova (2007), there is  no data available so they use a simple self‐constructed dataset. Pimentel et al. (2008) are the only authors  that identify multiple uncertainties in their real options valuation of a high‐speed rail project. Namely, they  model  traffic  demand,  investment  costs,  and  revenues  by  a  Geometric  Brownian  motion  process.  The  net  present value without flexibility equals approximately ‐€ 276.2mln. Only the deferment option is examined,  which  has  a  value  of  €  3,492mln.  The  real  option  represents  1,365  percent  of  the  NPV  without  flexibility.  Pimentel  et  al.  (2008)  conclude  that  they  developed  a  sophisticated  real  options  valuation  model  with  stochastic differential equations, which needs to be tested with real data. 

The article by Pimentel et al. (2008) provides a sophisticated but complex model. The preliminary results on  basis of a simulated dataset are, however, unconvincing. The value of flexibility equals 1,365 percent of the  net present value without flexibility whereas the average percentage ranges from zero to approximately 200  percent  in  other  studies.  Outliers  like  these  can  probably  be  attributed  to  parameter  estimation.  Furthermore,  Pimentel  et  al.  (2008)  report  little  on  the  estimation  of  these  input  parameters,  which  are  detrimental to the valuation results. For example, the validity of a standard deviation of 32.5 percent of the  benefits is not demonstrated. Therefore, the stochastic model by Pimentel et al. (2008) is not useful yet to  evaluate the value of flexibility.  

Hence,  the  limited  number  of  real  options  valuations  of  high‐speed  rail  project  fails  to  present  conclusive  evidence  on  the  value  of  flexibility.  Moreover,  there  is  no  preferred  modelling  approach  in  the  applied  literature.  Nonetheless,  in  the  applied  literature  there  are  numerous  real  options  valuations  in  other  application areas, which are comparable to infrastructure projects. These application areas also have heavy,  fixed, and normally irreversible investments. Table 2 summarizes these comparable real options valuations. I  selected  real  options  valuations  on  mines,  oil  and  gas  projects,  public  parking  garages,  toll  roads,  and  a  number of miscellaneous projects.  

(11)

11  Table 2 

Overview of real options valuations in other application areas 

Application area  Articles  Data  Real option*  NPV** % of NPV***  Model 

(12)

12 

Similar  to  the  real  options  valuations  of  toll  roads,  real  options  valuations  of  mines,  oil  and  gas  projects, public parking garages, and miscellaneous projects do not provide conclusive evidence of  the  value  of  flexibility  either.  The  value  of  flexibility  ranges  from  3  percent  to  as  high  as  1,981  percent.  In  addition,  the  modelling  approaches  differ  between  the  studies.  The  examined  real  options are, in order of most studied, the option to defer, abandon, expand, and switch. Less than 50  percent of the real options valuations use real data. Hence, these comparable real options valuations  focus on the methodology. 

In  short,  both  the  real  options  valuations  of  high‐speed  rail  projects  and  comparable  projects  provide  no  conclusive  evidence  of  the  value  of  flexibility.  Most  valuations  are  based  on  simulated  and  low‐detailed  data  because  the  authors  focus  on  the  methodology.  There  is  no  preferred  modelling approach, however. Moreover, the underlying assumptions are not discussed thoroughly.  For example, the crucial assumption of information to have managerial flexibility is hardly examined.  Finally, the results of the real options valuations are mixed and incomparable. 

C. Contribution to literature 

In conclusion, the theoretical literature on real options valuations offers a wide variety of modelling  approaches,  types  of  real  options,  and  uncertainty  modelling.  Yet,  the  applied  literature  fails  to  present  conclusive  evidence  on  the  value  of  flexibility  of  infrastructure  projects.  The  real  options  valuations also differ with respect to their methodology. It is difficult to find a set of best practices.  With  this  master’s  thesis,  I  will  make  three  contributions  to  the  literature.  First,  I  conduct  a  real  options  valuation  of  the  Dutch  Maglev  project  based  on  real  data,  which  stems  from  an  existing  social  cost  benefit  analysis  by  Elhorst  and  Oosterhaven  (2008).  Second,  this  valuation  is  highly‐ detailed. Flyvbjerg (2006) requires such real and high‐detailed data to conduct a proper case‐study.  Finally, I will discuss the important concept of information in the real options valuation.  

