3. Guide to Cost-Benefit Analysis
of Investment Projects
Economic appraisal tool
for Cohesion Policy 2014-2020
European Commission
Directorate-General for Regional and Urban policy
4. GUIDE TO COST-BENEFIT ANALYSIS OF INVESTMENT PROJECTS
2
ACKNOWLEDGEMENTS AND DISCLAIMER
Authors: Davide Sartori (Centre for Industrial Studies [CSIL]), Lead author; Gelsomina Catalano, Mario Genco, Chiara Pancotti,
Emanuela Sirtori, Silvia Vignetti (CSIL); Chiara Del Bo (Universitá degli Studi di Milano).
Academic Panel Review: Massimo Florio (Universitá degli Studi di Milano), Panel Coordinator; Per-Olov Johansson
(Stockholm School of Economics), Susana Mourato (London School of Economics Political Science), Arnold Picot (Ludwig-
Maximilians-Universität, Munich), Mateu Turró (Universitat Politècnica de Catalunya).
Technical advisory: JASPERS acted as technical advisor to DG REGIO for the preparation of this Guide, with a focus on
the practical issues related to the CBA of major infrastructure projects. In particular, besides peer reviewing the early drafts
of the Guide, JASPERS contributed by highlighting best practice and common mistakes in carrying out CBA as well as with
the design and development of the seven case studies included in the Guide. The JASPERS team was composed of experts
in all sectors covered by the Guide. It was led by Christian Schempp and Francesco Angelini and included Patrizia Fagiani,
Joanna Knast-Braczkowska, Marko Kristl, Massimo Marra, Tudor Radu, Paul Riley, Robert Swerdlow, Dorothee Teichmann, Ken
Valentine and Elisabet Vila Jorda.
The authors gratefully acknowledges very helpful comments by Witold Willak, Head of Sector, G.1 Major Project Team, the
European Commission Directorate-General for Regional and Urban Policy, who has been in charge of the management of
the service, by Mateusz Kujawa, European Commission Directorate-General for Regional and Urban Policy, by the members
of the Academic Panel Review, by experts from JASPERS and the European Investment Bank (EIB), as well as participants
in the Steering Committee meetings including desk officers from the European Commission Directorates-General for
Communications Networks, Content and Technology, for Climate Action, for the Environment, for Energy, for Mobility and
Transport, for Regional and Urban Policy and for Research and Innovation.
In some cases, constraints of space, of time, or scope of the Guide have limited the possibility by the authors to fully include
all the suggested changes to earlier drafts. The usual disclaimer applies and the authors are responsible for any remaining
omissions or errors.
The European Commission and the authors accept no responsibility or liability whatsoever with regard to this text. This
material is:
• information of general nature which is not intended to address the specific circumstances of any particular individual or
entity;
• not necessarily comprehensive, accurate or up to date. It is not meant to offer professional or legal advice.
Reproduction or translation is permitted, provided that the source is duly acknowledged and no modifications to the text are
made.
Quotation is authorised as long as the source is acknowledged along with the fact that the results are provisional.
5. GUIDE TO COST-BENEFIT ANALYSIS OF INVESTMENT PROJECTS 3
LIST OF ABBREVIATIONS
BAU Business As Usual
CBA Cost-Benefit Analysis
CF Conversion Factor
DCF Discounted Cash Flow
EC European Commission
EIA Environmental Impact Assessment
EIB European Investment Bank
ENPV Economic Net Present Value
ERDF European Regional Development Fund
ERR Economic Rate of Return
ESI European and Structural Investment
EU European Union
FDR Financial Discount Rate
FNPV Financial Net Present Value
FRR(C) Financial Rate of Return of the Investment
FRR(K) Financial Rate of Return on National Capital
GDP Gross Domestic Product
GHG Green House Gas
IWS Integrated Water Supply
LRMC Long Run Marginal Cost
MCA Multi-Criteria Analysis
NACE Statistical classification of economic activities
MS Member State
OP Operational Programme
OM Operation Maintenance
PPP Public-Private Partnership
QALY Quality-Adjusted Life Year
SCF Standard Conversion Factor
SDR Social Discount Rate
STPR Social Time Preference Rate
VAT Value Added Tax
VOSL Value of Statistical Life
VOT Value of Time
WTP Willingness-to-pay
WTA Willingness-to-accept
WWTP Waste Water Treatment Plant
6.