(13)

13 

III. Methodology 

  I use the dataset of Elhorst and Oosterhaven (2008) of the Dutch Maglev project for my real options  valuation. This dataset contains yearly estimates for costs and benefits for the period 2011‐2060. I  construct a cash flow statement from this dataset. I adopt the framework for real options valuation  by  Copeland  and  Antikarov  (2001)  because  it  allows  for  the  modelling  of  multiple  uncertainties  in  continuous time but uses the intuitive binomial option‐pricing model of Cox et al. (1979). First, a net  present value analysis is conducted on basis of the cash flow statement. Second, uncertainties are  identified  and  modelled  in  Crystal  Ball®.  Third,  a  Monte  Carlo  simulation  is  used  to  estimate  the  average and standard deviation of the Dutch Maglev project value. Fourth, real options are modelled  with  a  binomial‐option  pricing  model  following  Cox  et  al.  (1979).  Finally,  the  value  of  flexibility  is  computed by taking the difference between the NPV with flexibility and the NPV without flexibility. I  present a sensitivity analysis to check the robustness of my results. 

A. Net present value 

I use the social cost benefit analysis of Elhorst and Oosterhaven (2008) as a starting point for the real  options  valuation.  A  cash  flow  statement  is  constructed  after  conducting  a  number  of  rearrangements. First, the discount ratev and the growth rate are separated to show their individual  effects. Then, a sensitivity analysis on the discount rate is more precise. Second, indirect economic  effects  are  aggregated  and  categorized  by  type  of  effect.  These  indirect  economic  effects  have  no  effect on the real options valuation. Third, the construction costs are divided into yearly estimates  following  the  investment  schedule  by  PWC  (2000).  Construction  costs  can  now  be  modelled  as  an  uncertainty. Finally, exploitation costs incorrectly contain train investment. This train investment is  reported  separately.  Construction  costs  and  train  investment  together  constitute  the  investment  costs of the Dutch Maglev project. 

Table 3 shows the condensed cash flow statementvi for the first 15 years. Direct benefits consist of  exploitation  revenues  and  time  savings.  Additional  indirect  benefits  and  costs  contain  additional  consumer  benefits  and  labour  market  effects.  External  effects,  such  as  noise  and  pollution,  are  reported too. The costs of the Dutch Maglev project consist of construction costs, train investment,  and exploitation costs. Following Elhorst and Oosterhaven (2008), a social discount rate of 4 percent  is  used  to  compute  discounted  cash  flows  at  2010  value.  A  detailed  explanation  of  the  cost  and  benefit items is provided in appendix B. 

(14)
(15)

15  B. Uncertainties 

I have identified three uncertainties in the Dutch Maglev project: traffic demand, construction costs,  and transition period. They are reported in table 4. Traffic demand and transition period are market‐ related risks whereas construction costs is a completion risk (Miller and Lessard 2001). In the applied  literature,  traffic  demand  and  construction  costs  are  common  as  uncertainties  in  infrastructure  projects (e.g. Pimentel et al. 2007; Petkova 2007). Moreover, Flyvbjerg (2006, 2007) gives empirical  evidence  on  the  incorrect  forecasts  of  traffic  demand  and  construction  costs.  Therefore,  I  include  both  uncertainties  in  my  real  options  valuation.  The  third  uncertainty,  transition  period,  is  less  common. Most authors make an assumption on the time it takes an infrastructure project to reach  full capacityvii but they do not recognize the underlying uncertainty. I follow Cheah and Liu (2006) by  modelling this transition period uncertainty. It differs from traffic demand because transition period  uncertainty influences all cost and benefit items, except noise. Although a longer transition period  will decrease traffic demand during the start‐up phase, I assume there is no lasting effect on traffic  demand. The uncertainties are independent so there is no correlation between them.  Table 4  Modelled uncertainties in the Dutch Maglev project. 

Uncertainty  Type of risk* Modelling  Range 

Traffic demand**  Market‐related  Geometric Brownian motion  +/‐20%  Construction costs  Completion  Poisson jump process  10‐20%  Transition period  Market‐related  Lognormal distribution  3‐9 years*** 

*  Type of risk according to the classification by Miller and Lessard (2001)   **  Exploitation revenues, time savings, and exploitation costs are modelled as indirect uncertainty items.  ***  Transition period average is 5 years. 