7. GUIDE TO COST-BENEFIT ANALYSIS OF INVESTMENT PROJECTS 5
Foreword11
Introduction13
1. CBA in the framework of the EU funds 15
1.1 Introduction�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������15
1.2 Definition and scope of ‘Major projects’�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������15
1.3 Information required, roles and responsibility for the appraisal��������������������������������������������������������������������������������������������17
1.4 Consistency with recent policy developments�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������21
2. General principles for carrying out cost benefit analysis 25
2.1 Introduction�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������25
2.2 Project appraisal steps�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������27
2.3 Description of the context����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������29
2.4 Definition of objectives�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������30
2.5 Identification of the project�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������31
2.5.1 Physical elements and activities����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 31
2.5.2 The body responsible for project implementation����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 32
2.5.3 Who has standing����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 33
2.6 Technical feasibility and environmental sustainability�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������34
2.6.1 Demand analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 35
2.6.2 Option analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 36
2.6.3 Environment and climate change considerations������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 38
2.6.4 Technical design, cost estimates and implementation schedule����������������������������������������������������������������������������������� 40
2.7 Financial analysis����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������41
2.7.1 Introduction������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 41
2.7.2 Methodology��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 41
2.7.3 Investment cost, replacement costs and residual value����������������������������������������������������������������������������������������������������� 44
2.7.4 Operating costs and revenues��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 45
2.7.5 Sources of financing������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 47
2.7.6 Financial profitability����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 48
2.7.7 Financial sustainability������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 50
2.7.8 Financial analysis in Public Private Partnership (PPP)���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 52
2.8 Economic analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������54
2.8.1 Introduction������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 54
2.8.2 Fiscal corrections������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 55
2.8.3 From market to shadow prices��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 56
2.8.4 Application of Conversion Factors to project inputs�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 58
2.8.5 The shadow wage���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 58
2.8.6 Evaluation of direct benefits������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 59
2.8.7 Evaluation of non‑market impacts and correction for externalities������������������������������������������������������������������������������ 61
2.8.8 Evaluation of GHG emissions����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 62
2.8.9 The residual value���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 63
2.8.10 Indirect and distributional effects��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 64
2.8.11 Economic performance������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 65
2.9 Risk assessment�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������67
2.9.1 Sensitivity analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 67
2.9.2 Qualitative risk analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 69
Table of Contents
8. GUIDE TO COST-BENEFIT ANALYSIS OF INVESTMENT PROJECTS
6
2.9.3 Probabilistic risk analysis�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71
2.9.4 Risk prevention and mitigation�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 73
2.10 Checklist������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������75
3. Transport 77
3.1 Introduction�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������77
3.2 Description of the context����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������79
3.3 Definition of objectives�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������79
3.4 Project identification����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������80
3.5 Forecasting traffic volume����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������81
3.5.1 Factors influencing demand analysis�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 81
3.5.2 Hypotheses, methods and input������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 82
3.5.3 Outputs of the traffic forecast���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 83
3.6 Option analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������84
3.7 Financial analysis����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������84
3.7.1 Investment costs������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 84
3.7.2 Operation and Maintenance (OM) costs���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 85
3.7.3 Revenue projections������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 85
3.8 Economic analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������87
3.8.1 Travel time������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 90
3.8.2 Road users Vehicle Operating Costs��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 94
3.8.3 Operating costs for service carriers����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 95
3.8.4 Accidents����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 95
3.8.5 Noise������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 97
3.8.6 Air pollution������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 98
3.8.7 Climate change���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 99
3.9 Risk assessment�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������99
Case study - Road Project������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������101
Case study - Railway�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������113
Case study – Urban Transport���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������127
4. Environment 145
4.1 Water supply and sanitation��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������145
4.1.1 Description of the context��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 147