I  model  these  uncertainties  by  selecting  specific  cost  and  benefit  items  and  assigning  stochastic  processes  to  them,  following  Zhao  and  Tseng  (2004).  This  approach  is  until  now  restricted  to  real  options valuations with simulated data because the approach requires high‐detailed data. This high‐ detailed  data  requirement  is  met  by  the  data  of  Elhorst  and  Oosterhaven  (2008).  My  uncertainty  modelling approach is as explicit as possible. Alternative approaches to model uncertainties are the  modelling  of  the  project  value  as  an  uncertainty  (e.g.  Ho  and  Liu  2002;  Bowe  and  Lee  2004)  or  to  model factors within costs and benefit items, such as traffic demand being a function parameter of  revenues  (e.g.  Pimentel  et  al.  2007;  Mayer  and  Kazakidis  2007).  The  first  alternative  is  too  rough  whereas the second has not yet been applied to real data because it requires too detailed data. The  dataset  by  Elhorst  and  Oosterhaven  (2008)  does  not  contain  underlying  parameters,  such  as  tariff  and traffic demand. Therefore, I prefer the approach by Zhao and Tseng (2004).  Traffic demand  Traffic demand is not directly observable in the data by Elhorst and Oosterhaven so specific cost and  benefit items that are related to traffic demand are selected. First, exploitation revenues are directly         vii

(16)

16 

related to traffic demand. Second, time savings of commuting and other trips are related to traffic  demand.  Finally,  exploitation  costs  are  related  to  traffic  demand.  Exploitation  costs  consist  of  approximately 20 percent  infrastructure and 80 percent  transport exploitation costs (PWC 2000). I  assume only transport exploitation costs are variable. Therefore, 80 percent of the exploitation costs  are modelled in relation to traffic demand. The remainder of 20 percent is kept constant. 

These cost and benefit items related to traffic demand will be modelled by  a Geometric Brownian  motion  process,  following  Petkova  (2007)  and  Pimentel  et  al.  (2007).  Marathe  and  Ryan  (2005)  demonstrate  empirically  that  the  Geometric  Brownian  motion  process  is  accurate  in  forecasting  traffic  demand.  The  Geometric  Brownian  motion  is  presented  in  equation  (1)  following  Charnes  (2007), with Vt the value at time t, μ is the annual growth rate, σ the standard deviation and Z the  normally distributed residual with zero mean and a standard deviation of 1.   σZ 2 σ μ 1 t t 2 e V V ⎟⎠+ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − =              (1) 

I  assume  traffic  demand  has  a  zero  growth  rate  by  setting  the  growth  rate  μ  equal  to  half  the  variance  in  equation  (2).  This  assures  that  there  is  no  automatic  upward  bias  so  the  modelling  of  traffic  demand  uncertainty  is  consistent  with  the  social  cost  benefit  analysis  by  Elhorst  and  Oosterhaven (2008). In their social cost benefit analysis, only time savings for commuting trips grows  at the real wage growth rate of 1.11 percent (CPB 1997) to account for higher wages in the future.  With a zero growth rate for traffic demand, the arithmetic average of the Monte Carlo simulation of  the selected cost and benefit items will give zero growth but individual simulation runs do have small  positive or negative trends.   2 σ μ= 2       (2) 

The  standard  deviation  σ  is  assumed  20  percent,  which  is  commonly  used  in  the  literature  (e.g.  Pimentel et al. 2007). An alternative would be to use expert estimates but these are unavailable for  the Dutch Maglev project. The lower bound of the Geometric Brownian motion is zero but there is  no  upper  bound.  I  will  conduct  a  sensitivity  analysis  by  setting  an  upper  bound  for  traffic  demand  uncertainty.  

In Crystal Ball®, the Monte Carlo simulation of the Geometric Brownian process takes residuals from  the normal distribution (0,1) for each run. Then, it computes the estimate on basis of this residual  Z   and the input parameters μ and σ. Finally, the arithmetic average of the estimates is calculated to  obtain  the  average  and  standard  deviation  of  the  project  value.  This  arithmetic  average  of  the  estimates differs from the expectation of the average parameter inputs that is equal to Vt.  Equation 

(17)

17 

evidence  shows  that  on  average  there  is  a  large  cost  escalation  while  few  projects  have  lower  construction  costs  than  initially  forecasted  (Flyvbjerg  2006).  Including  cost  overruns  as  Poisson  jumps  results  in  a  logarithm  distribution  of  the  aggregate  construction  costs.  Chou  et  al.  (2009)  empirically verify such a logarithmic distribution of Poisson jumps.   t t t t I I q I = +       (4) 

The  Poisson  process  shown  in  equation  (4)  is  in  discrete  time  because  I  assume  cost  overruns  can  occur only once a year. The jumps are mutually independent so there is no correlation between a  jump  occurring  in  a  particular  year  and  following  years.  The  probabilities  in  (5)  are  modelled  by  a  binomial probability distribution. The jump qt in  (4) has a random size of φ, which ranges from 10 

until 20 percent, given in equation (6). A random jump size is more realistic because cost overruns  are  not  identical.  Moreover,  a  random  jump  size  accounts  for  the  range  of  volatility  inputs  for  construction costs in the literature (e.g. Ho & Liu 2001; Pimentel et al. 2007). This random size φ is  modelled by a uniform distribution.   λ 1 λ y probabilit y probabilit with with 0 φ qt − ⎩ ⎨ ⎧       (5)    0.10φ0.20      (6)   

The  probability λ  that  a  cost  overrun  will  happen  follows  the  Poisson  distribution  in  (7)  with  x 

representing the number of cost overruns per year. Cost overruns are limited to occur only once a  year  so x  is  equal  to  one.  The  equations  beneath  are  derived  from  Dixit  and  Pindyck  (1994). 

Rewriting  equation  (7)  to  express  expected  time  until  a  cost  overrun  occurs  leads  to  equation  (8).  Hence, the expected time until a cost overrun occurs is equal to one divided by the probability λ.   

( )

x! e λ x f λ x − =       (7)   

( )

λ 1 dT λTe T E 0 λT = =

∞ −       (8)  The construction period ranges from 2011 to 2015, being five years. The expected time T until a cost  overrun occurs is, however, unknown. Flyvbjerg (2006) finds that nine out of ten projects have cost  overruns  so  there  is  a  high  probability  that  construction  costs  will  be  higher  than  forecasted.  Therefore, I assume that at least one cost overrun occurs in every construction period. The expected  time T  now  equals  the  construction  period  length  of  five  years.  Then,  the  probability  λ  of  a  cost 

overrun becomes 0.2. 

Transition period 

(18)

18 

I apply a modified version of the approach by Cheah and Liu (2006) who assume that the growth rate  during  the  transition  period  follows  a  lognormal  distribution.  Whereas  they  model  the  transition  growth rate as an uncertainty, the length of their transition period is still fixed. I model the length of  the transition period as the underlying uncertainty by assuming it follows a lognormal distribution.  The annual proportion of full capacity is computed by dividing 100 percent by the transition period  length and multiplying it with the number of years after construction, shown in equation (9). St is the  annual proportion, t the number of years, and T the transition period length.    St =

( )

100T ×t      (9) 

A  lognormal  distribution  is  appropriate  because  the  number  of  years  cannot  be  negative  and  the  lognormal distribution is positively skewed. This positive skewness corresponds with the direct and  indirect  benefits  that  take  time  to  evolve,  which  is  likely  to  be  longer  instead  of  shorter  than  the  originally estimated five years. The mean of the lognormal distribution is 5 years and the standard  deviation  equals  one.  As  a  result,  the  transition  period  ranges  from  approximately  three  to  nine  years. There is no effect of the transition period uncertainty after the project reached full capacity.  C. Real options 

I have identified three real options for the Dutch Maglev project. They are reported in table 5. First,  the option to defer construction. Next, the option to abandon the project during operation phase.  Finally,  the  option  to  expand  capacity  by  investing  in  additional  trains.  These  real  options  are  common in the real options literature (Amram and Kulatilaka 1999). Besides the calculation of the  value  of  the  real  options  individually,  I  compute  combinations  of  these  options.  In  total,  I  report  seven option values. 

Table 5 

Real options in the Dutch Maglev project 

Real option  Variable  Exercise price  Length  Volatility  Risk‐free rate 

Deferment  Total inv.  € 6,597mln*  5 years  23.1%**   4%***  Abandonment  Salvage value  € 692mln**  25 years  23.1%**  4%***  Expansion  Train inv.  € 125mln****  10 years  23.1%**  4%*** 

*  Estimated average of project value during construction period, 2011‐2016.  **  Estimated standard deviation of project value during operation period, 2016‐2040.  ***  Harmonised long‐term interest rate (ECB 2009).  ****  Estimated at € 692mln (NEI 2001).  *****  Train investment is € 125mln, 20 percent of the initial estimate (NEI 2000). 

(19)

19 

the  operation  period.  I  estimate  the  project  value  for  the  two  periods  separately  because  investments become sunk costs after they are made. Therefore, they do not affect the project value  for  the  remaining  operation  period.  Moreover,  investments  costs  are  the  exercise  price  of  the  deferment option so including the construction period to compute the average project value leads  to  incorrect  double  counting  of  investment  costs.  That  is,  they  are  the  exercise  price  of  the  deferment option and part of the underlying project value. In summary, the Monte Carlo simulation  gives an average and standard deviation for the construction period 2011‐2015 and an average and  standard deviation for the operation period 2016‐2040. 