4.1.2 Definition of objectives��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 148
4.1.3 Project identification��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 148
4.1.4 Demand analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 149
4.1.4.1 Factors influencing water demand����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 149
4.1.4.2 Hypotheses, methods and input data���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 149
4.1.4.3 Output of demand forecasting������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 150
4.1.5 Option analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 151
4.1.6 Financial analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 151
4.1.6.1 Investment cost������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 151
4.1.6.2 Operation and Maintenance (OM) costs�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 152
4.1.6.3 Revenues projections�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 152
4.1.7 Economic analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 153
4.1.7.1 Increased availability of drinking water supply and/or sewer services��������������������������������������������� 153
4.1.7.2 Improved reliability of water sources and water supply service���������������������������������������������������������� 154
4.1.7.3 Improved quality of drinking water���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 154
4.1.7.4 Improved quality of surface water bodies and preservation of ecosystem services����������������� 155
4.1.7.5 Water preserved for other uses����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 155
4.1.7.6 Health impacts��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 156
4.1.7.7 Reduced congestion���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 156
4.1.7.8 Variation in GHG emissions������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 157
4.1.8 Risk assessment����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 157
9. GUIDE TO COST-BENEFIT ANALYSIS OF INVESTMENT PROJECTS 7
4.2 Waste management��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������158
4.2.1 Description of the context��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 159
4.2.2 Definition of objectives��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 160
4.2.3 Project identification��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 160
4.2.4 Demand analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 161
4.2.4.1 Factors influencing waste demand���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 161
4.2.4.2 Hypotheses, methods and input data���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 161
4.2.5 Option analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 162
4.2.6 Financial analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 163
4.2.6.1 Investment cost������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 163
4.2.6.2 Operation and Maintenance costs����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 163
4.2.6.3 Revenues projections�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 164
4.2.7 Economic analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 165
4.2.7.1 Resource savings: avoided waste to landfill��������������������������������������������������������������������������������������������������� 165
4.2.7.2 Resource savings: recovery of recyclable materials and production of compost������������������������ 166
4.2.7.3 Resource savings: energy recovered������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 166
4.2.7.4 Visual disamenities, noise and odours��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 166
4.2.7.5 GHG emissions��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 167
4.2.7.6 Health and environmental hazards��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 168
4.2.8 Risk assessment����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 168
4.3 Environment remediation, protection and risk prevention������������������������������������������������������������������������������������������������������170
4.3.1 Introduction��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 170
4.3.2 Description of the context��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 171
4.3.3 Definition of objectives��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 171
4.3.4 Project identification��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 172
4.3.5 Demand analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 173
4.3.6 Financial analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 173
4.3.6.1 Investment and operating costs��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 173
4.3.6.2 Revenue projections���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 173
4.3.7 Economic analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 173
4.3.7.1 Improved health conditions������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 174
4.3.7.2 Productive use of land����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 175
4.3.7.3 Increased recreational value����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 175
4.3.7.4 Ecosystem and biodiversity preservation��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 175
4.3.7.5 Reduction of damages to properties������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 176
4.3.7.6 Increase in property values������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 176
4.3.8 Risk assessment����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 177
Case Study – Water and Waste Water Infrastructure��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������179
Case Study – Waste Incinerator with Energy Recovery�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������191
5. Energy 211
5.1 Introduction��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������211
5.2 Description of the context�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������213
5.3 Definition of objectives��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������213
5.4 Project identification�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������214
5.5 Forecasting energy demand and supply��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������215
5.5.1 Factors influencing energy demand�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 215
5.5.2 Input data for demand analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 216
5.5.3 Factors influencing energy supply����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 216
5.5.4 Input data for supply analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 217
5.6 Option analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������217
5.7 Financial analysis�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������218
5.7.1 Investment cost������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 218
5.7.2 Operation and maintenance costs���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 218
5.7.3 Revenues�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 219