The  binomial  option‐pricing  model  also  requires  the  exercise  price,  the  lifetime  in  years,  and  the  annual  risk‐free  rate.  With  these  inputs,  I  compute  risk‐neutral  probabilities  of  upward  and  downward  movements  in  the  project  value,  which  is  the  underlying  asset  of  the  real  option.  The  following equations are derived from Copeland and Antikarov (2001). I use equation (10) and (11) to  compute  the  upward  movement  u  and  downward  movement  d  in  the  project  value.  These 

movements are inputs for equation (12) and (13) to compute the risk‐neutral probability upward πu 

and  the  risk‐neutral  probability  downward πd.  The  risk‐neutral  probabilities  are  adjusted  for  the 

underlying risk, so I use the annual risk‐free rate as the appropriate discount rate.  σ e u =       (10)  u 1 d =        (11)  d u d r 1 πu f − − + =        (12)  u d 1 π π = −       (13) 

The  binomial  option‐pricing  model  consists  of  an  event  tree  and  a  decision  tree.  The  event  tree  represents the net present value without flexibility, where upward and downward movements are  computed  with  the  risk‐neutral  probabilities.  The  decision  tree  includes  managerial  flexibility  by  computing  the outcomes  of the marginal decision rules of the real options. The real option values  are  obtained  by  solving  the  binomial  option‐pricing  model  for  each  node  of  the  decision  tree,  working backward from right to left. All real option values are discounted back to 2010. I compute  also the probability that the government invests in the Dutch Maglev project. Following Pimentel et  al.  (2007),  this  probability  is  obtained  by  multiplying  the  nodes  of  the  decision  tree  where  the  government exercises the deferment option. 

Deferment 

The deferment option is an Americanviii call‐optionix on the Dutch Maglev project to invest. It is an  option  “on”  the  project  because  the  characteristics  of  the  Dutch  Maglev  project  are  unchanged  (Wang and de Neufville 2004). The government can invest immediately in 2011 but has the option to        

viii

  American  options  can  be  exercised  before  the  real  option  expires.  The  alternative,  European  options  can  only  be  exercised at the end of the lifetime of the real option. 

ix

(20)

20 

wait‐to‐invest until prospects are more favourable. The decision on deferment is made by comparing  the present project value, V – E, with V the project value and E the exercise price, and the expected 

project  value,  given  in  equation  (14).  The  expected  project  value  is  the  discounted  product  of  the  upward  project  value Vu  and  the  downward  project  value Vd  times  the  corresponding  risk‐neutral 

probabilities πu and πd (Copeland and Antikarov 2001). If there is an upward movement of volatility, 

the project value is higher. Similarly, a downward movement reduces project value. The volatility is  computed from the standard deviation of the project value during the operation period, 2016‐2040,  and the risk‐free rate. Therefore, an upward volatility movement represents higher traffic demand  or a shorter transition period. The deferment option is valuable when the government can obtain a  higher  project  value  by  postponing  investment.  When  the  deferment  option  expires,  the  government only invests if the present project value, V – E, exceeds zero, shown in equation (15).   

(

)

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + + − f d d u u r 1 V π V π E; V max       (14)    max

(

VE;0

)

      (15)  The deferment option has the following assumptions, based on the literature (e.g. Garvin and Cheah  2004;  Woolridge  et  al.  2002).  The  option  to  defer  has  a  lifetime  of  five  years.  The  length  of  the  operation  period  remains  25  years.  There  are  no  costs  associated  with  waiting,  except  for  heavier  discounting. The exercise price, which is investment costs, is the average of the project value during  the construction period similar to Pimentel et al (2007). The Monte Carlo simulation of 10,000 runs  in  Crystal  Ball®  reports  an  average  of  ‐€  6,597mln  for  the  construction  period  2011‐2015, which  is  slightly lower than the static discounted cash flow value of € 6,391mln by Elhorst and Oosterhaven  (2008). The difference stems from the modelled uncertainty of cost overruns.  

Abandonment 

The  abandonment  option  is  an  American  put‐option  on  the  Dutch  Maglev  project  to  abandon  operations. It is an option “on” the project because the characteristics of the Dutch Maglev project  are unchanged (Wang and de Neufville 2004). The government can continue operations but has the  option to cancel all future operations and obtain the salvage value. The decision on abandonment is  made by comparing the salvage value, E, and the expected project value, given in equation (16). The 

expected project value is the discounted product of the upward project value Vu and the downward 

project value Vd times the corresponding risk‐neutral probabilities πu and πd (Copeland and Antikarov 

(21)

21    max

( )

E;V       (17)  The abandonment option has the following assumptions, based on the literature (e.g. Petkova 2007;  Rose 1998). The option exists for the entire operation period that is from 2016 to 2040. The exercise  price is the salvage value, estimated by NEI (2001) at € 692mln. NEI (2001) estimated this value on  basis of 35 percent of the investment costs and discounted it back to 2010. I assume that the salvage  value  decreases  over  time  due  to  deterioration  of  the  Maglev  infrastructure.  Therefore,  I  do  not  compensate for the heavier discounting of the salvage value after 2015.  

Expansion 

The expansion option is an American call‐option on the Dutch Maglev project to make an additional  train  investment.  It  is  an  option  “in”  the  project  because  the  characteristics  of  the  Dutch  Maglev  project  are  changed  (Wang  and  de  Neufville  2004).The  government  does  not  make  the  full  train  investment  in  2015  but  postpones  20  percentx  of  it  and  regards  this  train  investment  as  an  expansion  option.  Therefore,  the  train  investment  in  2015  drops  from  €  628mln  to  €  503mln.  The  remaining  train  investment,  worth  €  125mln,  is  optional  for  the  government.  Therefore,  the  full  capacity decreases from 100 percent to 80 percent. There are fewer trains to transport passengers.  Exercising  the  expansion  option  increases  the  full  capacity  to  100  percent  and,  thereby,  project  value, at the cost of € 125mln. The decision on expansion is made by comparing the present project  value  with  expansion, V  –  E,  with  V  the  project  value  and  E  the  exercise  price,  and  the  expected 

project  value  without  expansion,  given  in  equation  (18).  The  expected  project  value  is  the  discounted  product  of  the  upward  project  value Vu  and  the  downward  project  value Vd  times  the 

corresponding  risk‐neutral  probabilities πu  and  πd  (Copeland  and  Antikarov  2001).  The  volatility  is 

(22)

22  D. Sensitivity analysis 

The results of real options valuation depend for a large extent on the underlying assumptions. For  example,  Bowe  and  Lee  (2004)  and  Huang  and  Chou  (2006)  use  the  same  data  but  arrive  at  very  different results. Therefore, a sensitivity analysis on the underlying assumptions in my real options  valuation  is  required.  These  underlying  assumptions  can  be  classified  in  three  groups.  First,  the  assumptions  of  the  net  present  value  analysis.  Second,  the  assumptions  underlying  the  modelled  uncertainties. Third, the assumptions of the input parameters of my real options valuation. For each  group of assumptions I conduct sensitivity analyses to check whether my results are robust.  

Net present value analysis 

My net present value analysis has two strong underlying assumptions. Namely, the discount rate and  the  length  of  the  operation  period.  These  two  issues  have  also  led  to  much  debate  between  practitioners  of  the  social  cost  benefit  analyses  (Elhorst  and  Oosterhaven  2008).  For  the  discount  rate, I conduct a sensitivity analysis on the discount rate by computing the net present value effect  of  a  one  percent  negative  and  a  one  percent  positive  change  in  the  discount  rate.  Moreover,  I  compute the net present value by using a market return instead of the social discount rate. For the  length  of  the  operation  period,  I  compute  the  net  present  value  for  the  longer  period,  2011  until  2060, and compare it to the normal period length of 2011‐2040. Furthermore, I discuss the salvage  value as a compensation measure for this operation period difference that is 2040‐2060. 

Uncertainties assumptions 

I  model  three  uncertainties  in  my  real  options  valuation,  traffic  demand,  construction  costs,  and  transition  period.  Constructions  costs  uncertainty  drives  the  volatility  of  the  construction  period,  2011 to 2015. Similarly, traffic demand and transition period uncertainty drive the volatility of the  operation  period,  2016  to  2040.  In  Crystal  Ball®,  I  compute  the  relative  contribution  of  the  uncertainties to the construction period, the operation period, and the total period of 2011 to 2040.  The relative contribution to volatility identifies the largest determinant of the standard deviation of  the  project  value,  which  is  an  input  parameter  to  the  binomial  option‐pricing  model.  I  conduct  a  sensitivity analysis on the largest relative volatility contributor.  

Next,  traffic  demand  uncertainty  will  be  restricted  to  an  upper  bound.  Originally,  the  Geometric  Brownian motion process has a lower bound of zero but no upper bound. Therefore, traffic demand  could  double  within  a  couple  of  years.  As  a  sensitivity  analysis,  I  assume  full  capacity  equals  80  percent  of  maximum  capacity.  Therefore,  traffic  demand  uncertainty  has  an  upper  bound  of  125  percent of full capacity, which is the original estimate in the data by Elhorst and Oosterhaven (2008). 

Input parameters 

(23)

23 

IV. Data 

 

A. Introduction 

There  exist  three  major  social  cost  benefit  analyses  on  the  Dutch  Maglev  project.  They  are  conducted by the NEI (2000, 2001), RUG (2001) and Nyfer (2000). Although all three studies report a  negative net present value, there was a lot of discussion about the data and valuation practices. This  discussion is summarized in the paragraph on data issues. Most data on the Dutch Maglev project  stem from studies of the Ministry of Transport. Yet, the studies differ substantially. I use the dataset  by Elhorst and Oosterhaven (2008), who are the main authors of the social cost benefit analysis by  the RUG (2001). 

Elhorst  and  Oosterhaven  (2008)  give  their  final  opinion  on  the  profitability  of  the  Dutch  Maglev  project by explicitly including market imperfections and cross‐border effects. They use  the dataset  by NEI (2001) as a starting point but make two major changes. First, Elhorst and Oosterhaven (2008)  forecast  the  induced  migration  effects  of  commuters  relocating  themselves  after  travel  time  reductions  with  the  commuter  location  model.  Second,  they  estimate  the  spatial  distribution  of  employment  and  the  resulting  effects  of  the  Maglev  project  by  an  economic  geography  inter‐ industry  model  (RAEM).  Together  with  several  smaller  changes,  they  report  a  negative  NPV  of  ‐€  2,591mln for the period 2011‐2040, which clearly differs from the net present value of ‐€ 3,444mln  by NEI (2001). An overview of the social cost benefit analysis by Elhorst and Oosterhaven (2008) is  shown in appendix A. 

B. Data 

(24)

24 

optimistic  scenario.  Therefore,  my  real  options  valuation  of  the  Dutch  Maglev  project  with  the  ‘European  coordination’  scenario  approximates  the  average  of  the  real  options  valuations  for  the  three  scenarios  separately.  I  leave  it  to  further  research  to  examine  the  effect  of  long‐term  macroeconomic  growth  scenarios  on  the  results  of  a  real  options  valuation  on  infrastructure  projects. 

The  used  risk‐free  rate  in  the  binomial  option‐pricing  model  is  the  actual  harmonised  long‐term  interest rate for the Netherlands, equal to 4 percent (ECB 2009). The estimation of this risk‐free rate,  based on long‐term government bonds with maturities close to 10 years, follows the guidelines by  Koller et al. (2005). 

C. Data issues 

There  has  been  a  lot  of  debate  between  practitioners  about  certain  elements  of  the  social  cost  benefit analyses of the Dutch Maglev project. First, the length of the operation period of the Maglev  project  differed  between  the  various  analyses.  Elhorst  and  Oosterhaven  (2008)  suggested  to  calculate  the  net  present  value  also  for  a  longer  operation  period,  i.e.  2016‐2060,  apart  from  the  normal  operation  period  of  2016‐2040.  They  argued  that  the  Dutch  Maglev  project  still  provided  benefits after 2040. Second, it was disputed whether there was a salvage value of the project after  2040. The NEI (2001) argued that a salvage value compensated for the relatively short lifetime of the  Dutch Maglev project. The final cost benefit analysis of the Ministry of Transport, however, did not  include  a  salvage  value  (Tijdelijke  Commissie  Infrastructuurprojecten  2004a).  Third,  there  was  a  fierce discussion on the size of the labour market effects. Elhorst & Oosterhaven (2008) recalculated  the  effects  with  their  RAEM  model  and  found  substantially  larger  indirect  economic  effects.  This  increased  the  profitability  of  the  Dutch  Maglev  project.  Finally,  the  policy  implication  of  the  outcomes of the social cost benefit analysis was not clear. Despite the negative net present values,  Elhorst  and  Oosterhaven  (2008)  suggested  to  consider  also  the  internal  rate  of  return  (IRR).  A  negative NPV could still have a positive internal rate of return. Although the government obtained a  lower  rate  of  return  than  their  cost  of  capital,  the  Dutch  Maglev  project  had  a  positive  IRR  of  approximately 3 percent for the period length 2011‐2060 (Elhorst and Oosterhaven 2008). 

(25)

25 

V. Results 

    A. Net present value analysis  The discounted cash flow approach yields a net present value of ‐€ 2,591mln for the Dutch Maglev project. I  discounted cash flows for the period 2010‐2040 at a social discount rate of 4 percent, following Elhorst and  Oosterhaven  (2008).  The  net  present  value  is  the  same  as  Elhorst  and  Oosterhaven  (2008)  find.  The  corresponding  internal  rate  of  return  is  approximately  ‐0.6  percent.  Hence,  the  following  real  options  valuation  is  based  on  the  same  net  present  value  analysis.  Any  difference  in  valuation  results  must  be  attributed to the real options valuation. 

B. Uncertainties 

I  modelled  three  uncertainties  of  the  Dutch  Maglev  project:  traffic  demand,  construction  costs,  and  transition period. The uncertainties are not correlated. I discuss the modelled uncertainties below. 

Traffic demand is modelled by selecting exploitation revenues, time savings of commuting and other trips,  and  exploitation  costs  as  related  cost  and  benefit  items.  They  follow  a  Geometric  Brownian  motion.  Exploitation  costs  consists  of  only  80  percent  variable  costs  because  the  remaining  20  percent  is  infrastructure exploitation costs, which is constant (PWC 2000). In Crystal Ball®, I generated 10,000 values  for these related traffic demand items with a Monte Carlo simulation. Figure 1 shows two of such simulated  scenarios of exploitation revenues for the period 2016‐2040 and the base scenario of the net present value  analysis.  The  simulated  scenarios  2  and  3  show  a  volatile  growth  pattern,  which  is  more  realistic  than  the  static base scenario. 

 

Figure 1. Two simulated scenarios of exploitation revenues in Crystal Ball® 

(26)

26  scenarios of construction costs for the construction period 2011‐2015 and the base scenario. Scenario 2 has  cost overruns in 2013 and 2015 whereas scenario 3 has a cost overrun in 2011.     Figure 2. Two simulated scenarios of construction costs in Crystal Ball®  The transition period is modelled by assigning a lognormal distribution with a mean of five years. Each cost  and  benefit  item,  except  noise,  is  multiplied  by  the  annual  proportion  of  full  capacity.  At  the  end  of  the  transition  period,  the  Dutch  Maglev  project  operates  at  full  capacity,  100  percent.  Besides  the  traffic  demand  uncertainty,  figure  1  also  shows  the  transition  period  uncertainty.  The  base  case  has  a  transition  period of five years whereas scenario 2 has a longer transition period and scenario 3 has a shorter transition  period. Although the transition period uncertainty affects traffic demand related items during the transition  period, there is no lasting effect.  C. Real options  The binomial option‐pricing model requires five inputs: the risk‐free rate, the exercise price, the lifetime of  the option, the average of the project value, and the standard deviation of the project value. The risk‐free  rate  is  4  percent,  based  on  the  long‐term  harmonised  interest  rate  (ECB  2009).  The  exercise  price  and  lifetime  are  discussed  below.  The  average  and  standard  deviation  of  the  project  value  are  estimated  by  a  Monte Carlo simulation of 10,000 runs in Crystal Ball®. With the modelled uncertainties of traffic demand,  construction  costs,  and  transition  period,  the  average  project  value  of  the  Dutch  Maglev  project  for  the  period 2010‐2040 equals ‐€ 2,486mln. The corresponding standard deviation is 38.6 percent. The results are  shown in figure 3. This net present value differs slightly from the discounted cash flow value of ‐€ 2,591 by  Elhorst and Oosterhaven (2008). The difference is attributable to the modelled uncertainties, which lead to  an asymmetric distribution of project values. In the literature,  such a value difference is called the flaw of  averages. 

Referenties

GERELATEERDE DOCUMENTEN

6 See Rooney (2003: 5) (on lawyers roles in construction projects).. and by using adequate conflict management tools, may further contribute to project success.

Based on the impression within Witteveen+Bos, one of the projects is perceived as a success project developing designs in compliance with the defined requirements throughout

Though Arts (PC, 13 February, 2014) admits that social impacts receive little attention in Dutch law, he does not believe they are left unconsidered. In fact, Arts stresses

From the sample, consisting of managers active in Dutch infrastructure projects making use of a DBFM- contract, no significant relationships between the occurrence of

To see whether our independent variables management style, risk allocation and contractor competition influence the outcome variable (realized MEAT criteria) a

Looking at the characteristics of the contradictory cases, P1 has a D&C contract, a process management style with a low FTE deployment (table 3.10), an improper risk

In such a situation, using a uniformly higher discount rate just distorts the meaning of the present value of a project by penalizing future cash flows relatively more heavily

The average levered beta for Gasunie for the four different methods is 0.86 which is very near the beta of 0.84 that was found when only formula (3.11) was used.. If a